Progresso Global nas Políticas de Eficiência e Controle de GEE de Veículos Pesados

Transcrição

1 Progresso Global nas Políticas de Eficiência e Controle de GEE de Veículos Pesados Cristiano Façanha 1 o Seminario Internacional sobre Eficiência Energética de Veículos Pesados! Confederação Nacional de Transportes! Brasilia, 5-6 de Junho, 2013!

2 Conselho Internacional de Transporte Limpo Países com padrões aprovados ou propostos 2

3 Veículos pesados representam um importante setor no Brasil Consumo de Combustível Rodoviário (equiv. energético), 2010 Brasil EUA Veículos Pesados! 62%! Veículos Leves! 38%! Veículos Pesados! 25%! Veículos Leves! 75%! 3

4 Caso de Negócios para Eficiência de Pesados no Brasil Crescimento do setor de carga rodoviário maior do que o crescimento do setor de transportes Vital para desenvolvimento econômico Falta de substitutos modais Benefícios se expandirão a outros mercados Políticas comprovadas baseadas em tecnologias existentes e custoefetivas 120%% 100%% 80%% 60%% 40%% 20%% 0%%!20%% Crescimento+nas+Emissoes+de+GEE+do+ Setor+de+Transportes+( )+ HDV% Land%Transport% Global% U.S.% EU!27% Brazil% Fonte: ICCT Roadmap Model v1-0! 4

5 Portfolio Integrado de Políticas de Eficiência Veicular PADRÕES DE EFICIÊNCIA VEICULAR INSTRUMENTOS FISCAIS MEDIDAS DE MERCADO Implementar e regularmente fortalecer padrões. Estabelecer e harmonizar procedimentos de testes para eficiência veicular. Impostos sobre veículos e combustível para incentivar compra de veículos eficientes. Apoio para melhoria na infrasestrutura e incentivos fiscais para veículos eficientes. Programas voluntários como U.S. SmartWay e outros programas green freight MEDIDAS DE INFORMAÇÃO Programas de etiquetagem veicular Melhora da eficiencia veicular através de medidas operacionais como eco-driving. 5

6 Padrões de emissão veicular incentivam a introdução de tecnologias e reduzirão emissões de NOx e MP por 50% até Emissões de CO 2 dobrarão no mesmo período. Road%Emssions%(2000%=%1.0)%!2.0!!!1.8!!!1.6!!!1.4!!!1.2!!!1.0!!!0.8!!!0.6!!!0.4!!!0.2!!!"!!!! TTW Emissões Rodoviárias Globais Relativas a 2000! 2000! 2005! 2010! 2015! 2020! 2025! 2030! CO2! PM! NOx! Fonte: ICCT Global Transportation Roadmap! 6

7 Países que implementaram padrões de eficiência veicular poderão esperar reduções substanciais de GEE. WTW Emissões Rodoviárias de GEE nos EUA! 30%! Fonte: ICCT Global Transportation Roadmap! 7

8 Padrões de Eficiência para Veículos Pesados HDV POPULATION BY REGULATORY STATUS! Resto do Mundo! 21%! Padrāo Adotado! 20%!!! Fase 1! Final! Estudos Técnicos! Em consideração! 7%! política em Desenvolvimento! 52%! Fase 1 Final! Fase 2 Planej! Engajamento!!!!! Regra Proposta!!! Scoping! Regra Final! SCOPING ENGAJAMENTO MODELAGEM PROPOSTA FINAL 8

9 Desenho de Políticas Tipos de Veículos Nível de Exigência Forma do padrão Exemplos Timing Conformidade 9

10 Complexidade de Veículos e Aplicações Veículos considerados no padrão americano x! x! x! x! x!

11 Determinando o nível de exigência de um padrão Exemplo de Veículos Leves Economia de Combustível (km/l)! 14.6 km/l! 18 km/l! Tendência! Alvo! 1,400 kg!! Peso Médio dos Veículos Novos! Peso do Veículo! 11

