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Híbridos Elétricos

Híbridos Elétricos. Centro de Convenções Milenium São Paulo -SP. Antonio Nunes Jr Diretor do INEE. Roteiro. Tipos de veículos elétricos e características principais “Combustíveis” para veículos elétricos Evolução dos híbridos elétricos – fatores motivadores e inibidores

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Híbridos Elétricos

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Presentation Transcript

  1. Híbridos Elétricos Centro de Convenções MileniumSão Paulo -SP Antonio Nunes Jr Diretor do INEE

  2. Roteiro • Tipos de veículos elétricos e características principais • “Combustíveis” para veículos elétricos • Evolução dos híbridos elétricos – fatores motivadores e inibidores • Veículos elétricos e a matriz energética brasileira • Análise Well to Wheel

  3. Brasil - Uso Final de Energia em 2004 Expressivo uso de combustíveis fósseis em transporte.

  4. Resistência do ar Em espera/parado Resistência rolamento Acessórios Inércia Perdas transmissão Frenagem Perdas no motor Eficiência baixa dos carros convencionais • Melhoria da eficiência dos motores convencionais (MCI) • Emprego da tração elétrica

  5. Tipo Fonte de energia elétrica • Trólebus Rede (durante o trajeto) • Bateria Rede (carga) • Híbrido Combustível* • Híbrido plug-in Rede (carga) + combustível* • Célula a combustível Hidrogênio** • Solar (teste, competições) Sol VEB Energia Elétrica VEH “Plug-in” * Gasolina, diesel, álcool, gás natural ** Hidrogênio ou metano, metanol, ... em reformador VEH Combustível líquido ou GNV Veículo elétricousa pelo menos um motor elétrico em sua tração. São classificados segundo a fonte de energia utilizada à bordo.

  6. Idéia de VEH é antiga 1898: Dr. Ferdinand Porsche, 23 anos, construiu seu primeiro carro: Lohner Electric Chase (primeiro do mundo com tração dianteira). Segundo carro: um híbrido com m.c.i. para acionar um gerador que fornecia energia elétrica a motores localizados nos eixos das rodas. Só na bateria rodava cerca de 40 milhas. 1899: Dois híbridos no Salão de Paris 1921: Owen Magnetic Hybrid: usava motor a gasolina para acionar um gerador que fornecia energia elétrica para motores montados em cada roda traseira. 1903: Krieger Hybrid: usava motor a gasolina para alimentar um conjunto de baterias

  7. T a n q u e Cilindro Combustíveis para VEs Eletricidade Gasolina Álcool Diesel/Biodiesel GNV Hidrogênio GNV/H2 H2 Célula a combustível

  8. Tecnologias de VE Caracterizadas pela fonte de energia elétrica usada a bordo • VEB - Veículo elétrico a bateria Baterias • VEH - Veículo elétrico híbrido Gerador acionado por m.c.i • VECC - Veículo elétrico de célula a combustível Célula a Combustível • VES combinam • Alta eficiência energética • Baixo nível de ruído • Baixo nível de emissões de poluentes • Conforto • Baixo custo operacional

  9. VEH - configuração série

  10. VEH - configuração paralela

  11. VEH Plug-in Sprinter Plug-in da Daimler no mercado em 2008 Fonte: EPRI Journal – Fall 2005 Conversão em “oficinas” * Electric Power Research Institute (EPRI)

  12. Evolução • Fatores motivadores • Questão ambiental (poluição do ar, sonora) • Eficiência no uso de energia • - Estímulos para aquisição • VEs • Nenhuma ou muito pouca emissão de gases no local • Arrancadas e frenagens mais suaves (mais conforto) • Baixo ruído • Frenagem regenerativa • Motores elétricos eficientes • Baterias eficientes • Motor de combustão interna menor e funcionando na região de maior eficiência ou desligado • Não gasta energia quando parado

  13. Evolução • Fatores inibidores • Custo de aquisição mais alto (bateria, outros componentes, baixa escala de produção, tecnologia na infância) • No caso dos elétricos a bateria, autonomia limitada e tempo de recarga alto • Pouca disponibilidade de modelos • Complexidade

  14. Perspectivas no mundo e no Brasil Horizonte 2015 • VEs a bateria • Multiplicação de soluções para nichos: usos urbano (transporte de carga, pessoas, transporte público, ...) e em áreas restritas (áreas industriais, comerciais, condomínios, ...) • Crescimento do uso de veículos levíssimos (bicicletas, motocicletas, ...) • VEs híbridos • Projeções de expressivo crescimento para o mercado americano • VEs híbridos plug-in • Chance de crescer com • queda de preços e maior capacidade de carga das baterias, • interesse das empresas de energia elétrica e • pressão por melhoria no meio ambiente

  15. As grandes famílias de veículos elétricos encontram-se em estágios distintos de desenvolvimento Cronologia Bateria Híbrido Híbrido plug-In Célula a combustível ? 2015 2000 2005 2010

  16. PÓS 80 PÓS 99 GