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ANÁLISE DO POTENCIAL DE EFICIÊNCIA ENERGÉTICA NO SETOR DE
TRANSPORTE RODOVIÁRIO DE CARGAS BRASILEIRO
Victor César Maia
Dissertação de Mestrado apresentada ao Programa de
Pós-graduação em Planejamento Energético, COPPE,
da Universidade Federal do Rio de Janeiro, como parte
dos requisitos necessários à obtenção do título de
Mestre em Planejamento Energético.
Orientador: Roberto Schaeffer
Rio de Janeiro
Março de 2015
iii
Maia, Victor César
Análise do Potencial de Eficiência Energética no Setor
de Transporte Rodoviário de Cargas Brasileiro/ Victor
César Maia. – Rio de Janeiro: UFRJ/COPPE, 2015.
XI, 97 p.: il.; 29,7 cm.
Orientador: Roberto Schaeffer
Dissertação (mestrado) – UFRJ/ COPPE/ Programa de
Planejamento Energético, 2015.
Referências Bibliográficas: p. 92-97.
1. Transporte de Carga. 2. Transporte Rodoviário de
Carga. 3. Eficiência Energética. 4. Análise Técnico-
econômica. 5. Simulação. I. Schaeffer, Roberto. II.
Universidade Federal do Rio de Janeiro, COPPE, Programa
de Planejamento Energético. III. Título.
iv
AGRADECIMENTOS
Ao Professor Roberto Schaeffer, a quem tenho grande admiração, por seu
conhecimento, experiência e dedicação, que foram pontos chaves para elaboração deste
trabalho.
À toda a equipe do PPE e ao grupo de trabalho do projeto GEF, em especial ao
Bruno Borba, cujos conselhos e debates acerca do tema foram de grande apoio nesta
dissertação.
À toda a minha família, em especial minha mãe, que me mostrou que todo sonho
pode ser conquistado se nos dedicarmos e lutarmos por ele.
À minha esposa, que foi minha fonte inspiração. Companheira nos momentos de
estresse, motivadora nos momentos de desânimo e a luz do meu caminho.
À Petrobras Distribuidora e toda a equipe da GNE, em especial ao Edson Chil,
Ricardo Mello e Marcelo Roma, que possibilitaram minha inserção neste mestrado. Aos
amigos Alisson Chen e Raphael Terra, pelos apoios essenciais para que eu desbravasse
este caminho e conquistasse este sonho.
v
Resumo da Dissertação apresentada à COPPE/UFRJ como parte dos requisitos necessários
para a obtenção do grau de Mestre em Ciências (M.Sc.)
ANÁLISE DO POTENCIAL DE EFICIÊNCIA ENERGÉTICA NO SETOR DE
TRANSPORTE RODOVIÁRIO DE CARGAS BRASILEIRO
Victor César Maia
Março/2015
Orientador: Roberto Schaeffer
Programa: Planejamento Energético
Este trabalho analisa o potencial de redução de consumo de energia do setor rodoviário de
cargas no Brasil através de ações de eficiência energética e aplicações tecnológicas
voltadas aos veículos do setor. Através das avaliações das tecnologias disponíveis no
cenário mundial, da maturidade destas tecnologias e das formas possíveis de sua inserção
no mercado, foram traçados três cenários de eficiência energética, EPE, Alternativo 1 e
Alternativo 2, para posterior comparação com um cenário base. Todos estes cenários
seguem premissas adotadas pela Empresa de Pesquisa Energética (EPE) brasileira e são
simulados através de metodologia técnico-econômica (análise bottom-up) em um
horizonte de tempo que tem como ano base 2012 e vai até 2050. Os resultados obtidos em
cada cenário, bem como a comparação entre estes, são discutidos de forma a elucidar não
só a importância das ações de eficiência energética no setor, como também a importância
sobre sua forma inserção ao longo do tempo. Tais resultados indicam grande potencial de
redução de consumo, que vão de 23,46%, no cenário EPE, à 37,72% no cenário alternativo
2.
vi
Abstract of Dissertation presented to COPPE/UFRJ as a partial fulfillment of the
requirements for the degree of Master of Science (M.Sc.)
ENERGY EFFICIENCY POTENCIAL EVALUATION OF ROAD FREIGHT
TRANSPORT IN BRASIL
Victor César Maia
March/2015
Advisor: Roberto Schaeffer
Department: Energy Planning
This work analyzes the potential for energy consumption reduction in road freight
transport in Brazil through energy efficiency measures and technological applications
related to the sector´s vehicles.Evaluations of the technologies available in the world
scenario, the maturity of these technologies and the possible forms of market application
were performed to generate three energy efficiency scenarios, EPE, Alternative 1 and
Alternative 2, to be compared with a base scenario. All scenarios follow assumptions
adopted by the Brazilian Energy Planning Company (EPE) and are simulated through a
bottom-up methodology in a time frame from 2012 till 2050.The results obtained in each
scenario, and their analyses, are discussed to elucidate not only the importance of energy
efficiency measures in the sector but also the importance of their introduction over time.
These results show high potencial of energy consumption reduction, that goes from
23,46%, on EPE’s cenario, up 37,72% on Alternative 2 cenario.
vii
ÍNDICE
1 – INTRODUÇÃO .............................................................................................................................................. 1
2 – DESCRIÇÃO DO SETOR TRANSPORTES NO BRASIL ........................................................................ 4
3 – POLITICAS PÚBLICAS COM FOCO NO SETOR DE TRANSPORTE RODOVIÁRIO DE
CARGA ............................................................................................................................................................... 15
4 – AÇÕES DE OTIMIZAÇÃO DO USO DE COMBUSTÍVEL NO SETOR ............................................. 24
4.1 MELHORES TECNOLOGIAS E SOLUÇÕES DISPONÍVEIS NO MERCADO ..................................... 24
4.2 TECNOLOGIA VEICULAR INCREMENTAL ....................................................................................... 24
4.2.1 Veículos Automotivos ...................................................................................................................... 24
4.2.1.1 Aerodinâmica ....................................................................................................................... 28
4.2.1.2 Redução de Massa ................................................................................................................ 30
4.2.1.3 Pneus e Rodas ...................................................................................................................... 33
4.2.1.4 Motor .................................................................................................................................... 36
4.2.1.5 Transmissão e Sistema de Tração ........................................................................................ 41
4.2.1.6 Sistemas Inteligentes ............................................................................................................ 41
4.2.1.7 Síntese ................................................................................................................................... 43
4.3 OUTRAS MEDIDAS ................................................................................................................................. 44
4.3.1 Melhorias de Infraestrutura .............................................................................................................. 44
5 – METODOLOGIA ......................................................................................................................................... 49
5.1 PROCEDIMENTO DE CÁLCULO .......................................................................................................... 49
5.2 DESCRIÇÃO DAS VARIÁVEIS .............................................................................................................. 51
5.3 DESCRIÇÃO DOS CENÁRIOS ................................................................................................................ 53
5.3.1 Cenário Base .................................................................................................................................... 54
5.3.1.1 Evolução da Frota de Veículos ............................................................................................ 57
5.3.1.2 Evolução da Intensidade de Uso .......................................................................................... 62
5.3.1.3 Evolução da Eficiência Veicular .......................................................................................... 65
5.3.1.4 Evolução do Fator de Ocupação e do Fator de Carregamento ........................................... 65
5.3.2 Cenário EPE ..................................................................................................................................... 67
5.3.3 Cenário Alternativo 1 e Alternativo 2 .............................................................................................. 68
6 – SIMULAÇÕES E RESULTADOS .............................................................................................................. 75
viii
6.1 CENÁRIO BASE ....................................................................................................................................... 75
6.2 CENÁRIO EPE .......................................................................................................................................... 78
6.3 CENÁRIO ALTERNATIVO 1 .................................................................................................................. 81
6.4 CENÁRIO ALTERNATIVO 2 .................................................................................................................. 87
6.5 ANÁLISE COMPARATIVA ENTRE OS CENÁRIOS ............................................................................. 91
7 – CONSIDERAÇÕES FINAIS ....................................................................................................................... 95
REFERÊNCIAS ................................................................................................................................................. 97
ix
LISTA DE FIGURAS
Figura 2-1 – Distribuição do Consumo Final de Energia no Setor Transportes – Mundo ...................... 5
Figura 2-2 – Emissões Diretas de GEE pelo Setor Transportes – Mundo .............................................. 6
Figura 2-3 – Distribuição dos Combustíveis Consumidos no Setor Transportes no Brasil .................... 8
Figura 2-4 – Distribuição Modal da Matriz Brasileira de Transportes de Carga .................................... 9
Figura 2-5 – Densidade de Infraestrutura de Transportes em Países Selecionados .............................. 10
Figura 2-6 – Evolução do Investimento Federal em Infraestrutura de Transporte (Investimento/
PIB) ....................................................................................................................................................... 11
Figura 3-1 – Selos Utilizados no programa CONPET .......................................................................... 16
Figura 3-2 – Distribuição das Medidas de Eficiência por Tipo ............................................................ 18
Figura 3-3 – Distribuição das Medidas por Setor ................................................................................. 18
Figura 3-4 – Distribuição das medidas de Eficiência no Setor de Transporte ...................................... 19
Figura 3-5 – Selo Utilizado no Programa Brasileiro de Pneus ............................................................. 21
Figura 4-1 – Perdas de Energia nos Veículos Pesados ......................................................................... 25
Figura 4-2 – Relação entre Velocidade do Veículo e as Resistências Aerodinâmica e de Rolagem .... 26
Figura 4-3 – Efeito da Calibragem dos Pneus no Consumo de Combustível ....................................... 27
Figura 4-4 – Coeficiente de Arrasto para Diferentes Tipos de Veículos .............................................. 28
Figura 4-5 – Distribuição do Vento nos Veículos Pesados ................................................................... 29
Figura 4-6 – Redução do Coeficiente de Arrasto dos Caminhões ........................................................ 29
Figura 4-7 – Relação entre Consumo de Combustível e Peso em Caminhões Leves e Médios ........... 31
Figura 4-8 – Distribuição do Peso dos Veículos Semipesados e Pesados ............................................ 32
Figura 4-9 – Pneu de Base Larga .......................................................................................................... 35
Figura 4-10 – Evolução da Eficiência de Motores Diesel e Influência da Regulação de NOx na
Europa ................................................................................................................................................... 37
Figura 4-11 – Impacto da Velocidade do Veículo na Emissão de CO2 ................................................ 45
Figura 4-12 - Potencial de redução de emissão de CO2 através da suavização do tráfego ................... 46
Figura 4-13 – Ações para Redução de Emissões de CO2 ..................................................................... 47
Figura 5-1 - Metodologia para a Projeção do Consumo no Transporte de Carga Rodoviário .............. 50
x
Figura 5-2 – Participação dos Modais Por Atividade ........................................................................... 56
Figura 5-3 – Vendas de Veículos – Transporte de Carga ..................................................................... 60
Figura 5-4 – Curva de Sucateamento de Autoveículos no Transporte de Carga .................................. 61
Figura 5-5 – Frota de Veículos Pesados ................................................................................................ 62
Figura 5-6 – Intensidade de Uso – Transporte de Carga ....................................................................... 63
Figura 5-8 - Toneladas Médias Transportadas por Veículo .................................................................. 67
Figura 6-8 – Autonomia de Veículos Novos – Cenário Alternativo ..................................................... 68
Figura 6-1 – Consumo de Diesel e Biodiesel – Cenário Base .............................................................. 75
Figura 6-2 – Consumo de Diesel e Biodiesel por Classe de Veículo – Cenário Base .......................... 76
Figura 6-3 – Autonomia Média da Frota – Cenário Base ..................................................................... 77
Figura 6-4 – TKU por Litro – Cenário Base ......................................................................................... 78
Figura 6-1 – Consumo de Diesel e Biodiesel – Cenário EPE ............................................................... 79
Figura 6-2 – Consumo de Diesel e Biodiesel por Classe de Veículo – Cenário EPE ........................... 79
Figura 6-3 – Autonomia Média da Frota – Cenário EPE ...................................................................... 80
Figura 6-4 – TKU por Litro – Cenário EPE .......................................................................................... 81
Figura 6-5 - Consumo de Diesel e Biodiesel – Cenário Alternativo 1 .................................................. 82
Figura 6-6 – Consumo de Diesel e Biodiesel por Classe de Veículo – Cenário Alternativo 1 ............. 83
Figura 6-7 – Composição do Pacote Tecnológico – Cenário Alternativo 1 .......................................... 84
Figura 6-8 – Autonomia de Veículos Novos – Cenário Alternativo 1 .................................................. 85
Figura 6-9 – Autonomia Média da Frota – Cenário Alternativo 1 ........................................................ 86
Figura 6-10 – TKU por Litro – Cenário Alternativo ............................................................................. 87
Figura 6-11 – Consumo de Diesel e Biodiesel – Cenario Alternativo 2 ............................................... 88
Figura 6-12 – Consumo de Diesel e Biodiesel por Classe de Veículo – Cenário Alternativo 2 ........... 88
Figura 6-13 – Composição do Cenário Tecnológico – Cenário Alternativo 2 ...................................... 89
Figura 6-14 – Autonomia de Veículos Novos – Cenário Alternativo 2 ................................................ 90
Figura 6-15 – Consumo Específico Médio da Frota – Cenário Alternativo 2 ...................................... 90
Figura 6-16 – TKU por Litro – Cenário Alternativo 2 .......................................................................... 91
Figura 6-17 – Consumo Específico Médio da Frota ............................................................................. 92
xi
Figura 6-18 – TKU por Litro ................................................................................................................ 93
Figura 6-19 – Consumo da Frota .......................................................................................................... 94
xii
LISTA DE TABELAS
Tabela 2-1 – Consumo Final de Energia no Setor de Transportes Nacional por Modal ......................... 7
Tabela 2-2 – Extensão da Rede Rodoviária em 2012 – Brasil .............................................................. 12
Tabela 2-3 – Distância Média Percorrida pelos Caminhoneiros em Julho de 2011 ............................. 13
Tabela 2-4 – Velocidade Média Predominante em Julho de 2011 ........................................................ 14
Tabela 3-1 – Visão Geral Sobre as Normas para Veículos Pesados ..................................................... 20
Tabela 3-2 – Investimentos em Infraestrutura de Transportes no Brasil – PIL -2012 .......................... 22
Tabela 4-1 – Ganhos de Eficiência Aerodinâmica dos Veículos Pesados (%) ..................................... 30
Tabela 4-2 – Ganhos de Eficiência e Custos do das Tecnologias Incrementais nos Caminhões .......... 43
Tabela 5-1 – Classificação dos Caminhões na Metodologia do Modal Rodoviário ............................. 49
Tabela 5-2 – Carga Transportada pelo Modal Rodoviário .................................................................... 55
Tabela 5-3 – Toneladas-Quilômetros Úteis – Cenário Base ................................................................. 56
Tabela 5-4 – Histórico de Venda de Veículos Pesados ......................................................................... 58
Tabela 5-5 – Curvas de Sucateamento por Categoria de Veículos – Transporte de Carga ................... 61
Tabela 5-6 – Quilometragem Média Percorrida por Veículo ao Ano (2012) ....................................... 63
Tabela 5-7 – Intensidade de Uso - Veículos Pesados ........................................................................... 64
Tabela 5-8 – Consumo Específico dos Veículos Pesados - 2012 ......................................................... 65
Tabela 5-9 - Carga Média (em Toneladas) Transportada por Veículo por Categoria e Faixa de Idade 66
Tabela 5-10 – Inserção de Tecnologias ................................................................................................. 69
Tabela 5-11 – Inserção Tecnológica ao Longo do Tempo .................................................................... 70
Tabela 5-12 – Níveis de Maturidade Tecnológica ................................................................................ 71
Tabela 5-13 – Pacote Tecnológico – Cenário Alternativo .................................................................... 72
Tabela 5-14 – Pacote Tecnológico – Cenário Alternativo 2 ................................................................. 73
Tabela 5-15 – Penetrabilidade Tecnológica .......................................................................................... 74
Tabela 6-1 – Resultados Finais ............................................................................................................. 94
1
1 – INTRODUÇÃO
O consumo de derivados de petróleo representa grande parcela da matriz energética nacional,
correspondendo, em 2014, a 44,4% do consumo de energia final no país (EPE, 2014b). O
diesel, mais especificamente, figura como uma das mais importantess fontes energéticas, sendo
responsável, em 2013, pelo atendimento de 18,3% da energia final consumida no país (EPE,
2014b).
Estratificando o consumo de diesel, notamos que o setor de transporte rodoviário se destaca. O
setor apresentou, em 2013, um consumo de 36,65 milhões de toneladas equivalentes de
petróleo , aproximadamente 80% do consumo de diesel do país, equivalente a 43,2 milhões de
m³ de diesel (EPE, 2014b). No consumo de diesel, o transporte rodoviário de cargas tem grande
peso. Em 2010, de acordo com os resultados mostrados pela Empresa de Pesquisa Energética
(EPE, 2012), este era responsável por cerca de 85% do diesel consumido para o transporte.
Além de ser um grande consumidor de energia, o setor de transportes no país também apresenta
indicativos de que é pouco eficiente quando comparado ao restante do cenário mundial. A
média mundial de autonomia (km/l) para caminhões novos, leves e médios foi de 8,2 km/l e de
caminhões novos pesados foi de 3,6 km/l em 2010 (IEA, 2012b), enquanto no cenário brasileiro
estes valores foram, respectivamente, de 5,6 km/l e 3,4 km/l em 2012 (MMA, 2014).
Não só o comparativo entre as autonomias atuais mostra a defasagem para o caso brasileiro. A
projeção da melhoria da autonomia também mostra um potencial latente no setor, enquanto no
cenário mundial temos projeções com aumento da automia de 1,5% a.a. no cenário até 2030
(IEA, 2012b), no Brasil temos uma projeção de 1% a.a.(EPE, 2014a).
Tanto a grande participação do setor rodoviário de cargas, quanto o seu potencial latente de
eficiência, mostram que uma análise detalhada do setor quanto ao tema eficiência energética
se faz necessária.
As ações de eficiência energética no setor, entretanto, não são de fácil implantação. O setor
caracteriza-se por equipamentos de longa duração e com elevado custo fixo (IPCC, 2014). Por
outro lado, a incorporação de uma nova tecnologia na linha de produção de uma fábrica de
montagem de veículos requer adaptações e investimentos, que não ocorrem no curto prazo
(Greene et al, 2011). Apesar da falta de progresso até o momento, o surgimento de novas
2
tecnologias, a implementação de políticas públicas e as mudanças comportamentais têm
participação importante na transição necessária para reduzir o consumo energético, bem como
nas emissões de Gases de Efeito Estufa (GEE) no setor de transportes (IEA, 2012b).
Um aspecto a ser considerado é que os países em desenvolvimento, como o Brasil, não possuem
sistemas de transportes maduros e podem experimentar um crescimento relevante nos próximos
anos. Esse fato confere a estes países, por um lado, o risco de tornar a movimentação de cargas
ainda mais intensiva em energia e poluidora e, por outro, a oportunidade de realizar uma
expansão com qualidade e eficiência (Moraes, 2005). Torna-se evidente, então, a importância
de se conhecer as características e peculiaridades do sistema de transportes brasileiro e planejar
seu desenvolvimento, a fim de que seja identificada a melhor alternativa para a evolução do
setor.
Estes fatores, mesmo com a importância destacada do setor rodoviário de cargas, tornam
complexa uma análise do potêncial latente existente de eficientização do setor. Esta dissertação
tem como objetivo geral analisar o potencial brasileiro de eficientização de uso do diesel no
transporte rodoviário de cargas. Para isto, serão traçados como objetivos específicos: descrever
o histórico de evolução do setor de transporte rodoviário no Brasil; mapear a forma de atuação
do mercado de transporte rodoviário de cargas brasileiro; identificar as melhores tecnologias
disponíveis para eficiência energética no setor bem como ações, políticas e pesquisas
operacionais correlatas ao tema; simular, através de planos governamentais, um cenário base
da evolução do consumo de combustível, e dois cenários futuros de eficiência.
Para tal, além deste capítulo de introdução, este documento possui em sua estrutura outros seis
capítulos. No capítulo dois é traçado um panorama do setor de transportes no mundo, em
especial no setor rodoviário de cargas, e com isto feito um paralelo com a atual situação do
setor no Brasil.
No capítulo três são mapeadas as principais formas de políticas públicas para eficientização do
setor. Mais uma vez é traçado o panorama mundial frente ao panorama brasileiro e como
políticas desenvolvidas no exterior poderiam ser implementadas aqui.
No capítulo quatro é feito um levantamento detalhado de cada subsistema existente em um
veículo pesado, para posterior levantamento quantitativo e qualitativo das tecnologias
existentes e em desenvolvimento. Este capítulo tem também, como intuito, concluir acerca das
tecnologias destacadas, e o potencial de inserção destas no setor.
