NUNO Barros Rodrigues de CASTRO PEREIRA. Orientador: Doutor Gonçalo Gonçalves Co-orientador: Doutor Nuno Lapa. 4 de Abril de Nuno Castro Pereira

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1 Eficiência energética no sector dos transportes rodoviários: metodologia para quantificação do excesso de energia consumida devido ao factor comportamental na condução de veículos automóveis ligeiros NUNO Barros Rodrigues de CASTRO PEREIRA Orientador: Doutor Gonçalo Gonçalves Co-orientador: Doutor Nuno Lapa 4 de Abril de

2 Indíce 1. Introdução 2. Objectivo 3. Metodologia desenvolvida 4. Caso de estudo: região da Grande Lisboa 5. Conclusões 6. Trabalhos futuros 7. Agradecimentos 2

3 1. Introdução Evolução da intensidade energética em Portugal e na UE entre 1997 e 2008 (Fonte: Eurostat, 2011) 3

4 1. Introdução Evolução da dependência energética em Portugal e na UE (Fonte: Eurostat, 2011) 4

5 1. Introdução Consumo de energia final total e no sector dos transportes em Portugal entre 1997 e 2008 (Fonte: Eurostat, 2011) 5

6 1. Introdução Peso relativo dos meios de transporte de passageiros (Fonte: Eurostat, 2011) 6

7 2. Objectivo Desenvolver uma metodologia que permita a comparação do efeito comportamental no consumo de combustível de veículos automóveis ligeiros, independentemente das variáveis percurso efectuado e viatura conduzida. P tracção M. V V 1000 [ ] 2 a + g. senα +. M. g. C +. V. A. C = r a ρ 2 7

8 2. Objectivo Aplicar a metodologia desenvolvida a um caso de estudo, que consistiu na quantificação do potencial de poupança de energia na região da Grande Lisboa devido ao factor comportamental na condução de veículos automóveis ligeiros. 8

9 3. Metodologia desenvolvida Amostra 49 condutores monitorizados (ciclos semanais) Todos os veículos EOBD Idades entre 18 e 66 anos 34 condutores do sexo masculino, 15 do sexo feminino 10 veículos com motor gasolina, 39 com motor gasóleo ,5 km registados, correspondentes a 497 horas e 36 minutos 9

10 3. Metodologia desenvolvida Tipo de percurso Separação em dois tipos de percurso: urbano e extra-urbano Extra-urbano Urbano Critério de separação entre condução urbana e extra-urbana 10

11 3. Metodologia desenvolvida VSP (Vehicle Specific Power) VSP: Potência por unidade de massa VSP = V (a + g sen(ϕ) + 0,132) + 0, V 3 a Aceleração instantânea (m/s 2 ) ϕ Inclinação da estrada (rad) V Velocidade instantânea do veículo (m/s) g Aceleração da gravidade (9,81 m/s 2 ) 11

12 3. Metodologia desenvolvida VSP (Vehicle Specific Power) Categorização por modos VSP Modo VSP Intervalo VSP Modo VSP Intervalo VSP 1 VSP < VSP < VSP < VSP < VSP < VSP < VSP < VSP < VSP < VSP < VSP < VSP < VSP < VSP 12

13 3. Metodologia desenvolvida Perfil VSP Ciclo de condução NEDC Perfil VSP do ciclo NEDC completo 13

14 3. Metodologia desenvolvida Normalização de viatura Objectivo: Eliminar variável automóvel Método: através de perfil VSP da cada condutor, estimar consumo para um único veículo (viatura padrão). Características técnicas da viatura padrão Modelo Ford Focus Flex Tara (kg) Cilindrada (cm 3 ) Tipo de motor 4 cilindros em linha, 4 válvulas por cilindro Combustível Gasolina Norma anti-poluição Euro IV Transmissão Manual, velocidades Área frontal (m 2 ) 2,26 Coeficiente de resistência aerodinâmica 0,31 14

15 3. Metodologia desenvolvida Normalização de viatura Objectivo: Eliminar variável automóvel Método: através de perfil VSP da cada condutor, estimar consumo para um único veículo (viatura padrão). Características técnicas da viatura padrão (Fonte: Gonçalves, 2009) 15

16 3. Metodologia desenvolvida Normalização de viatura Verificação do método VSP Comparação do consumo da viatura padrão obtido a partir do perfil VSP com os dados anunciados 16

17 3. Metodologia desenvolvida Normalização de percurso Objectivo: eliminar a variável percurso efectuado Método: Simular a partir do perfil VSP que todos os condutores conduzem o mesmo trajecto 1. Relação VSP médio / velocidade média 2. Determinar velocidade média em função do VSP médio 3. Caracterizar percurso normalizado 4. Tempo de viagem de cada condutor 5. Em função do tempo, estimar consumo conforme descrito para a viatura padrão 17

