Porquê Veículos Eléctricos? Jorge Esteves Instituto Superior Técnico DEEC / Centro de Automática da UTL estevesj@alfa.ist.utl.pt José Maia Escola Superior de Tecnologia, Instituto Politécnico de Setúbal Centro de Automática da UTL jmaia@est.ips.pt
Domésticos e Serviços 22% Agricultura e Pescas 5% Transportes Rodoviários 21% Processos Industriais 8% Consumo Doméstico e de Serviços 8% Natureza 5% Outros 4% Indústria 36% Transportes 37% Combustão Industrial 28% Produção de Energia Eléctrica (Termoeléctricas) 26% Consumo de energia final por sector de actividade em Portugal (1995) (DGE - Balanços energéticos) Emissão de CO2 por sector de actividade em Portugal (1994)
Consumo de energia final por sectores (DGE - Balanços energéticos)
Petróleo 71% Outros 6% Hídrica 4% Carvão 19% Consumo de energia primária ria em 1995 (DGE - Balanços energéticos)
Cenário do IEA World Energy Outlook para 1995-2000 65% de aumento da energia total consumida Crescimento com um ritmo de 2,3% por ano para a energia consumida pelo sector dos transportes Um valor de 29% do total da energia final consumida pelos transportes contra 26% em 1995 Ao nível Europeu nos próximos 20 anos Prevê-se um crescimento continuado do sector dos transportes (40%)
Consequências diminuição da qualidade de vida nas grandes cidades aumento do tempo das deslocações estacionamento anárquico aumento da poluição local (CO, partículas) aumento da poluição global (CO2, NOx, SOx), responsável pelo efeito de estufa, chuvas ácidas e outras alterações climáticas os ciclones no mundo aumentaram de 20-30/ano em 1840 para os actuais 100/ano dos gases que contribuem para o efeito de estufa, o CO2 é o responsável por 85% do total
Análise e implementação de alternativas que minimizem as consequências dramáticas desta evolução Possíveis vias que permitirão reduzir a dimensão dessas consequências: A redução da utilização de soluções privadas a favor de alternativas públicas de transporte Procura de combustíveis alternativos Viabilização de soluções de transporte com índices de poluição nulos (ou quase-nulos) Os sistemas de transporte que incluem soluções de propulsão eléctrica são uma boa resposta nessas frentes
Soluções de transporte com propulsão eléctrica
Como complemento à solução pública de transportes, a utilização de veículos eléctricos rodoviários (mesmo que individuais) em percursos no interior dos espaços urbanos corresponde a uma solução coerente, integrada numa planificação da utilização de diferentes modos de transporte O veículo eléctrico rodoviário pode contribuir para uma política sustentável de transportes e mobilidade
Veículos Eléctricos Rodoviários e Energias Renováveis veis Utopia?
Veículos rodoviários rios com propulsão eléctrica: veículos eléctricos alimentados a partir de baterias Bateria Actuador eléctrico Transmissão Rodas veículos com sistemas híbridos Motor de combustão interna Transmissão Transmissão Rodas Bateria Actuador eléctrico Transmissão sistemas baseados em pilhas de combustível Pilha de combustível Actuador eléctrico Transmissão Rodas outros
Sistema de propulsão para veículos eléctricos Independente do tipo, apresentam em comum um sistema de propulsão eléctrica constituído por: Accionamento eléctrico utilizado em veículos comercializados: conversor cc/cc alimentando máquina de corrente contínua (com colector e escovas), ondulador trifásico alimentando máquina síncrona com magnetos permanentes ondulador trifásico alimentando máquina assíncrona
Vantagens da propulsão eléctrica Não necessita de caixa de velocidades > condução mais cómoda em cidade Características de accionamento de um veículo com propulsão eléctrica e de um veículo com motor de combustão interna e caixa de velocidades
