1 híbridos elétricos centro de convenções milenium são paulo -sp antonio nunes jr diretor do...
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Híbridos ElétricosHíbridos ElétricosHíbridos ElétricosHíbridos Elétricos
Centro de Convenções MileniumSão Paulo -SP
Antonio Nunes JrDiretor do INEE
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•Tipos de veículos elétricos e características principais
•“Combustíveis” para veículos elétricos •Evolução dos híbridos elétricos – fatores motivadores e
inibidores
•Veículos elétricos e a matriz energética brasileira
•Análise Well to Wheel
RoteiroRoteiro
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Brasil - Uso Final de Energia em Brasil - Uso Final de Energia em 2004 2004
Expressivo uso de combustíveis fósseis em transporte.
Milhões de tep
Derivados depetróleo
Gásnatural
Carvãomineral
BiomassaEnergiaelétrica
Total
Indústria 11 7 11 28 15 72
Transportes 44 1 - 6 - 51
Res./ Com./ Agrop. 12 - - 11 15 38
Setor energético 5 3 - 8 1 17
Usos não energéticos 12 1 - - - 13
Total 84 12 11 53 31 191Fonte: Balanço Energético Nacional (BEN) 2004
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• Melhoria da eficiência dos motores convencionais (MCI)
• Emprego da tração elétrica
Resistência do ar
Em espera/parado
Perdas no motor
Acessórios
Perdas transmissão
Frenagem
Inércia
Resistência rolamento
Eficiência baixa dos carros Eficiência baixa dos carros convencionaisconvencionais
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Veículo elétricoVeículo elétrico usa pelo menos um motor elétrico em sua tração.usa pelo menos um motor elétrico em sua tração.São classificados segundo a fonte de energia utilizada à bordo.São classificados segundo a fonte de energia utilizada à bordo.
Combustível líquido ou GNV
Ene
rgia
Elé
tric
a
VEB
VEH “Plug-in”
VEH
Tipo Fonte de energia elétrica
• Trólebus Rede (durante o trajeto)
• Bateria Rede (carga)
• Híbrido Combustível*
• Híbrido plug-in Rede (carga) + combustível*
• Célula a combustível Hidrogênio**
• Solar (teste, competições) Sol
* Gasolina, diesel, álcool, gás natural** Hidrogênio ou metano, metanol, ... em reformador
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Idéia de VEH é antigaIdéia de VEH é antiga
1898: Dr. Ferdinand Porsche, 23 anos, construiu seu primeiro carro: Lohner Electric Chase (primeiro do mundo com tração dianteira).
Segundo carro: um híbrido com m.c.i. para acionar um gerador que fornecia energia elétrica a motores localizados nos eixos das rodas.
Só na bateria rodava cerca de 40 milhas.
1899: Dois híbridos no Salão de Paris
1903: Krieger Hybrid: usava motor a gasolina para alimentar um conjunto de baterias
1921: Owen Magnetic Hybrid: usava motor a gasolina para acionar um gerador que fornecia energia elétrica para motores montados em cada roda traseira.
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Eletricidade
Tanque
Gasolina
Álcool
Diesel/Biodiesel
GNV
Hidrogênio
Cilindro H2
GNV/H2
Célula a combustível
Combustíveis para VEsCombustíveis para VEs
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• VEB - Veículo elétrico a bateria Baterias • VEH - Veículo elétrico híbrido Gerador acionado por m.c.i• VECC - Veículo elétrico de célula a combustível Célula a Combustível
VES combinam• Alta eficiência energética• Baixo nível de ruído• Baixo nível de emissões de poluentes• Conforto• Baixo custo operacional
Tecnologias de VETecnologias de VECaracterizadas pela fonte de energia elétrica usada Caracterizadas pela fonte de energia elétrica usada
a bordoa bordo
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VEH - configuração sérieVEH - configuração série
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VEH - configuração VEH - configuração paralelaparalela
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Fonte: EPRI Journal – Fall 2005
VEH Plug-inVEH Plug-in
* Electric Power Research Institute (EPRI)
Sprinter Plug-in da Daimler no mercado em 2008
Conversão em “oficinas”
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•Fatores motivadores• Questão ambiental (poluição do ar, sonora)• Eficiência no uso de energia
- Estímulos para aquisição
VEs Nenhuma ou muito pouca emissão de gases no local Arrancadas e frenagens mais suaves (mais conforto) Baixo ruído Frenagem regenerativa Motores elétricos eficientes Baterias eficientes Motor de combustão interna menor e funcionando na região de
maior eficiência ou desligado Não gasta energia quando parado
EvoluçãoEvolução
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•Fatores inibidores• Custo de aquisição mais alto (bateria, outros componentes,
baixa escala de produção, tecnologia na infância)• No caso dos elétricos a bateria, autonomia limitada e tempo
de recarga alto• Pouca disponibilidade de modelos• Complexidade
EvoluçãoEvolução
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•VEs a bateria• Multiplicação de soluções para nichos: usos urbano (transporte
de carga, pessoas, transporte público, ...) e em áreas restritas (áreas industriais, comerciais, condomínios, ...)