3
No capítulo cinco, a metodologia utilizada na simulação é descrita, bem como as premissas
utilizadas para descrever o setor rodoviário de cargas. Além disso, são descritos também como
se dá a formação dos cenários e as diferenças destes com relação as premissas setoriais e
tecnológicas.
No capítulo seis, os resultados obtidos são discutidos e comparados. Além disso, alguns índices
de eficiência, como consumo específico, também são analisados neste capítulo. Com base
nestes resultados, o capítulo sete traz as considerações finais, fazendo também um paralelo com
todas as outras conclusões e debates levantados nos capítulos anteriores.
4
2 – DESCRIÇÃO DO SETOR TRANSPORTES NO BRASIL
Os meios de transporte atualmente representam grande parcela do consumo energético
mundial, sendo responsáveis por 23% do total de energia final consumida, equivalente a
1.081,12 Mtoe (IEA, 2013), mas não apenas por isso merecem grande atenção quando tratamos
de planejamento da matriz energética. Além disso, o setor de transportes compõe um dos
pilares da competitividade de um país, pois torna possível relações comerciais, acesso a bens
de consumo e insumos. Qualquer nação fica literalmente paralisada se houver interrupção de
seu sistema de transportes (Schaeffer et al., 2004). A operacionalização do sistema de
transporte, portanto, influencia diretamente questões socioeconômicas, pois a movimentação
de bens e pessoas tem grande impacto na sociedade e no progresso de uma nação (EPE, 2014b).
O transporte de cargas em especial toma cada vez mais um papel vital na economia global
(Greene et al, 2011). Esta inquestionável importância do setor e o peso deste quanto ao
consumo energético vai ao encontro de todas as limitações existentes atualmente, sejam estas
no âmbito comercial ou no ambiental (IPCC, 2014). Isto ocorre pois o setor possui
primordialmente os derivados de petróleo como principal fonte de energia. De acordo com
(IEA, 2013), cerca de 93% do consumo mundial de energia no setor de transportes se deu no
ano de 2012 na forma de derivados de petróleo. Com isto, o setor de transporte acaba também
sendo um dos principais responsáveis pela emissão mundial de GEE, colocando-o em posição
de destaque também no planejamento ambiental (IPCC, 2014). A Figura 2-1 exibe a
distribuição do consumo energético dos diferentes combustíveis no setor transportes mundial.
5
Figura 2-1 – Distribuição do Consumo Final de Energia no Setor Transportes – Mundo
Fonte: Elaborado a partir de IEA, 2012a
As emissões de GEE pelo setor transportes, por sua vez, mais que dobraram desde 1970, e têm
aumentado a um ritmo mais rápido do que qualquer outro setor da economia, chegando a 7,0
GtCO2e em 2010, sendo responsável por, aproximadamente, 23% do das emissões de CO2
relacionadas com o uso de energia. Do total emitido em 2010 pelo setor, cerca de 72% está
relacionado com o modal rodoviário (Figura 2-2), sinais de um uso cada vez mais intensivo de
energia.
Fontes Energéticas
Consumos por Modal
Consumidor
Uso Final
6
2,71% 2,83% 2,11%
59,85%
71,00% 72,06%
9,78%
3,34% 1,60%2,81%3,45% 2,38%1,38%1,12% 2,16%5,55%5,39% 6,52%5,71%5,94% 4,10%
11,66%7,66% 9,26%
3,26% 2,09% 1,91%
1 9 7 0 1 9 9 0 2 0 1 0
Emissões Indiretas de Geração de Energia Elétrica Rodoviário Ferroviário
Dutoviário e etc. Hidrofluocarbonetos e N2O indiretos Aviação Internacional
Aviação Doméstica Navegação Internacional e Costeira Navegação Nacional
Figura 2-2 – Emissões Diretas de GEE pelo Setor Transportes – Mundo
Fonte: Elaborado a partir de IPCC, 2014
Em relação ao consumo energético, o cenário brasileiro está em consonância com o panorama
geral mundial. Desde 1980, o setor transportes nacional é o segundo maior usuário de energia
final, com uma participação que varia entre 25 e 30% do uso final de energia, sendo responsável
por aproximadamente 70% do consumo final energético dos derivados de petróleo e gás natural
no país. Em 2012, o setor demandou cerca de 83 milhões de toneladas equivalentes de petróleo,
dos quais mais de 90% foram consumidos no modal rodoviário (EPE, 2014b), conforme se
pode verificar na Tabela 2-1.
7
Tabela 2-1 – Consumo Final de Energia no Setor de Transportes Nacional por Modal
(ktEp) Rodoviário Ferroviário Hidroviário Aeroviário Total
2002 44.456 773 1.036 3.135 49.400
2003 44.329 767 954 2.241 48.291
2004 47.334 868 1.096 2.392 51.690
2005 48.073 926 1.124 2.596 52.720
2006 49.067 1.040 1.088 2.435 53.630
2007 52.892 1.115 1.338 2.674 58.019
2008 57.370 1.149 1.452 2.857 62.829
2009 57.683 1.125 1.359 2.874 63.041
2010 63.963 1.135 1.380 3.241 69.720
2011 67.896 1.148 1.323 3.623 73.989
2012 72.721 1.190 1.297 3.820 79.027
2013 77.007 1.181 1.298 3.667 83.153
Fonte: EPE, 2014b
Devido à forte participação nos veículos pesados de transporte coletivo e de carga (ônibus e
caminhões), o óleo diesel é o combustível mais consumido no setor, representando 48% do
consumo de energia do setor de transportes (EPE, 2014b), como mostrado na Figura 2-3. A
gasolina automotiva e o álcool etílico desempenham tambéma desempenham papéis
importantes, representando, respectivamente, 31% e 13% do consumo total de energia do setor
de transportes (EPE, 2013). Mas como a participação destes dois energéticos no transporte de
cargas é praticamente nula, sua avaliação não será considerada neste estudo. Destaca-se, ainda,
que em janeiro de 2005, com o Programa Nacional do Biodiesel, aprovado pela Lei nº 11.097,
ficou definido que o óleo diesel vendido no País deverá conter determinada proporção de
biodiesel (BRASIL, 2005). Em setembro de 2014 Lei nº 13.033 elevou gradualmente a
proporção do biodiesel chegando a 7% a partir de novembro de 2014 (BRASIL, 2014). Este é
um dos pontos que diferencia o cenário brasileiro do restante do mundo. A proporção que os
derivados de petróleo representam no setor de transportes no caso brasileiro é de 81% (EPE,
2014), diferentemente dos 93% mostrados anteriormente do cenário mundial. Neste caso, o
etanol usado em veículos leves tem grande relevância.
8
46,2
2,41,2
29,3
4,3
14,3
2,2
ÓLEO DIESEL BIODIESEL ÓLEO COMBUSTÍVEL GASOLINA AUTOMOTIVA
QUEROSENE ÁLCOOL ETÍLICO OUTRAS
Figura 2-3 – Distribuição dos Combustíveis Consumidos no Setor Transportes no Brasil
Fonte: EPE, 2014c
Outro ponto de grande similaridade entre o caso brasileiro e o restante do mundo é a
distribuição do transporte de cargas entre os modais. No caso brasileiro, atualmente, o modal
rodoviário representa 52% da matriz de transporte brasileira de carga (medida em Tonelada-
Quilômetro Útil - TKU), o que demonstra a forte dependência deste modal (SPNT / MT, 2012).
A distribuição modal de transportes no Brasil pode ser observada na Figura 2-4, de um total
de, aproximadamente, 1,2 trilhão de TKU ao ano.
9
Figura 2-4 – Distribuição Modal da Matriz Brasileira de Transportes de Carga
Fonte: SPNT / MT, 2012
A participação dos modais no Brasil, entretanto, nem sempre teve esta configuração. O
desenvolvimento do setor se deu inicialmente com forte apelo para outros modais, começando
de forma ampla através da navegação costeira e posteriormente com um período de auge do
modal ferroviário, entre as décadas de 1930 e 1940 (CNT, 2013). Neste período, mais de 30
mil quilômetros de vias foram construídos tendo como objetivo principal a exportação
de produtos primários, particularmente café (SPNT / MT, 2012).
Após a crise de 1929, houve uma crescente industrialização do Brasil paralelamente ao
fortalecimento do mercado interno, o que acarretou a necessidade de construção de estradas
para atender a distribuição dos produtos fabricados na região sudeste (SPNT / MT, 2012).
Apenas na segunda metade da década de 1950 o modelo brasileiro de transportes passou a ter
um enfoque maior do modal rodoviário. Em parte tal distorção aconteceu devido às crises
econômicas, a inércia nos investimentos em outros modais e à priorização pelo atendimento de
demandas de curto prazo nas estruturas decisórias, permitindo que a diferença entre os modais
se tornasse ainda mais extrema (Schaeffer e Szklo, 2007). Entre 1940 e 1970, por exemplo, a
rede rodoviária foi expandida de 185 mil quilômetros para cerca de 1,5 milhão de quilômetros
(malha pavimentada e não pavimentada). Nesse mesmo período, a rede ferroviária foi reduzida
de 38 mil para cerca de 30 mil quilômetros, sendo que menos de 10% desta rede estava
eletrificada (Martins et al., 2010), mostrando claramente uma intensão do poder público em ter
um maior enfoque no modal rodoviário.
52%
30%
8%
5% 5%
Rodoviário Ferroviário Cabotagem Hidroviário Dutoviário
10
Apesar de toda a evolução da malha rodoviária e ferroviária brasileira, a distribuição do sistema
de logística no país é baixa quando comparada a de outros países de grandes dimensões, como
Estados Unidos, China, Austrália, Rússia e Canadá (CNT, 2014). A densidade da malha
rodoviária pavimentada e ferroviária do Brasil, obtida pela divisão da quilometragem de
rodovias e ferrovias existentes pela área territorial do país, é a menor entre esses países
considerados, com valores de 23,8 km/1000km² (CNT, 2014), conforme mostrado na Figura
2-5.
Figura 2-5 – Densidade de Infraestrutura de Transportes em Países Selecionados
Fonte: CNT, 2011; 2013
Tal carência de infraestrutura de transportes foi agravada, em boa medida, pela queda do
patamar de investimentos em sistemas de transportes no país. Desde 1975, o investimento
público federal em infraestrutura de transporte, como proporção do PIB, caiu de 1,84% para
0,29%, em 2012 (Figura 2-6). A tendência de crescimento verificada na última década parecia
demonstrar uma tentativa de retomada sustentável dos patamares de investimentos registrados
no passado. Contudo, nos dois últimos anos, constatou-se uma diminuição no investimento
público, que passou de 0,36% para 0,29% entre 2011 e 2012, respectivamente (CNT, 2013).
445,2
22,9
4,5
359,9
911,5
46
5
0,5
44,8
5,1 5,2
41,6
4,7
0,2
23,8
3,52,2
0,1
1
10
100
1000
Rodovias Ferrovias Hidrovias
km /
1.0
00
km
2
EUA China Austrália Rússia Canadá Brasil
11
Figura 2-6 – Evolução do Investimento Federal em Infraestrutura de Transporte (Investimento/
PIB)
Fonte: CNT, 2013
Atualmente, existem no país 1.691.521 km de rodovias, dos quais apenas 203.598 km são
pavimentados, isto é, 12% da malha (DNIT, 2013). Entre as rodovias pavimentadas, 65.930
km são federais, conforme exibido na Tabela 2-2.
12
Tabela 2-2 – Extensão da Rede Rodoviária em 2012 – Brasil
(km) Rede Não
Pavimentada
Rede
Pavimentada
Extensão Total
da Rede
Federal 12.577 65.930 78.507
Estadual 111.334 110.842 222.176
Municipal 1.234.918 26.826 1.261.744
Rede Planejada 129.094
Total 1.358.829 203.598 1.691.521
Fonte: DNIT, 2013
Observa-se que grande parte das vias não são pavimentadas. Além disso, como mostrado na
Tabela 2-2, uma parte considerável das vias pavimentadas não apresentam condições ideais
para o tráfego. A pesquisa sobre rodovias conduzida pelo CNT em 2013 revela que, dos 96.714
km pesquisados, apenas 36% foram considerados como “Bom” ou “Ótimo (CNT, 2013). Tal
situação gera uma perda de eficiência para o modal rodoviário, além de custos mais elevados
para o setor privado nos gastos adicionais de operação de veículos (SPNT / MT, 2012). A
degradação da infraestrutura de transportes e a falta de integração sistêmica afetam,
sobremaneira, o padrão de eficiência energética do sistema de transportes, geram desperdício
de combustíveis e de recursos econômicos (Schaeffer et al., 2004).
O aumento da participação de bens de médio a alto valor agregado necessita de transporte
rápido e flexível nas entregas, o que contribui para o aumento da importância das rodovias em
relação a modais como aquaviário e ferroviário (Gucwa e Schäfer, 2013). Desse modo, o modal
rodoviário deveria ser focado no transporte de tais produtos, com pequenos volumes e em rotas
de curtas distâncias. No entanto, o que se observa no Brasil é que,em parte devido ao baixo
valor do frete, acaba sendo bastante utilizado também no transporte de commodities como soja,
derivados de petróleo e cimento (Araújo et al., 2014).
Além do fato de o valor médio pago pelos fretes rodoviários ser mais baixo que os custos
incorridos pela operação e remuneração do capital (Araújo et al., 2014), outros grandes fatores
que influenciam na preferência pela modalidade rodoviária são: malha rodoviária bastante
13
pulverizada; prática de excesso de carga, acarretando na destruição da malha rodoviária
nacional e em maiores custos de manutenção; prática da carga-frete; falta de regulamentação
da jornada de trabalho do motorista1, o que reduz o tempo de trajeto e incorre em menos custos
para a operação (porém exaure a produtividade do motorista e aumenta o risco de acidentes)
(Araújo et al., 2014); frequência e disponibilidade do serviço; velocidade e comodidade
inerentes ao serviço de porta-a-porta, sem necessidade de carga ou descarga entre origem e
destino (Ballou, 2006).
Atualmente, no mercado brasileiro de transporte rodoviário participam 153 mil empresas de
transporte de cargas, 785 mil autônomos e 384 cooperativas, dentre os transportadores
regularmente inscritos no Registro Nacional de Transporte Rodoviário de Cargas (RNTC)
(ANTT, 2014).
A distância percorrida pelos caminhões nas operações de transporte de carga ainda é um dado
bastante incerto. Uma pesquisa conduzida pelo CNT em conjunto com o Serviço Social do
Transporte (SEST) e o Serviço Nacional de Aprendizagem do Transporte (SENAT) apresenta
um valor médio percorrido de cerca de 10.500 km por mês, como mostrado na Tabela 2-3, o
que corresponde a um total de 126 mil km por ano (CNT et al., 2011).
Tabela 2-3 – Distância Média Percorrida pelos Caminhoneiros em Julho de 2011
Quilômetros rodados
por mês (km) Autônomos Empregados de Frota Total
Média 9.842 11.426,9 10.482
Fonte: CNT et al., 2011
Para essa distância média percorrida, aproximadamente 90% dos caminhoneiros rodam
predominantemente a uma velocidade média superior a 60 km/h, conforme apresentado pela
Tabela 2-4.
1 Já ocorreram avanços na regulamentação da jornada de trabalho de motoristas, especialmente através da lei no
12.619/12.
14
Tabela 2-4 – Velocidade Média Predominante em Julho de 2011
Velocidade Média
Predominante
Autônomos
(%)
Empregados de Frota
(%)
Total
(%)
Abaixo de 60 Km/h 10 8,4 10
Acima de 60 Km/h 90 91,6 90
Fonte: CNT et al., 2011
O setor de transporte rodoviário de cargas brasileiro mostra, portanto, ser extremamente
intensivo no uso de energia e possui grande carência com relação a sua distribuição de malha
rodoviária quando comparado ao de outros países. Além disso, o fato de as tarifas de fretes
cobradas atualmente nem sempre remunerarem de forma adequada o setor fazem com que seus
atores, autônomos e empresas, possuam critérios de decisão adversos (Araújo et al., 2014),
tornando-se uma possível barreira de entrada a eficientização do setor. Soluções externas ao
mercado, portanto, fazem-se necessárias para o incentivo de ações eficientes. Nesse sentido,
no próximo capítulo são discutidas políticas públicas existentes com no foco no setor de
transporte rodoviário de cargas.
15
3 – POLITICAS PÚBLICAS COM FOCO NO SETOR DE TRANSPORTE
RODOVIÁRIO DE CARGAS
Apesar de normalmente ações de eficiência energética beneficiarem diretamente o usuário final
de energia, muitas vezes há barreiras que impedem a correta inserção deste tipo de ação. Nota-
se, portanto, que sinalizações de preço, por si só, não são inteiramente suficientes para que o
consumidor tenha um uso racional de energia (WEC, 2013). O uso de políticas públicas sobre
o tema eficiência energética visa criar as condições de mercado, superando suas falhas, assim
como facilitar a inserção de tecnologias e serviços eficientes e incentivar que o consumidor
tenha escolhas com melhor relação custo benefício (WEC, 2013).
Os principais motivos que sinalizam a necessidade de uma atuação em políticas públicas são:
o acesso a informação, a disponibilidade limitada de equipamentos e insumos mais eficientes
no mercado local, a falta de mão de obra técnico-comercial especializada, bem como soluções
financeiras, os tomadores de decisão que realizam o investimento não são os mesmos que
arcam com os custos de operação, a tendência a escolhas de curto prazo ante a escolha de
equipamentos eficientes, fruto de uma condição econômica restritiva de um setor, local ou
consumidor (WEC, 2013).
Um dos pontos chave para o sucesso de uma política pública em eficiência energética é a
influência sobre o poder de decisão do consumidor. A disseminação da informação serve de
suporte para todas as outras ações da política pública, promovendo a inserção desta no mercado
(WEC, 2013). Tal informação pode ser multiplicada de diversas maneiras, entre elas através
do uso de campanhas educacionais, de formação e treinamento (IEA, 2012b). Além disto, outro
uso bastante comum é o uso de um programa formal de etiquetagem, em que o cliente tem uma
base de comparação para os produtos apresentados, bem como uma indicação de melhor
produto de determinada categoria (IEA, 2012b) (WEC, 2013). No caso brasileiro, destacam-se
os selos e etiquetas utilizados pelo Programa Nacional da Racionalização do Uso dos Derivados
do Petróleo e do Gás Natural (CONPET), destacados na Figura 3-1.
16
Figura 3-1 – Selos Utilizados no programa CONPET
Fonte: CONPET, 2014
Há casos, entretanto, que apenas a informação não é suficiente. É comum em muitos países a
proteção do consumidor sobre a tarifa do insumo energético através de subsídios (WEC, 2013).
Neste caso, o consumidor passa a ter um desincentivo à tomada de ações que promulguem a
eficiência energética. Tal fato afeta não apenas as políticas públicas de incentivo, como também
as empresas privadas que atuam neste mercado (WEC, 2013). Como o preço percebido pelo
consumidor é menor que o real, normalmente há o desperdício e a falta de vontade por parte
do mercado em investir em produtos mais eficientes (WEC, 2013). Destaca-se, como exemplo,
o caso brasileiro, que até 2014 possuia os preços dos combustíveis leves abaixo dos preços
internacionais.
O primeiro passo para toda a política pública de eficiência energética é regularizar os preços
conforme mercado, para sinalizar de forma correta aos consumidores a importância da
eficiência ou prover incentivos para a aquisição de equipamentos eficientes (WEC, 2013).
Apesar de este item ser praticamente uma unanimidade entre planejadores, sua execução nem
sempre é fácil, pois são altamente impopulares e com avaliação dos resultados de difícil
medição (WEC, 2013). Alguns casos de sucesso entretanto são identificados pelo mundo, como
alguns países da União Europeia, Gana e, mais recentemente, China, Índia e Africa do Sul
(WEC, 2013).
O uso de incentivos é amplamente usado mas nem sempre efetivo (IEA, 2012b). Em muitos
casos a melhor forma de induzir o consumo eficiente é através de regulamentações (IEA,
2012b), (WEC, 2013). Incentivos acabam menos efetivos pois muitas vezes eles dependem da
mudança de comportamento de milhões de consumidores que não têm as informações e
17
recursos para agir, enquanto a regulação é algo institucional e obrigatório (WEC, 2013). A
Figura 3-2 mostra como as ações regulatórias, em uma visão geral para todos os produtos e
setores, são mais amplamente utilizadas e a Figura 3-3 mostra como para o setor de transporte
mundial as ações regulatórias também são usadas rotineiramente, dividindo espaço com ações
financeiras e fiscais.
