Seminário@MSES 2012-13
Mestrado em Sistemas Energéticos Sustentáveis @UA
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I&D nos Transportes – Veículos Híbridos
Emanuel Delgado 1,
1 Universidade de Aveiro, Curso de Mestrado em Sistemas Energéticos Sustentáveis
RESUMO O setor dos transportes é um dos que mais energia consome com especial destaque para os veículos ligeiros, deste modo têm-se desenvolvido diversas tecnologias para reduzir esses consumos e consequentes emissões. O presente trabalho faz uma breve abordagem, a título introdutivo, às tecnologias estudadas no momento para reduzir o número de veículos ligeiros em circulação, reduzir a atividade dos mesmos assim como reduzir os respetivos fatores de emissão. Para tal faz-se uma breve abordagem a Sistemas de Transportes Inteligentes, Biocombustíveis, Gás Natural, Veículos Elétricos e Células de Combustível. Contudo o estudo centra-se na tecnologia de propulsão híbrida aplicada aos veículos ligeiros com enfoque na componente técnica enfatizando os sistemas de armazenamento e produção de energia. Estão presentes estudos comparativos entre os diversos tipos de híbridos no mercado. Por fim é analisado o impacte do veículo híbrido na sociedade perspetivando o seu futuro como solução ou como ponte para os veículos elétricos. Palavras-chave: CO2, Eficiência nos Transportes, Veículos Híbridos.
1. INTRODUÇÃO 1.1. IMPACTE DOS TRANSPORTES
A escassez dos combustíveis fósseis, a produção excessiva de gases com efeitos de estufa aliados às consequentes alterações climáticas despertam especial atenção à comunidade científica que tem estudado medidas de eficiência em todos os setores em busca de um ambiente limpo e fontes de energia sustentáveis de modo a suprir as exigências dos consumidores. O setor dos transportes tem concentrado muitas sinergias uma vez que ocupa a segunda posição no que respeita a consumos energéticos com cerca de 28% equiparando-se aos consumos do setor industrial como pode verificar-se na figura 1. Os consumos nos transportes podem continuar a aumentar pois existem novas economias emergentes, China e alguns países africanos, que outrora consumiam mais regradamente estes recursos e com o crescimento atual necessitam de muito mais energia para colmatar as necessidades o que pode tornar-se insustentável.
Figura 1 - Distribuição dos consumos energéticos por setor, adaptado de [1]
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Associados aos consumos energéticos advêm as emissões de CO2, também neste domínio o setor dos transportes apresenta um grande contributo ocupando o segundo lugar com emissões na ordem dos 30%, figura 2.
Figura 2 - Emissões de CO2 por setor, adaptado de [2]
Os veículos ligeiros de passageiros são os que mais contribuem para os consumos e consequentes emissões de CO2, figura 3. No ano de 2011 estavam em circulação cerca de mil milhões de veículos ligeiros e pesados [3]. Dado o volume de unidades o setor de veículos ligeiros torna-se promissor para obter grandes reduções num reduzido espaço de tempo introduzindo medidas de eficiência energética.
Figura 3 - Consumo de energia por meio de transporte, adaptado de [4]
1.2. MEDIDAS DE RACIONALIZAÇÃO Devido aos efeitos nefastos das emissões de CO2 têm sido levados a cabo imensos estudos de modo a reduzi-las. É cada vez mais notório o interesse das grandes marcas em expressar as reduções não só de consumos mas também de emissões de CO2.
As emissões expelidas em veículos terrestres são dadas pela seguinte fórmula:
𝐸𝐶𝑂2[𝑔] = 𝑉𝑒í𝑐𝑢𝑙𝑜𝑠 × 𝐴𝑡𝑖𝑣𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒[𝑘𝑚/𝑣𝑒í𝑐𝑢𝑙𝑜] × 𝐹𝐸[𝑔/𝑘𝑚]
Ao analisar esta fórmula pode verificar-se que se pode atuar em três fatores distintos de modo a obter reduções nas emissões:
Reduzir o número de veículos
Reduzir a atividade
Reduzir o fator de emissão.
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1.2.1. Redução do Número de Veículos
A redução do número de veículos em circulação é do ponto vista teórico a mais simples de
executar, mas na prática é difícil vencer o comodismo que um veículo pessoal pode oferecer.
