PROGRAMA DE ENGENHARIA DE TRANSPORTES PET MEIO AMBIENTE

PROGRAMA DE ENGENHARIA DE TRANSPORTES (PET) MEIO AMBIENTE E SUSTENTABILIDADE Veículos Híbridos e Limpos TARDES DO SABER - TCE – RIO DE JANEIRO Márcio de Almeida D´Agosto – PET/COPPE/UFRJ

SUMÁRIO 1. COPPE/PET/LTC 2. Panorama do Transporte no Brasil 3. Gestão Sustentável do Transporte 1. Redução da Atividade 2. Redução da Intensidade de Uso 3. Mudança para Modos Mais Eficientes 4. Uso de Tecnologias e Combsutíveis Mais Limpos • Transporte Público Urbano • Transporte Urbano de Carga 5. Gestão da Mobilidade - CMIF 4. Considerações Finais

INSTITUTO ALBERTO LUIZ COIMBRA DE PÓS GRADUAÇÃO E PESQUISA DE ENGENHARIA (COPPE) Fundado em 1963, a COPPE tornou-se o maior centro de ensino e pesquisa em engenharia da América Latina. Com 12 programas de pós-graduação stricto sensu (mestrado e doutorado), a instituição já formou mais de 11, 5 mil mestres e doutores e conta hoje com 320 professores doutores e 116 modernos laboratórios, que formam o maior complexo laboratorial do país na área de engenharia. Ø Ø Ø Engenharia Biomédica Engenharia Civil Engenharia Elétrica Engenharia Mecânica Engenharia Metalúrgica e de Materiais Engenharia Nuclear Engenharia Oceânica Engenharia de Planejamento Energético Engenharia de Produção Engenharia Química Engenharia de Sistemas e Computação Engenharia de Transportes

PROGRAMA DE ENGENHARIA DE TRANSPORTES (PET) O PET é um dos doze programas que compõem a COPPE/UFRJ. Avaliado pela CAPES como nível 5, o maior nível alcançado dentre as pós-graduações de engenharia de transportes do país, o programa tem assumido destacada posição na produção e propagação de conhecimento técnico e científico no Brasil. Ø Áreas de Concentração: Ø Engenharia de Tráfego Ø Planejamento de Transportes Ø Transporte Público Ø Transporte de Carga e Logística Ø Transporte, Energia e Meio Ambiente Ø Engenharia Rodoviária

LABORATÓRIO DE TRANSPORTE DE CARGAS O Laboratório de Transporte de Carga (LTC) tem como missão desenvolver pesquisa no âmbito público e privado na área de transportes de carga e apoiar/complementar a formação de recursos humanos, promovendo seu aperfeiçoamento contínuo. LINHAS DE PESQUISA / RESEARCH LINES: Planejamento de Transportes de Cargas Freigh Transport Planning Jogos e Simulações Business Games and Simulation Transporte, Energia e Meio Ambiente Transport, Energy and Environment Centro de Estudo de Caminhões Truck Studies Center The LTC aims to develop research within public and private sectors in the freight transport area and to support and complement the training of human resources promoting their continuous improvement.

PANORAMA DO TRANSPORTE NO BRASIL Divisão Modal Transporte Urbano Nota: Percentual calculado com base em dados de pass. km e t. km. Fonte: Elaboração própria com base em FIPE (2011), ANTT (2009), ANTAQ (2009), ANTP (2009) and ANAC (2009).

PANORAMA DO TRANSPORTE NO BRASIL Consumo de Energia no Setor de Transporte (2009) Setor de Transporte 145 MM t CO 2 5 28% do consumo de energia final (81% fossil – 48% óleo diesel) Rodoviário Outros modos diesel Gasolina e alcool 92% diesel 1, 23% - Ferroviário 2, 17% - Aquaviário 4, 59% - Aereo bunker diesel 130 MM t CO 2 guerosene

PANORAMA DO TRANSPORTE NO BRASIL Consumo de Energia no Setor de Transporte 28, 76% Etanol anidro 71, 23% Etanol hidratado 0, 01% Biodiesel (2009)

PANORAMA DO TRANSPORTE NO BRASIL Emissão de Dióxido de Carbono e Poluentes Locais

GESTÃO SUSTENTÁVEL DO TRANSPORTE Econômico v Maximização do retorno de capital Gestão Crescimento econômico Operação Sustentabilidade Proteção ambiental Ambiental v Preservação dos recursos v Eco-eficiência v Energia renovável Comunidade e equidade Social v Cidadania v Geração de Emprego v Engajamento das partes interessadas

GESTÃO SUSTENTÁVEL DO TRANSPORTE MÉTODO ASIF – IPCC ATIVIDADE OIL ACTIVITY INTENSIDAD E ENERGIA FUEL INTENSITY INFRA ESTRUTURA STRUCTURE X X

NÃO MOTORIZADOS Planejamento de Transporte e Uso de Energia INDIVIDUAIS COLETIVOS MOTORIZADOS MUDANÇA PARA MODOS MAIS EFICIENTES 10 x 80% 12 km/h 30 km/h

MUDANÇA PARA MODOS MAIS EFICIENTES Planejamento de Transporte e Uso de Energia Ref. : D´Agosto (2004); D´Agosto e Ribeiro (2009); D´Agosto (2008) – Rio de Janeiro/São Paulo

MUDANÇA PARA MODOS MAIS EFICIENTES Planejamento de Transporte, Uso de Energia e Impactos Ambientais Tipo de veículo Caminhão médio Comercial leve Capacidade [t] Rendimento energético [km/l] 10 t 2, 03 km/l 1, 5 t 7, 5 km/l Combustível Fator de emissão CO (g/km) HC (g/km) NOx (g/km) MP (g/km) CO 2 (g/l) óleo diesel 1, 057 0, 204 5, 949 0, 099 2710 0, 354 0, 068 1, 990 0, 033 2710

MUDANÇA PARA MODOS MAIS EFICIENTES Notas: A emissão dos poluentes locais foi agregada com base no fator de impacto ambiental (Schettino, 2010). `Os valores foram parametrizados em R$/t (custo operacional), l/t (consumo de energia), g/t (poluentes locais e emissão de CO 2)

REDUÇÃO DA INTENSIDADE DE USO l/km CONVENCIONAL (P 2 P) X (P 2 H_S) PADRON Curvas mais afastadas Curvas muito próximas 1, 69 km/l 3, 07 km/l 1, 85 km/l 4, 31 km/l km/h

USO DE TECNOLOGIAS E COMBUSTÍVEIS MAIS LIMPOS PROCONVE L 5 PROCONVE P 5 Limites (g/km) Limtes (g/k. W. h) CO HC NOx RCHO CO HC NOx PM 2, 0 0, 05 0, 12 0, 02 2, 1 0, 66 5, 00 0, 10 30% 60% 35% 33% 29% 2016 2012 PROCONVE L 6 PROCONVE P 7 Limites (g/km) Limites (g/k. W. h) * 80% CO HC NOx RCHO CO HC NOx PM 1, 3 0, 05 0, 08 0, 02 1, 5 0, 46 2, 00 0, 02

USO DE TECNOLOGIAS E COMBUSTÍVEIS MAIS LIMPOS Inventário de Emissões Atmosféricas por Veículos Automotores Rodoviários do Estado do Rio de Janeiro NOx MP

USO DE TECNOLOGIAS E COMBUSTÍVEIS MAIS LIMPOS TRANSPORTE PÚBLICO URBANO Híbrido diesel-elétrico Diesel-gas (dual-fuel) Diesel de Cana de Açúcar Biodiesel Etanol Gás Natural TRANSPORTE URBANO DE CARGA Híbrido diesel-hidráulico Diesel-biodiesel (bi-fuel) Diesel de Cana de Açúcar Biodiesel