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
70%
80%
90%
100%
20
09
20
12
20
09
20
12
20
09
20
12
20
09
20
12
20
09
20
12
20
09
20
12
20
09
20
12
20
09
20
12
Africa OrienteMédio
Europa Asia (Outros) AméricaLatina
Total Asia (OCDE) América doNorte
Regulação Financeiro Fiscal Outros
18
Figura 3-2 – Distribuição das Medidas de Eficiência por Tipo
Fonte: WEC, 2013
Figura 3-3 – Distribuição das Medidas por Setor
Fonte: WEC, 2013
Além da etiquetagem, mencionada anteriormente, que também pode ser uma forma de
regulação quando torna-se obrigatória, há outras formas de regulamentação. Uma delas é a
aplicação de medidas de aumento de eficiência energética (IEA, 2012b). Outras formas são a
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
70%
80%
90%
100%
20
09
20
12
20
09
20
12
20
09
20
12
20
09
20
12
20
09
20
12
20
09
20
12
20
09
20
12
20
09
20
12
Africa OrienteMédio
Europa Asia (Outros) AméricaLatina
Total Asia (OCDE) América doNorte
Regulação Financeiro Fiscal Outros
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
70%
80%
90%
100%
Transporte Serviços Industria Residências
Financeiro Fiscal Regulação Outros
19
regulação com requisitos específicos para grandes consumidores e a exigência de manutenções
específicas para consumidores finais (IEA, 2012b).
Quando se trata do setor de transporte, é amplamente reconhecido a dificuldade que este possui
de implementar ações de eficiência energética, especialmente quando se trata do transporte
rodoviário de cargas (WEC, 2013). As ações focadas em veículos leves são mais utilizadas no
cenário mundial, ficando o transporte com veículos pesados principalmente com ações voltadas
para veículos comerciais leves e auditorias energéticas feitas em grandes companhias do setor
de transporte (WEC, 2013). Ainda assim, no cenário mundial, as ações regulatórias são as mais
comuns no setor, com destaque ao caso contraditório na América Latina, que faz um uso mais
rotineiro de incentivos financeiros (Figura 3-4).
Figura 3-4 – Distribuição das medidas de Eficiência no Setor de Transporte
Fonte: WEC, 2013
Para o setor de transporte rodoviário de carga as medidas regulatórias se concentram no
aumento da eficiência dos caminhões. As ações de eficiência do caminhão em sua totalidade,
considerando todos os susbsistemas compondo um único equipamento, são implementadas
apenas no Japão, com o programa Japan Top Runner. O programa foi desenvolvido em 2006
e é o primeiro programa de eficiência energética de caminhões com politica de penalidades,
que entrará em vigor em 2015. A implementação de programas deste tipo torna-se bastante
complexa por haver uma diversidade muito grande de caminhões. Há programas de
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
70%
80%
90%
100%
OrienteMédio
Com. dosEstados Ind.
AméricaLatina
Africa Total Europa Asia(Outros)
América doNorte
Asia (OECD)
Financeiro Fiscal Regulação Adesão Voluntária
20
etiquetagem, com moldes similares, apenas para veículos comerciais leves, na União Européia,
Estados Unidos e Canadá. Outras medidas focam em componentes específicos como a
etiquetagem de pneus, medidores de pressão em pneus e reguladores de velocidade, como no
caso dos Estados Unidos (WEC, 2013), (IEA 2012c).
Até o momento, apenas Japão, considerando o caminhão em sua totalidade, e Estados Unidos,
considerando alguns subsistemas, implementaram normas específicas para caminhões,
enquanto a União Europeia e a China ainda estão desenvolvendo soluções semelhantes (IEA,
2012c). A Tabela 3-1 mostra um panorama geral sobre as políticas públicas ao redor do mundo.
Tabela 3-1 – Visão Geral Sobre as Normas para Veículos Pesados
País ou Região
Tipo de Regulação
2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018
Japão Economia de Combustível
Implementação da Regulação,
iniciando em 2015
Estados Unidos
GEE/ Eficiência de Combustível
Proposição de
Norma
Regra Final
Implementação da Regulação, iniciando em
2014
Canada GEE/
Eficiência de Combustível
Proposiç
ão de Norma
Regra Final
Implementação da Regulação, iniciando em
2014
China Consumo de Combustível
Procedimentos de
testes finalizad
os
Proposição de
Norma para a
Indústria
Proposição de
Norma
Regra Final
Implementação da Regulação,
iniciando em 2015
União Européia
GEE Estudos Técnicos
Procedimentos de
Testes Finalizad
os
Relatório de Eficiência Obrigatório e Desenvolvimento do Regulador
Califórnia
Requisitos de Compra para
Usuários Finais
Requisitos para sistema de tração e
trailers Requisitos Adicionais para Sistemas Existentes
Fonte: IEA, 2012c
Incentivos financeiros são menos comuns (IEA, 2012c). Na Colômbia, por exemplo, existem
subsídios para substituição de veículos com elevada idade por veículos novos. O programa teve
início em 2008, e estima-se que 6.000 veículos foram substituídos (WEC, 2013).
No Brasil ainda é insipiente a normatização de veículos pesados. Destaca-se o programa
brasileiro de etiquetagem de pneus, estabelecido pela portaria Inmetro número 544 de outubro
de 2012 (INMETRO, 2014). Esta portaria estabelece um programa de etiquetagem aos moldes
21
do programa europeu, em que não há uma eficiência mínima para o pneu e sim uma
comparação relativa entre estes (Figura 3-5). O programa é compulsório e passa a valer em
2015. Os fabricantes terão até 2016 para vender pneus que estejam em estoque, sem a etiqueta.
Já os comercializadores têm até 2017 para inserir estes pneus no mercado.
Figura 3-5 – Selo Utilizado no Programa Brasileiro de Pneus
Fonte: INMETRO, 2014
No Brasil, o programa mais antigo data de 2012, com uma política similar à desenvolvida na
Colômbia; ou seja, com o intuito de renovar a frota de veículos pesados, foi implantado para
empresas e autônomos que circulam na região portuária de Santos, através de incentivos em
financiamento. Ainda com relação a incentivos financeiros, temos no Rio de Janeiro um
programa em que os veículos com muita idade de uso sirvam de crédito na compra de veículos
novos. Além disso, estes veículos receberão outros incentivos fiscais. O governo do Rio de
Janeiro pretende com isto reduzir a idade média de veículos no estado de 17,1 para 12 anos,
substituindo cerca de 40.000 veículos em 5 anos (Rio Capital da Energia, 2014). Até o
momento não há dados sobre o resultado desta iniciativa. Há ainda no Brasil o caso de Minas
Gerais, que segue os moldes de São Paulo, tendo como foco principal veículos com idade
superior a 30 anos.
Outras políticas desenvolvidas, apesar de não terem a intenção direta de reduzir o consumo de
energia, merecem ser comentadas por afetar diretamente o setor. Este é o caso do Programa de
Aceleração de Crescimento (PAC) e do Programa de Investimento em Logística (PIL) (SPNT
/ MT, 2012). Ambos os programas influenciam na eficiência do setor, mesmo que
22
indiretamente, pois contribuem para a melhoria das condições das via e para a redução dos
congestionamentos.
O PAC, lançado em 2007, e a 2ª etapa do programa, o PAC 2, lançado em 2010, buscam
retomar os investimentos em infraestrutura de transportes no Brasil. Além de investimentos em
infraestrutura, os programas visam atacar entraves ao desenvolvimento do setor,
complementado por medidas econômicas e institucionais. Contudo, dos R$ 104 bilhões
previstos para investimentos em transportes, entre 2011 e 2014, apenas R$ 58,9 bilhões foram
investidos em empreendimentos em todo o País até abril de 2014 (MP, 2014), ressalvando
ainda que estes valores são referentes à execução financeira, não tendo correlação direta com
o avanço da obra.
Ademais, em agosto de 2012, foi lançado o Programa de Investimento em Logística - PIL, que
amplia a velocidade de investimentos em infraestrutura de transportes, notadamente rodovias,
ferrovias e portos. No caso do setor rodoviário, e sintetizado na Tabela 3-2, o programa prevê
investimentos da monta de 46,0 milhões, atendendo cerca de 7000 km, contemplando, entre
outros pontos, a duplicação das principais vias.
Tabela 3-2 – Investimentos em Infraestrutura de Transportes no Brasil – PIL -2012
Investimentos Previstos
(Bilhões de Reais)
Características
Rodovias 46,0 7.000 km
Ferrovias 99,6 11.000 km
Portos 54,6 Expandir e Modernizar os
portos do país
Aeroportos 16,5 2 aeroportos (Galeão e Confins)
e 270 aeroportos regionais
Trem de Alta Velocidade 35,6 511 km
Total 252,3
Fonte: EPL, 2014
O PIL busca ampliar a escala dos investimentos públicos e privados em infraestrutura, com a
duplicação dos principais eixos rodoviários do país, reestruturação do modelo de investimento
e exploração das ferrovias, expansão da malha ferroviária, modernização de portos e aeroportos
e a construção do Trem de Alta Velocidade (TAV), que representa um serviço de transporte
ferroviário de passageiros que conectará as cidades do Rio de Janeiro, São Paulo e Campinas.
23
Existem, portanto, algumas formas de quebrar as barreiras existentes em um mercado para a
inserção de ações de eficiência energética. Estas quebras de barreira, entretanto, funcionam
apenas como um catalizador de ações potenciais de eficiência energética e não geram ganhos
de eficiência energética per se. Desta forma, a evolução tecnológica de serviços e de sistemas
componentes do setor ainda se faz necessária. O potencial para esta evolução será discutido no
próximo capítulo.
24
4 – AÇÕES DE OTIMIZAÇÃO DO USO DE COMBUSTÍVEL NO SETOR
4.1 MELHORES TECNOLOGIAS E SOLUÇÕES DISPONÍVEIS NO MERCADO
Este capítulo detalha as opções tecnológicas de redução do consumo de combustíveis no setor
de transporte rodoviário de cargas no Brasil. São apresentadas as melhores tecnologias e
práticas disponíveis para o setor, com os custos associados e os ganhos energéticos envolvidos,
quando disponíveis na literatura. O potencial de redução de consumo de combustível de cada
medida, assim como a combinação entre as mesmas, irá depender do cenário para as quais as
mesmas serão viabilizadas. O potencial mapeado neste capítulo será usado como base para os
cenários elaborados no capítulo 5.3.
4.2 TECNOLOGIA VEICULAR INCREMENTAL
4.2.1 Veículos Automotivos
Atualmente, os ganhos incrementais de eficiência energética de veículos automotores estão
associados à redução de perdas de conversão de energia final em energia útil no veículo. Deste
modo, a partir da implementação de medidas que aumentem o rendimento do processo de
conversão de energia, faz-se possível a melhora na eficiência do ciclo de funcionamento dos
veículos automotivos, resultando na economia de combustível e na redução de emissão de GEE
(Atabani et al., 2011).
Veículos destinados ao transporte de carga possuem diferentes classes, normalmente
referenciadas ao seu peso, devido às diversas capacidades de transporte, finalidades e funções
das cargas transportadas. Tais veículos possuem ainda uma grande quantidade de componentes,
como cabine do condutor, corpo do veículo, além de eixos maiores, os quais devem ser
combinados de forma a otimizar a interação individual de todos componentes (UTG, 2012).
Devido à grande quantidade de componentes, sistemas e subsistemas, há uma distribuição das
fontes de perdas energéticas possíveis. A Figura 4-1 apresenta as principais perdas nos veículos
pesados, durante o processo de locomoção em rodovia.
25
Figura 4-1 – Perdas de Energia nos Veículos Pesados
Fonte: UTG, 2012
Apesar de não desenvolverem grandes velocidades, a área de contato com o vento dos veículos
pesados é significativa. Tal fato, aliado à condição da pavimentação da estrada, faz com que as
perdas geradas pela resistência aerodinâmica, e pela resistência de rolagem, sejam as mais
elevadas, como mostra a Figura 4-1, ocasionando o consequente aumento do consumo
específico de combustível (UTG, 2012).
As forças aerodinâmicas são diretamente proporcionais à área de contato e proporcionais ao
quadrado da velocidade do veículo. Isto gera a relação mostrada na Figura 4-2, onde se observa
que as perdas geradas pela resistência aerodinâmica, em um veículo automotor pesado,
comportam-se de forma exponencial com relação à velocidade, enquanto as perdas devido à
resistência de rolamento comportam-se de forma linear (Baker et al., 2009).
53,80%
25,20% 7,50%
6,50%2,40%
0,90%
0,50%
0,70%
0,20%
2,30%
4,60%
Resistência Aerodinâmica Resistência de Rolagem Frenagem
Sistema de Tração Freio Motor Alternador
Arrefecimento Bomba de Direção Compressor do Ar Condicionado
Ar Condicionado
26
Figura 4-2 – Relação entre Velocidade do Veículo e as Resistências Aerodinâmica e de Rolagem
Fonte: Baker et al., 2009
A força de resistência de rolamento é causada pela deformação do pneu à medida que rola sobre
uma superfície. Essa resistência dissipa parte da energia, contribuindo para a soma total das
perdas energéticas (Sivak e Schoettle, 2012). Deste modo, a resistência de rolagem está
diretamente relacionada com o projeto do pneu, sendo influenciada pelo material utilizado,
tamanho e estrutura, assim como por fatores externos, como pressão de calibragem,
alinhamento, carga e temperatura. Com o intuito de reduzir os esforços, deformação e
consequente aumento da resistência de rolamento dos pneus, algumas ações podem ser feitas
independentemente da tecnologia utilizada, garantindo um funcionamento ótimo do pneu (IEA,
2007).
Para o caso específico dos veículos pesados, a incorreta calibragem dos pneus em cada um dos
eixos do caminhão (eixo frontal, eixo da direção e eixo do semirreboque)2 aumenta
consideravelmente a intensidade energética do conjunto (Taghavifar e Mardani, 2013),
conforme mostrado na Figura 4-3, para a velocidade específica de 88 km/h.
2 Eixo de direção é o eixo que liga as rodas diretamente à barra de direção do veículo, sendo responsável pela
mudança de direção do veículo. Eixo frontal é o eixo existente na parta frontal no caminhão (cavalo), que não o
eixo de direção. Eixo do semirreboque são todos os eixos que interligam as rodas do semirreboque.
0
10
20
30
40
50
60
10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120
Re
sist
ên
cia
(kW
)
Velocidade (km/h)
Arrasto Aerodinâmico Resistencia de Rolamento
27
Figura 4-3 – Efeito da Calibragem dos Pneus no Consumo de Combustível
Fonte: Goodyear, 2004
É importante observar que a pressão ideal a ser utilizada nos pneus deve ser avaliada conforme
a temperatura e a altitude local. Além disso, o pneu deve ser calibrado sempre conforme
especificações do fabricante. Apesar de o aumento de pressão melhorar a eficiência do veículo,
a sobre pressão, além dos limites estabelecidos pelo fabricante, pode gerar um desgaste
prematuro do pneu (Goodyear, 2004).
Outro fator de influência direta no consumo energético de caminhões relacionado ao sistema
de pneus é o alinhamento das rodas. O alinhamento incorreto gera, além de maiores perdas, um
maior desgaste dos pneus e uma diminuição da velocidade desenvolvida pelo caminhão.
Estima-se que as perdas geradas podem chegar a 2,2% em condições médias de
desalinhamento, podendo ser ainda superior em condições mais extremas (Goodyear, 2004).
Assim, novos projetos de pneus e materiais, além de sua correta manutenção, contribuem para
tornar essa ação mais eficiente, reduzindo o montante total das perdas energéticas (Holmberg
et al., 2012).
Além disso, toda a energia utilizada para superar a inércia do veículo em sua frenagem, bem
como parte da energia demandada para sua propulsão, é integralmente perdida sob a forma de
calor. Por conseguinte, as perdas energéticas estão diretamente associadas ao peso do veículo.
Assim, a redução do desperdício neste processo pode ser feita com a utilização de materiais e
tecnologias mais leves (Bandivadekar, et al., 2008).
-6%
-5%
-4%
-3%
-2%
-1%
0%
1%
2%
3%
70 80 90 100 110 120
Var
iaçã
o d
a Ef
iciê
nci
a
Pressão (Psi)
Todos os Eixos Eixo Fontal Eixo da Direção Eixo do Semirreboque
28
A seguir são apresentadas as tecnologias existentes e em desenvolvimento, que contribuem
efetivamente para a economia de combustível e, consequentemente, minimizam perdas de
energia em veículos leves e pesados e reduzem emissões de GEE.
4.2.1.1 Aerodinâmica
A resistência aerodinâmica, definida pelo atrito entre a superfície da carroceria do veículo e o
ar, afeta de forma direta o desempenho do automóvel, o consumo de combustível e sua
estabilidade, de modo que a eficiência do veículo ao atravessar o ar pode ser mensurada por
meio do coeficiente adimensional de resistência aerodinâmica, ou coeficiente de arrasto,
representado por 𝐶𝐷 (Atabani et al., 2011). Este coeficiente é exibido na Figura 4-4, para os
diferentes tipos de veículo, sendo que quanto menor o valor do 𝐶𝐷, melhor a aerodinâmica do
veículo.
Figura 4-4 – Coeficiente de Arrasto para Diferentes Tipos de Veículos
Fonte: PART, 2014
Os ganhos de eficiência energética com a redução da ação de forças aerodinâmicas em veículos
pesados são, na verdade, um somatório de pequenas adequações no cavalo e no semirreboque3.
Em linhas gerais, a distribuição do vento em um veículo pesado típico em movimento é
apresentada na Figura 4-5.
3 Cavalo é o conjunto formado pela cabine, motor e rodas de tração do caminhão com eixo simples ou duplo.
Pode-ser engatado em vários tipos de carretas e semirreboques para o transporte. Semirreboque é um veículo de
carga independente e sem meio próprio de tração que apoia parte de sua unidade e de seu peso a um caminhão
trator (cavalo).
29
Figura 4-5 – Distribuição do Vento nos Veículos Pesados
Fonte: Iveco, 2014
As ações sobre as perdas aerodinâmicas passam, no caso de veículos pesados, a focar em
reduzir a área de contato do veículo com o vento, com ações construtivas, como a redução da
altura do veículo, e ações de adequação do veículo, como a instalação de aerofólios com o
intuito de tornar o cavalo e o semirreboque um único corpo, para o arrasto. Algumas das ações
implementadas podem ser observadas na Figura 4-6.
Figura 4-6 – Redução do Coeficiente de Arrasto dos Caminhões
Fonte: Hollanda, 2011
De acordo com Liimatainen et al. (2014), os ganhos de eficiência devido a cada uma das ações
possíveis divergem de forma geral na literatura, como mostrado na Tabela 4-1.
30
Tabela 4-1 – Ganhos de Eficiência Aerodinâmica dos Veículos Pesados (%)
Tecnologias (DFT,
2010a)
(Baker et
al., 2009)
(FTA,
2012)
Entrada de ar frontal <1 - -
Carenagem na parte superior da cabine 4 - 4
Borda lateral das cabines <1 7 -
Carenagem lateral no semirreboque/trailer <1 - 1
Carenagem frontal no semirreboque/trailer 3 - -
Basculante com aerodinâmica <1 - -
Trailer aerodinâmico (forma de gota)4 10 10 6
Semirreboque com telhado inclinado 5 - 5
Redução de altura do veículo - - 3
Redução de carga de vento nos pneus 2 4 - Fonte: Elaboração própria a partir de Liimatainen et al., 2014
Tal fato pode ser justificado, entre outros motivos, pela diferença da temperatura e altitude dos
ambientes testados, pela metodologia utilizada e principalmente sobre o grupo de análise dos
dados. Como há uma diferenciação entre os avanços das soluções adotadas em cada país, o
grupo de análise e seu país de origem interferem bastante nos resultados.
A solução empregada deve ser bastante específica ao conjunto de tração e o semirreboque.
Dependendo do tipo de carga transportada, a solução aerodinâmica pode mudar drasticamente.
Estima-se que o custo pode variar entre US$3.000 e US$4.000 (IEA, 2012b).
4.2.1.2 Redução de Massa
A distribuição de peso de um veículo vazio, ou seja, sem carga ou passageiros, influencia de
forma direta e linear o consumo de combustível do mesmo. De forma simples, o aumento do
peso de um veículo aumenta a força necessária a ser desenvolvida para que este acelere ou
desacelere. Reduzir o peso de um veículo, mantendo suas demais características similares,
reduz, portanto, a quantidade de energia necessária para o seu deslocamento. Além disso, ao
diminuir seu peso, reduz-se também a resistência de rolamento, subsequentemente, reduz-se a
energia necessária para locomover o veículo, alcançando o objetivo final de reduzir o consumo
de combustível (IEA, 2012b). A relação aproximada entre redução do peso dos veículos
pesados sem cargas e o consumo de combustível pode ser analisada na Figura 4-7.
4 Trailer construido de forma aerodinâmica, com a parte fontral arredondade e a extremidade posterior afinada,
em um formato que lembra uma gota.