• Crescimento do uso de veículos levíssimos (bicicletas, motocicletas, ...)
•VEs híbridos• Projeções de expressivo crescimento para o mercado americano
•VEs híbridos plug-in• Chance de crescer com
queda de preços e maior capacidade de carga das baterias, interesse das empresas de energia elétrica e pressão por melhoria no meio ambiente
Perspectivas no mundo e no Perspectivas no mundo e no Brasil Brasil
Horizonte 2015Horizonte 2015
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2005 2010 2015
Híbrido
Bateria
Célula a combustível
2000
As grandes famílias de veículos elétricos encontram-se em estágios distintos de desenvolvimento
Cronologia
Híbrido plug-In
?
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Planejamento energia - atualidadePlanejamento energia - atualidade
TRANSPORTE.ELETRIC.SIDERURGIA TRANSPORTESIDERURGIA CALOR
PETRÓLEO
REFIN &TRNSPRT
CARVÃO
Transm &Distrib
HIDRELÉTR.
HIDRO
TERMELÉTR
NUCL CANA
DESTI-LARIA
1/3GD
2/3
PÓS 80
GÁS
PÓS 99
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Planejamento - nova Planejamento - nova realidaderealidade
TRANSPORTECONSUMIDOR
EN.ELETR.SIDERURGIA TRANSPORTESIDERURGIA CALOR
ÓLEO
REFIN &TRNSPRT
CARVÃO
Transm &Distrib
HIDRELÉTR.
HIDRO CANA
DESTI-LARIA
1/3GD
2/3
TERMELÉTR
GÁS
MAE
GD
GD
VEH + VEB
NUCL
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Aciaria
Transporte
Calor/Frio
Luz
Movimento
Processo
EnergiaPrimária
EnergiaÚtil
Crv. Min
Nuclear
Petróleo
G Natur.
Cana
Hidro
Madeira
Solar
Ref
inar
ia,
Hid
relé
tric
a,
Ter
mel
étric
a,
Des
tilar
ia,
Gas
odut
o, T
&D
, etc
.
Eletricidade
Gasolina
Diesel
Álcool
GLP
GN L/C
Hidrogênio?
Mot
or,
ar
cond
cion
ado,
ca
ldei
ra,
lâm
pada
auto
móv
el,
etc.
EnergiaSecundária
Transform.e transprte
TecnologiaUso Final
EP = [M] x EU
EP EU
Matriz Energética Matriz Energética tep / Kcaltep / Kcal
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Análise “Well to Wheel”Análise “Well to Wheel”
Trans-porte
Co-ge-rador
η= 0,90
η= 0,85η= 0,70
Veículo
Co-geração
0,13
0,27
0,54
EnergiaPrimária
EnergiaÚtil
“Well” “Wheel” Trnsp&
CompressVeículo
GNV
η= 0,15η= 0,85
VEη= 0,95 η= 0,50 η= 0,85
η= 0,70Trans-porte
Gera-dor
Trns-&Distr Veículo
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• Energia e aquecimento global são preocupações centrais de
nosso tempo
• Uso do petróleo é um dos principais problemas que pressionam
o mundo atual
• As conseqüências para o meio ambiente local, regional e global
das emissões do cano de escape clamam por ações urgentes
• As preocupações principais são relacionadas a uma possível
crise de energia quando não houver mais combustível fóssil e,
principalmente, uma muito possível exaustão da capacidade do
meio ambiente absorver a poluição
A eficiência só avança
À guisa de conclusãoÀ guisa de conclusão
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Brasil:
• Mercado, política energética ou ambiental?
• Federal, Estadual ou Municipal?
• Nichos: transporte público, individual, frotas?
• Barreiras: econômicas, tecnológicas, culturais e legais?
www.VE.org.br
www.ABVE.org.br
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- Há muitos tipos e fabricantes, alguns no Brasil- Motos com potencial para substituir as convencionais em certos usos- Uma fábrica de motonetas em Manaus- Soluções para ambientes fechados e portadores de necessidades especiais
Não há notícia.Há vários modelos em teste.