Deste modo existem softwares já no mercado que permitem cruzar rotas de modo a preencher
o maior número de lugares dos veículos ligeiros.
A Galp é uma das empresas que já desenvolveu um software com as potencialidades acima
mencionadas, denomina-se por “Galpshare” e consiste numa base de dados que cruza as
informações dos utilizadores, local de partida e local de chegada, com o intuito de preencher ao
máximo os lugares vazios.
Esta iniciativa teve por base um estudo onde se descobriu que em Lisboa entram todos os dias
450 mil veículos. Desde 1991 até 2001, a percentagem de automóveis que circula na cidade
apenas com o condutor a bordo aumentou 19%. É uma tendência geradora de cada vez mais
problemas de poluição. No Porto, estas questões também se colocam, uma vez que cerca de
300 mil veículos entram diariamente na cidade, 130 mil dos quais somente na hora de ponta,
entre as 7h30 e as 9h30. Nestas duas cidades circulam todos os dias dois milhões de lugares
vazios, a par de uma taxa de ocupação dos automóveis na ordem dos 1,4
passageiros/automóvel. Um estudo da Universidade Fernando Pessoa revela-nos ainda, que se
aumentarmos esta média para 2 pessoas por carro conseguimos reduzir em 25% as emissões
de CO2 para a atmosfera. [5]
A redução do número de veículos é também conseguida através da utilização de transportes
públicos e de modos suaves, isto é, substituição do automóvel por bicicleta e andar a pé.
1.2.2. Redução da Atividade
A redução de atividade representa o segundo termo da equação que tem como meta reduzir a
distância percorrida pelo veículo entre dois pontos. De modo a atingir este objetivo estão também
em desenvolvimento os “Sistemas de Transportes Inteligentes”.
Sistemas de Transportes Inteligentes
Sistemas inteligentes de transporte, STI, é o título coletivo dado a algumas tecnologias que
conjugam eletrónica, softwares, tecnologia de informação e comunicação sem fios aplicadas ao
transporte de modo a contribuir significativamente para um sistema de transportes mais limpo,
seguro e eficiente.
Estes sistemas são bastante abrangentes, podem ser sistemas tão simples como facilitar a
compra de bilhetes de transporte através de componentes móveis permitindo dar a informação
de toda a viagem, como também podem ser bastante complexos utilizados em empresas
transportadoras onde estes sistemas permitem a comunicação entre a estação de controlo e as
viaturas em tempo real. Permitem a estas empresas aumentar os seus lucros com a sugestão
de percursos mais económicos, mais rápidos, com menores consumos (entrando em conta com
desníveis do solo), controlo de velocidades e acelerações.
Nos transportes pessoais estão a desenvolver-se sistemas com a capacidade de comunicação
entre si e entre dispositivos colocados ao longo das estradas, estes sistemas permitem ao
condutor saber se ocorreram incidentes na estrada. Caso ocorra algum incidente este sistema
tem a capacidade de calcular o tempo de espera do veículo e “decidir” se será compensatório
tomar outro percurso, se assim for este sistema sugere um novo percurso [6]. Outra das
potencialidades é a comunicação com parques de estacionamento onde o condutor é informado
sobre a localização de um lugar assim que entra no parque evitando a sua procura.
A presente diretiva, 2010/40/UE do Parlamento Europeu e do Conselho de 7 de Julho de 2010,
estabelece um quadro para a implementação coordenada destas tecnologias de transporte
inovadoras em toda a União Europeia (UE). [7]
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1.2.3. Redução do Fator de Emissão
Das três áreas esta é a que mais se tem desenvolvido nos últimos tempos podendo ainda
subdividir-se em combustíveis e tecnologias de propulsão.