Vantagens da propulsão eléctrica (2) Condução agradável e circulação bastante silenciosa Capacidade de realizar uma travagem regenerativa de energia Possibilidade de eliminar alguns órgãos mecânicos usuais na transmissão dos veículos automóveis convencionais, contribuindo para uma redução do peso, melhor eficiência e fiabilidade de todo o sistema
Veículos Eléctricos com Baterias Os primeiros veículos automóveis com propulsão eléctrica foram concebidos no início do século. Veículo eléctrico Lohner-Porsche com motores nos eixos das rodas
Veículos Eléctricos com Baterias (2) Na solução corrente, o veículo é alimentado a partir de baterias electroquímicas, que são recarregadas a partir da rede de distribuição eléctrica. Veículos que efectivamente são de emissão-nula no local da sua circulação. Do ponto de vista global, o nível de emissões depende do modo como a energia eléctrica está a ser produzida. Portugal corresponde a um caso de utilização favorável. A tecnologia de baterias disponível limita a autonomia destes veículos
Baterias para Veículos Eléctricos Diversas tecnologias de baterias em evolução constante Chumbo-ácido Níquel-cádmio Níquel-hidreto Iões de Lítio Lítio-metalpolímero metálico Sódio-Cloreto de níquel Tipo de tecnologia Pb/ac Ni/Cd NiHM Li-Ion Li/p Na/NiCl2 Objectivos USABC Energia específica (Wh/kg) 35-40 55 70 125 155 80 200 Potência específica (W/kg) 80 120 200 260 315 145 400 Densidade de energia (Wh/L) 0 90 90 200 165 130 300 Vida útil (nº ciclos de carga) 300 1000 600 +600 +600 600 1000 Tempo de carga (horas) 6-8 6-8 6 4-6 4-6 4-6 3-6 Autonomia (km) 75 100 150 200 250 200 250 Preço de custo (USD / kwh) 120 500 700 - - - <100 Fonte: EVS 17 Official Magazine, Outubro de 2000
Veículos Eléctricos com Baterias em Portugal Comercializados (conhecidos) em Portugal Citroen Berlingo Eléctrico Citroen Saxo Eléctrico Fiat Seiscento Electtra Piaggio Porter Eléctrico Tasso Fabrigimno Lamborgini Futi 5 Atala Lepton Peugeot Zap Peugeot Citybug Zappy
Veículos Eléctricos com Baterias em Portugal (2) A experiência da distribuição postal no centro histórico de Évora Para além da experiência dos CTT Correios de Portugal, existem já diversos veículos em utilização em Portugal: Eco-equip, CTT, CM Lisboa, CM Porto, LIPOR, EDP, EMEL, CM Viana de Castelo, CM Évora, CM. Beja. Os veículos em utilização são automóveis, quadriciclos, triciclos, scooters, bicicletas assistidas electricamente e trotinetes eléctricas
Veículos HíbridosH Uma solução de elevado potencial passa pela utilização de sistemas híbridos que combinam um motor de combustão interna (ou outro) com o sistema de accionamento eléctrico. Desenho de um veículo híbrido-eléctrico patenteado em 1905 Volvo ECC híbrido-eléctrico série com turbina a gás Um veículo híbrido rodoviário é um veículo cuja energia para a propulsão pode ser obtida a partir de duas ou mais diferentes formas ou tipos de sistemas de acumulação, fontes ou conversores de energia. Pelo menos um dos sistemas de acumulação ou conversão terá que estar colocado a bordo do veículo.
Veículos Híbrido-Eléctrico Um veiculo híbrido-eléctrico ( HEV-Hybrid Electric Vehicle ) é um veiculo híbrido em que, pelo menos, um dos sistemas de acumulação ou conversão pode fornecer energia eléctrica. Travagem regenerativa Melhor aproveitamento do motor de combustão Hipótese de funcionamento apenas com o motor eléctrico nos circuitos urbanos
Veículos Híbrido-Eléctrico Paralelo Comercializados (conhecidos) em Portugal Fiat Multipla - híbrido paralelo Toyota New Prius
Veículos HíbridoH brido-eléctrico Paralelo (2) Diferentes modos de funcionamento Arranque e marcha lenta: propulsão eléctrica pura. Marcha normal: propulsão com energia fornecida pelo depósito de gasolina, parte da potência é entregue pelo motor a gasolina directamente às rodas;, a restante é fornecida pelo gerador ao motor eléctrico e deste para as rodas. Marcha com potência máxima: a potência fornecida à rodas é fornecida conjuntamente pelo motor a gasolina e pelo motor eléctrico; o motor eléctrico vai buscar a energia às baterias.
