Prof. Mario Eduardo Santos Martins, Phd.

Transcrição

1 Seminário Internacional de Energia da AUGM Prof. Mario Eduardo Santos Martins, Phd. Universidade Federal de Santa Maria Grupo de Pesquisa em Motores, Combustíveis e Emissões

2 Necessidade de energia Iluminação Movimentação mecânica (trabalho) Movimentação de calor Mobilidade

3 Combustíveis fósseis X combustíveis renováveis?

4 World's CO2 Emissions Fonte: International Energy Agency

5 World's CO2 Emissions by Country Fonte: International Energy Agency

6 Parcela de biocombustíveis no transporte rodoviário (2009) Fonte: International Energy Agency

7 Emissões de CO2 no Brasil por setor Fonte: International Energy Agency

8 Tipos de combustíveis Combustíveis fósseis Petróleo (gasolina, diesel, gás nat Carvão Combustíveis renováveis Etanol Bio-diesel Bio-gás Óleos vegetais Combustíveis Taylor-made

9 Tipos de combustíveis Combustíveis fósseis Conversão resolvida! Uso estabelecido Combustíveis renováveis Alguns ainda aguardam soluções tecnológicas Compatibilidade de materiais Custo? Política: soluções regionais Conta do carbono? Competição com alimentos

10 Características dos combustíveis por setor Gasosos ou líquidos Alto ou baixo poder calorífico Espaço não é problema Maior tolerância à variações de composição Frequentemente sem restrição de emissões Preferencialmente combustíveis líquidos Alto poder calorífico necessário Espaço a prêmio Alta densidade energética necessária Controle de emissões frequentemente rigoroso

11 Veículo elétrico!!!!!

12 Engine characteristics

13 Fonte: GCEP Energy Assessment Analysis Fall 2006

14 Transição tortuosa Desafios de infra-estrutura Geração Tecnologia de baterias: autonomia, densidade de carga? Análise well-to-wheel nem sempre favorável...

15 Veículo elétrico: etapas intermediárias FEV Full Electric Vehicle HEV Hybrid Electric Vehicle PHEV- Plug-in Hybrid Electric Vehicle: Vehicle-to-grid electricity Smart Grid Boa solução de compromisso: veículo híbrido com motor a combustão queimando biocombustível! Preferencialmente etanol!

16 Limites de emissões de CO2 no setor de transporte União Européia: 130g/km de 2012 a 2015 e 95g/km em Brasil: novo regime automotivo de 2013 a 2017: 135g/km Incentivos para melhoria de motores a etanol E quanto ao motor flex? Motores pesados

17 Oportunidades para biocombustíveis Ampliação do aproveitamento do bio-gás em soluções de co-geração: solução tecnológica madura Ampliação do aproveitamento do bio-diesel: soluções maduras para baixos percentuais de bio-diesel e dependentes de sua origem Ampliação do uso do óleo vegetal: soluções tecnológicas ainda necessárias

18 Oportunidades para etanol Desenvolvimento de motores pesados, dedicados, com aporte tecnológico: eficiência similar a dos Diesel Melhoria dos motores atuais, com incremento de eficiência Ampla rede de distribuição disponível Possibilidade de uso aeronáutico Mudança de paradigmas: o o o motores pesados de ignição por centelha e alta eficiência sistemas avançados de combustão Uso de etanol com elevado percentual de água

19 Why wet ethanol? ENERGY DEMAND 0% 5% 39% 94% 100% Sugar-to-Ethanol Production Process

20 Porque etanol superhidratado? Etanol é renovável Etanol é um combustível excelente para motores de ignição por centelha Mas, etanol super-hidratado (wet-ethanol) é melhor!!! o Sem necessidade de enriquecimento de aceleração o Agente ante detonante natural: água o Permite conceitos de super-alimentação de alta pressão: possibilidade de downsizing agressivo o Refrigeração interna inerente: possibilidades de recuperadores de energia o É muito mais barato!!!

21 Modelo computacional

22 Resultados da simulação x ensaios

23 Grupo de Pesquisa em Motores, Combustíveis e Emissões

24 Laboratório de Motores Recursos disponíveis o o o o o o 2 Dinamômetros hidráulicos (60kW e 300kW) 2 Dinamômetros de correntes parasitas (50 e 200kW) Banco de fluxo Analisadore de gases Ferramentas e instrumentos diversos Softwares de simulação 1D de motores (Ricardo Wave, AVL Boost, GT-Suite, etc.) e 3D (AVL Fire, Star CCM)

25 Capacitações Simulação computacional de motores Projeto completo de motores

26

27 Capacitações Simulação veicular de desempenho, emissões e consumo de combustível em circuitos e rotas padrão Avaliação e testes dinamométricos de motores Análise de emissões Análise global de eficiência Análise e simulação de conceitos avançados/não convencionais de motores Análise de fluxo de cabeçotes, sistemas de admissão e escapamentos Projeto de motores Projeto de sistemas de combustão Calibração de motores Desenvolvimento de motores de competição Desenvolvimento de motores de alta eficiência para geração de energia

28 Projetos de Pesquisa Atuais (principais) Motor aeronáutico movido a etanol (LPST-PPGEA) Desenvolvimento de motor de alta performance a etanol para competição Formula SAE Avaliação Computacional e Experimental da Influência da Concentração de Água no Etanol no Comportamento de Motores Ciclo Otto Cadeia produtiva do biodiesel no sul do Brasil - Subprojeto III: Uso de biodiesel em motores: avaliação do desempenho e da emissão de poluentes (em conjunto com o Centro de Ciências Rurais - UFSM) Gerador Síncrono de Imã Permanente com Velocidade Variável Utilizando Motor à Álcool (em conjunto com a Engenharia Elétrica UFSM)

29 Necessidades/Possibilidades de interação Calibração de motores/sistemas de controle/aquisição de dados/sensoreamento Sistemas de controle de dinamômetro/geradores/motores Geração de energia com motores de combustão/controle/eletrônica de potência Desenvolvimento de hardware e softwares específicos Veículos híbridos e elétricos Controle de emissões Combustíveis alternativos

30 Engenharia Mecânica Engenharia Química Engenharia Elétrica

31 Equipe Prof. Paulo Romeu Moreira Machado, Dr. Eng. Prof. Miguel Neves Camargo, Dr. Eng. Prof. Mario Eduardo Santos Martins, PhD Prof. Humberto Pinheiro-GEPOC Prof. Hilton Grundling-GEPOC Prof. Fábio Bisogno-GEPOC Prof. Leandro Michels-GEPOC Profa. Nina Paula Gonçalves Salau 22 Alunos de Iniciação Científica/TCC 1 Aluno de Mestrado (Parceria UFSM/UFRGS)

32 Obrigado pela sua atenção! Contato: Mario Eduardo Santos Martins, Phd. Departamento de Engenharia Mecânica UFSM - Brazil mario@mecanica.ufsm.br