Combustíveis: Biocombustíveis e Gás Natural
O bioetanol e o biodiesel são dois tipos de biocombustíveis produzidos a partir de plantas
energéticas. Estes combustíveis podem ser utilizados puros ou misturados com a gasolina ou
com o gasóleo de modo a reduzir as emissões de CO2. Na verdade estes também o emitem,
contudo as plantas que lhes dão origem absorvem-no através da fotossíntese durante o seu ciclo
de vida então considera-se que o que as emissões de CO2 são nulas. Deste modo em Março de
2007 os Estados-Membros da EU adotaram um objetivo vinculativo da utilização de pelo menos
10% de biocombustíveis, no setor dos transportes, até 2020. [8]
O gás natural pode ser uma alternativa pois as emissões de escape dos veículos são muito
inferiores às dos veículos movidos a gasolina. Assim, as emissões de CO2 dos veículos a gás
natural são cerca de 20% inferiores, e as de NOx são 40% inferiores. Além destas reduções de
poluentes, os veículos a gás natural também emitem menos quantidades de toxinas,
relativamente aos veículos a gasolina. [9]
Tecnologias de Propulsão: Veículos Elétricos, Células de Combustível e Veículos
Híbridos
Neste âmbito existem três tipos de tecnologia que têm desperto mais atenção, a tecnologia
elétrica, as células de combustível e a tecnologia híbrida.
O veículo elétrico é uma invenção com mais de 100 anos que com um motor elétrico que é
alimentado a eletricidade proveniente de um acumulador (ou bateria), que contém energia
armazenada sob a forma de um potencial eletroquímico. Esta forma de motorização é a mais
eficiente de todas as conhecidas, devido às excelentes propriedades do motor elétrico, que
disponibiliza um elevado binário a baixas rotações, mantendo uma potência constante num
grande intervalo. Além disso, não consome energia quando parado e tem uma eficiência de
conversão de energia elétrica para mecânica superior a 90%, pois muito pouca energia se perde
em aquecimento do motor, como é normal no motor a combustão.
Os veículos elétricos são ligados à rede elétrica para serem carregados de energia, podendo
esta operação ser feita em qualquer tomada elétrica. Para além disso, estes veículos conseguem
ter a capacidade de regenerar energia, ou seja, recuperar nas descidas e travagens parte da
energia despendida no esforço de subida ou aceleração, aumentado ainda mais a sua eficiência
global no uso de energia [10].
As células de combustível são um novo modo de alimentar o motor elétrico, este sistema
encontra-se ainda em estudo e consiste na combinação do hidrogénio com o oxigénio através
de uma reação química. Como a célula de combustível gera eletricidade sem a combustão de
hidrogénio, torna-se extremamente eficiente e limpa produzindo apenas água. Contudo este
processo de produção de energia ainda não se encontra disponível para os veículos atuais pois
a obtenção do hidrogénio é dispendiosa e o hidrogénio por ser o átomo mais pequeno é de difícil
armazenamento inviabilizando assim a produção deste tipo de veículos neste momento [11].
Enquanto se tentam vencer as limitações existentes nos veículos elétricos existe como que uma
ponte que faz a transição entre os veículos de combustão interna e os veículos elétricos, essa
ponte denomina-se de Veículos Híbridos.
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2. Tecnologia de Propulsão Híbrida
2.1. Definições
Os veículos híbridos são veículos caracterizados por possuírem mais do que uma fonte de energia, sendo constituídos por um motor de combustão interna, gasóleo ou gasolina, e por um motor elétrico de modo a colmatar a falta de autonomia das baterias elétricas. O motor de combustão interna converte energia química proveniente do combustível em energia mecânica transmitida às rodas. O motor elétrico converte energia elétrica em mecânica ou vice-versa se operar como gerador. O motor elétrico pode ainda ser alimentado pelas células de combustível que convertem energia química em elétrica. [12] Dependendo da interação entre o motor de combustão interna e o elétrico, estes motores podem
subdividir-se em três sistemas diferentes, Híbrido em Série, Hibrido em Paralelo e Híbrido Misto.
Denote-se que se está a usar a nomenclatura portuguesa pois em inglês a divisão é apenas feita
entre veículos Híbridos em Série e em Paralelo. Os Híbridos em Paralelo subdividem-se em duas
categorias, Mild Hybrid e Full Hybrid. O Mild Hybrid significa que o motor elétrico está apenas a
auxiliar o motor de combustão interna e o Full Hybrid corresponde ao veículo misto onde o motor
elétrico tem um maior contributo.
Em qualquer tipo de veículo híbrido pode ser associada uma nova tecnologia que permite o
carregamento das baterias nas tomadas de casa, tecnologia Plug in.