Veículos HíbridoH brido-eléctrico Paralelo (3) Diferentes modos de funcionamento (2) Recarga da bateria: o motor de gasolina continua a rodar com o veículo parado; durante a marcha, o motor de gasolina desenvolve um pouco mais de potência, de modo a fornecer a energia necessária à bateria. Redução de velocidade/ travagem: as rodas accionam o motor eléctrico (que passa a funcionar como gerador); a energia eléctrica gerada é armazenada na bateria Veículo parado: o motor de gasolina é automaticamente parado (excepções: o sistema de climatização está em funcionamento ou a bateria tem que ser recarregada)
Veículos Híbrido-Eléctrico SérieS Autocarro híbrido h série: s 12,2 m; Nova Iorque Motor assíncrono e caixa redutora compacta Resultados de ensaios em laboratório do sistema
Projectos comunitários com Veículos Híbrido-Eléctrico em Portugal Projecto Sagittaire Projecto Desenvolvimento de um autocarro com pilhas de combustível
Associação Portuguesa do Veículo Eléctrico Com o intuito de divulgar e promover a utilização do veículo eléctrico rodoviário em Portugal, foi criada (em Julho de 1999) a APVE - Associação Portuguesa do Veículo Eléctrico Esta Associação visa promover as potencialidades do veículo eléctrico rodoviário e fomentar acções nos domínios da informação, normalização, regulamentação, incentivos, demonstração, investigação e desenvolvimento. Conta, actualmente, com 66 Associados, dos quais metade são empresas e instituições diversas e os restantes associados em nome individual. Av. Rovisco Pais, 1, 1049-001 LISBOA Tel.: 21 841 76 71 Fax: 21 841 71 67 veiculo.electrico@apve.pt www.apve.pt
Veículos eléctricos em Portugal Por onde ir? Projectos de divulgação e de demonstração, que evidenciem a viabilidade da solução da propulsão eléctrica e permitam concluir das suas vantagens e desvantagens Medidas concretas de incentivo à aquisição e à utilização Planificação das estruturas de apoio (de recarga e de manutenção) Desenvolvimento da intervenção industrial nacional
Alguns aspectos relativos à introdução dos veículos eléctricos rodoviários rios Oportunidade para uma menor dependência do petróleo e para uma diversificação energética nacional; Oportunidade para discutir e re-equacionar todas as questões dos transportes e da mobilidade urbana; Oportunidade de negócio para os fornecedores de energia eléctrica (este consumo poderá ser deslocado parcialmente para as horas de vazio); As opções do modo de produção de energia eléctrica definem a dimensão da redução relativa do consumo de combustíveis fósseis; torna possível a introdução das energias renováveis nos sector dos transportes; Existem vantagens claras relativamente à poluição local nas cidades; não se deverá, no entanto, esquecer que o balanço geral não é tão positivo (contabilização da poluição relativa à produção da energia eléctrica nas centrais de energia eléctrica);
Associação Portuguesa do Veículo Eléctrico Com o intuito de divulgar e promover a utilização do veículo eléctrico em Portugal, foi criada (em Julho de 1999) a APVE - Associação Portuguesa do Veículo Eléctrico Esta Associação visa promover as potencialidades do veículo eléctrico rodoviário e fomentar acções nos domínios da informação, normalização, regulamentação, incentivos, demonstração, investigação e desenvolvimento.
Associação Portuguesa do Veículo Eléctrico (2) AMERLIS - Agência Municipal de Energia de Lisboa AMES - Agência Municipal de Energia de Sintra Automóveis Citroën, SA Automóvel Club de Portugal Companhia Carris de Ferro de Lisboa, S. A. CTT Correios de Portugal, S.A. Direcção Geral de Energia Eco-Equip EDP - Electricidade de Portugal, S. A. Escola Superior de Tecnologia da Universidade do Algarve Escola Superior de Tecnologia de Setúbal Fiat Auto Portuguesa, S. A. Futi, Lda. Geco, Lda. Green Point Line Lda. INETI - Instituto Nacional de Engenharia e Tecnologia Industrial IPQ- Instituto Português da Qualidade ISEC - Instituto Superior de Engenharia de Coimbra ISEL - Instituto Superior de Engenharia de Lisboa ISEP - Instituto Superior de Engenharia do Porto IST - Instituto Superior Técnico IT - Instituto de Telecomunicações J.F. de Oliveira Import-Export, Lda Logistema, Consultores de Logística, S.A. MotorConsult, Engenharia, Gestão e Informática Lda. Perform Energia, Lda. Piaggio (Portugal) - Comercialização de Veículos; Lda. Siemens, S. A. Tecnirolo, Lda. Universidade da Beira Interior Urbénia Veículos e Tecnologias para o Sec. XXI, Lda. Zero Air Pollution, Veículos Eléctricos, Lda.