12 Forma do Padrão Comparação Valores absolutos Alvo único Alvo baseado em atributo UPI Curva contínua Categorias Certeza na melhora da eficiência média de todas as frotas Certo Certo Relativamente certo* Incerto (aumento no peso ou tamanho do veículo médio pode piorar eficiência média) Imparcialidade Flexibilidade para montadoras escolherem melhores estratégias para atingir alvo Parcial (devido ao mix de vendas diferentes de cada montadora) Potencialmente parcial (devido a diferentes esforços anteriores de cada montadora) Boa Boa Boa Justo (leva em consideração o mix de vendas de cada montadora) Justo (leva em consideração o mix de vendas de cada montadora) Limitada (quando somente um numero limitado de tecnologias está disponível) 12

13 Japão: Padrão de Eficiência Top Runner Novembro 2005: Japan introduziu o primeiro padrão de eficiência para veículos pesados Veículos comerciais com peso bruto acima de 3.5 toneladas Ônibus com capacidade > 11 passageiros Métrica: km/l Alvos disagregados por tipo de veículo, classe, e peso Baseline = veículo mais eficiente ( top runner ) no ano modelo 2002 Veículos híbridos excluídos na determinação do top runner Montadoras devem atingir alvo com ano modelo 2015 Tecnologias para eficiência incorporadas na frota devem estar à mostra em catálogos a partir de 2006 Incentivos fiscais para cumprimento prévio 13

14 EUA: Estrutura Geral do Padrāo Padrāo Motores! Padrāo Tractor*! Padrāo Pickup e Vans! Gal ou gco 2 / bhp-hr! Gal ou gco 2 /ton-mile! Gal ou gco 2 /mile! Vocacional= Todo o resto!! *Trailers nāo estāo incluídos! Gal ou gco 2 /ton-mile! 14

15 EUA: Efeitos do Padrāo Efeitos no Consumo de Combustível Custos e Benefícios 25%! 20%! Combined! Vehicle! Veículo Custo Adicion al Economia de Combusti vel Total Retorno do Invest. 15%! Engine! Diesel ¾ ton! (e.g. F250) pick-up $1,050 $7,200 2 anos 10%! 5%! 0%! Gasoline Pickups and Vans! Diesel Pickups and Vans! Light Vocational Truck! Medium Vocational Truck! Heavy Vocational Truck! Tractor - Class 7 Low Roof Day Cab! Tractor - Class 8 High Roof Sleeper Cab! Vocacional Semipesado Class 8 high roof sleeper cab tractor (interstate freight) $380 $5,900 1 ano $6,220 $79,100 1 ano Based on 2018 standards and net present value 3% discount rate Source: US EPA (2011) 15

16 Engajamento com indústria é primordial História de sucessos August 9, 2011! Estrutura regulatória Colaboração desde o inicio Incentivar inovação Presidente Barack Obama com lideres da industria automotiva na divulgação do primeiro padrāo de eficiência e GEE de veículos pesados nos EUA.! 16

17 Programas regulatórios na China e Europa influenciados por condições locais China Velocidade caminhões operam em velocidades menores (70 km/h Vs 105 km/h nos EUA) Peso operam com peso bruto significativamente maior (49t Vs 36t nos EUA). Europa Preços de combustível mais alto incentivam investimentos em tecnologia e operação mais eficiente Limite de velocidade: ~90 km/h Aero: cab over engine Pneus: Supersingles / LRR já são predominantes Marcha lenta: caminhões raramente idle em paradas Ênfase em procedimentos de testes 17

18 China: Padrāo de Eficiência Veicular Padrāo da Indústria sendo implementado Primeiro padrāo nacional sendo adotado ( ) Padrāo de 2020 em desenvolvimento 60" 50" 11.5%% Fuel%consump,on%limit%(liter/100km)% 40" 30" 20" 10" 14%% Industry"standard"2"truck"(excl."dump"truck)" Na>onal"standard"2"truck"(excl."dump"truck)" Industry"standard"2"tractor" Na>onal"standard"2"tractor" Industry"standard"2"coach"(excl."city"bus)" 10.5%% Tractor! Truck! Na>onal"standard"2"coach"(excl."city"bus)" 0" 0" 5" 10" 15" 20" 25" 30" 35" 40" 45" 50" Gross%Vehicle%Weight%(ton)% Coach! 18