Híbrido em Série
Esta é uma tecnologia que a bordo possui um motor de combustão interna acoplado a um
alternador que permite carregar as baterias. O motor térmico está assim a trabalhar sempre no
ponto ótimo convertendo energia química em mecânica, a energia mecânica é convertida em
elétrica pelo alternador. À saída do alternador é produzida corrente continua que se divide em
dois circuitos, primário e secundário. Para o circuito primário a corrente passa por um conversor
que está ligado às baterias de alta potência que por sua vez estão ligadas a um inversor. No
inversor a corrente contínua é transformada em alternada fornecendo assim energia ao motor
elétrico que por sua vez a converte em energia mecânica transmitida às rodas através da
transmissão e do diferencial. A corrente que segue para o circuito secundário carrega as baterias
responsáveis pelo funcionamento de acessórios elétricos do carro como rádio, vidros elétricos,
luzes, entre outros, figura 4.
Figura 4 - Funcionamento do sistema híbrido em série [13]
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É de salientar que o motor de combustão interna não transmite qualquer movimento às rodas
tendo apenas como função carregar as baterias, deste modo é de menor cilindrada do que um
seu equivalente. É então possível colocar este motor a funcionar no ponto ótimo, isto é, no ponto
onde este é mais eficiente e só é ligado quando se esgota a autonomia. A
Opel é a única no mercado que utiliza este sistema que aliado à tecnologia Plug in, estudada
mais à frente, tem conseguido resultados apreciáveis como se pode observar na tabela 1 [14].
Tabela 1 - Veículo Hibrido em Série - Opel Ampera adaptada de [14]
Opel Ampera
Potência (cv)
Consumo (l/100)
CO2 (g/km)
Peso (Kg)
Preço (€)
150 1,2 27 2000 45.900
Os consumos anunciados pela Opel resultam na análise de consumos mistos cuja distância ronda os 100 km. O veículo circula entre 50 a 70 quilómetros no modo elétrico e nos restantes quilómetros o veículo aciona o motor de combustão interna alimentando o motor elétrico. Contudo se a distância for superior a estes quilómetros os consumos instantâneos aumentam para cerca de 5 litros. Híbrido em Paralelo - Mild Hybrid O sistema híbrido em paralelo foi o primeiro sistema deste tipo a ser implementado, onde o motor elétrico tem com única função apoiar o motor de combustão interna quando necessário, subidas e arranque, aumentando assim o desempenho do veículo. O funcionamento é ligeiramente diferente do veículo híbrido em série pois à saída do alternador
existe ainda uma embraiagem ligada a um acoplador que permite a intervenção do motor elétrico
quando solicitada pelos mecanismos eletrónicos. O circuito secundário de eletricidade é
precisamente igual ao sistema analisado anteriormente, figura 5.
Denote-se que neste sistema o veículo nunca se move somente com o motor elétrico, ou seja, o
motor de combustão interna nunca cessa o seu funcionamento o que traz vantagens apenas a
nível da performence ficando algo limitado nos consumos pois se por um lado o motor de
combustão interna é auxiliado pelo motor elétrico reduzindo ligeiramente os consumos, estes
aumentam pelo facto do motor de combustão interna ter de acarretar o peso do motor elétrico.
Devido ao elevado preço e às limitações ao nível dos consumos e emissões, estes motores
deixaram de ser comercializados sendo substituídos pelos veículos híbridos mistos.
Figura 5 - Funcionamento do sistema híbrido em paralelo [13]
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Híbrido Misto – Full Hybrid
Este sistema em português denomina-se por híbrido misto pois junta características do híbrido
em série com o paralelo. Relativamente ao híbrido em série herdou o facto de conseguir mover-
se apena com o motor elétrico, contudo tal ocorre apenas a baixas velocidades com uma
autonomia de 25 km [15]. Para além disso quando está em espera, o motor térmico desliga
automaticamente. Do sistema híbrido em paralelo herdou a estrutura de funcionamento, figura
5, mas neste caso o motor elétrico tem um papel mais ativo como já referido.
A figura 6 demonstra uma possível aplicação deste tipo de motores já utilizados no Lexus RX
400h. O motor elétrico entra em funcionamento acionando as rodas de trás, tornado o veículo
com tração às quatro rodas numa primeira fase, em velocidade cruzeiro o motor elétrico é apenas
tracionado pelo motor de combustão interna, de modo a compensar a subida recorre-se outra
vez ao motor elétrico. Na descida o veículo contínua com tração às quatro rodas, mas neste caso
as rodas de trás estão a fornecer trabalho mecânico ao eixo do gerador elétrico carregando as
baterias. Resumindo, quando a eficiência do motor de combustão é baixa, o sistema utiliza o
motor elétrico para mover o veículo. Em velocidade cruzeiro o motor elétrico pode ser acionado
automaticamente em piso escorregadio ou em curvas apertadas promovendo também a
segurança dos ocupantes do veículo [16].