31
Figura 4-7 – Relação entre Consumo de Combustível e Peso em Caminhões Leves e Médios
Fonte: Bandivadekar, Bodek, et al., 2008
A distribuição de massa em um veículo pesado é mostrada na Figura 4-8, a qual conduz a
conclusão de que, para os veículos pesados, boa parte da solução para redução no consumo de
combustível também está na substituição dos materiais atualmente usados por outros mais
leves, como alumínio, plástico, fibra de carbono e fibra de vidro. Entretanto, em muitos casos
estas soluções não têm a inserção devida no mercado, pois os veículos ainda necessitam da
robustez e da segurança que os materiais utilizados atualmente fornecem, em especial o aço
(IEA, 2012b). A solução discutida é centralizada, portanto, no uso de ligas de aço tão resistentes
quanto as atuais e mais leves do que estas. Estima-se que cerca de 10% do peso do veículo
poderia ser reduzido com tais ações (IEA, 2012b).
0
2
4
6
8
10
12
14
16
1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400
Co
nsu
mo
de
Co
mb
ust
íve
l (l/
10
0km
)
Peso sem Carga (kg)
32
Figura 4-8 – Distribuição do Peso dos Veículos Semipesados e Pesados
Fonte: NRC, 2010
O uso de alumínio, fibra de carbono e fibra de vidro, em veículos pesados, ainda assim pode
ser bastante útil. No caso do alumínio, os ganhos podem chegar a uma redução de peso entre
10 e 25% do sistema substituído. No caso da fibra de vidro e fibra de carbono a redução pode
chegar a 40% (IEA, 2012b).
Tais reduções de peso geram ganhos consideráveis quando se trata de consumo energético. De
acordo com (NRC, 2010), a cada 450 kg de redução de peso nos veículos tem-se um ganho
entre 0,4% e 2,4% de consumo energético. Esta variação se dá principalmente pela diferença
de peso entre as diversas categorias, sendo os veículos da classe semipesada e pesada mais
próximos de 0,4% e os veículos de classe média mais próximos do ganho máximo de 2,4%
(IEA, 2012b). Este é um ganho tecnológico de grande potencial, pois em praticamente sua
totalidade as soluções estão plenamente disponíveis no mercado, com preço que variam entre
US$ 2.000 e US$ 5.000 por veículo (IEA, 2012b). Entretanto é uma solução aplicável apenas
a veículos novos.
Dois pontos nesta discussão são extremamente importantes. O primeiro é que outras opções
tecnológicas podem interferir positivamente ou negativamente no peso dos veículos. Neste
caso, a relação estabelecida entre eficiência por quilo também é válida e o trade off do ganho
gerado pelo novo componente contra a perda de eficiência gerada pelo acréscimo de peso de
sua inserção também deve ser analisada, ainda que esta informação não seja facilmente obtida.
24%
17%
12%10%
18%
19%
Sistema de Tração Suspensão e Sistema de Direção
Chassis / Quadro Rodas e Pneus
Outros Acessórios e Sistemas Estrutura do Veículo
33
O segundo ponto é que há um ganho indireto na redução de peso dos veículos para transporte
de carga. Como há regulamentação de peso a ser transportado pelos veículos pesados, quando
se reduz o peso do veículo vazio há a possibilidade de aumento da carga transportada, o que,
aliado a uma boa gestão logística, gera um efeito positivo na redução de viagens, por exemplo.
4.2.1.3 Pneus e Rodas
O pneu é o único ponto de contato entre o veículo e o solo, devendo, portanto, alcançar o
equilíbrio adequado entre seu desempenho, desgaste, distância de frenagem, aderência em
curva e resistência de rolamento. A resistência de rolamento, discutida anteriormente, depende
do peso do veículo, de sua velocidade, da qualidade da superfície da estrada e do coeficiente
de atrito entre os pneus e a superfície. Por sua vez, o coeficiente de atrito de rolamento varia
de acordo com o material do pneu, seu design e sua pressão de inflação (Atabani et al., 2011).
Tendo em vista que a resistência de rolamento gera perdas energéticas, quanto menor seu valor,
menor o consumo de combustível. Estima-se que reduzindo a resistência de rolamento em 10%,
tem-se uma redução de 2% na demanda de energia (Holmberg et al., 2012). Podem-se enumerar
duas maneiras de minimizar a resistência de rolamento. A primeira é dirigir com os pneus
inflados corretamente e alinhados. Tal análise conduz a conclusão de que pneus parcialmente
vazios, ou não calibrados de forma correta, tendem a aumentar a resistência de rolamento, fato
que motiva alguns fabricantes de veículos a instalarem monitores de baixa pressão nos pneus,
para avisar ao condutor quando os mesmos não estiverem calibrados de forma correta, de modo
a não comprometer a segurança e a economia de combustível (NRC, 2011).
A segunda forma de redução é a utilização materiais que reduzam a resistência de rolamento,
em níveis adequados de inflação, na fabricação de pneus fabricados (Atabani et al., 2011).
Entretanto, o desgaste de pneus de baixa resistência de rolamento ocorre de forma mais
acelerada, assim como também pode comprometer a distância de parada no momento de
frenagem do veículo. Para que estas desvantagens sejam contornadas e o desempenho do pneu
não seja afetado, os custos incrementais associados a esta tecnologia são de 10 a 20% a mais
em relação aos pneus convencionais (NRC, 2011).
Devido a estes fatores, e aliado à introdução de sistemas de monitoramento de pressão dos
pneus, considera-se que para um potencial de melhoria de 5% no consumo de combustível, um
custo equivalente entre US$40 e US$70 por veículo (IEA, 2012b).
34
Os pneus próprios para veículos pesados apresentam diferentes formas construtivas, que
influenciam entre outros parâmetros o consumo energético. As opções amplamente
apresentadas no mercado de pneus estão divididas em duas categorias, pneus de lonas radiais
e pneus de tiras diagonais. A diferença entre os dois está na construção de suas carcaças. No
pneu de tiras diagonais a carcaça é composta de lonas sobrepostas e cruzadas umas em relação
às outras. Neste tipo de pneu, quando há flexão da lateral, fruto da carga/peso exercida sobre o
pneu, esta é transmitida à banda de rodagem.
Nos pneus de tiras radiais, os fios da carcaça são orientados ao centro do pneu, dispostos em
arcos perpendiculares ao plano de rodagem. Cintas sobrepostas complementam a construção
conferindo a estabilidade necessária no piso. Do ponto de vista do consumo energético, há um
ganho com relação ao pneu de tiras diagonais. Como o pneu radial é feito como uma única
carcaça, não há atrito entre suas partes internas, o que garante uma redução da temperatura
interna. Além disso, a área de contato com o piso torna-se maior, já que o pneu radial não força
a flexão da banda de rodagem. De acordo com Goodyear (2004), a intensidade energética de
um conjunto cavalo-semirreboque utilizando todos os pneus radiais é 5,9% inferior se
comparada a um veículo do mesmo tipo usando todos os pneus de tiras diagonais.
Outra diferença básica entre as tecnologias presentes no mercado está na não utilização de
câmara de ar. Além dos ganhos construtivos inerentes a tecnologia sem câmara de ar, que
envolve menos componentes (Michelin, 2009), também há ganhos energético. Pneus sem
câmara de ar apresentam consumo energético 2% inferior aos pneus convencionais sob mesmas
condições de uso (Goodyear, 2004).
O pneu de base larga (Wide Base Tire – WBT) é outra tecnologia disponível que representa
ganho considerável no uso energético. Esta forma construtiva de pneu já era utilizada na
América do Norte desde a década de 80. Entretanto, mudanças significativas ocorreram desde
então. Naquela época, o WBT apresentava diâmetro maior e uma necessidade de calibragem
com pressão consideravelmente maior, fato que gerava desconforto e problemas de segurança
para os motoristas. Atualmente o WBT tem forma similar aos pneus atualmente utilizados. Seu
conceito básico é a substituição do conjunto de dois pneus por um único, cuja largura é
equivalente àqueles substituídos, como mostra a Figura 4-9. A redução da resistência de
rolamento se deve principalmente a redução da flexão dos flancos dos pneus, com menor
deformação. Além disso, o WBT tem momento de inércia menor que o conjunto de dois pneus
(ICCT, 2013). Estes e outros ganhos fazem com o que o WBT gere uma redução de 3% a 6%
35
(NACFE, 2010), podendo chegar a 10% (IEA, 2012b), no consumo energético, dependendo da
quantidade de eixos em que será utilizado.
Figura 4-9 – Pneu de Base Larga
Fonte: NACFE, 2010
Sucessivas evoluções ocorrem a cada ano no design de pneus e na utilização de materiais. Para
pneus utilizados em veículos leves, tem-se uma estimativa da taxa de redução do atrito de
rolamento variando entre 1,10% e 1,65% ao ano (Bandivadekar, Bodek, et al., 2008). Para os
pneus utilizados em veículos pesados, de acordo com Duleep (2011), a redução da resistência
de rolamento tem ocorrido ao passo de 0,7% ao ano. Para ambos os tipos de veículos, cada
10% de redução da resistência de rolamento, tem-se uma redução entre 1% e 2% no consumo
energético (IEA, 2007).
Apesar de esta tendência de longo prazo não indicar grandes avanços tecnológicos dos pneus
com relação à eficiência energética, há diferenças entre a resistência de rolamento apresentada
pelos produtos disponíveis. De acordo com IEA (2007), no mercado dos EUA, enquanto o pneu
de um veículo pesado de menor resistência de rolamento apresenta um índice de 0,0055, o de
maior resistência de rolamento apresenta um índice de 0,0085. No caso europeu e japonês,
cenários parecidos são apresentados. De maneira semelhante, no caso dos veículos leves, o
menor valor para o coeficiente de atrito de rolamento é de 0,007 e o de maior valor é de 0,014,
ou seja, uma variação de 50% IEA (2007).
Isto indica que ainda há espaço para penetração no mercado de pneus com baixa resistência de
rolamento, mesmo em mercados onde há normas e regras de etiquetagem de pneus definidas.
Para o caso brasileiro esta tendência pode ser ainda maior, uma vez que a regulamentação e
etiquetagem de pneus estão em sua fase inicial.
36
Cabe destacar que se pode combinar as três tecnologias discutidas acima (aerodinâmica,
redução de massa e pneus e rodas) no veículo. Por exemplo, uma diminuição de 10% na
resistência de rolamento, combinada com queda nas resistências aerodinâmicas e na massa do
veículo, pode gerar uma redução do consumo energético equivalente a 10%, com alguns ajustes
de redimensionamento do sistema de tração e transmissão (NRC, 2011).
4.2.1.4 Motor
Os motores a ciclo diesel são motores robustos e, em geral, são mais eficientes que os motores
a ciclo Otto (IEA, 2009),(NRC, 2010). Tal fato reforça a entrada deste tipo de tecnologia no
mercado de veículos pesados. Apesar de ser uma tecnologia antiga, que data do fim do século
XIX, sua eficiência evoluiu bastante ao longo do tempo e ainda possui potencial de evolução,
como exibido na Figura 4-10. Basicamente este potencial está no uso de novas ligas metálicas
na fabricação do sistema, no uso e reaproveitamento das perdas energéticas e no uso do motor
apenas quando este se faz necessário, reduzindo o tempo em que este se mantém ligado à espera
do trabalho a ser realizado.
37
Figura 4-10 – Evolução da Eficiência de Motores Diesel e Influência da Regulação de NOx na
Europa5
Fonte: NRC, 2010
O motor ciclo diesel possui em seu sistema de alimentação dois circuitos básicos. O primeiro
é o circuito de ar e o segundo o circuito de combustível. Cada um deles é responsável por levar
ar e combustível, respectivamente, até o cilindro, onde ocorrerá a mistura e a posterior
explosão.
O primeiro potencial tecnológico para redução de consumo está no circuito de ar, o turbo
compressor. O turbo compressor atua através da energia cinética dos gases exaustos, sendo
constituído por dois rotores conectados e uma vez que um deles é acionado pelo ar quente, o
outro faz com que mais ar seja impulsionado para os cilindros. O efeito encontrado é o aumento
da densidade do ar, uma vez que a admissão deste passa a ser feita em pressão superior à
atmosférica e o consequente aumento da massa de ar admitido sem interferir no volume. O
resultado é o aumento de potência e eficiência do motor.
O sistema de turbo compressor já é plenamente utilizado, mas ainda há como aumentar a
eficiência deste, mesmo sem alterar sua configuração. O programa de regulação japonês de
5 g/HP-hr é a unidade equivalente a gramas por HP hora.
30%
35%
40%
45%
50%
55%
1975 1980 1985 1990 1995 1999 2001 2004 2007 2010
Eficiência Estimada com 8 g/hp-hr NOx Eficiência Atual dos Motores
Motor Marítmo
6,0 g/hp-hr NOx
2,5 g/hp-hr NOx 1,2 g/hp-hr NOx
0,2 g/hp-hr NOx
38
eficiência estima um ganho entre 0,3% e 0,5% no consumo específico, enquanto outras
publicações estimam ganhos entre 1% e 2% (ICCT, 2009; Kromer et al., 2009).
Em uma configuração usando dois turbo compressores e um intercooler, os ganhos estão entre
2% e 5% (NRC, 2010). Tal configuração faz uso de dois turbo compressores em série,
aproveitando melhor as relações de pressão obtidas no sistema. Tanto o ganho de eficiência do
turbo compressor quanto o ganho pelo uso dos dois turbo compressores em série, são
tecnologias disponíveis no mercado. No caso dos EUA, boa parte dos veículos pesados já
possuem um destes sistemas (NRC, 2010). No caso brasileiro ainda há grande penetrabilidade
para a solução.
Seguindo a linha de aproveitamento energético dos gases exaustos, há a técnica
turbocompounding. Trata-se de um sistema de conversão do excesso de energia dos gases
exaustos que seriam considerados perdas. Há duas formas de fazê-lo, eletricamente ou
mecanicamente. Na forma mecânica, todo o sistema do turbo compressor e motor é mantido e
uma turbina adicional é inserida no sistema de exaustão. Esta turbina é conectada ao
virabrequim, responsável por transformar toda a energia e direciona-la aos eixos. O
turbocompound mecânico usa ainda uma caixa de engrenagens para igualar as velocidades da
turbina instalada e a do virabrequim. Variados ganhos de eficiência são atribuídos a este uso,
sendo o mais conservador entre 2,5% e 3% (ICCT, 2009; Kromer et al., 2009). Há publicações
que estimam ganhos ainda maiores, chegando a 4% (IEA, 2012b). O custo deste tipo de
tecnologia está entre US$3.000 e US$8.000 (IEA, 2012b) e o mercado já está apto para fornecer
este tipo de solução.
O turbocompound elétrico segue a mesma lógica de funcionamento do mecânico. A diferença
está na carga acionada. No caso elétrico, a turbina instalada aciona um gerador elétrico. Este
pode atender diversas cargas auxiliares em um veículo pesado comum ou carregar uma bateria
em um veículo híbrido. A atuação desta tecnologia junto com a hibridização do veículo
representa seu maior potencial. Estima-se que os ganhos gerados pelo turbocompound elétrico
no consumo de combustível estão entre 3% e 5% (NRC, 2010) podendo chegar a 7% de acordo
com (IEA, 2012b). O custo aproximado das soluções disponíveis no mercado fica entre
US$3.000 e US$ 8.000 por veículo (IEA, 2012b). A solução elétrica e a mecânica são
excludentes, devido à limitação da energia a ser aproveitada. Como a solução elétrica exige
ainda um sistema auxiliar como baterias, motor elétrico e eletrificação de todas as cargas
39
auxiliares, que acarretam em aumento do peso, tal solução tem sido mais utilizada em veículos
híbridos, que já possuem em seus sistemas os componentes mencionados.
No circuito de combustível, uma tecnologia de fácil implantação e bom potencial é a
substituição do controle de válvulas, tornando-a um controle variável. A adição do sistema
variável de controle de válvulas, além de facilitar a entrada de combustíveis alternativos, reduz
o consumo de combustível em 1% (ICCT, 2009). Tanto a forma quanto a liberdade de controle
das válvulas variam a cada fabricante, mas os resultados não divergem tanto.
Soma-se a isso o uso de sistemas automáticos de partida e parada que estão disponíveis no
mercado, com faixas de preço que variam entre US$2.500 e US$3.750 (Kromer et al., 2009).
O potencial de eficiência varia de acordo com a classe do veículo. Tem-se para veículos de
transporte de cargas médios um potencial entre 2% e 4%, para veículos pesados de transporte
de passageiros um potencial entre 3% no curto prazo e 6,25% (Kromer et al., 2009) no longo
prazo. O regime de funcionamento e partidas e paradas mais acentuadas em veículos de
transportes de passageiros gera esta diferença de ganhos.
Na linha de aproveitamento e redução de consumo com sistemas auxiliares do motor, a
eletrificação de parte ou da totalidade destes também gera redução no consumo de combustível.
Como estas cargas auxiliares são atendidas pelo próprio motor de tração, acabam aumentando
o consumo final de energia. Bomba de água, compressores, sistema hidráulico, ventiladores e
sistema de condicionamento de ar são casos típicos em que o atendimento pode ser feito por
auxiliar elétrico. Tais soluções tem potencial entre 2% e 4% (NRC, 2010) e são mais efetivos
em veículos de transito urbano e de viagens mais curtas. Um potencial maior é obtido quando
a solução é feita em conjunto com veículos híbridos, chegando a valores entre 3% e 5% (ICCT,
2009). Há ainda a possibilidade de climatização da cabine e controle de temperatura do motor
a partir de baterias auxiliares. Sistemas deste tipo tem autonomia entre 8 e 12 horas (NRC,
2010), sendo bastante útil em veículos de transporte de cargas de longas viagens, que também
fazem uso da climatização da cabine para a pernoite do motorista. O potencial da tecnologia
está entre 5% e 9% (NRC, 2010) e seu custo está entre US$3.000 e US$8.000 (NRC, 2010).
Há, ainda, a opção de centrais de apoio aos veículos que fazem longos trajetos. A ideia deste
sistema é servir como base de apoio no momento de parada do veículo para descanso do
motorista. Neste momento, o sistema elétrico do veículo é ligado a uma estação externa que
supre este papel. Este viés tecnológico é mais difícil de implantar, pois depende de uma
40
infraestrutura própria para o recebimento do veículo. Seu custo estimado é em torno de
US$100, sem contabilizar os custos de infraestrutura para os centros de apoio aos veículos e
motoristas. Seu potencial de redução está entre 5% e 9% (NRC, 2010).
Como dito anteriormente o uso de materiais e ligas metálicas mais leves ou mais resistentes
também geram ganhos à eficiência do sistema, não só pela redução de peso, discutida no item
4.2.1.2 (Redução de Massa), mas também pela possibilidade de melhorias que podem ser
geradas nos ciclos de combustão do motor. Materiais melhorados podem ser utilizados para
aumento da pressão nos cilindros (NRC, 2010), por exemplo. Em linhas gerais, parâmetros de
projeto como taxa de compressão e expansão, forma da câmara de combustão, parâmetros da
injeção de combustível (pressão, tempo, pulverização) e a mistura ar e combustível influenciam
diretamente o consumo e dependem de materiais e projetos avançados. Com sistemas
avançados de injeção de combustível a alta pressão, há ganhos energéticos entre 1% e 4%.
Considerando todo potencial de avanço possível, o ganho seria entre 9,4% e 12% para veículos
de transporte urbano e regional e entre 4,6% e 17% para veículos de longo transporte. Seus
custos são próximos de EU$ 3.730 e 10.415, respectivamente (TIAX, 2011).
Por fim, ganhos com a redução de atrito das partes móveis do motor também podem ser
gerados. Esta solução, entretanto, é bastante delicada, pois não pode influenciar na durabilidade
e capacidade da peça alterada. Ganhos entre 1% e 1,5% podem ser gerados além dos ganhos
sobre o uso de lubrificantes eficientes (NRC, 2010), (TIAX 2011).
É importante salientar ainda que a perspectiva de controle de emissões de NOx influencia
negativamente a eficiência dos motores e este trade-off sempre deve ser analisado. A Figura
4-10, por exemplo, mostra a evolução da eficiência de motores diesel para transporte rodoviário
em comparação a evolução da eficiência em motores marítimos, que não possuem restrição
quanto a emissões de NOx. Claro que há uma série de outros fatores que influenciam nesta
questão comparativa, como a baixa rotação e velocidades constantes dos motores marítimos,
por exemplo, mas esta relação por si só é um forte indicativo. Fabricantes estimam, dadas as
características operacionais de motores marítimos, que a eficiência de motores diesel para
transporte rodoviários seria cerca de 10% menor que a de motores marítimos (NRC, 2010),
como mostrado na Figura 4-10.
