e Híbridos Clovis Goldemberg Luiz Lebensztajn Eduardo Lorenzetti Pellini

Transcrição

1 e Híbridos Clovis Goldemberg Luiz Lebensztajn Eduardo Lorenzetti Pellini Maio de 2018

2 Sumário OAspectos históricos OUma partida eletrizante OUma luta desigual por autonomia OUma solução verde OUma solução para crises OExemplos e fundamentos OTipos, estrutura, ideias OPresente e futuro 2

3 Princípio triunfante O Vendas em 1890 s: 10 elétricos vs. 1 gasol. O : um veículo elegante O Ano elétricos x 936 a gasolina O A Eletricidade preenche melhor requisitos de um sistema de tração do que as máquinas a vapor ou mesmo os motores a explosão O Scientific American Eletricidade é ideal para veículos O Carro a gasolina é coisa para MACHO! 3

4 Competitivo e requintado O : continuação O Autonomia similar O Gasolina ~100 km O Elétrico 50~80 km O Preços O Gasolina US$ O Elétrico US$ O Primeira multa por excesso de velocidade foi de um EV!! 4

5 Vasta concorrência O Até 1910, existiam mais de 50 empresas para fabricar carros elétricos artesanal 5

6 Elétricos e... híbridos 1900 Lohner/Porsche Semper Vivus Motor elétrico nas rodas, híbrido, gasolina + baterias, versão 4x4 6

7 Simplicidade 7

8 Princípio do fim O O período O Veículos elétricos 4.4% O O Motor de arranque O Baterias de Níquel-Ferro maior armazenamento O I Guerra Mundial as previsões indicavam aumento de vendas para os carros elétricos. O Caminhões 13% em % em

9 Assunto encerrado? O O período Tempos negros para o carro elétrico 9

10 Argumento: Poluição O O período O Preocupação com a poluição O 1967: nova regulamentação nos EUA O GM 512: autonomia 60km 0-50km/h - 12s O Ford Comuta: autonomia de 38km na cidade O Renault: protótipo de 1860kg(!) 107km O Poluição não foi motivação suficientemente forte 10

11 Reboot da franquia 1960 Charles Townabout 11

12 Reboot da franquia 1960 Ford Comuta 1969 GM

13 Argumento: Preço do Petróleo O O período O A Crise do petróleo: o embargo da OPEP O Forte dependência dos países árabes O Departamento de Energia (DOE): Programa de Desenvolvimento de Veículos Híbridos e Elétricos 13

14 Analisando O O período : continuação O Os argumentos contrários ao carro elétrico O Poluição do automóvel: O Poluição na usina termoelétrica: O Qual o preço das baterias? O Qual o tipo de bateria a ser usado? O Visão do consumidor: porque devo comprar um veículo mais lento e de baixa autonomia? 14

15 Será que emplaca? 1974 Citicar Sebring-Vanguard BatTronic Truck ELCar Itaipu E150 Gurgel 15

16 Argumentação consistente O O período O Consórcio de fabricantes de baterias O O Legislação na Califórnia: ZEV - Zero Emission Vehicles Queima do petróleo é mais eficiente em usinas termoelétricas do que em um motor O Carvão ou gás natural podem ser usados O Hidroelétricas O Controle de poluição é mais eficaz em usinas 16

17 E o Japão sai na frente O O período O Os carros comerciais sucesso de vendas Insight (Honda) e Prius (Toyota) O Insight é um carro com 2 assentos 850 kg O Prius é um carro de quatro portas, 4/5 pessoas, 1250kg O Ambos usam baterias de Hidreto Metálico de Níquel (Ni-MH) de 44Wh/kg da Panasonic 17

18 E novos argumentos para o novo século O Perspectivas e quebras de paradigma a partir de 2000 O Aquecimento global, poluição, megacidades, emissões CO 2 O Crescimento populacional ( bilhões de pessoas) O Escassez de recursos, preço e disponibilidade de petróleo O Diminuição da disponibilidade de fontes limpas O Energias renováveis solar, eólica, biomassa, etanol, hidrogênio O Programas de eficiência energética, sustentabilidade O Avanços e rupturas tecnológicas O Sistemas embarcados, sistemas inteligentes, computação pessoal, telecomunicações, semicondutores, conversores de alta eficiência, motores elétricos de alta densidade energética, tecnologias de baterias, materiais, nanotecnologia, tecnologias para motores a combustão,... 18