Figura 6 - Funcionamento do sistema híbrido misto, Lexus RX 400h [16]
De modo a analisar as variações de consumos e de emissões fez-se um estudo comparativo
presente na tabela 2 analisando as diferentes motorizações do mesmo modelo.
Tabela 2 - Análise comparativa entre veículos Híbridos, Veículos a Gasolina e a Gasóleo [17]
*Não aplicável uma vez que não é o mesmo pacote e os preços variam de forma apreciável.
Em qualquer dos casos o motor híbrido demonstrou menores consumos e emissões
especialmente quando comparado com o seu equivalente, motor 1.6l, a gasolina. Contudo
quando comparado com os motores a gasóleo apesar dos seus consumos serem ligeiramente
inferiores o fato da gasolina ser mais cara do que o gasóleo revela-se uma desvantagem pois
leva os consumidores a optar por um veículo a gasóleo.
Toyota Auris Híbrido Dual VVT Dual VVT D4D D4D
Combustível Gasolina Gasolina Gasolina Gasóleo Gasóleo
Cilindrada (l) 1,8 1,33 1,6 1,4 2,0
Potência (cv) 136 99 132 90 124
Consumo Combinado/Urbano/Extra-
Urbano (l/100) 3,8/3,7/3,7 5,5/4,7/7,0 6,1/5,0/7,9 4,2/3,8/4,9 4,4/3,9/5,3
CO2 (g/km) 87 128 140 109 115
Peso (kg) 1815 1735 1805 1815 1915
Preço (€) 25.675 21.305 NA* 25.850 NA*
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Plug in
Este foi considerado por varias agências governamentais o último grande passo na tecnologia
híbrida. Os veículos plug in são constituídos por um conjunto de baterias de alta densidade de
energia, substituindo as atuais baterias de níquel por baterias de lítio, que permitem ser
carregadas externamente, em casa numa tomada normal, na garagem ou em postos com esse
propósito para além disso estas baterias permitem que o veículo se desloque mais tempo em
modo elétrico [13].
Com a introdução deste novo tipo de baterias conseguiu-se um acréscimo na autonomia quando
utilizado apenas o modo elétrico, passando de 1 km para 25 km e com os últimos progressos
para cerca de 50 km [14].
Esta tecnologia ainda se encontra muito explorada uma vez que ainda não se encontram
massificados os postos para recarregar as baterias. Os tempos de carga são variáveis pois
depende do posto de abastecimento. Se as baterias forem carregadas numa habitação com uma
tensão de 220V o tempo de carga varia entre 6 a 8 horas, caso sejam carregados numa empresa
que possua tensão trifásica este tempo reduz-se para cerca de 3 horas, em postos específicos
para este tipo de carregamento pode conseguir-se o carregamento da bateria em apenas 30
minutos, Apêndice 1 [18]. O novo Toyota Prius vem contrariar esta tendência com tempos de
carga na ordem dos 90 minutos quando ligado a uma tomada convencional [15].
Ainda que demore bastante tempo a carregar as baterias, esta tecnologia pode considerar-se
uma mais-valia pois como geralmente está associado a um sistema híbrido misto ou série, se a
bateria não carregar totalmente tal não é impeditivo do veículo se deslocar, este problema é mais
gravoso nos veículos puramente elétricos.
Tabela 3 – Análise comparativa entre o veículo Híbrido convencional e Híbrido Plug in [17]
Toyota Prius Híbrido Híbrido Plug-in
Combustível Gasolina Gasolina
Cilindrada (l) 1,8 1,8
Potência (cv) 136 136
Consumo Combinado/Urbano/Extra-
Urbano (l/100) 4,0/3,8/4,0 2,1
CO2 (g/km) 92 49
Peso (kg) 1500 1525
Preço (€) 29.375 38.000
Como se pode analisar na tabela 3 a introdução da tecnologia Plug in reduz os consumos e as
emissões para quase metade. Contudo isto verifica-se apenas para os primeiros 100 quilómetros
pois os primeiros 25 são conseguidos apenas com o modo elétrico, após esgotada a autonomia
passa a comportar-se como um híbrido convencional. O acréscimo de preço é justificado pela
marca devido à substituição das baterias de níquel por baterias de lítio, estas são as
responsáveis pelo aumento da autonomia em modo puramente elétrico.