41
4.2.1.5 Transmissão e Sistema de Tração
A transmissão do veículo é responsável por converter a força do motor em movimento,
podendo ser do tipo mecânica/manual, automatizada, automática, continuamente variável ou
automatizada de dupla embreagem. A tecnologia de transmissão é capaz de otimizar a
utilização do combustível movendo a operação do motor para regiões mais eficientes ou por
meio da redução contínua das perdas mecânicas que ocorrem dentro das transmissões (NRC,
2011). Sendo assim, a partir da redução do atrito no sistema de transmissão é possível uma
redução no consumo de combustível de 1% a 2% a um custo equivalente de EU$50 (IEA,
2012b).
Destarte, tendo em vista o número de relação de velocidade entre motor e roda, um veículo
com transmissão automática com 5 velocidades possibilita uma redução no consumo de 2% a
3% a um custo que varia entre US$70 e US$200. Assim, a transmissão automática com 6, 7 ou
8 velocidades, relacionando o aumento do número de engrenagens com a possibilidade de
operar o motor mais próximo ao seu ponto de eficiência, permite uma redução de 3% a 8% a
um custo de até US$422. A transmissão continuamente variável, que utiliza uma correia de aço
e duas polias capazes de alterar seu diâmetro, faz com que exista uma variação contínua de
velocidades, tornando infinitas as marchas, possibilitando uma redução de até 7% no consumo
de combustível a um custo incremental associado que pode variar entre US$140 e US$380 por
veículo (NRC, 2011; Atabani et al., 2011).
Além disso, pode-se alcançar uma melhoria de 5% a 6% no gasto energético do veículo, a um
custo em torno de US$700, a partir da implementação da transmissão com embreagem dupla,
que permite a troca de marchas do veículo, com reduzidas perdas de giro do motor, melhorando
seu desempenho (IEA, 2012b). Ambas tecnologias que melhoram a performance da
transmissão, dada a estreita ligação entre os efeitos das tecnologias aplicadas ao motor no
intuito de reduzir o consumo energético, não podem ser associadas a mudanças significativas,
como alteração da configuração de válvulas ou desativação dos cilindros (NRC, 2011).
4.2.1.6 Sistemas Inteligentes
Os sistemas de tecnologia inteligente embarcada já são plenamente utilizados em veículos
leves. Apesar do foco principal ser a segurança, conceitualmente as ações de eficiência
energética são bem parecidas em veículos pesados. Os sistemas embarcados podem ser
passivos, em que informações são passadas ao condutor para que este aprimore sua forma de
42
direção ou ativos em que a atuação é feita diretamente, independentemente da vontade do
condutor, evitando erros de direção.
Dos sistemas ativos alguns se destacam. Nos sistemas adaptativos, por exemplo, a condução
do veículo se torna automática a partir do momento em que outro veículo se posta à frente.
Sensores são alocados no veículo de forma que uma distância segura é mantida do veículo à
frente. Neste momento dá-se o início ao controle automático do veículo, que passa a ter regimes
de aceleração e desaceleração mais suaves aproximando-se de velocidades constante, o que
gera maior eficiência (até 10% (NRC, 2010)), além de gerar ganhos com relação à segurança.
Seu custo está entre US$1.100 e US$3.000 e seu uso, além de disponível no mercado, está
centrado principalmente em viagens mais longas, fora dos grandes centros urbanos, onde pode-
se manter uma velocidade mais constante (NRC, 2010).
Há ainda ganhos mais extremos, que consideram a topografia local, e faz um controle da
aceleração e velocidade ideal para a direção em vias mais íngremes. Nomeado de controle
preditivo, este sistema tem potencial de 1% a 3% (Kromer et al., 2009), mas sua penetrabilidade
no mercado reduzida dado o seu uso ser bem específico. Em veículos híbridos, entretanto, o
sistema preditivo tem penetrabilidade maior. Dada a grande diferença entre os regimes
operacionais de veículos híbridos em áreas urbanas e interurbanas, o sistema preditivo
localizado através de GPS aumenta a economia no uso destes veículos. Neste caso, o potencial
de ganho de eficiência é entre 3% e 9% (NRC, 2010) e seu custo, similar ao do sistema preditivo
tradicional, entre US$860 e US$1.560 dependendo do tipo de veículo (NRC, 2010).
No limite do estado da arte está o controle de comboio. Neste tipo de sistema, há conceito com
mesma base do controle adaptativo, porém mais amplo e extenso. Neste sistema, um único
veículo é conduzido, enquanto demais veículos que fazem o mesmo trajeto e se deslocam em
comboio o seguem, mantendo entre si um distanciamento seguro. Como os veículos de
condução automática possuem regime de aceleração e desaceleração muito mais suaves,
apresentam um ganho de eficiência em relação ao primeiro veículo do comboio. O ganho de
eficiência fica entre 10% e 17%, apesar da baixa penetrabilidade, dado seu uso específico
(NRC, 2010).
Com a evolução do uso e precisão do GPS, cada vez mais sistemas georeferenciados para o
transporte são aplicáveis. Como ganho tecnológico passivo importante, deve-se destacar a
gestão de rotas dinâmicas possível de ser feita atualmente. Nesta forma de gestão de rotas, o
43
condutor do veículo passa a poder fazer ajustes em suas rotas, de acordo com informações que
recebe de seu sistema de tráfego, acidentes e condições adversas no caminho previamente
traçado. Dado o atual avanço de celulares e smartphones, esta tecnologia torna-se ainda mais
acessível com ganhos de 1% ao custo entre US$400 e US$800 (NRC, 2010).
4.2.1.7 Síntese
A Tabela 4-2 apresenta o resumo dos ganhos de eficiência e os custos associados com as
tecnologias incrementais para os veículos pesados de transporte de carga.
Tabela 4-2 – Ganhos de Eficiência e Custos do das Tecnologias Incrementais nos Caminhões
Macro Ações Tecnologias Faixa de
Ganho (%)
Faixa de
Custo (US$)
Aerodinâmica
Entrada de ar frontal, carenagem na parte
superior da cabine, borda lateral das cabines,
carenagem frontal e lateral no
semirreboque/trailer, basculante com
aerodinâmica, semirreboque com telhado
inclinado, redução de altura do veículo, redução
de carga de vento nos pneus
1 - 5 3.000 – 4.000
Redução de massa Substituição por material mais leves 1 - 5 2.000 – 5.000
Pneus e rodas Pneu de base larga, redução da resistência de
rolamento dos pneus 1 - 5 -
Motor
Turbo compressor, turbocompounding,
turbocompounding elétrico, sistema variável de
controle de válvulas, eletrificação de cargas
auxiliares, melhorias nos ciclos de combustão,
redução de atrito nas partes móveis
1 - 20 3.000 –
10.500
Redução de tempo
ocioso
Sistemas automáticos de partida e parada,
baterias auxiliares, sistema auxiliar de energia
elétrica e centrais de apoio
2 - 10 3.000 – 8.000
Fonte: Elaboração própria a partir de NRC (2010); IEA (2012b); NRC (2011); TIAX (2011); ICCT
(2009); Kromer et al. (2009); Liimatainen et al. (2014)
Com relação aos custos mostrados neste capitulo, sabe-se que o detalhamento aqui apresentado
ainda não é suficiente para dirimir as dúvidas a respeito do payback tecnológico de cada
solução. Na verdade, a incerteza com relação ao tempo de payback de cada tecnologia é uma
das barreiras à entrada de soluções de eficiência energética no setor de transporte de cargas
(ICCT, 2013b).
O prazo que cada tecnologia leva para se pagar (payback) é um importante fator de decisão
para o consumidor final. Entretanto, a dificuldade de se averiguar o ganho de determinada
tecnologia no seu uso diário e a incerteza com relação ao ganho teórico descrito por
44
fornecedores fazem com que os tomadores de decisão fiquem receosos com relação à efetiva
implantação da solução (ICCT, 2013b).
A título de comparação, com base na Tabela 4-2, pode-se verificar que os ganhos de consumo
específico vão de 6% a 45%, com custos entre U$ 11.000,00 e U$ 27.500,00. Ou seja, os custos
para cada percentual melhorado variam entre U$ 1.833,33 / % e U$ 611,11 / %.
4.3 OUTRAS MEDIDAS
4.3.1 Melhorias de Infraestrutura
No caso específico dos veículos rodoviários, as condições gerais da via sobre a qual os veículos
trafegam apresentam influência direta sobre o consumo específico dos veículos pesados. A
mitigação do impacto gerado pela via sobre o consumo pode ser dado de três formas principais:
redução dos congestionamentos, suavização do tráfego, ou seja, a diminuição das oscilações
de velocidade durante a condução, e redução das velocidades médias de viagens, além da
melhoria das condições físicas da via (IEA, 2012b).
O congestionamento é uma redução de velocidade causada por um trânsito pesado, em que a
quantidade de carros é maior do que a capacidade de tráfego daquela via. O congestionamento
gera um aumento no consumo de combustível, não só pelo tempo em que o veículo fica parado
ou em velocidade reduzida adicionando tempo de operação do motor, como também pelo
aumento de partidas e paradas do veículo, que faz com que este seja ainda mais ineficiente.
Como foi descrito anteriormente, alguns equipamentos auxiliares podem ser incluídos no
veículo, leves ou pesados, para que haja uma redução do consumo. Entretanto, estes métodos
não atacam a raiz principal do problema, o congestionamento em si.
Congestionamentos têm grande impacto em áreas urbanas, onde há uma maior concentração
de veículos em determinados horários. De acordo com Inmetro (2014), as eficiências veiculares
medidas em um ciclo urbano (que busca simular as características de trânsito em uma cidade)
são, em média, 80% da eficiência medida em um ciclo rodoviário (na estrada).
Os problemas de congestionamentos, no caso dos Estados Unidos, por exemplo, são causados
pela quantidade de carros, excedendo a capacidade da via, em 50% dos casos (NRC, 2010). Os
demais casos são: acidentes de trânsito (25%), áreas de trabalho (15%), mal tempo (10%) e
45
temporização ruim dos sinais de trânsito (5%) (NRC, 2010). Percebe-se então que em 90% dos
casos, à exceção apenas do mal tempo, há alguma possibilidade de executar ações mitigatórias,
sejam em ações de incentivo a redução de veículos em horários de pico, gestão de acidentes ou
temporização de sinais. Tais ações tendem a reduzir a emissão de CO2, por consequência da
redução de consumo de combustível.
Cabe destacar que, assim como as baixas velocidades, como as geradas pelos
congestionamentos, geram um aumento na emissão de CO2, o aumento de velocidade
desenvolvida pelo veículo também o gera. De fato, como demonstrado na Figura 4-11, há um
limite ótimo para que haja uma emissão reduzida de CO2, consequente da redução de consumo
de combustível. Cabe destacar que este comportamento, e por consequência seu ponto ótimo,
se alteram dependendo do grupo de veículos analisados, não sendo um comportamento que se
replica para todos os veículos.
Figura 4-11 – Impacto da Velocidade do Veículo na Emissão de CO2
Fonte: JAMA, 2008
No caso de locais de alta velocidade, a alteração da geometria da via pode gerar redução de
velocidade, mas com adição de outros problemas como, por exemplo, o aumento do risco na
condução (CNT, 2013). Assim, soluções de redução de velocidades excessivas estão centradas
no viés tecnológico, como limitadores de velocidade adaptativos inseridos nos veículos ou em
atuação intensificada da polícia, coibindo excessos de velocidade. Ambas as soluções têm
0
50
100
150
200
250
10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
Índ
ice
: Em
issã
o d
e C
O2
po
r 4
0km
/h =
10
0
Velocidade Média do Veículo (km/h)
46
sempre o enfoque de aumentar a segurança na direção, mas geram ganhos no consumo de
combustíveis.
Por fim, como mencionado anteriormente, a suavização do tráfego, ou seja, a dimuniução das
oscilações de velocidade durante a condução, também geram ganhos consideráveis.
Comparando o caso real a um caso ideal, quando temos um excesso regimes de aceleração e
desaceleração, em especial em baixas velocidades, temos um aumento do consumo. A
diferença entre um cenário real típico e um caso ideal pode ser visto na Figura 4-12, e toda a
área sobre a curva é um potencial a ser aproveitado. A regularização dos sinais, redução dos
congestionamentos e a inserção de tecnologias de partida e parada atuam diretamente neste tipo
de problema.
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90
% d
a D
ife
ren
ça (
caso
id
eal
co
mo
bas
e)
Velocidade Média (mph)
Maior benefíciona emissão de CO2 fruto do
tráfego suavizado
Figura 4-12 - Potencial de redução de emissão de CO2 através da suavização do tráfego
Fonte: Barth et al, 2008
Em conjunto, estas formas de mitigação convergem para um ponto ótimo de operação do
sistema rodoviário, como mostrado na
Figura 4-13, aumentando tanto a vida útil quanto o uso eficiente da infraestrutura existente
atualmente.
47
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90
CO
2 (
g/m
i)
Velocidade Média
Caso Real Caso Ideal
Redução de Velocidade
Mitigação de Congestionamentos
Suavização do Tráfego
Figura 4-13 – Ações para Redução de Emissões de CO2 Fonte: Barth, 2008
Outro aspecto relevante diz respeito às condições gerais da via sobre a qual os veículos
trafegam, que apresentam influência direta sobre o consumo específico dos veículos, tanto
leves quanto pesados. Ou seja, a melhoria das vias de circulação, com a redução das perdas
geradas pelo contato entre pneus e via, possui influência direta sobre a resistência gerada no
veículo e o consequente consumo de combustível (IEA, 2012b).
De forma básica, o pavimento que compõe uma via deve, além de permitir um deslocamento
suave dos veículos, resistir ao fluxo dos mesmos, suportar mudanças de clima, ter estrutura
forte, permitir escoamento de água e ter boa resistência a derrapagens, sem causar grande
desgaste de pneus e nem gerar altos ruídos (DNIT, 2010). Desta forma, a escolha do tipo de
pavimentação de uma via segue, portanto, outros critérios além do consumo de combustível de
um veículo. Contudo, de acordo com (IEA, 2012b), por meio de estudos conduzidos na Suécia,
Holanda e Estados Unidos, as superfícies mais suaves podem melhorar a eficiência energética
dos veículos rodoviários de 5% a 10%.
Mais do que isso, especificamente para o Brasil, há também a questão da degradação do
pavimento fruto do desgaste natural ou de manutenção incorreta da via. Ou seja, a qualidade
das vias acaba tendo um impacto maior do que o tipo de pavimento utilizado em sua construção.
48
A perda de eficiência dos veículos devido ao estado de desgaste das vias é bastante difícil de
obter, principalmente pelo fato de ser bastante complicada a separação deste efeito dos demais
no momento da medição. De acordo com Bartholomeu e Caixeta Filho (2009), através de
medições com alguns veículos em trajetos selecionados, os ganhos energéticos entre vias com
boa manutenção e vias com desgaste elevados é de 5%. Além disso, a via em más condições
gera um aumento direto no custo do transporte, devido ao aumento da quantidade de peças e
veículos danificados.
A análise feita sobre cada subsistema componente de um veículo de transporte de carga típico
mostra a existência de um grande potencial de eficiência energética. Entretanto, como foi
observado nas análises feitas, cada tecnologia possui um grau de maturidade e um caminho
diferente a ser percorrido até atingir o máximo de seu potencial. Além disso, para a correta
avaliação dos benefícios incorridos com tal desenvolvimento tecnológico, faz se necessária
uma simulação do setor rodoviário de cargas, bem como a simulação da inserção das
tecnologias desenvolvidas em cada subsistema. As premissas adotadas para esta simulação,
bem como seu método de aplicação, serão discutidas no próximo capítulo.
49
5 – METODOLOGIA
5.1 PROCEDIMENTO DE CÁLCULO
O modelo desenvolvido neste trabalho para projeção do modal trata-se de um modelo técnico-
econômico, dividido por categoria de veículo (comerciais leves, caminhões semileves,
caminhões leves, caminhões médio, caminhões semipesado e caminhões pesados), cujos
principais dados de saída são a projeção do consumo energético e da atividade veicular. Na
Tabela 5-1 destaca-se a descrição de cada categoria ou classe de veículos.
Tabela 5-1 – Classificação dos Caminhões na Metodologia do Modal Rodoviário
Classificação Peso bruto total (PBT)
Comerciais leves PBT ≤ 3,5t
Caminhões semileves 3,5t < PBT3 < 6t
Caminhões leves 6t ≤ PBT < 10t
Caminhões médios 10t ≤ PBT < 15t
Caminhões semipesados 15t ≤ PBT < 40t
Caminhões pesados PBT ≥ 40t
Fonte: Elaboração própria a partir de MMA (2014)
A Figura 5-1 resume as principais etapas utilizadas nos cálculos feitos, objetivando alcançar a
projeção de consumo energético, neste estudo representado pelo consumo de diesel, e a
atividade veicular, neste estudo representado pelo fator tonelada quilômetro útil (TKU).
50
Figura 5-1 - Metodologia para a Projeção do Consumo no Transporte de Carga Rodoviário
Fonte: Elaboração Própria
O consumo energético é determinado a partir da metodologia bottom-up paramétrica da
demanda energética do setor de transporte apresentada por Correia (1996), e utilizada por
MMA (2014), que relaciona o consumo energético total e a frota de veículos conforme a
identidade contábil apresentada pela Equação 1.
k
i
ii DCSC1
(Equação 1)
Onde “C” representa o consumo total da frota por unidade de tempo; “D” é a distância
percorrida pelo veículo i por unidade de tempo; “CS” é consumo específico do veículo i em
litros/km; e “k” representa o número de veículos.
Assim sendo, fracionando-se a população de cada classe de veículos por tipo de combustível
obtém-se o consumo para um período de um ano, representado pela Equação 2.
jijijiji CSDFC ,,,, (Equação 2)
Onde “C” representa o consumo total da frota de cada classe de veículos por tipo de
combustível no ano i; “F” é a frota de veículos de determinada classe no ano i, “D” é a distância
51
média percorrida pelos veículos de determinada classe no ano i; “CS” é o consumo especifico
médio da frota em litros/km no ano i; “j” representa os tipos de combustíveis, que no caso deste
estudo trata-se apenas da composição diesel e biodiesel.
Sempre que os valores dos ganhos percentuais do consumo específico forem calculados a partir
da composição de ganhos de várias tecnologias, o ganho total não será o somatório dos ganhos
individuais de cada tecnologia (NRC, 2010). Para cada classe de veículos o percentual de ganho
percentual total (%FCRpacote) está associado à combinação dos ganhos individuais das
tecnologias (%FCRtecN), como mostrado na Equação 3.
100/%1...100/%1100/%11100% 21cot TecNTecTecepa FCRFCRFCRFCR (Equação 3)
A atividade veicular é determinada pelas projeções da frota, da quilometragem média
percorrida e do fator médio de ocupação dos veículos, de acordo com a Equação 4.
jijijiji ODFA ,,., (Equação 4)
Onde “A” representa o efeito atividade no ano i (tonelada-quilômetro); “F” é a frota de veículos
de determinada classe no ano i, “D” é a distância média percorrida pela frota no ano i; “O” é o
fator de ocupação (tonelada por veículo) no ano i; e “j” representa as classes de veículos.
Destarte, as principais variáveis-chaves de simulação são:
A frota de veículos, desagregada por tipo: comerciais leves, caminhões semileves,
caminhões leves, caminhões médios, caminhões semipesados e caminhões pesados. e
caminhões pesados;
O desempenho energético médio da frota de cada tipo de veículo;
A quilometragem média anual percorrida por cada tipo de veículo;
O fator de ocupação médio de cada tipo de veículo;
5.2 DESCRIÇÃO DAS VARIÁVEIS
A principal característica da metodologia utilizada neste este estudo é o estabelecimento da
correlação entre a quantidade de toneladas quilômetros úteis transportados e as demais
variáveis. Para que o modelo respeitasse parâmetros já considerados de um cenário base, o
52
valor calculado para o tku transportado foi comparado com os valores explicitados pelo estudo
da EPE (EPE, 2014a)
Assim, as variáveis base para a simulação incluem as variáveis curva de sucateamento,
quantidade de venda de veículos, intensidade de uso, consumo específico, fator de
carregamento e toneladas por veículo, descritas no item 5.3.1.4, em conjunto com o total de
tku transportado pelo modal rodoviário.
A quantidade de toneladas cujo transporte é demandado ao setor rodoviário de cargas é
estimada a partir da carga total transportada pelo setor transportes e pela distribuição modal
das cargas transportadas. Salienta-se que, devido à falta de informação nas séries históricas e
nos relatório da EPE (EPE, 2014a) e do Ministério dos Transportes (SPNT / MT, 2012), esta
variável não é aberta por classe de veículo, diferentemente das demais. Desta forma, neste
modelo, o cálculo do valor final de TKU não será feito de forma desagregada, por tipo de
veículo, e fica limitado a um valor único para toda a frota.