19 Timing and Conformidade Timing Padrões devem ser introduzidos em etapas. Alvos menos exigentes podem ser introduzidos no curto prazo. Alvos mais exigentes devem ser anunciados com suficiente antecedência para montadoras. Agências regulatórias precisam se capacitar para a implementação de tais padrões. Conformidade Governo precisa verificar conformidade e estabelecer multas para não cumprimento dos padrões. Governos também precisam monitorar eficiência de forma contínua e estabelecer novos alvos. Países com os mesmos regimes de testes podem comparar resultados de testes. 19

20 Technologias e Custos Oportunidades para melhora na eficiência Tecnologias Potencial de redução de emissões Payback 20

21 Oportunidades para Melhora na Eficiência Veicular Class 8 Tractor-Trailer Balanço de Energia Aerodynamic Drag! Highway 21%! Urban 5%! Engine! Highway 59%! Urban 58%! Auxiliaries! Highway 2%! Urban 7%! Drivetrain! Highway 2%! Urban 5%! Inertia/Braking! Highway 0%! Urban 16%! Rolling Resistance! Highway 16%! Urban 9%! Fonte: National Academy of Sciences (2010) and DOE Supertruck! 21

22 Tire Technologies Low RR tires: incorporating silica into tire to reduce rolling resistance Wide base tires: replacing standard two thinner tires with a single, wider tire Automatic tire monitoring and inflation Wide base tires Source: 22

23 Tractor Aerodynamics Drag inducing features: flat grill and bumper, protruding elements Roof fairing: 7-10% Aero-friendly style! Classic style Side extender: 2-3% Chassis fairing: 3-4% 23

24 Trailer Aerodynamics 4 trailer aerodynamic drag problems: Fuel use reduction (%)* USD* Gap reducers 1-3 $800 1,500 Side fairings 3-6 $1,500-4,000 Rear fairings (boat tails) 4-6 $1,500-2,000 Retrofit Aero Device Gap reducers Boat-tails Sources: Tiax (2009, NAS (2010)! Side fairings/skirts 24

25 Engine Efficiency Improvements Many opportunities exist for engine efficiency Combustion systems (piston, injectors, timing, aftertreatment ) Waste Heat Recovery Air Handling (turbocharger, EGR ) Parasitics and accessories (friction, cooling..) Downspeeding Downsizing Idle Efficiency Additional gains from integration of transmission and other advanced powertrain technologies with the engine Source: Fleetowner.com! 25

26 Europa: Estudo de Potencial Técnico (2020) Os ganhos de eficiência proporcionados pelas diferentes opções de inovação tecnológica dependem fortemente das características dos veículos e dos diferentes ciclos de trabalho a que estes são submetidos. A-R = AEA-Ricardo! 26

27 Payback Depende de: custo de capital, custo operacional, preço do combustível, quilometragem anual, economia de combustível inicial Basic Payback (years)! 4! 3! 2! 1! Examplo*: 6mpg (2.6km/l) baseline, 100,000 mi/year (161,000 km/year), $4.00/gallon ( 0.81/l) diesel! 0! Management and Coaching! Rolling Resistance! Aerodynamics (tractor+trailer)! Diesel Engine! Transmisison and Driveline! Hybrid (incl. idle reduction)! *Calculated from numbers from NAS report. Operational cost and interest rate not considered in this example.! 27

28 Medidas Teste de chassis com dinamômetro Teste do motor com dinamômetro Simulação 28

29 Visão Geral dos Métodos de Medição Tipo de Teste! Na rua! Parte Simulada! Vantagens! Desvantagens! Países! Nenhuma! Condições reais de uso! Possible biases in testing, poor reproducibility! Reino Unido! China! Teste de chassis com dinamômetro Estrada! Testes são reproduzíveis! Custos muito altos de laboratório, especialmente para veículos pesados! Teste de motor com dinamômetro Estrada e todos componentes com exceção do motor! Testes são reproduzíveis! Custos altos de laboratório! Japão, EUA, União Européia! Baixos custos de testes! Validação, confiabilidadade do software de modelagem! Japão, EUA, União Européia,! China! Simulação! Todas! 29