Associação Portuguesa do Veículo Eléctrico (3) António Eusébio Velho Roque Carlos Manuel do Amaral Alegria Carlos Manuel Pereira Cabrita Carlos Manuel Ramires Peralta Carlos Miguel Flôxo Contente de Sousa Dante Mamede Eduardo Osvaldo da Silva Louro Correia Floriberto Amorim Azevedo Lima Francisco Alberto Sena da Silva Francisco Manuel P. Teixeira João Carlos Ferraz Mendes João Miguel do Carmo Fialho João Paulo Alves Diz Pereira Calau João Pereira Bastos Joaquim da Silva Jorge Joaquim José Borges Gouveia Jorge Manuel Garcia Esteves José Américo Baptista de Sousa José Carlos Lourenço Quadrado José Luís Carrilho Sequeira José Ricardo Félix Luís Manuel dos Santos Dias Margarida Lourenço Simões de Sousa Nuno Ricardo Graça Leal Serra Paulo José Gameiro Pereirinha Paulo Ricardo Duarte Coelho Pedro Alexandre da Cunha Ferreira Teixeira Ricardo Jorge Gomes Félix Sérgio Manuel Duarte Costa
Actividade Adesão como Secção Portuguesa da AVERE Associação Europeia dos Veículso Eléctricos Rodoviários e participação no seu órgão directivo; Criação da Comissão Técnica de Normalização CT146 Veículos de Propulsão Eléctrica Rodoviários ; representação de Portugal no CEN neste domínio; reunião do TC301 Electrically propelled road vehicles, do CEN, em Lisboa, de 26 a 28 de Junho de 2000; tradução para Língua Portuguesa de todas as normas aprovadas no TC301; Protocolo para o 4º Trimestre de 1999 e Protocolo para o ano 2000 com a DGTT e com a AMERLIS, para a promoção dos veículos de propulsão alternativa nas suas esferas de competências; Para além da DGTT, contactos com a DGV, DGE e Secretaria de Estado do Ambiente; Criação e manutenção de uma página na Internet: www.apve.pt Publicação de três números do Boletim VEInformação, em papel e em formato electrónico Publicação do relatório A Experiência de Projectos e Programas de Veículos Eléctricos Um Estudo sobre a Europa, os EUA e o Japão Partes I e II, tradução para Língua Portuguesa do relatório publicado pela KFB Agência Sueca de Investigação em Transportes e Comunicações (publicado em papel e formato electrónico), assumindo-se como editor de publicações relativas aos VE; Participação em quatro propostas de projectos europeus de demonstração, a serem financiados pela UE; Intervenção na reunião do Projecto Thermie Sagitarius, Sintra, 15 de Setembro de 1999 Sessão Pública sobre Veículos Eléctricos e Política Concertada de Transportes no Instituto Superior Técnico, dia 8 de Outubro de 1999;
Actividade (2) Moderação da sessão de debate Soluções alternativas de propulsão, 1 Congresso Nacional do Automóvel, organizado pela ARAN Associação do Ramo Automóvel Nacional, Espinho, Novembro de 1999; Stand na Autarcar Salão de Equipamento Rodoviário Autárquico ; Dezembro de 1999, Exponor; Seminários Os Veículos eléctricos em Portuga no Instituto Superior de Engenharia de Lisboa e nas Escolas Superiores de Tecnologia de Leiria, Setúbal e Guarda; Proposta do evento Alternativas para a Mobilidade Urbana Debate e Sessão de Experimentação, organizado em conjunto com a Câmara Municipal do Porto, Sociedade de Transportes Colectivos do Porto e Direcção-Geral de Transportes Terrestres, nos dias 14 e 15 de Abril de 2000 no Porto,; Sessão Pública sobre Normalização Europeia e Veículos Eléctricos, dia 27 de Junho de 2000; INETI, Lisboa; Participação activa nas sete cidades portuguesas no Dia Europeu na Cidade sem o meu Carro!, 22 de Setembro de 2000; Moderação de uma sessão da maior Conferência Internacional sobre VE, o EVS 17, que se realizará de 15 a 18 de Outubro de 2000, Montreal, Canadá Participação activa na Conferência Internacional da UIE, que se realizará de 1 a 4 de Novembro de 2000, na FIL Organização conjunta com o Centro de Conservação da Energia do Seminário Internacional sobre Veículos Eléctricos, que se realizará em Lisboa a 13 de Novembro de 2000 Participação na Comissão Internacional de Selecção do EVS 18, que se realizará em Outubro de 2001, Berlim, Alemanha;