SCHMITT, Willian Frederic. Metodologia de Avaliação de Eficiência

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  • METODOLOGIA DE AVALIAO DE EFICINCIA ENERGTICA EM VECULOS

    LEVES E SEUS IMPACTOS EM TERMOS DE USO DE COMBUSTVEIS

    William Frederic Schmitt

    Tese de Doutorado apresentada ao Programa de

    Ps-graduao em Planejamento Energtico,

    COPPE, da Universidade Federal do Rio de

    Janeiro, como parte dos requisitos necessrios

    obteno do ttulo de Doutor em Planejamento

    Energtico.

    Orientadores: Alexandre Salem Szklo

    Roberto Schaeffer

    Rio de Janeiro

    Setembro de 2010

  • METODOLOGIA DE AVALIAO DE EFICINCIA ENERGTICA EM VECULOS

    LEVES E SEUS IMPACTOS EM TERMOS DE USO DE COMBUSTVEIS.

    William Frederic Schmitt

    TESE SUBMETIDA AO CORPO DOCENTE DO INSTITUTO ALBERTO LUIZ

    COIMBRA DE PS-GRADUAO E PESQUISA DE ENGENHARIA (COPPE) DA

    UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO COMO PARTE DOS REQUISITOS

    NECESSRIOS PARA A OBTENO DO GRAU DE DOUTOR EM CINCIAS EM

    PLANEJAMENTO ENERGTICO.

    Examinada por:

    _________________________________________

    Prof. Alexandre Salem Szklo, D.Sc.

    _________________________________________

    Prof. Roberto Schaeffer, Ph.D.

    _________________________________________

    Prof. Maurcio Cardoso Arouca, D.Sc.

    _________________________________________

    Prof. Ronaldo Balassiano, Ph.D.

    _________________________________________

    Prof. Suzana Ribeiro Kahn, D.Sc.

    _________________________________________

    Prof. Gilberto de Martino Jannuzzi, Ph.D.

    RIO DE JANEIRO, RJ BRASIL

    SETEMBRO DE 2010

  • iii

    Schmitt, Frederic William

    Metodologia de Avaliao de Eficincia Energtica em

    Veculos Leves e Seus Impactos em Termos de Uso de

    Combustveis / William Frederic Schmitt. Rio de Janeiro:

    UFRJ/COPPE, 2010.

    XV, 197 p.: il.; 29,7 cm.

    Orientadores: Alexandre Salem Szklo

    Roberto Schaeffer.

    Tese (doutorado) UFRJ/COPPE/Programa de

    Planejamento Energtico, 2010.

    Referncias Bibliogrficas: p. 130-140.

    1. Eficincias de veculos leves. 2. Biocombustveis. 3.

    Competio pelo uso da terra. I. Szklo, Alexandre et al. II.

    Universidade Federal do Rio de Janeiro, COPPE,

    Programa de Planejamento Energtico. III. Ttulo.

  • iv

    AGRADECIMENTOS

    Inicialmente, agradeo a Deus pelas bnos, pelas protees e pela presena

    permanente em minha vida.

    Agradeo aos orientadores Alexandre Szklo e Roberto Schaeffer pela confiana e pelo

    acompanhamento do trabalho, sempre buscando qualidade e enfatizando o

    atendimento aos prazos estabelecidos. A busca por informaes de motores de

    combusto interna no pas e o desenvolvimento da rotina integrada ao ADVISOR

    tomaram bastante tempo, assim como o trabalho em tempo parcial e o nascimento de

    dois filhos, Lusa e Leonardo, durante o perodo da tese. Apesar das dificuldades,

    sempre se mostraram confiantes na concluso do trabalho.

    A PETROBRAS por permitir aos seus funcionrios capacitao permanente

    estimulando o desenvolvimento tcnico de recursos humanos. Neste perodo, trs

    representantes da empresa, que trabalham no Centro de Pesquisas, forneceram o

    suporte para este trabalho, em ordem cronolgica. So eles: Fernando Baratelli Jnior,

    Maria Cristina Espinheira Saba e Paulo Roberto Barreiros Neves.

    Alguns amigos auxiliaram muito na tese, mesmo durante conversas informais.

    Discusses e debates foram estabelecidos permitindo maturar e adquirir idias que

    foram aplicadas, de alguma forma, nessa tese. Agradeo especialmente s conversas

    com Biruel, Fernanda Villela, Luciano, Paulo Isabel, Razuk e Tadeu.

    Alm das discusses de cunho tcnico, outras pessoas participaram da tese aliviando

    a carga de trabalho, em determinados perodos crticos, assumindo minhas atribuies

    na PETROBRAS. Agradeo especialmente aos amigos Bianca, Biruel, Castelles e

    Clber. Apesar desse auxlio, o tempo finito e a maior parte dessa tese foi construda

    em casa em momentos que deixaram de ser vivenciados com a famlia e os amigos.