Outra variável base da análise é a descrição da quantidade de quilômetros que precisão ser
rodados por ano para atender a demanda prevista de carga. Tal variável estabelece a
quilometragem média rodada por um veículo de determinada classe em um ano. Além disso,
esta variável faz também a diferenciação, dentro da classe, através da idade do veículo no ano
calculado. Ou seja, dependendo da classe e da idade, o modelo em questão permite estabelecer
se o veículo circulará mais ou menos em um ano.
Além da intensidade de uso, outras variáveis dadas por veículos também são definidas como
variáveis de entrada: consumo específico e toneladas transportadas por veículo. O consumo
específico é uma variável com unidade em litros por quilômetro (l/km). Tal variável estabelece
relação entre o consumo energético de um veículo, em litros, para cada quilômetro rodado. Os
valores de consumo específico são diferenciados por classe do veículo e pelo ano de fabricação
do mesmo. A análise destes valores será feita através da autonomia dos veículos, que é o
inverso do consumo específico, com unidade em quilômetros por litro (km/l).
Já a quantidade de toneladas transportadas por veículo, assim como o próprio nome indica, é a
quantidade de toneladas que são transportadas por cada classe de veículos de transporte
rodoviário de cargas por viagem. Esta variável base representa, portanto, a taxa de ocupação
do veículo, mencionada no item 5.3.1.41. É importante notar que os valores indicados nesta
variável são sempre menores que a capacidade máxima dos veículos da classe em questão.
53
Alguns fatores corroboram para este efeito, dentre eles: capacidade útil de transporte ser
ligeiramente diferente entre veículos da mesma classe, cargas cujo grande volume fazem com
que o espaço físico para o transporte seja um limitador maior do que a capacidade de transporte
e, em especial, veículos que não circulam com sua capacidade máxima.
O efeito da carga movimentada pelo setor de transporte incide diretamente sobre a frota de
veículos e indiretamente sobre a venda de veículos. Para tal, duas premissas foram adotadas.
A primeira é que um setor amplamente competitivo como o rodoviário de cargas já otimiza ao
máximo a quilometragem média anual percorrida por cada tipo de veículo e seu fator de
ocupação médio. Ainda há potencial para melhorias destes fatores, mas apenas com a ação de
um agente externo ao setor. A segunda consideração é a de que o crescimento da frota veículos
se dá diante de uma resposta direta à demanda por transporte.
Por fim, temos como variável o fator de carregamento. O fator de carregamento é uma variável
adimensional que reflete o quanto determinada classe de veículo circula cheia. Sua principal
importância é fazer a correção do valor de quilômetros rodados para o cálculo da quantidade
de toneladas-quilômetro efetivamente transportada.
5.3 DESCRIÇÃO DOS CENÁRIOS
Foram elaborados quatro cenários, cada um com características próprias, para que a analise das
perspectivas futuras do setor de transporte rodoviário de cargas fosse feita. No primeiro deles,
o cenário base, não há evolução da eficiência da frota.
Os outros três cenários elaborados são de inserção de tecnologias que visam um aumento da
eficiência dos veículos de transporte de cargas. O primeiro deles, com referência ao cenário
proposto pela EPE, considera uma inserção tecnológica com avanço da autonomia dos veículos
em 1% a.a.. O cenário alternativo 1, que considera uma inserção tecnológica um pouco maior
que a do cenário EPE e sensivelmente maior que a do cenário base, onde serão inseridas no
mercado apenas aquelas tecnologias já disponíveis e aquelas que já são consideradas maduras,
e por último, o cenário alternativo 2, com tecnologias ainda em teste e desenvolvimento
também sendo inseridas, tornando este o cenário de maior potencial tecnológico nesta análise
para o setor. Estes cenários divergem do cenário base apenas no que tange à evolução do
consumo específico da frota, sendo mantidas iguais todas as demais variáveis. Não se considera
54
neste estudo, portanto, qualquer efeito secundário, como aumento da venda de veículos, por
exemplo, fruto do aumento da competitividade do setor.
Apesar do potencial de economia do setor, os três cenários de eficiência energética, assim como
o cenário base, prevêm manutenção do processo de evolução do transporte rodoviário de carga.
Predominantemente os caminhões de todas as classes permanecerão tendo o diesel como
principal combustível. Nos cenários traçados, portanto, não haverá a inserção de veículos
híbridos no transporte de cargas em geral.
5.3.1 Cenário Base
Para o cálculo do cenário base considera-se a série histórica dos TKU transportados pelo setor
rodoviário de cargas mostrada pela EPE (Tabela 5-2). No ano de 2010, o setor rodoviário de
cargas foi responsável pelo transporte de 633.783 milhões de TKU (EPE, 2012). A partir deste
valor, foi feita a projeção dos anos 2011 e 2012, uma vez que não foram encontradas fontes
com seus valores de TKU. As projeções foram feitas utilizando-se dados de frota total,
distância média percorrida por veículo e carga média transportada por veículo estimada, como
será descrito nos itens a seguir.
55
Tabela 5-2 – Carga Transportada pelo Modal Rodoviário
Ano6 Carga Transportada
(milhões de TKU)
2002 486.212
2003 495.232
2004 510.174
2005 523.213
2006 532.327
2007 548.955
2008 573.221
2009 593.024
2010 633.783
2011 703.466
2012 762.460
Fonte: Elaboração própria a partir de ANFAVEA (2014), MMA (2014) e EPE (2012)
Para os anos posteriores, entre 2012 e 2050, como estes valores não eram mostrados ano à ano,
foi feita a projeção com base no valor de 2012 para o setor rodoviário. Considerou-se o
crescimento sugerido pela EPE (2014a) em que a atividade total do transporte de cargas (TKU)
deve crescer, em média, 3,8% ao ano, de 2013 a 2050, sendo que, até 2025, em um maior ritmo
de crescimento (5,7% a.a.) (EPE, 2014a). Sabe-se que este cenário destoa da atual posição
encontrada pela economia brasileira no ano de 2015, mas este cenário foi preferido por ser o
último cenário macroeconômico publicado pela EPE. Dada a distribuição dos tku entre os
modais ferroviário, aquaviário, rodoviário e aéreo (Figura 5-2) e os valores de TKU para o
56
setor rodoviário em 2012, foi calculado o valor total em tku do setor de transporte de cargas
para, posteriormente, ser calculado ano a ano a participação do setor rodoviário (Tabela 5-3).
Figura 5-2 – Participação dos Modais Por Atividade
Fonte: EPE, 2014a
Tabela 5-3 – Toneladas-Quilômetros Úteis – Cenário Base
Ano Total
TKU (x106) Rodoviário TKU (x106)
2012 1.270.999 762.599
2013 1.343.446 806.067
2014 1.420.022 852.013
2015 1.500.963 852.988
2016 1.586.518 901.609
2017 1.676.950 953.000
2018 1.772.536 1.007.321
2019 1.873.570 1.064.739
2020 1.980.364 1.125.429
2021 2.093.244 1.169.360
2022 2.212.559 1.214.643
2023 2.338.675 1.261.289
2024 2.471.980 1.309.306
2025 2.612.883 1.358.699
2026 2.686.043 1.391.370
2027 2.761.253 1.424.806
2028 2.838.568 1.459.024
60%
52%51% 49% 48%
26%
52%31% 35% 36%
14% 19% 17% 16% 16%
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
70%
80%
90%
100%
2010 2025 2030 2040 2050
Ano
Participação dos Modais por Atividade
Rodoviário Ferroviário Aquaviário Aéreo
57
2029 2.918.048 1.494.040
2030 2.999.753 1.529.874
2031 3.083.746 1.566.543
2032 3.170.091 1.604.066
2033 3.258.853 1.642.462
2034 3.350.101 1.681.751
2035 3.443.904 1.721.952
2036 3.540.333 1.763.086
2037 3.639.463 1.805.174
2038 3.741.368 1.848.236
2039 3.846.126 1.892.294
2040 3.953.818 1.937.371
2041 4.064.524 1.995.681
2042 4.178.331 2.055.739
2043 4.295.324 2.117.595
2044 4.415.593 2.181.303
2045 4.539.230 2.246.919
2046 4.666.329 2.295.834
2047 4.796.986 2.345.726
2048 4.931.301 2.396.612
2049 5.069.378 2.448.509
2050 5.211.320 2.501.434 Fonte: Elaboração própria a partir de EPE (2014a)
5.3.1.1 Evolução da Frota de Veículos
Cabe destacar que, ao longo deste estudo, considera-se que apenas 20% das vendas de
comerciais leves do ciclo diesel são destinados à movimentação de bens, de modo a fazer uma
correspondência mais adequada com o total da frota destinada ao transporte de carga
apresentado por outras fontes oficiais, ANTT e ANFAVEA (ANFAVEA, 2014; ANTT, 2014),
as quais afirmam que a quantidade desses veículos gira em torno de 2 milhões de veículos. Se
levado em consideração que todos os veículos comerciais leves a diesel são utilizados no
transporte de carga, a frota total para o transporte de carga no Brasil ultrapassa 3,1 milhões de
veículos. estradas.
A evolução da frota de veículos está atrelada à venda de veículos de cada classe e à curva de
sucateamento considerada para veículos a ciclo diesel. A Tabela 5-4 indica a evolução da venda
de veículos pesados.
58
Tabela 5-4 – Histórico de Venda de Veículos Pesados
Ano Comerciais Leves
Comer-ciais
Leves (20%)
Caminhões Semi-leves
Caminhões Leves
Caminhões Médios
Caminhões Semi-
pesados
Caminhões Pesados
1957 0 0 0 7.967 0 139 0
1958 0 0 0 2.048 5.227 4.038 0
1959 466 93 0 0 6.847 3.253 0
1960 310 62 0 0 5.733 4.009 0
1961 4 1 0 0 3.777 1.937 0
1962 538 108 0 0 5.716 1.687 0
1963 1.489 298 0 0 3.816 2.161 0
1964 2.222 444 0 0 3.733 1.749 0
1965 979 196 0 180 4.147 2.432 0
1966 859 172 0 554 6.882 2.898 0
1967 648 130 0 624 7.682 1.701 0
1968 921 184 0 0 13.268 1.790 0
1969 914 183 0 2.699 11.956 2.220 0
1970 589 118 0 1.477 13.499 6.124 0
1971 504 101 0 1.123 12.580 8.068 0
1972 589 118 0 4.190 18.378 7.873 0
1973 573 115 0 7.476 24.322 7.132 0
1974 545 109 0 7.558 22.258 12.232 0
1975 726 145 0 11.149 23.164 19.238 0
1976 1.449 290 0 21.721 24.278 20.763 0
1977 2.614 523 0 42.203 21.628 24.541 0
1978 4.315 863 0 30.998 24.690 22.685 0
1979 15.870 3.174 0 20.837 34.592 22.096 0
1980 19.686 3.937 0 22.466 36.888 21.996 0
1981 34.899 6.980 0 13.505 23.917 17.397 0
1982 43.983 8.797 0 13.765 15.698 10.754 0
1983 28.638 5.728 129 13.210 9.710 7.786 1.487
1984 29.183 5.837 550 17.404 10.026 9.671 2.537
1985 26.169 5.234 916 22.744 12.261 14.147 3.680
1986 27.421 5.484 2.380 31.088 13.757 18.109 4.901
1987 23.759 4.752 1.657 21.605 8.231 18.722 5.581
1988 36.042 7.208 1.417 20.399 7.693 18.722 6.538
1989 43.612 8.722 1.337 19.196 6.128 18.110 3.297
1990 36.415 7.283 1.517 12.612 12.449 7.039 7.569
1991 34.913 6.983 1.134 13.919 11.195 8.710 6.380
1992 29.732 5.946 337 7.620 5.733 5.646 6.258
1993 51.417 10.283 482 11.010 8.080 7.298 11.446
1994 60.132 12.026 355 15.482 10.574 10.374 15.541
1995 53.898 10.780 192 16.349 15.415 10.790 15.980
1996 43.521 8.704 72 11.547 10.033 8.979 11.504
59
1997 70.857 14.171 34 14.678 12.150 12.610 15.460
1998 76.465 15.293 197 13.856 11.941 14.095 12.680
1999 62.433 12.487 1.235 15.914 9.370 13.216 10.930
2000 83.062 16.612 2.940 22.634 10.720 19.088 13.710
2001 80.432 16.086 4.935 24.234 11.804 18.567 13.977
2002 64.341 12.868 7.304 19.427 9.907 15.276 13.972
2003 54.729 10.946 5.875 17.839 8.486 16.882 17.209
2004 66.247 13.249 7.577 20.137 8.642 22.364 24.285
2005 77.453 15.491 7.782 19.854 8.448 23.222 21.028
2006 82.954 16.591 7.795 19.329 9.538 20.416 19.180
2007 92.175 18.435 8.492 22.553 11.240 28.676 27.537
2008 124.639 24.928 8.981 25.385 11.888 37.321 38.774
2009 134.642 26.928 6.680 25.793 11.503 34.772 31.125
2010 172.001 34.400 7.310 34.333 14.173 49.980 51.898
2011 200.613 40.123 7.895 39.453 14.052 57.954 53.517
2012 197.206 39.441 6.522 33.343 11.852 45.881 41.549
2013 221.182 44.236 5.493 32.162 13.065 47.943 55.886
Fonte: ANFAVEA, 2014; MMA, 2014
De acordo com EPE (EPE, 2014a), no modal rodoviário, as vendas de caminhões devem
crescer a uma taxa média anual de 3% entre 2013 e 2025, em função dos atrasos na
implementação de algumas obras ferroviárias e da necessidade de atender ao aumento da
movimentação de cargas fruto da perspectiva de crescimento do PIB no referido estudo. À
medida que os projetos ferroviários e aquaviários entram em operação, a necessidade de
aumento das vendas de caminhões tende a diminuir, ocorrendo também uma pequena mudança
em seu perfil. Assim, após 2025, espera-se que as vendas de caminhões passem a crescer a uma
taxa média em torno de 1,5% ao ano até 2050, com uma gradual redução da participação nas
vendas dos caminhões pesados e semipesados, pois o transporte de longa distância será
realizado crescentemente por outros modais. Com esta expectativa de vendas, a frota circulante
de caminhões crescerá de 1,9 milhões de veículos em 2013 para 6,1 milhões em 2050, com
uma taxa média anual de 3,2%. A figura abaixo mostra a evolução da venda de veículos,
levando em consideração que o crescimento das vendas foi feito de forma homogênea entre as
classes existentes. Entende-se que o ideal seria que esta previsão de venda fosse feita por classe
de veículo, e não por valor médio anual, podendo mostrar assim a provável queda na
participação das vendas de veículos com capacidade acima de 15 toneladas (caminhões
semipesados e pesados) (EPE, 2014a). Entretanto, não há dados relativos à previsão de vendas
de cada classe, o que implicou em que esta abordagem simplificadora fosse utilizada..
60
Figura 5-3 – Vendas de Veículos – Transporte de Carga
Fonte: Elaboração Própria
De posse das projeções das vendas de veículos pesados no horizonte 2050 e, assumindo que a
curva de sucateamento dos veículos permanecerá a mesma ao longo do período de análise
(EPE, 2014a), conforme apresentado na Figura 5-4 e Tabela 5-5, pode-se determinar a frota de
veículos pesados.
0
50.000
100.000
150.000
200.000
250.000
300.000
350.000
400.000
2012 2014 2016 2018 2020 2022 2024 2026 2028 2030 2032 2034 2036 2038 2040 2042 2044 2046 2048 2050
Veí
culo
s V
end
ido
s
Ano
Veículos Comerciais Leves Caminhões Semileves Caminhões Leves
Caminhões Médios Caminhões Semipesados Caminhões Pesados
61
Figura 5-4 – Curva de Sucateamento de Autoveículos no Transporte de Carga
Fonte: MMA, 2014
Tabela 5-5 – Curvas de Sucateamento por Categoria de Veículos – Transporte de Carga
Categoria
Função de Sucateamento
S(t) - fração de veículos remanescentes na idade
t
Parâmetros
Caminhões 𝑆(𝑡) =
1
1 + exp(𝑎(𝑡 − 𝑡0))
+1
1 + exp(𝑎(𝑡 + 𝑡0))
a = 0,10; t0 = 17
Comerciais Leves
(Diesel)
a = 0,17; t0 = 15,3
Fonte: MMA, 2014
A Figura 5-5 exibe o crescimento da frota de veículos pesados por categoria no horizonte 2050.
Verifica-se que a frota de veículos semi-leves tendem a ter uma participação cada vez menor
na frota, chegando ao ano de 2050 com 3,8% de participação da frota. Muito disso se deve à
competitividade comercial desta classe de veículo, cujo custo benefício o deixa competindo
tanto com caminhões leves quanto com comerciais leves.
Outro ponto bastante importante é o aumento da proporção de veículos pesados e semipesados
na frota, saindo de 45% de participação em 2012, num total de 856.239 veículos, para 50% de
participação em 2050, com 3.098.188. Isto ocorre mesmo com a tendência de o transporte por
estas classes concorrer diretamente com outros modais como ferroviário e hidroviário,
indicando que o transporte de longas distâncias ainda será a base do transporte rodoviário de
cargas. A frota total de veículos, que atualmente estima-se em 1,9 milhões de veículos (EPE,
0%
20%
40%
60%
80%
100%
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 44 46 48 50
Pe
rce
ntu
al d
e S
uca
team
en
to
Anos de uso
Comerciais leves do ciclo diesel Caminhões
62
2014a), chegará em 2050 em 6,1 milhões, mostrando que o modal continuará em franca
expansão, mesmo perdendo participação de mercado.
Figura 5-5 – Frota de Veículos Pesados
Fonte: Elaboração Própria
5.3.1.2 Evolução da Intensidade de Uso
Apesar de as informações acerca da intensidade de uso dos caminhões serem incertas, a Figura
5-6 apresenta as curvas de intensidade de uso para veículos pesados realizadas pelo MMA
(MMA, 2014), com base em informações levantadas pela ANFAVEA em 2008 e pela Petrobras
em 2010 (MMA, 2014). A sua elaboração adota a hipótese de decaimento de uso com o avanço
da idade dos veículos de modo similar ao que ocorre aos veículos do ciclo Otto. Esta premissa
é coerente com a intensidade de uso característica do setor, em que um veículo novo roda cerca
de 30% a mais que um veículo com 17 anos de uso (CNT, 2011). Observa-se no ano inicial da
Figura 5-6 que o uso dos veículos se dá em uma proporção muito menor que no segundo ano.
Isso se deve principalmente devido à contabilização dos quilômetros rodados, onde veículos
vendidos no segundo semestre do ano, por exemplo, circulam em média muito menos que
veículos vendidos no primeiro semestre, reduzindo então a média do referido ano.
0
1.000.000
2.000.000
3.000.000
4.000.000
5.000.000
6.000.000
7.000.000
2012 2014 2016 2018 2020 2022 2024 2026 2028 2030 2032 2034 2036 2038 2040 2042 2044 2046 2048 2050
Fro
ta
Ano
Comerciais Leves Caminhões semileves Caminhões Leves
Caminhões Médios Caminhões Semipesados Caminhões Pesados
63
Figura 5-6 – Intensidade de Uso – Transporte de Carga
Fonte: MMA, 2014
Por meio dos valores de intensidade de uso apresentados e considerando a quantidade de
veículos existentes por anos de uso da Figura 5-5, é feita uma média ponderada da
quilometragem anual percorrida, para cada categoria de veículo. Chega-se, assim, ao resultado
apresentado na Tabela 5-6.
Tabela 5-6 – Quilometragem Média Anual Percorrida por Veículo (ano base 2012)
Categoria Quilometragem Média
Percorrida (km)
Comerciais Leves 16.144,70
Caminhões Semileves 57.631,92
Caminhões Leves 54.211,19
Caminhões Médios 82.055,59
Caminhões Semipesados 98.486,83
Caminhões Pesados 102.131,68
Geral 72.352,97
Fonte: Elaboração própria a partir de ANFAVEA (2014) e MMA (2014)
O total de quilômetros rodados por ano (intensidade de uso) utilizado neste estudo toma como
base os valores calculados pelo Ministério de Meio Ambiente (MMA, 2014). Tais dados foram
calculados pela instituição como forma de fazer os ajustes no consumo de diesel calculado. Ou
seja, para que os valores de diesel consumido pelo setor, calculado no estudo, fosse condizente
com os valores mensurados pelo Balanço Energético Nacional (EPE, 2013), ajustes nestas
variáveis foram feitos. O ano base de 2012, neste estudo, assume, portanto, os mesmos valores
0
20
40
60
80
100
120
140
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 44 46 48 50
Mil
Qu
ilôm
etr
os
po
r A
no
Anos de uso
Comerciais Leves Diesel Caminhões Semileves e Leves
Caminhões Médios Caminhões Semipesados e Pesados
64
publicados pelo MMA (MMA, 2014), como exibido na Tabela 5-7. Para a projeção futura, são
considerados que os valores de intensidade de uso são mantidos constantes por falta de maiores
informações que permitam refinar esta cenarização.