19 Renascimento O O período O Grandes se mobilizam para BEV, HEV, PHEV, FCEV (Nissan, Mitsubishi, Ford, GM, Renault, VW, BMW, Citroen...) O 1997 AC Propulsion Tzero O 2003 Tesla Motors Tesla Roadster BEV O 2005 Fisker Automotive Karma BEV OEm 2017 Mais empresas BEV: BYD, Faraday Future, NextEV, SAIC Motor, Beijing Electric Vehicle,... 19

20 Questão principal de um carro elétrico ou híbrido O Gerenciamento de energia!!! O Mas qual energia? O Elétrica O Química O Mecânica O E em que sentido? 20

21 Motores e acionamentos 21

22 Veículo convencional já é elétrico uma parte do tempo! 22

23 Ainda falta uma boa bateria O Densidade energética O Gasolina: Wh/kg O Bateria convencional: 25 Wh/kg O Bateria mais moderna LiCoO 2: 600 Wh/kg O Densidade da gasolina é de 0,72 kg/l O 1 tanque de 40 litros = 360 kwh!!!! O Encher o tanque em 3min ~ 10MW!!! 23

24 Carro Elétrico Híbrido O Motor elétrico é ótimo propulsor O Alto rendimento & Torque x velocidade O Não-poluidor O Limitado pela bateria O Gasolina é um excelente combustível O Poluente O Torque nas velocidades baixas O A questão é como usá-los em conjunto! 24

25 Requisitos teóricos de um veículo Torque motor Torque máximo Marcha a ré Injeção máxima Injeção parcial Frenagem regenerativa Velocidade 25

26 Perfil de uso urbano e Perfil de uso em estradas 26

27 Desempenho real de um carro FUDS = Federal Urban Driving Schedule 27

28 Desempenho real de um carro FHDS = Federal Highway Driving Schedule 28

29 Desempenho do carro elétrico 29

30 Desempenho de carros puramente elétricos Dados de

31 Tipos de veículos O ICE Internal Combustion Engines O HEV Hybrid Electric Vehicles O PHEV Plugin Hybrid Electric Vehicles O BEV Battery Electric Vechicles O FCEV Fuel Cell Electric Vehicles O Mesmo veículos modernos ICE podem ser considerados HEV depende do grau de eletrificação veicular O Em qualquer caso, existem várias topologias... 31

32 Carro elétrico - motor único 32

33 Carro elétrico - dois motores 33

34 Carro elétrico com dois motores acoplados diretamente às rodas 34

35 Motores acoplados diretamente às rodas 35

36 Carro elétrico híbrido - série 36

37 Carro híbrido - série com armazenamento de energia diferente 37

38 Carro elétrico híbrido - paralelo 38

39 Carro híbrido - série-paralelo 39

40 Série Paralelo exemplo Consagrada pelo Prius Usada hoje também no Fusion, Volt, Spark,... 40

41 Carro híbrido - série movido a Hidrogênio 41

42 O veículo a combustão interna é um carro híbrido? 42

43 Prius da Toyota 43

44 Sob o capô do Prius 44

45 Os motores do Prius HSD Hybrid Synergy Drive 45

46 PSD Power Spliting Device 46

47 Insight da Honda 47

48 Os motores do Insight 48

49 Ônibus e mini-ônibus 49

50 Ônibus híbridos 50

51 Um veículo puramente elétrico que sempre deu certo... 51

52 e um veículo híbrido que definitivamente deu certo! 52

53 Uma locomotiva Diesel-Elétrica 53

54 Realidade eletrizante By Steve Jurvetson - CC BY 2.0, 54

55 Obrigado 55

56 Comparação Insight Prius Dados