O fato de se poder carregar em casa permite ao utilizador carregar o carro à noite, beneficiando
das tarifas noturnas de modo a obter uma redução de €/km o mesmo se aplica ao CO2. Contudo
no futuro o carregamento descoordenado poderá ter consequências na rede como picos de
corrente quedas de tensão e perdas de potência na rede [19].
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2.2. Obtenção de Energia Extra
Travagem Regenerativa
Quando um veículo entra em desaceleração ou travagem essa energia é transformada e é cedida
para o ambiente sob a forma de calor. De modo a evitar este desperdício de energia alguns dos
mais recentes veículos híbridos e elétricos possuem um sistema denominado por travagem
regenerativa. Esta tecnologia é acionada pelo travão de pé que ao ser pressionado converte o
motor elétrico em gerador. Após esta alteração o gerador coloca carga sobre o eixo dificultando
a sua rotação o que resulta na desaceleração do veículo e produção de energia elétrica que por
sua vez é armazenada nas baterias de alta voltagem. Este sistema não é suficiente para
imobilizar o veículo pois na parte final da travagem os travões usuais entram em funcionamento
[18].
Este é um sistema que para além de evitar desperdícios de energia e desgaste desnecessário
das pastilhas de travão promove ainda a segurança dos passageiros.
Células Fotovoltaicas
Consiste na aplicação de um painel fotovoltaico no tejadilho com o objetivo de produzir energia
elétrica para alimentar o sistema de ventilação. Este sistema pode ser aplicado nos motores
elétricos, híbridos ou nos convencionais motores de combustão interna.
2.3. Armazenamento de Energia
Baterias
Bateria é um dispositivo de armazenagem que consiste numa ou mais células eletroquímicas
que convertem a energia química armazenada em energia elétrica. São várias as características
que se deve ter em conta na escolha da bateria mais apropriada para um veículo híbrido ou
puramente elétrico. A característica mais importante é a capacidade da bateria, que é medida
em amperes-hora (Ah). Além disso, a energia armazenada na bateria (capacidade × tensão
média durante a descarga), que é medida em Watt-hora (Wh) devem ser cuidadosamente
calculadas.
A capacidade é proporcional à corrente de descarga máxima. A corrente máxima de descarga é
tipicamente representada pelo índice de C. Por exemplo, uma taxa de descarga de 1C indica que
a bateria descarrega no prazo de uma hora, 2C indica que a bateria está descarregada em meia
hora. Esta corrente máxima é afetada por reações químicas da bateria em si e pelo calor gerado.
Assim sendo consoante a tecnologia, baterias de níquel, baterias de ácido-chumbo, baterias de
lítio, variam os parâmetros aqui analisados. O apêndice B demonstra com algum detalhe essas
variações de acordo com a escolha da bateria [18].
Tabela 4 – Características de diferentes tipos de baterias, adaptado de [18]
Tipo de Veículo Voltagem
(V) Bateria (kWh)
Convencional 12 -
Híbrido Paralelo 150 - 200 0,125 - 1,2
Híbrido Misto 200 - 350 1,4 – 4,0
Plug In 300 - 500 6,0 - 20,0
Elétrico 300 - 500 20,0 - 40,0
Como se pode verificar com auxílio da tabela 4 quanto mais exigente é o sistema no que
respeita a autonomia elétrica maior terá de ser a capacidade da bateria.
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Ultra - Condensador
Um ultra-condensador tem uma estrutura semelhante à de um condensador convencional,
contudo tem uma capacitância 20 vezes superior à de um condensador normal. Atualmente
existem três tipos de condensadores utilizados em veículos híbridos e elétricos, condensadores
de dupla camada (carbono - carbono), pseudo-condensadores e condensadores híbridos. A
diferença reside apenas nos mecanismos de armazenamento contudo a densidade de energia
específica, 1000-2000 kW/kg, assim como a eficiência, 95%, são idênticas entre eles contando
com um tempo de vida de cerca de 40 anos, tabela 5.