Tabela 5-7 – Intensidade de Uso - Veículos Pesados
Anos de uso do Veículo
Comerciais Leves Diesel
Caminhões Semileves e
Leves
Caminhões Médios
Caminhões Semipesados e
Pesados
0 10.000 32.290 56.155 58.952
1 19.600 63.875 110.518 116.415
2 19.200 63.171 108.727 114.927
3 18.800 62.466 106.936 113.438
4 18.400 61.762 105.145 111.950
5 18.000 61.058 103.355 110.461
6 17.600 60.353 101.564 108.973
7 17.200 59.649 99.773 107.484
8 16.800 58.944 97.982 105.996
9 16.400 58.240 96.191 104.507
10 16.000 57.535 94.400 103.019
11 15.600 56.831 92.609 101.530
12 15.200 56.127 90.818 100.041
13 14.800 55.422 89.027 98.553
14 14.400 54.718 87.236 97.064
15 14.000 54.013 85.446 95.576
16 13.600 53.309 83.655 94.087
17 13.200 52.605 81.864 92.599
18 12.800 51.900 80.073 91.110
19 12.400 51.196 78.282 89.622
20 12.000 50.491 76.491 88.133
21 11.600 49.787 74.700 86.644
22 11.200 49.083 72.909 85.156
23 10.800 48.378 71.118 83.667
24 10.400 47.674 69.327 82.179
25 10.000 46.969 67.537 80.690
26 10.000 46.265 65.746 79.202
27 10.000 45.560 63.955 77.713
28 10.000 44.856 62.164 76.225
29 10.000 44.152 60.373 74.736
30 10.000 43.447 58.582 73.248
31 10.000 42.743 56.791 71.759
32 10.000 42.038 55.000 70.270
33 10.000 41.334 53.209 68.782
34 10.000 40.630 51.418 67.293
35 10.000 39.925 49.628 65.805
36 10.000 39.221 47.837 64.316
37 10.000 38.516 46.046 62.828
38 10.000 37.812 44.255 61.339
39 10.000 37.107 42.464 59.851
40 10.000 36.403 40.673 58.362
41 10.000 35.699 38.882 56.873
42 10.000 34.994 37.091 55.385
43 10.000 34.290 35.300 53.896
44 10.000 33.585 33.509 52.408
45 10.000 32.881 31.719 50.919
46 10.000 32.177 29.928 49.431
65
47 10.000 31.472 28.137 47.942
48 10.000 30.768 26.346 46.454
49 10.000 30.063 24.555 44.965
50 10.000 29.359 22.764 43.477
Fonte: MMA (2014)
5.3.1.3 Evolução da Eficiência Veicular
Com relação à projeção do consumo específico, é considerado no cenário base que não há
alteração entre o consumo descrito no ano base, apresentado na Tabela 5-8, e o consumo nos
demais anos.
Tabela 5-8 – Consumo Específico de Veículos Pesados - 2012
Categoria Consumo específico de
diesel (Ldiesel/100km) Quilometragem por litro
de diesel (km/Ldiesel)
Caminhões Semileves 11,0 9,1
Caminhões Leves 18,0 5,6
Caminhões Médios 18,0 5,6
Caminhões Semipesados 29,0 3,4
Caminhões Pesados 29,0 3,4
Fonte: MMA (2014)
5.3.1.4 Evolução do Fator de Ocupação e do Fator de Carregamento
A quantidade de toneladas transportadas por veículo, ou fator de ocupação no caso deste modal,
tem grande impacto nos valores finais de toneladas-quilômetros úteis transportados, bem como
na eficiência do sistema. Neste estudo são considerados valores típicos médios de toneladas
transportas por classe de veículos. Os valores considerados são mostrados na Tabela 5-9 abaixo
e são replicados para todos os anos da série 2012 – 2050.
66
Tabela 5-9 - Carga Média (em Toneladas) Transportada por Veículo por Categoria e Faixa de
Idade
Faixa de Idade menor que
2 anos
menor que
2 anos
entre 6 a 10
anos
entre 11 e
15 anos
mais que
15 anos
Comerciais
Leves 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5
Caminhões
Semileves 3,8 3,4 2,9 3,0 2,7
Caminhões
Leves 3,6 6,1 5,8 8,9 9
Caminhões
Médios 9,8 10,2 10,0 10,9 11,6
Caminhões
Semipesados 12,8 12,2 12,7 13,6 13,1
Caminhões
Pesados 27,2 25,9 24,8 23,9 23,1
Fonte: Elaboração própria a partir de MMA (2014) e TRUK (2004)
A partir destes valores e da projeção da frota calculada, temos uma evolução da tonelada média
transportada por veículo em todo o sistema rodoviário. Estes valores estão indicados na Figura
5-7. Nota-se que apesar das toneladas transportadas por veículos serem mantidos constantes,
como haverá uma mudança na participação das classes na frota haverá uma evolução da
tonelada por veículo média do modal.
67
Figura 5-7 - Toneladas Médias Transportadas por Veículo
Fonte: Elaboração própria
Outro importante fator de correção usado neste estudo é o fator de carregamento que foi
calculado, no ano base, através de processo iterativo. Considerou-se neste cálculo o valor
percentual de quilômetros rodados com o veículo carregado necessário para que se obtivesse a
quantidade de toneladas-quilômetros úteis transportada no referido ano. O valor obtido neste
processo foi de 38%. Ou seja, em 38% dos quilômetros rodados o veículo está efetivamente
com carga. Para os anos posteriores, foi considerado que não há evolução deste valor, sendo
necessárias ações especificas com esse intuito, para uma eficiência maior do setor.
5.3.2 Cenário EPE
Neste cenário, é considerada uma redução de 1% ao ano do consumo específico considerado
para o cenário base, conforme apresentado na Tabela 5-8, em consonância com o valor
apresentado em EPE (2014a).
Cabe destacar que o pacote aerodinâmico disponível atualmente no mercado, do ponto de vista
dos materiais empregados, possui considerável avanço tecnológico. Na verdade, o problema
encontrado para inserção desta solução está mais vinculado ao seu correto dimensionamento,
que nem sempre é feito de forma adequada (IEA, 2012a). Além disso, a maior parte dos
veículos pesados que fazem uso do sistema não o fazem de forma completa (IEA, 2012a).
Atualmente, são utilizados, basicamente, apenas o sistema de carenagem na parte superior da
cabine, ficando de fora as adequações no semirreboque, por exemplo, entre outras (IEA,
13,8
14,0
14,2
14,4
14,6
14,8
15,0
15,2
15,4
15,6
15,8To
nel
adas
po
r ve
ícu
lo
Ano
68
2012a). Quanto às soluções de redução de tempo ocioso, como o sistema de partida e parada,
e os sistemas inteligentes para adaptação do uso de forma otimizada, estes não são considerados
como entrando neste cenário. A Figura 5-8 mostra a evolução do consumo específico de cada
classe de veículo ao longo do tempo até o ano de 2050. A evolução das eficiências se dá de
forma bem gradativa, à exceção dos anos de 2010 e 2011, no caso de veículos leves movidos a
diesel. Um dos principais motivos para ruptura desta tentência foi a implantação da fase P5 do
PROCONVE (Programa de Emissões de Controle Veiculares). Nesta fase, mais
especificamente entre os anos de 2009 e 2010, houve grande redução dos fatores de emissão
requeridos, em especial nos índices NOx, que chegaram a uma redução de 50% (MMA, 2014).
Como este fator de emissão tem impacto direto sobre a eficiência, seus efeitos foram sentidos
nos anos subsequentes.
Figura 5-8 – Autonomia de Veículos Novos – Cenário Alternativo
Fonte: Elaboração própria
5.3.3 Cenário Alternativo 1 e Alternativo 2
Ambos os cenários (alternativo 1 e alternativo 2) partem da premissa de que a inserção das
tecnologias no setor redoviário de cargas se dará de forma diferente da explicitada no cenário
base, no item 5.3.1.3 (Evolução da Eficiência Veicular). Nestes cenários, considera-se que o
potencial de eficiência energética é melhor aproveitado, com a formação de um pacote
0,00
2,00
4,00
6,00
8,00
10,00
12,00
14,00
16,00
18,00
19
57
19
60
19
63
19
66
19
69
19
72
19
75
19
78
19
81
19
84
19
87
19
90
19
93
19
96
19
99
20
02
20
05
20
08
20
11
20
14
20
17
20
20
20
23
20
26
20
29
20
32
20
35
20
38
20
41
20
44
20
47
20
50
qu
ilôm
etro
/ ll
itro
Ano
Consumo Específico de Veículos Novos
Veículos Comerciais Leves Caminhões Semileves Caminhões Leves
Caminhões Médios Caminhões Semipesados Caminhões Pesados
69
tecnológico veicular mais avançado em relação ao cenário base e ao cenário EPE. Para
elaboração destes, portanto, a discussão detalhada de cada tecnologia bem como sua forma de
inserção torna-se ponto chave para este estudo. Para facilitar o melhor entendimento da
discussão, serão referenciadas pelo termo tecnologia tanto ações diretas, como a substituição
simples de equipamentos, quanto ações indiretas, como melhorias na manutenção dos veículos.
Como metodologia para a inserção tecnológica, os avanços que geram ganhos de eficiência
energética dos veículos foram divididos em duas grandes categorias. Na primeira, estão
inseridas as tecnologias e adequações que fazem efeito apenas em veículos novos. Neste caso,
uma vez que a tecnologia é inserida no mercado, apenas os veículos fabricados a partir do ano
de inserção desta tecnologia terão seu consumo específico afetado. Já a segunda categoria de
avanços de consumo específico estão as tecnologias cuja inserção pode ser feita também em
veículos usados, na forma de retrofit. A Tabela 5-10, abaixo, descreve quais grupos de
tecnologias são inseridas em cada categoria. É importante notar que alguns grupos de
tecnologias podem ser inseridos em ambas as categorias. É o caso dos pneus por exemplo, que
uma vez inseridos no mercado podem ser fornecidos sempre junto aos veículos novos, mas
também podem ser fornecidos a veículos existentes da frota mais antiga.
Tabela 5-10 – Inserção de Tecnologias
Tecnologia Inserida em Veículos Novos
Tecnologia Inserida na Frota Existente
Ações de Manutenção, Aerdinâmica, Redução de Massa, Pneus, Motores,
Tração/ Transmissão, Redução de Tempo Ocioso
Aerodinâmica e Pneus
Fonte: Elaboração própria
Em ambas as categorias (veículos novos e usados), tomou-se como premissa, pela similaridade
construtiva, que a inserção tecnológica em veículos comerciais leves, caminhões semileves e
caminhões leves seriam iguais, bem como no caso dos caminhões semipesados e pesados.
Caminhões médios formam por si só uma classe única dentro deste critério.
Os pacotes tecnológicos formados nos cenários alternativo 1e alternativo 2 tomaram como base
as descrições acerca das tecnologias, realizadas no capítulo 4. Como forma de gerar critérios
bem definidos para a inserção tecnológica ao longo do tempo, as tecnologias referentes a
categoria de veículos novos foram divididas quanto à sua maturidade tecnológica. Logo, cada
70
faixa de maturidade tecnológica possui um critério de inserção ao longo do tempo, descrito na
Tabela 5-11.
Tabela 5-11 – Inserção Tecnológica ao Longo do Tempo
Categoria Data de Inserção da
Tecnologia
Ano em que Atinge seu
Potencial Máximo
Tecnologia Disponível Inserida a partir de 2013 Potencial máximo em 10
anos
Tecnologia Madura Inserida a partir de 2017 Potencial máximo em 10
anos
Tecnologia em Teste Inserida a partir de 2022 Potencial máximo em 10
anos
Tecnologia em
Desenvolvimento Inserida a partor de 2028 Potencial máximo em 2050
Tecnologia Inovadora Inserida a partir de 2038 Potencial máximo em 2050
Fonte: Elaboração própria a partir de NRC (2010); IEA (2012b); NRC (2011); TIAX (2011); ICCT
(2009); Kromer et al. (2009); Liimatainen et al. (2014)
Os cenários alternativo 1 e alternativo 2, na categoria de veículos novos, tomaram como base
as seguintes relações entre os grupo tecnológicos e maturidade (Tabela 5-12):
71
Tabela 5-12 – Níveis de Maturidade Tecnológica
Tecnologia Maturidade no
Cenário Alternativo 1 Maturidade no Cenário
Alternativo 2
Ações de Manutenção Tecnologia Disponível Tecnologia Disponível
Aerodinâmica Tecnologia Madura Tecnologia Madura
Redução de Massa Tecnologia Disponível Tecnologia Disponível
Pneus Tecnologia Madura Tecnologia Madura
Motores Parte Tecnologia Disponível parte
Tecnologia Madura
Parte Tecnologia Disponível, parte Tecnologia Madura e Parte Tecnologia em Teste
Tração / Transmissão Tecnologia Madura Tecnologia Madura
Redução de Tempo Ocioso - Fonte: Elaboração Própria a partir de NRC (2010); IEA (2012b); NRC (2011); TIAX (2011); ICCT (
2009); Kromer et al.(2009); Liimatainen et al.(2014)
Nota-se que os grupos tecnológicos têm como base informações existentes que atendem apenas
o médio e curto prazo (próximos 30 anos). Nos cenários de longo prazo nesta simulação, para
prazos acima de 30 anos, será tomada como base a inserção de tecnologias em desenvolvimento
e de tecnologias inovadoras. Estas geram um ganho incremental em cada grupo tecnológico,
sendo a Tecnologia em Desenvolvimento com ganho incremental suficiente para manter a
melhoria de eficiência do cenário base (1%) e a Tecnologia Inovadora com ganho incremental
suficiente para aumentar em 0,3% a melhoria de eficiência prevista no cenário alternativo. O
ganho incremental de 0,3% da Tecnologia Inovadora foi considerado de forma conservadora,
fazendo com que o cenário não alcançasse o limite tecnológico de ganhos de 1,5% a.a,
mostrado pela EPE (EPE, 2014a). O cenário Alternativo 1 faz uso da Tecnologia em
Desenvolvimento enquanto o cenário Alternativo 2 faz uso da Tecnologia em Desenvolvimento
e da Tecnologia Inovadora.
Com base na descrição tecnológica feita no capítulo 4, cada grupo tecnológico teve um
detalhamento de quais seriam efetivamente as tecnologias inseridas. O conjunto destas
tecnologias é o pacote tecnológico, descrito na Tabela 5-13 e Tabela 5-14.
.
72
Tabela 5-13 – Pacote Tecnológico – Cenário Alternativo
Tecnologia Pacote Tecnológico no Cenário Alternativo 1 Ganho Máximo
de Eficiência
Ações de Manutenção
Tecnologia Disponível - Calibragem de Pneus e Alinhamento Correto de Rodas
2%
Aerodinâmica Tecnologia Madura - Inserção do Pacote Aerodinâmico
Completo 5%
Redução de Massa
Tecnologia Disponível - Utilização de ligas metáicas e materiais leves
2,4%
Pneus Tecnologia Madura - Pneus com baixa resistência de
rolamento 3%
Motores
Tecnologia Disponível: Configuração de 2 turbocompressores, Controle de Válvulas
Tecnologia Madura: Turbocompounding Mecânico, Sistema de Partida e Parada, Eletrificação de Sistemas, Avanço no
Sistema Térmico
TD - 3% e TM -9%
Tração / Transmissão
Tecnologia Madura: Redução de Atrito 2%
Fonte: Elaboração Própria a partir de NRC (2010); IEA (2012b); NRC (2011); TIAX (2011); ICCT (
2009); Kromer et al.(2009); Liimatainen et al.(2014)
73
Tabela 5-14 – Pacote Tecnológico – Cenário Alternativo 2
Tecnologia Pacote Tecnológico no Cenário Inovador Ganho Máximo
de Eficiência
Ações de Manutenção
Tecnologia Disponível - Calibragem de Pneus e Alinhamento Correto de Rodas
2%
Aerodinâmica Tecnologia Madura - Inserção do Pacote Aerodinâmico
Completo 5%
Redução de Massa
Tecnologia Disponível - Utilização de ligas metáicas e materiais leves
3%
Pneus Tecnologia Madura - Pneus de base larga (WBT) 3%
Motores
Tecnologia Disponível: Configuração de 2 turbocompressores, Controle de Válvulas
Tecnologia Madura: Turbocompounding Mecânico, Sistema de Partida e Parada, Eletrificação de Sistemas, Avanço no
Sistema Térmico. Tecnologia em Teste: Turbocompounding Elétrico, Sistema de Partida e Parada (T), Eletrificação de Sistemas (T), Avanço no
Sistema Térmico (T).
TD - 3%, TM -9% e TT - 14%
Tração / Transmissão
Tecnologia Madura: Redução de Atrito 3%
Fonte: Elaboração Própria a partir de NRC (2010); IEA (2012b); NRC (2011); TIAX (2011); ICCT (
2009); Kromer et al.(2009); Liimatainen et al.(2014)
A eficiência evolui de forma gradativa, desde o seu ano de inserção até o seu valor máximo,
definido no critério de maturidade (Tabela 5-11).
Já para a segunda categoria de inserção tecnológica, voltada para veículos usados, os pacotes
tecnológicos são os mesmos da categoria de veículos novos e sua inserção se inicia no mesmo
momento. O que muda nesta categoria é que a avaliação da penetração desta tecnologia frente
ao restante da frota é um fator importante. De forma similar à categoria anterior, de forma a ter
uma base de comparação entre as tecnologias, os grupos tecnológicos foram divididos de
acordo com os seguintes critérios (Tabela 5-15).
74
Tabela 5-15 – Penetrabilidade Tecnológica
Penetrabilidade % de Inserção
Boa Penetrabilidade Chega ao potencial de 70% da frota
Média Penetrabilidade Chega ao potencial de 50% da frota
Baixa Penetrabilidade Chega ao potencial de 30% da frota
Fonte: Elaboração Própria a partir de NRC (2010); IEA (2012b); NRC (2011); TIAX (2011); ICCT (
2009); Kromer et al.(2009); Liimatainen et al.(2014)
O potencial máximo máximo de inserção é alcançado em 2050 e a sua evolução acontece de
forma constante ao longo dos anos, desde o primeiro ano em que a tecnologia foi inserida até
ultimo ano (2050).
Todo o modelo técnico-econômico (bottom-up) desenvolvido visa, portanto, o adequado
mapeamento e inserção das tecnologias frente aos cenários elaborados, sendo eles base, EPE
alternativo 1 e alternativo 2. Os resultados obtidos a partir desta simulação, bem como sua
análise, são descritos no capítulo a seguir.
75
6 – SIMULAÇÕES E RESULTADOS
6.1 CENÁRIO BASE
Os resultados obtidos no cenário base estão indicados na Figura 6-5 e Figura 6-6. Verifica-se
uma evolução média de 2,89% ao ano no consumo de diesel e biodiesel, culminando em um
consumo total destes de 109.159.603 m³. Grande parte deste consumo é resultado de uma alta
participação dos veículos pesados e semipesados na frota do setor. Estas classes são
responsáveis por cerca de 80,6% do volume total do combustível consumido, demonstrando
sua posição de destaque no setor (Figura 6-6).
Figura 6-1 – Consumo de Diesel e Biodiesel – Cenário Base
Fonte: Elaboração própria
0
20.000.000
40.000.000
60.000.000
80.000.000
100.000.000
120.000.000
20
12
20
14
20
16
20
18
20
20
20
22
20
24
20
26
20
28
20
30
20
32
20
34
20
36
20
38
20
40
20
42
20
44
20
46
20
48
20
50
m³
Ano
Diesel Biodiesel
76
Figura 6-2 – Consumo de Diesel e Biodiesel por Classe de Veículo – Cenário Base
Fonte: Elaboração própria
É importante atentar que no Cenário Base não há uma perspectiva de evolução da eficiência
dos veículos que compõem a frota, como destacado anteriormente. Esta forma de projeção do
consumo específico culmina no disposto na Figura 6-7 abaixo. Observa-se que os ganhos para
a frota total se extendem ainda alguns após o ano base, fruto da renovação da frota. Entretanto,
o valor de autonomia da frota tende a se estabilizar no ano de 2037, alcançando o valor de 3,95
km/litro, 5,5% maior que os atuais 3,75 km/litro.