    Fundamentalmente, a compreenso, o apoio e a pacincia da famlia permitiram a

    concluso dessa tese. Agradeo especialmente a minha esposa Joyce pela

    participao permanente ao meu lado nessa jornada. Aos meus pais e sogros que

    mostraram a mim um modelo de vida e que se deslocaram diversas vezes ao Rio de

    Janeiro para permitir que pudesse me dedicar mais tempo concluso desse trabalho.

    Aos funcionrios do PPE, e em especial a Sandrinha, que sempre auxiliou nas

    questes administrativas da UFRJ. Ao Guy Fulkerson pelo auxlio dado no artigo.

  • v

    Resumo de Tese apresentada COPPE/UFRJ como parte dos requisitos necessrios

    para a obteno do grau de Doutor em Planejamento Energtico (D.Sc.)

    METODOLOGIA DE AVALIAO DE EFICINCIA ENERGTICA EM VECULOS

    LEVES E SEUS IMPACTOS EM TERMOS DE USO DE COMBUSTVEIS

    William Frederic Schmitt

    Setembro/2010

    Orientadores: Alexandre Salem Szklo

    Roberto Schaeffer

    Programa: Planejamento Energtico

    As questes de segurana energtica, o aumento da concentrao de gases de

    efeito estufa (GEE) na atmosfera e a competio pelo uso do solo esto colocando

    presso nos governos e nos formadores de polticas energticas. Entretanto, os trs

    temas supracitados no so usualmente tratados como polticas integradas. A

    implementao de polticas de eficincia energtica em veculos leves conjugadas

    com polticas para biocombustveis pode auxiliar a reduzir as emisses de gases de

    efeito estufa e ter resultados positivos em relao ao uso da terra no Brasil. Com a

    implementao de uma rotina computacional integrada ao ADVISOR (Advanced

    Vehicle Simulator), que permite variar a participao de mercado baseando-se no

    histrico de vendas, possvel estimar a reduo de GEE e da rea plantada de cana-

    de-acar em 2030 no Brasil. A metodologia foi aplicada para simular dois Programas

    de Eficincia Energtica Veicular no Brasil. Redues da ordem de 8 a 20% nas

    emisses de GEE e de 0,9 a 1,8 milhes de ha em termos de rea plantada de cana-

    de-acar so possveis de ocorrer no cenrio 2030 em comparao a um Cenrio

    Base, mesmo sem a difuso de tecnologias que tragam rupturas tecnolgicas. Dois

    cenrios mostram os fatores de aumento de eficincia, dado em MJ/km, obtidos por

    meio da disseminao de veculos eltricos hbridos e de veculos eltricos bateria.

  • vi

    Abstract of Thesis presented to COPPE/UFRJ as a partial fulfillment of the

    requirements for the degree of Doctor of Science (D.Sc.).

    METHODOLOGY FOR LIGHT DUTY VEHICLE ENERGY EFFICIENCY

    ASSESSMENT AND THE IMPACTS IN THE FUELS USE

    William Frederic Schmitt

    September/2010

    Advisors: Alexandre Salem Szklo

    Roberto Schaeffer

    Department: Energy Planning

    Energy security issues, the increase in greenhouse gases concentration in the

    atmosphere and the competition for land use are putting pressure on governments and

    policymakers. However the three subjects aforementioned have not usually been

    treated as integrated energy policies. The implementation of energy efficiency policies

    combined with policies to encourage use of biofuels could help reduce greenhouse

    gases emissions while having positive results regarding land use in Brazil. By adapting

    the ADVISOR (Advanced Vehicle Simulator) software to evaluate vehicle efficiency,

    and by changing the Brazilian light duty market share based on historical data, it is

    possible to estimate the reduction in GEE emissions and sugarcane planted area in

    2030 in the country. The methodology was used to simulate two vehicle efficiency

    programs in Brazil. Findings indicate that reductions from 8 to 20% in greenhouse

    gases emissions and 0.9 to 1.8 million ha in sugarcane planted area are possible to

    occur with no significant technological ruptures in the 2030 scenario comparing with a

    Baseline Scenario. Two scenarios were built to show the limit values, given by MJ/km,

    considering the dissemination of hybrid electric vehicles and battery electric vehicles.

  • vii

    SUMRIO

    1 INTRODUO....................................................................................................... 1

    1.1 JUSTIFICATIVA ............................................................................................ 1

    1.2 OBJETIVO .................................................................................................. 13

    1.3 RELEVNCIA CIENTFICA ......................................................................... 14

    1.4 DIVISO DA TESE ..................................................................................... 21

    2 METODOLOGIA .................................................................................................. 22

    2.1 EFEITO ATIVIDADE .................................................................................... 23

    2.1.1 Modelos de veculos ................................................................................ 23

    1.1.1.1 Classificao Oficial de Veculos Leves ........................................... 24

    1.1.1.2 Representatividade das Categorias de Veculos Leves no Brasil ..... 26

    2.1.2 Frota circulante ........................................................................................ 31

    2.1.3 Distncia mdia percorrida por veculos: ................................................. 35

    2.1.4 Fator de Carga ..