TRANSPORTE PÚBLICO URBANO Sistema de Transporte Público Urbano do Rio de Janeiro Tipo II Motor dianteiro, 12 m, PBT* = 17 t, 80 pass/veiculo Diesel: 95% diesel mineral + 5% biodiesel (éster metílico de óleo de soja) AMD 10: 70% diesel + 30% diesel de cana de açúcar B 20: diesel + biodiesel (éster metílico de óleo de soja) Motor traseiro, 12 m, PBT = 17 t, 80 pass/veículo Diesel-gas: diesel ou gás natural (GNC) GNC Dedicado: gás natural comprimido Motor traseiro, 13 m, PBT = 17, 2 t, 100 pass/veículo Etanol: Etanol hidratado aditivado Híbrido: diesel + eletricidade Padron *Total Gross Weight

TRANSPORTE PÚBLICO URBANO

TRANSPORTE PÚBLICO URBANO Opção intermediária Enfoque financeiro Opção menos adequada Opção mais adequada Opção intermediária Enfoque ambiental AMD 10

TRANSPORTE PÚBLICO URBANO Opção intermediária Enfoque financeiro Opção menos adequada Padron Diesel Opção mais adequada AMD 10 Opção intermediária Enfoque ambiental

TRANSPORTE PÚBLICO URBANO Teste com ônibus diesel-gas (24 meses) PARCEIROS: Governo do Estado (SEDEEIS/SETRANS) FAPERJ 0, 63 DETRAN INMETRO Fetranspor MAN Latin América Bosch CEG COPPE TESTES: Rendimento [km/l] Índice de substituição (IS) Desempenho do veículo Índice de falhas do veículo 12, 8%

TRANSPORTE PÚBLICO URBANO Teste de 20 ônibus utilizando 30% de diesel de cana de açúcar (12 meses) 30% menos emissão de CO 2 PARCEIROS: Fetranspor Viação NS Graça Amyris Mercedes Benz Petrobras COPPE TESTES: Rendimento [km/l] Consumo [l/pass. km] Desempenho do veículo Índice de falhas do veículo Qualidade do combustível

TRANSPORTE URBANO DE CARGA Coleta de lixo, PBT = 26 t, 19 m 3 Diesel-hdraulico, 10% de acréscimo nos custos de capital 15% a 30% de redução de consumo Ecodriving, pequeno aumento nos custos indiretos 5% a 25% de redução de consumo Distribuição de bebidas, PBT = 17 t, 10 estrados Diesel-biodiesel (bi-fuel), IS = 87% Custos adicionais do biodiesel: 50% Distribuição de alimentos, PBT= 16 t, baú de alumínio Diesel + biodiesel: de B 20 a B 100 Diesel + diesel de cana de açúcar: de AMD 20 a AMD 100

TRANSPORTE URBANO DE CARGA Coleta de lixo Intervalo de intensidade de uso da COMLURB Menor rendimento e maior redução de consumo Maior rendimento e menor redução de consumo 1500 2600 Intensidade de uso [km/mês]

TRANSPORTE URBANO DE CARGA Distribuição de bebidas 15% + 10% nos custos operacionais 37% 36% 54% 83% Diesel Biodiesel (dual fuel)

TRANSPORTE URBANO DE CARGA Distribuição de alimentos Frete máximo 17% margem Frete mínimo 7% margem 5% margem CO (-21%), PM (-8%), HC (-18%), NOx (-16%), CO 2 (-100%) CO (-7%), PM (-2%), HC (-4%), NOx (-5%), CO 2 (-16%)

CONSIDERAÇÕES FINAIS 1. O Brasil é líder mundial no uso de biocombustíveis para transporte e tem feito disso um exemplo; 2. O Brasil tem um conjunto amplo de oportunidades para desenvolver e aplicar tecnologias associadas a fontes de energia mais limpas; 3. Em futuro próximo um conjunto ainda maior de práticas, tecnologias e fontes de energia mais limpas entrarão no mercado brasileiro; 4. O Programa de Engenharia de Transportes da COPPE/UFRJ tem estado engajado na missão de apoiar estas práticas e vencer os desafios que ainda teremos que enfrentar.