0
20.000.000
40.000.000
60.000.000
80.000.000
100.000.000
120.000.000
20
12
20
14
20
16
20
18
20
20
20
22
20
24
20
26
20
28
20
30
20
32
20
34
20
36
20
38
20
40
20
42
20
44
20
46
20
48
20
50
qu
ilôm
etro
/ ll
itro
Ano
Caminhões Pesados Caminhões Semipesados Caminhões Médios
Caminhões Leves Caminhões Semileves Veículos Comerciais Leves
77
Figura 6-3 – Autonomia Média da Frota – Cenário Base
Fonte: Elaboração própria
Dada a proporção entre o consumo da frota e o total de toneladas-quilômetro transportadas,
temos por decorrência a evolução do parâmetro TKU / litro (Figura 6-8)
0,0%
0,1%
0,2%
0,3%
0,4%
0,5%
0,6%
0,7%
3,60
3,65
3,70
3,75
3,80
3,85
3,90
3,95
4,00
20
12
20
14
20
16
20
18
20
20
20
22
20
24
20
26
20
28
20
30
20
32
20
34
20
36
20
38
20
40
20
42
20
44
20
46
20
48
20
50
qu
ilôm
etro
/ ll
itro
Ano
Consumo Específico Médio Variação Percentual
78
Figura 6-4 – TKU por Litro – Cenário Base
Fonte: Elaboração própria
6.2 CENÁRIO EPE
Os resultados obtidos no cenário EPE apresentam grande diferença com relação ao cenário
base. A Figura 6-5 e a Figura 6-6 mostram um consumo de combustível muito menor no cenário
EPE, culminando nos 83.555.910 m³.
19,5
20,0
20,5
21,0
21,5
22,0
22,5
23,0
20
12
20
14
20
16
20
18
20
20
20
22
20
24
20
26
20
28
20
30
20
32
20
34
20
36
20
38
20
40
20
42
20
44
20
46
20
48
20
50
TKU
po
r Li
tro
Ano
Cenário Base
79
Figura 6-5 – Consumo de Diesel e Biodiesel – Cenário EPE
Fonte: Elaboração própria
Figura 6-6 – Consumo de Diesel e Biodiesel por Classe de Veículo – Cenário EPE
Fonte: Elaboração própria
É importante atentar que o fator preponderante para a redução de 23,5% no consumo de
combustível se deve a perspectiva de evolução da eficiência dos veículos que compõem a frota,
como destacado anteriormente. Esta evolução do consumo específico culmina no disposto na
0
20.000.000
40.000.000
60.000.000
80.000.000
100.000.000
120.000.000
20
12
20
14
20
16
20
18
20
20
20
22
20
24
20
26
20
28
20
30
20
32
20
34
20
36
20
38
20
40
20
42
20
44
20
46
20
48
20
50
m³
Ano
Diesel Biodiesel Ano Base
0
20.000.000
40.000.000
60.000.000
80.000.000
100.000.000
120.000.000
20
12
20
14
20
16
20
18
20
20
20
22
20
24
20
26
20
28
20
30
20
32
20
34
20
36
20
38
20
40
20
42
20
44
20
46
20
48
20
50
m³
Ano
Caminhões Pesados Caminhões Semipesados Caminhões Médios
Caminhões Leves Caminhões Semileves Veículos Comerciais Leves
Ano Base
80
Figura 6-7 abaixo. Observa-se que os ganhos para frota total, mesmo sendo abaixo de 1% a.a,
evolui sensivelmente ao longo do tempo. A autonomia média da frota cresce dos atuais 3,75
km / litro para 5,17 km / litro.
Figura 6-7 – Autonomia Média da Frota – Cenário EPE
Fonte: Elaboração própria
Dada a proporção enre o consumo da frota e o total de tonadas-quilômetro transportadas, temos
por decorrência a evolução do parâmetro TKU / litro (Figura 6-8)
0,0%
0,1%
0,2%
0,3%
0,4%
0,5%
0,6%
0,7%
0,8%
0,9%
1,0%
0,00
1,00
2,00
3,00
4,00
5,00
6,00
20
12
20
14
20
16
20
18
20
20
20
22
20
24
20
26
20
28
20
30
20
32
20
34
20
36
20
38
20
40
20
42
20
44
20
46
20
48
20
50
qu
ilôm
etro
/ ll
itro
Ano
Consumo Específico Médio Variação Percentual
81
Figura 6-8 – TKU por Litro – Cenário EPE
Fonte: Elaboração própria
6.3 CENÁRIO ALTERNATIVO 1
A Figura 6-9 abaixo mostra como a influência dos pacotes tecnológicos e sua inserção afetam
o consumo de combustível. A figura demonstra que, até o ano de 2017, a diferença de consumo
entre o cenário base e o cenário alternativo 1 é pequena, fruto de uma inserção ainda baixa das
tecnologias disponíveis. Após este período, a diferença entre os dois cenários aumenta. Até o
ano de 2017 a variação se dá, em média, com uma redução do consumo total de diesel e
biodiesel de 0,36% ao ano. Após o referido ano, a redução evolui consideravelmente,
construindo um cenário em 2050 com redução do consumo total de 32% com relação ao cenário
base, equivalente a 34.979.812 m³ de combustível (diesel e biodiesel). Destes, 5.192.585 m³
são de biodiesel.
0,0
5,0
10,0
15,0
20,0
25,0
30,0
35,0
2012 2017 2022 2027 2032 2037 2042 2047
TKU
po
r Li
tro
Ano
TKU por Litro Ano Base
82
Figura 6-9 - Consumo de Diesel e Biodiesel – Cenário Alternativo 1
Fonte: Elaboração própria
Ao analisar o consumo distribuído por classe, grande parte do consumo continua sendo
referente a caminhões semipesados e pesados, com um consumo total das duas classes em 2050
de 59.785.843 m³ de combustível, equivalentes a 80,5% do consumo do modal naquele ano;
não havendo, portanto, uma diferença significativa entre a participação destas classes no
cenário alternativo e no cenário base (Figura 6-10). O consumo total absoluto do setor
0
20.000.000
40.000.000
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80.000.000
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50
m³
Ano
Diesel Biodiesel Ano base
83
rodoviário de cargas no Cenário Alternativo 1 em 2035 passou a ser de 67.573.023m³, e no ano
de 2050 de 74.179.791 m³.
Figura 6-10 – Consumo de Diesel e Biodiesel por Classe de Veículo – Cenário Alternativo 1
Fonte: Elaboração própria
Podemos observar, através da Figura 6-11, que muito desta redução de consumo ocorre devido
à alta inserção de soluções na parte de motorização. Apesar desta solução tecnológica, ao longo
do tempo, perder representatividade frente a soluções de aplicação mais fáceis, como pneus e
aerodinâmica, mostra-se que ainda assim esta se mantém em posição de destaque.
0
20.000.000
40.000.000
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80.000.000
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itro
Ano
Caminhões Pesados Caminhões Semipesados Caminhões Médios
Caminhões Leves Caminhões Semileves Veículos Comerciais Leves
Ano Base
84
Figura 6-11 – Composição do Pacote Tecnológico – Cenário Alternativo 1
Fonte: Elaboração própria
Com isto há uma evolução significativa do consumo específico de veículos novos (Figura
6-12). Esta evolução se dá, em média, para todo o período entre 2012 e 2050, com aumentos,
em base anual, de 1,04% para veículos comerciais leves e caminhões leves, 1,03% para
caminhões médios e 0,95% para caminhões semipesados e pesados. Pode gerar certa estranheza
o fato de esta média ser muito próxima do cenário EPE (1%) e seus resultados serem muito
diferentes. Há diferença na forma de distribuição destes ganhos tecnológicos, com destaque
para o período entre 2017 e 2027, com pico de 2% de ganho anual e com ganhos médios de
1,67% para caminhões semipesados e pesados e 1,75% para comerciais leves e caminhões
médios.
0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100%
2015
2020
2030
2050
An
o
Aerodinâmica Redução de Massa Pneus e Rodas Motor Transmissão e Sistema de Tração
85
Figura 6-12 – Autonomia de Veículos Novos – Cenário Alternativo 1
Fonte: Elaboração própria
Outro ponto que diferencia bastante os cenários base e EPE do alternativo 1 é o fato de haver
soluções que se distribuem por toda a frota, não mostradas na figura anterior. Este fato é
mostrado na figura Figura 6-13. Como os veículos semipesados e pesados são muito
representativos na análise, mais uma vez a média da frota é muito próxima da média desta
classe. Além disso, a Figura 6-13 também deixa claro a importância do período entre 2017 e
2027, com grandes evoluções nos ganhos de eficiência.
0,00
2,00
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itro
Ano
Veículos Comerciais Leves Caminhões Semileves Caminhões Leves
Caminhões Médios Caminhões Semipesados Caminhões Pesados
86
Figura 6-13 – Autonomia Média da Frota – Cenário Alternativo 1
Fonte: Elaboração própria
Como resultado disto, considerando assim como no cenário base não haver alteração do total
de toneladas transportadas pelo setor e da quantidade de quilômetros rodados, o impacto sobre
o consumo em TKU por litro de combustível é significativo, chegando a 33,11 TKU/litro frente
aos 29,39 do cenário base (Figura 6-14).
0,0%
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itro
Ano
Consumo Específico Médio Variação Percentual
87
Figura 6-14 – TKU por Litro – Cenário Alternativo
Fonte: Elaboração própria
6.4 CENÁRIO ALTERNATIVO 2
Assim como no cenário alternativo 1, o cenário alternativo 2 se caracteriza por uma baixa
inserção tecnológica nos cinco primeiros anos de análise, entre 2012 e 2017. Este período,
portanto, distancia-se pouco do cenário base, apesar deste distanciamento ser um pouco maior
que o obtido no cenário alternativo 1. O período entre 2017 e 2027 também tem importância
neste cenário, apesar de não ser aquele que apresenta maiores ganhos no cenário. Os ganhos
mantêm-se através das inserções tecnológicas ao longo de todo o período a partir do ano de
2017, com um pico de ganho médio anual de 0,57%, anteriormente considerado o ganho
máximo no cenário alternativo 1. Toda esta evolução culmina em um cenário de redução de
37,72% do consumo em 2050 em relação ao cenário base. Em valores absolutos isto equivale
a 41.174.273 m³ de combustível, com 7% destes sendo biodiesel e o restante diesel (Figura
6-15). De todo o consumo de combustíveis, a participação continua sendo em grande parte dos
caminhões semipesados e pesados (Figura 6-16).
0,0
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2012 2014 2016 2018 2020 2022 2024 2026 2028 2030 2032 2034 2036 2038 2040 2042 2044 2046 2048 2050
TKU
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Ano
TKU por Litro - Cenário Alternativo
TKU por Litro Cenário Alternativo TKU por Litro Ano Base
88
Figura 6-15 – Consumo de Diesel e Biodiesel – Cenario Alternativo 2
Fonte: Elaboração própria
Figura 6-16 – Consumo de Diesel e Biodiesel por Classe de Veículo – Cenário Alternativo 2
Fonte: Elaboração própria
Com relação à participação de cada tipo de tecnologia nos pacotes tecnológicos (Figura 6-17),
pouco se alterou com relação à distribuição mostrada pelo cenário alternativo. A diferença
0
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m³
Ano
Diesel Biodiesel Ano Base
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m³
Ano
Caminhões Pesados Caminhões Semipesados Caminhões Médios
Caminhões Leves Caminhões Semileves Veículos Comerciais Leves
Ano Base
89
maior está centrada nos ganhos individuais gerados a partir de cada tecnologia e no impacto
gerado por estas no consumo específico de cada classe de veículos.
Figura 6-17 – Composição do Cenário Tecnológico – Cenário Alternativo 2
Fonte: Elaboração própria
Os ganhos médios de obtidos no cenário Alternativo 2 são sensivelmente maiores que os
obtidos no cenário base. Para veículos comerciais leves, caminhões leves e caminhões médios,
os ganhos médios sobre o consumo específico são de 1,37% ao ano ao longo do período entre
2012 e 2050, enquanto para veículos pesados e semipesados os ganhos médios anuais são de
1,23% para o mesmo período (Figura 6-18). Toda esta evolução bem, como a maior inserção
das tecnologias que atendem toda a frota, culminam em um aumento contínuo da eficiência de
toda a frota (Figura 6-19), diferentemente do cenário alternativo 1 em que este aumento se
concentra no período entre 2017 e 2017.
0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100%
2015
2020
2030
2050
An
o
Aerodinâmica Redução de Massa Pneus e Rodas Motor Transmissão e Sistema de Tração
90
Figura 6-18 – Autonomia de Veículos Novos – Cenário Alternativo 2
Fonte: Elaboração própria
Figura 6-19 – Consumo Específico Médio da Frota – Cenário Alternativo 2
Fonte: Elaboração própria
Como resultado disto, considerando assim como nos cenários base, EPE e alternativo 1, não
havendo alteração do total de toneladas transportadas pelo setor e da quantidade de quilômetros
0,00
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Ano
Veículos Comerciais Leves Caminhões Semileves Caminhões Leves
Caminhões Médios Caminhões Semipesados Caminhões Pesados
0,0%
0,5%
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1,5%
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itro
Ano
Consumo Específico Médio Variação Percentual
91
rodados, o consumo em TKU por litro de combustível chega em 2050 a 33,11 TKU/litro frente
aos 22,5 do cenário base (Figura 6-20).
Figura 6-20 – TKU por Litro – Cenário Alternativo 2
Fonte: Elaboração própria
6.5 ANÁLISE COMPARATIVA ENTRE OS CENÁRIOS
Quando a análise é feita em conjunto nos quatro cenários, algumas conclusões também podem
ser obtidas. Com relação à redução do consumo específico dos cenários alternativo 1 e
alternativo 2 com relação ao cenário base, observa-se que os efeitos nos dois cenários de
eficiência energética só começam a ser sentidos a partir de 2017 (Figura 6-21) e com relação
ao cenário EPE em 2024, sendo as primeiras implementações tecnológicas feitas em 2013,
mostrando o senso de urgência da antecipação da inserção de novas tecnologias.
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Ano
TKU por Litro Cenário Alternativo TKU por Litro Ano Base
92
Figura 6-21 – Consumo Específico Médio da Frota
Fonte: Elaboração Própria
Apesar de não ser o objetivo direto desta análise, observamos um impacto direto no resultado
final de TKU por litros, fato que pode gerar impactos ainda na competitividade do setor (Figura
6-22).
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Ano
Consumo Específico Médio - Cenário Base Consumo Específico Médio - Cenário Alternativo
Consumo Específico Médio - Cenário Inovador Consumo Específico - Cenário EPE
Consumo Específico Médio - Cenário Alternativo 1
Consumo Específico Médio - Cenário Alt. 2
93
Figura 6-22 – TKU por Litro
Fonte: Elaboração Própria
A Figura 6-23 e a Tabela 6-1 mostram que o potencial existe e que é bastante grande, tanto no
longo prazo, 2050, quanto no médio prazo, 2030. Em 2050, por exemplo, a economia gerada
pelo cenário alternativo 1 seria equivalente a 1,5 vezes o consumo, em 2012, de todos os
insumos energéticos realizado pelos setores ferroviário, hidroviário e aéreo, enquanto o cenário
alternativo 2 geraria ganhos equivalentes a 2,4 vezes o consumo dos mesmos setores naquele
ano.
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Ano
Cenário Base Cenário Alternativo 1 Cenário Alternativo 2 Cenário EPE
94
Figura 6-23 – Consumo da Frota
Fonte: Elaboração Própria
Tabela 6-1 – Resultados Finais
Consumo (10³ tep) 2014 2020 2030 2040 2050
Consumo - Base 40.487 52.076 72.886 91.511 109.160
Energia Economizada* - EPE 76 0,19% 1.242 2,39% 6.402 8,79% 14.726 16,09% 25.609 23,46%
Energia Economizada* - Alternativo 1
93 0,24% 1.303 2,60% 9.450 13,34% 20.869 23,26% 34.980 32,58%
Energia Economizada* - Alternativo 2
93 0,23% 1.368 2,63% 9.749 13,38% 22.626 24,72% 41.174 37,72%
*Percentual de Economia relativo ao cenário Base.
Fonte: Elaboração Própria
Como o consumo do setor rodoviário de cargas é expressivo, os impactos adicionais gerados pelo
cenários alternativo 1 e alternativo 2 também são grandes no médio prazo, em uma análise até o
ano de 2030. Isso sem levar em consideração os ganhos já auferidos pelo cenário EPE, que possui
algumas ações de eficiência energética. Faz todo o sentido, portanto, concluir que além da inserção
natural de tecnologias eficientes, politicas públicas sejam implementadas para que haja maior
aproveitamento do potencial de economia de energia no setor de transporte rodoviário de cargas no
país.
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m³
Ano
Cenário Base Cenário Alternativo 1 Cenário Alternativo 2 Cenário EPE
95
7 – CONSIDERAÇÕES FINAIS
Como descrito ao longo desta dissertação, por ser um consumidor intensivo de energia, o setor
de transporte apresenta destaque ao redor do mundo no que tange à eficientização de sistemas
e à redução da demanda de energia. No caso brasileiro, a realidade segue o observado no
restante dos países, com destaque para o setor rodoviário de cargas que, dentre os modais, é o
de maior consumo absoluto.
As análises realizadas demonstram que o setor rodoviário de carga apresenta grande potencial
de economia de energia, com ganhos de 23,46% para o cenário EPE e 37,72% para o cenário
Alternativo 2 quando comparados ao cenário base em 2050, e por consequência grande
potencial de redução de emissão de gases de efeito estufa.
Uma análise detalhada dos cenários também possibilita algumas considerações, que não apenas
o potencial e os valores absolutos obtidos. Uma delas é acerca da importância da inserção das
tecnologias disponíveis em períodos mais breves possíveis. Comparando o cenário base com o
cenários EPE e Alternativo 1, vemos que a principal diferença entre estes não são os ganhos
médios obtidos no cenário 2012-2050, mas sim o fato de os ganhos no cenário alternativo terem
sido antecipados, dada a disponibilidade tecnológica. Sabe-se que este não um problema
puramente tecnológico e o rompimento das barreiras de mercado existentes muitas vezes
precisam de apoio de agentes externos.
Das ações utilizadas rotineiramente para o rompimento das barreiras de mercado, destacam-se
para o setor a regulamentação e a normatização dos requisitos mínimos, bem como o sistema
de etiquetagem com indicadores de eficiência. Como neste momento o processo de etiquetagem
do veículo como um sistema único é complexo e pouco aplicado ainda no mercado
internacional, sugere-se um foco na etiquetagem de certos subsistemas, como o que será
implantado a partir de 2015 no Brasil para pneus.
Dentro desta linha de ação destaca-se o potencial tecnológico mostrado pelo subsistema de
motorização para a redução do consumo de energia, fazendo parte de forma sólida nos dois
cenários alternativos, de economia desenvolvidos (Alternativo 1 e Alternativo 2). Como outra
consideração deste trabalho salienta-se que o subsistema de motorização é um dos mais
adequados para a realização de uma programa normativo ou de etiquetagem.
96
Enfatiza-se também a importância de ações contínuas de eficicência, sendo para isto necessário
atuação conjunta de fabricantes, entes públicos e tomadores de decisão. Em todos os cenários,
inclusive o cenário base, conclui-se que as classes de caminhões semipesados e pesados têm
grande impacto no consumo de combustível. Duas análises podem ser feitas com relação a este
ponto. A primeira, que foge ao escopo desta dissertação, diz respeito à mudança de modais e o
potencial latente existente, uma vez que estas classes de veículos pesados são as que competem
diretamente com o transporte hidroviário e ferroviário. Tal fato é sinalizado de forma insipiente
no cenário base e replicado para os demais cenários, mostrando uma mudança na participação
do modal rodoviário de 60% para 48%. Sugere-se a realização de pesquisas para avaliação do
potencial de ganho real, fruto da alteração do efeito estrutura do setor.
A segunda análise a ser feita com relação à participação das classes semipesada e pesada no
consumo de energia diz respeito ao seu potencial tecnológico de eficientização. Esta análise,
parte desta dissertação, indica que tanto no cenário Alternativo 1 quanto no cenário Alternativo
2 os ganhos de eficiência apresentados pelas principais classes, no que se refere a consumo de
energia, são abaixo das demais classes. Tal fato indica que ações específicas de eficiência
energética para estas classes necessitam ser feitas, neste caso tanto as ações regulamentadoras
mencionadas anteriormente quanto soluções fiscais/financeiras poderiam ser implentadas.
Conclui-se, portanto, que o setor de transporte de cargas possui grande potencial de redução de
seu consumo. Parte das tecnologias disponíveis tem inserção natural no setor dado seu grau de
maturidade e a sua viabilidade técnico econômica, mas outra parte significativa necessita de
ações específicas com políticas públicas delimitadas para que o potencial máximo seja
alcançado. Recomenda-se ainda, com relação a este tema, a inserção da variável econômica
sobre a análise tecnológica, análises específicas acerca da renovação da frota como forma de
inserção mais rápida de novas tecnologias, análises acerca de potenciais externos aos veículos,
como melhorias de vias e redução de congestionamentos, e uma análise específica sobre a
mudança de modais.
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