30 Comparação dos Procedimentos de Testes Feature U.S./ Canada Japan China EU* Test Cycles Transient 5%, 55-mph cruise 9% and 65-mph cruise 86% for sleeper cab tractor trucks. Transient 90% Highway (with grade) 10% for heavy tractor trucks Tractor trucks: Road (rural) 10% Highway 90% Mission-based cycles (may include road grade, altitude, stops) Test Payload 19 short tons 20 tons (half payload) Full payload Average payload Test Method Simulation using standard engine and transmission; standard trailer depending on roof height Simulation using engine fuel consumption map and transmissions specs; standard trailer Chassis test required for baseline. Simulation or chassis for improved model Simulation based on actual vehicle values Engine vs Full Vehicle Engine certification for fuel consumption separately No separate engine certification for fuel consumption No separate engine certification for fuel consumption No separate engine certification for fuel consumption Aerodynamic drag (C d ) Rolling Resistance (C rr ) Manufacturer testing to determine C d (coastdown preferred) OEM or tire manufacturer testing to determine C rr for steer and drive tire Standard value Standard value Manufacturer testing to determine C d (coastdown preferred) or standard value Manufacturer testing to determine C rr, or default values used Manufacturer testing to determine C d (constant speed test preferred) Standard values from tire labels * Technical studies only to date! 30

31 Necessidade de Dados Dados de vendas são geralmente bons, mas não detalhados o suficiente e geralmente não são publicos Dados de veículos em uso são limitados (ciclos de operação, peso, utilização, quilometragem total, velocidade media); pesquisas nacionais são altamente valiosas Programas voluntários com frotas provêm dados importantes, mas nem sempre representativos Programas regulatórios com múltiplas fases podem gerar dados importantes nas primeiras fases 31

32 Looking Ahead Alinhamento global Caminhos de políticas Conclusões 32

33 Alinhamento Global Tecnologias são capturadas de formas diferentes Motor Transmissão Japão EUA e Canada* China EU # Sim Somewhat Atraves de padrões separados Opcional; atraves de testes fora do protocolo de teste Sim Sim Sim Sim * Potencialmente Mexico! ** Opção de usar valores default! # Se refere a pesquisa e protocolos de teste. Não ha um padrāo adotado.! Hibridização Incerto Atraves de testes fora do protocolo de teste Sim Sim Resistencia aerodinamica e de rolamento Nāo Sim Sim** Sim Trailer Nāo Nāo Nāo Nāo Governo e indústria interessados em alinhamento Facilitar cumprimento e redução de custos para uma indústria global Acelerar redução de consumo e emissões em um mercado em expansão Elementos Métricas, segmentação de veículos, ciclos de testes, protocolos de testes, níveis de exigência Começar identificando ciclos (ou segmentos) de trabalho comuns e coordenar protocolos de testes 33 Based on work by Therese Langer, Siddiq Khan!

34 Caminhos de Políticas 1 Decide scope, type and schedule of policies! PLAN! 2 Decide measurement method! 3 Secure resources! 4 Design policies! IMPLEMENT! MONITOR! EVALUATE! 5 Certify fuel economy! 6 Make information accessible to public! 7 Check compliance with fuel economy policies! 8 Publish monitoring data! 9 Evaluate and enforce policies! 10 Revise policies! Fonte: IEA - Improving the Fuel Economy of Road Vehicles! 34

35 Outlook Internacional Estamos em um período importante para o desenvolvimento de políticas de eficiência de veículos pesados - mundialmente Padrāo único para veículo ou padrões separados para motor e powertrain Procedimentos de testes: teste físico Vs teste de componentes + simulação Incorporação de tecnologias Transmissão Híbridos Pneus, kits aerodinâmicos, redução de peso Trailers Oportunidades para alinhamento global 35

36 Obrigado! Para mais informações: ICCT Heavy-duty Vehicles website: ICCT Global Transportation Roadmap Cristiano Façanha: 36