Este componente tem como função armazenar energia tal como uma bateria com a vantagem
de ser mais rápido na carga. Tornando-se muito promissor na utilização em veículos elétricos e
em veículos híbridos. O inconveniente neste componente é a capacidade de armazenamento
que fica ainda muito aquém das baterias convencionais, deste modo é apenas utilizado como
auxilio e não como fonte de armazenamento principal. Alguns autores defendem que o futuro
dos veículos elétricos prende-se com o possível desenvolvimento deste componente pois
possibilitaria um tempo de carga semelhante ao tempo que hoje se leva para abastecer um
veículo de combustão interna [18] [20].
Tabela 5 - Estudo comparativo entre baterias convencionais, ultra condensadores e condensadores convencionais, adaptado de [20]
Características Bateria Ácido-
Chumbo Ultra-
Condensador Condensador Convencional
Tempo de Carga 1 - 5 h 0,3 - 30 s 10-3 - 10-6 s
Tempo de Descarga 0,3 - 3 h 0,3 - 30 s 10-3 - 10-6 s
Energia (Wh/kg) 10 - 100 1 - 10 <0,1
Ciclos de Vida 1000 > 500.000 >500.000
Potência Específica <1000 <10.000 <100.000
Eficiência de Carga e Descarga
0,7 - 0,85 0,85 - 0,98 >0,95
Volante de Inércia
Não é propriamente uma tecnologia inovadora uma vez que os veículos de combustão interna já
a possuem há muito tempo embora com um objetivo diferente. Este dispositivo é constituído por
uma roda com uma massa apreciável que tem como objetivo minimizar as vibrações ocorridas
no motor de explosão assim como é responsável por o manter equilibrado. A inovação encontra-
se na aplicação a veículos híbridos, este sistema em vez de se encontrar acoplado à cambota
encontra-se acoplado às rodas do veículo. Quando se aciona o pedal do travão este desagrega-
se da roda através de uma embraiagem ficando a rodar em vazio. Visto ser um disco com uma
elevada massa acumula muita energia cinética que pode ser utilizada de imediato para o
arranque ou se o veículo estiver em funcionamento permite uma maior aceleração momentânea.
Este tipo de tecnologia ainda não se encontra comercializada contudo os veículos de fórmula 1
já a utilizam. Para além do volante de inércia possuem um motor elétrico que debita até 80
cavalos durante 6 segundo quando pressionado o botão. O sistema utilizado nos fórmulas não
utiliza bateria, sendo o volante de inércia responsável pelo armazenamento desta energia na
forma cinética.
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3. Conclusão
A preocupação com os consumos energéticos e com as emissões poluentes resultantes dos
transportes têm sido um tema preocupante para todos os cidadãos refletindo-se numa mudança
de mentalidade, cada vez mais as pessoas moderam o seu modo de conduzir economizando
cada vez mais combustível. Também os fabricantes de automóveis têm revelado essa
preocupação investindo em tecnologia que permite a redução de energia e emissões, sendo
notório o avanço alcançado no setor dos transportes com diversas tecnologias desenvolvidas
com destaque para os veículos elétricos que têm tido algum enfoque devido aos seus baixos
consumos energéticos, contudo o armazenamento de energia elétrica tem vindo a revelar-se um
problema o que nos remete para a utilização do veículo híbrido.
Após realizado este trabalho é difícil afirmar qual o melhor sistema híbrido pois cada um deles
apresenta vantagens e desvantagens. Têm de se adequar as necessidades ao veículo. Um
estudo da Deco-Proteste, figura 7, reflete isso mesmo quando compara 5 veículos diferentes,
Opel Ampera, Toyota Prius Plug-in, Peugeot 3008 Hybrid4, Toyota Prius e Nissan Leaf. Todos
eles utilizam uma tecnologia diferente, respetivamente, Híbrido em Série, Híbrido em Paralelo
com sistema Plug in, Híbrido Paralelo Convencional (autonomia elétrica 4 Km), Híbrido Paralelo
Convencional (autonomia 1 Km), Elétrico.