18 3. Metodologia desenvolvida Normalização de percurso Percurso normalizado: Extensão igual ao NEDC (7 km extraurbano, 4 km urbano, total 11 km) Relação entre VSP médio e Velocidade média em condução extra-urbana t Tempo (s) d Distância (m) V Velocidade (km/h) Perfil VSP do ciclo EUDC Consumo da viatura padrão em função do modo VSP 18

19 3. Metodologia desenvolvida Resultados obtidos 5,6 l/100 km Consumos estimados sem normalização de viatura de percurso 19

20 3. Metodologia desenvolvida Resultados obtidos 1,7 l/100 km Consumos estimados com normalização de viatura de percurso 20

21 4. Caso de estudo: região da Grande Lisboa Grande Lisboa Área considerada "Grande Lisboa" (imagem adaptada de Google Maps) Lisboa Alcochete Almada Amadora Barreiro Cascais Loures Moita Montijo Odivelas Oeiras Seixal Sintra Vila Franca de Xira 21

22 4. Caso de estudo: região da Grande Lisboa Critérios 1. Alteração comportamental sem alterações legislativas 2. Alteração comportamental com alterações legislativas (redução do limite de circulação máximo para 80 km/h) 22

23 4. Caso de estudo: região da Grande Lisboa Alteração comportamental sem alterações legislativas Método: Considerar que todos os condutores assumem um comportamento semelhante ao condutor padrão. 23

24 4. Caso de estudo: região da Grande Lisboa Alteração comportamental sem alterações legislativas -10,6% -13,3% Comparação do consumo de combustível do condutor mais eficiente e do "condutor padrão" com a média dos condutores (percurso normalizado) 24

25 4. Caso de estudo: região da Grande Lisboa Alteração comportamental com alterações legislativas Método: Alterar perfil dinâmico reduzindo a velocidade máxima para 80 km/h. 25

26 4. Caso de estudo: região da Grande Lisboa Alteração comportamental com alterações legislativas h Alteração do perfil de velocidade para limitar a velocidade máxima a 80 km/h 26

27 4. Caso de estudo: região da Grande Lisboa Alteração comportamental com alterações legislativas -19,7% Redução de consumo devido a alteração do limite de velocidade máximo para 80 km/h 27

28 4. Caso de estudo: região da Grande Lisboa Quantificação do efeito comportamental Valor energético dos combustíveis rodoviários vendidos em 2008 na área definida como Grande Lisboa (fonte: DGEG) Vendas (t) Teor energético (tep) Gasolina , ,5 Gasóleo , ,3 Total , ,8 28

29 4. Caso de estudo: região da Grande Lisboa Quantificação do efeito comportamental Potencial de poupança energética devido ao factor comportamental Critério Consumo calculado (l/100km) Redução (%) Energia poupada (tep) Condutor padrão 7,15 13,3% Limite 80 km/h 6,19 19,7%

30 5. Conclusões Datalogger útil para traçar perfil dinâmico Baixa resolução não permite calcular com rigor consumo de cada automóvel Datalogger permite avaliar comportamento de eco-condução Metodologia VSP permite estimar consumos Normalização de viatura e percurso permite comparar o factor comportamental Diferença de consumo do condutor mais eficiente para menos eficiente: 1,7 l/100km (20,9%) Aplicação do método desenvolvido à região da Grande Lisboa: Potencial poupança sem alterar legislação de 173 ktep (redução de emissão de CO 2 de t) Potencial de poupança com alteração legislativa de 256 ktep (redução de emissão de CO 2 de t) 30

31 6. Trabalhos futuros Aplicar a metodologia desenvolvida utilizando viaturas padrão diferentes (gasóleo, gasolina baixa cilindrada, tracção eléctrica, por exemplo) Quantificação do efeito comportamental a nível nacional Quantificar factura energética do excesso de velocidade em autoestrada Estudo socioeconómico para a economia portuguesa do efeito comportamental, avaliando o preço-fronteira do recurso energético em questão 31

32 7. Agradecimentos À DTEA - Transportes, Energia e Ambiente, do IST, em especial ao Doutor Gonçalo Gonçalves Ao Departamento de Ciências e Tecnologia da Biomassa, em particular à Professora Doutora Benilde Mendes Ao Professor Doutor Nuno Lapa pela co-orientação deste trabalho e pelo apoio prestado ao longo de todo o mestrado A todas as pessoas monitorizadas e às que se disponibilizaram para o serem 32

33 Eficiência energética no sector dos transportes rodoviários: metodologia para quantificação do excesso de energia consumida devido ao factor comportamental na condução de veículos automóveis ligeiros NUNO Barros Rodrigues de CASTRO PEREIRA Orientador: Doutor Gonçalo Gonçalves Co-orientador: Doutor Nuno Lapa 4 de Abril de