- Vários modelos no exterior usados para usos urbanos. - - Um entrante no Brasil
-12 a 15 modelos nos EUA-VEH-P: hoje é um VEH adaptado. Poderá ser uma opção de fábrica no futuro
Vários modelos em teste pelos grandes fabricantes
- Vários modelos no exterior.- Veículos para entregas e serviços urbanosEmpilhadeiras, reboques e paletadeiras
- Ônibus: alguns fabricantes no exterior e 2 no Brasil- Caminhões em teste no exterior-VEH-P: um ônibus no Brasil
- Ônibus: alguns modelos em teste no exteriorUm desenvolvimento no Brasil- Empilhadeiras em teste
LEV
ÍSS
IMO
SLE
VE
SP
ES
AD
OS
VEHVEB VECaC
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•Stop/start (S/S) – Desliga e liga o mci•Economia de combustível* - 7%
•Integrated Starter Alternator With Damping (ISAD) – Opera em 42V e, além do S/S, permite contribuição de alguma potência do sistema de tração elétrica
•Economia de combustível* - 11% e 10% a mais no torque
•Integrated Motor Assist (IMA) – Opera 114V, tem motor elétrico e baterias maiores que no ISAD, o que possibilita mais potência auxiliar
•Economia de combustível* - 17% e 15% a mais no torque
•Full Hybrid (FH) - Sistemas 300+V com possibilidade de tração exclusivamente elétrica, além de suplementar a potência do mci
•Economia de combustível* - 29% e 20% a mais no torque•Para utilitários: economia – 26% e 15% a mais no torque
* Environmental Protection Agency (EPA)
Uma classificação dos VEHs Uma classificação dos VEHs (automóveis e utilitários)(automóveis e utilitários)
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VEs Plug-ins
Eletricidade
Tanque
Gasolina
Álcool
Diesel/Biodiesel
GNV
Hidrogênio
Cilindro
GNV/H2
Tanque
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•Motores de combustão internaÊnfase passa da potência para eficiência
•Células a combustívelCustoConfiabilidadeVida útilE associado os problemas de produção, armazenamento e distribuição do hidrogênio
•Sistemas de controleCustoConfiabilidade
Tecnologias críticasTecnologias críticas
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•Sistemas de abastecimento de energia•Baterias
Melhores relações kWh/kg e kWh/l autonomia 150 - 300 km Custo menor Redução do tempo de carga Vida útil – de 3 /4 anos 8 a15 anos
Tecnologias críticasTecnologias críticas
Fonte: EPRI Journal – Fall 2005
Automóvel a bateria4 a 6 km/kWh
300kg de LI- possibilita a um VEB autonomia de
170 a 250 km
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•Sistemas de abastecimento de energia•Carga de baterias / Eletropostos
Estratégias para recarga que garantam a saúde das baterias-Mais eficiência (economia)-Sem degradação da performance das baterias-Redução do tempo de recarga (cargas rápidas)
Interface EUA – 1.000 eletropostos e mais de 50.000 VEBs
•Supercapacitores Custo Retenção da energia
Motores elétricos / geradoresJá existem motores bastante eficientes
– ex., engrenagem + motor: 93%Vida útil longa é característica deste componenteProjetos avançados como motores embutidos na rodaNecessidade de queda nos custos (escala)
Tecnologias críticasTecnologias críticas
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•EUA Califórnia - início anos 90: Proporção crescente de novos carros
do tipo Zero Emission Vehicles (ZEV) 1993 - Governo cria Partnership for New Generation of Vehicles
(PNGV) – US$ 1 bi - governo cobre metade dos investimentos das montadorasMeta 80 mpg (34 km/h) sem fixar tecnologia
1998 Neighborhood Electric Vehicles (NEV) autorizados a circular em vias públicas com velocidade limitada a 40 km/h
2003 Projeto Independence – VECaC 2005 – Energy Policy Act – estímulos monetários para aquisição
de VEBs, VEHs, VECaC•Europa
França nos anos 90: governo estimulou principais montadoras a lançar VEBs dando subsídios e incentivos fiscais aos compradores e fazendo compras via estatais
Taxa para circular no centro das cidades Proibição para circulação de veículos convencionais nos centros
históricos ou quando poluição do ar supere certo nível Incentivos à aquisição de veículos menos poluentes
EvoluçãoEvolução
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•VEs de célula a combustível•Sem viabilidade econômica no horizonte
(custo do veículo precisa ser dividido por pelo menos 10, investimentos na produção e distribuição do hidrogênio)
•Solução VEH CaC Plug-in poderá ser uma intermediária
•Veículos pesados devem se viabilizar antes dos leves•Célula a combustível estacionária será comercial
antes
Perspectivas no mundo e no Perspectivas no mundo e no Brasil Brasil
Horizonte 2015Horizonte 2015