Figura 7 - Estudo comparativo de autonomia entre diferentes tecnologias: Hibrida em Série,
Híbrida Plug in, Híbrida em Paralelo e Elétrica, o preço da gasolina a 1.50€ [21]
Pode então observar-se que o Híbrido em Série da Opel é o que consegue melhores resultados
contudo há que referir que este também utiliza a tecnologia Plug in e que os primeiros 50 a 70
km são feitos em modo puramente elétrico. Contudo esta autonomia decresce ao fazer-se mais
de 100 km diários pois passa a consumir cerca de 5 l/100km [21]. O Prius Plug in comporta-se
de modo idêntico a única diferença é que a sua autonomia em modo elétrico é de apenas 25 km.
O Peugeot e o Prius Convencional têm um comportamento idêntico com alguma vantagem para
o primeiro devido às baterias terem uma maior autonomia. Por fim o Nissan Leaf apresenta os
segundos melhores resultados mas devido a ser puramente elétrico as baterias não suportam
mais de 100 km por dia.
Apesar de muito divulgados este tipo de veículos não têm alcançado as metas desejadas pelas
marcas devido ao seu elevado preço e por vezes os consumos não são tão surpreendentes como
esperados. Os híbridos em consumos citadinos são muito eficientes recorrendo ao motor térmico
apenas quando necessário, contudo em longas viagens os consumos são idênticos aos motores
convencionais uma vez que recorrem poucas vezes ao motor elétrico, ficando o motor de
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combustão interna responsável de transportar o carro com o peso adicional de o motor elétrico,
das baterias e das restantes tecnologias.
Relativamente às emissões de CO2, em média são inferiores aos motores convencionais
dependendo da intensidade com que se recorre ao motor elétrico. Do ponto de vista tecnológico
são mais seguros e mais eficientes que os seus concorrentes de combustão interna.
A tecnologia Plug-in veio a revelar-se uma grande evolução neste campo pois permite cada vez
menos o recurso aos combustíveis fósseis para a deslocação com este tipo de veículos, se a
energia elétrica provier de fontes renováveis as emissões são praticamente nulas.
O futuro dos híbridos fica também condicionado pelo seu elevado preço quando comparado com
um equivalente sem motor elétrico. O seu potencial crescimento pode prender-se com apoios
financeiros por parte dos países ou pelo preço dos combustíveis fósseis. É também necessário
alguma sensibilização uma vez que muitas pessoas desconhecem estas potencialidades e não
arriscam na compra de um veículo deste tipo.
Figura 8 – Prospeção Mundial de Vendas de Veículos a Célula de Combustível, Elétricos, Híbridos Plug in, Híbridos Convencionais, Gás Natural, Gasóleo e Gasolina [22]
Todos os progressos aplicados a veículos híbridos têm como objetivo reduzir o recurso ao motor
de combustão interna aumentando a autonomia elétrica. De acordo com a IEA, figura 8, 2020
será o ano da mudança no que respeita a transportes com um decréscimo de veículos a gasolina
e gasóleo em detrimento do acréscimo nas vendas de veículos híbridos e elétricos. Apenas em
2030 se espera a produção dos primeiros veículos a célula de combustível.
Por fim pode afirmar-se que os veículos híbridos são a ponte para os veículos puramente
elétricos.
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4. Referências
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www.c2es.org, acedido a 14 de Janeiro de 2013.
[5] Em Busca de Mais e Melhor Energia, Relatório de Sustentabilidade 2009, Galp Energia,
pp. 52.
[6] Mc Donald, M., Keller, H., Klijnhout, J., Mauro, V., Hall, R., Spence, A., Hecht, C., Fakler,
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www.europarl.europa.eu, acedido a 15 de Janeiro de 2013.
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www.apvgn.pt, acedido a 23 de Janeiro de 2013.
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[12] Hussain, I; Electric and Hybrid Vehicles Designd Fundaments, CRC Press Taylor and
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[19] Clement-Nyns, K., Haesen, E., Driesen, J., The Impact of Charging Plug-In Hybrid
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SYSTEMS, VOL. 25, NO. 1, pp. 371-380, FEBRUARY 2010.
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Technologies, Inc.
[21] Deco-Proteste, Toyota Prius Plug in, Peugeot 3008, Opel Ampera, Nissan Leaf,
www.deco-proteste.pt, acedido a 23 de Janeiro de 2013
[22] Technology Roadmap Electric and plug-in hybrid electric vehicles, International Energy
Agency, updated June 2011.
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Apêndice A- Classificação e tecnologias disponíveis de fontes externas de energia elétrica [18]
Apêndice B – Características de diferentes tipos de baterias [18]