PROGRAMA DE ENGENHARIA DE TRANSPORTES (PET) MEIO AMBIENTE E SUSTENTABILIDADE Veículos Híbridos e Limpos TARDES DO SABER - TCE – RIO DE JANEIRO Márcio de Almeida D´Agosto PET/COPPE/UFRJ dagosto@pet. coppe. ufrj. br (21) 2562 -8129/8139 – (21) 99367 -4494

SISTEMA DE PROPULSÃO CONVENCIONAL Sistemas auxiliares TANQUE DE COMBUSTÍVEL Ecomb CAIXA DE MARCHAS Eeixo Etração DIFERENCIAL EIXO DE TRANSMISSÃO MOTOR DE COMBUSTÃO INTERNA BATERIA EMBREAGEM Perdas

SISTEMA DE PROPULSÃO ELÉTRICO COM BATERIAS Energia elétrica da rede Alimentação Eelétrica Consumo CONTROLADOR Etração MOTOR ELÉTRICO SISTEMA DE TRANSMISSÃO C BANCO DE BATERIAS D Sistemas auxiliares Perdas

SISTEMA DE PROPULSÃO ELÉTRICO SEM BATERIAS Energia elétrica da rede Alimentação Eelétrica Consumo Sistemas auxiliares Perdas CONTROLADOR Etração MOTOR ELÉTRICO SISTEMA DE TRANSMISSÃO

SISTEMA DE PROPULSÃO ELÉTRICO COM PILHA A COMBUSTÍVEL H 2 EE CONTROLADOR Etração MOTOR ELÉTRICO SISTEMA DE TRANSMISSÃO H 2 EE PILHA A COMBUSTÍVEL Sistemas auxiliares Perdas Vapor d’água Perdas H 2 REF Ar TANQUE DE HIDROGÊNIO EComb TANQUE DE COMBUSTÍVEL Combustível Resíduos

SISTEMA DE PROPULSÃO ELÉTRICO COM PILHA A COMBUSTÍVEL H 2 EE CONTROLADOR Etração MOTOR ELÉTRICO SISTEMA DE TRANSMISSÃO H 2 EE PILHA A COMBUSTÍVEL Sistemas auxiliares Perdas Vapor d’água Perdas H 2 REF Ar TANQUE DE HIDROGÊNIO EComb TANQUE DE COMBUSTÍVEL Combustível Resíduos

SISTEMA DE PROPULSÃO ELÉTRICO COM PILHA A COMBUSTÍVEL E BATERIAS EE CONTROLADOR C MOTOR ELÉTRICO Etração H 2 EE Perdas TANQUE DE HIDROGÊNIO D EE PILHA A COMBUSTÍVEL Sistemas auxiliares Perdas H 2 BANCO DE BATERIAS SISTEMA DE TRANSMISSÃO Vapor d’água Perdas H 2 REF Ar EComb TANQUE DE COMBUSTÍVEL Combustível Resíduos

SISTEMA DE PROPULSÃO HÍBRIDO-ELÉTRICO EM SÉRIE UCE UT T UCE TANQUE DE COMBUSTÍVEL Baterias ME FR C MCI UEE G A Legenda - T: Mecanismo de tração; ME: Motor elétrico; C: Controlador; G: Gerador; MCI: Motor de combustão interna; UT: Unidade de tração; UEE: Unidade de estocagem de energia; UCE: Unidade de conversão de energia; FR: Freio regenerativo; A: Carga dos acessórios

SISTEMA DE PROPULSÃO HÍBRIDO-ELÉTRICO EM PARALELO MCI CAIXA DE MARCHAS T UCE AT UT Tanque ME UEE C FR Baterias A Legenda - T: Mecanismo de tração; AT: Acoplador de torque; ME: Motor elétrico; C: Controlador; MCI: Motor de combustão interna; UT: Unidade de tração; UEE: Unidade de estocagem de energia; UCE: Unidade de conversão de energia; FR: Freio regenerativo; A: Carga dos acessórios

CLEANER TECHNOLOGIES - DIESEL-HYDRAULIC Source: MAN Latin America, 2010

CLEANER TECHNOLOGIES – DIESEL-BIODIESEL Source: MAN Latin America, 2010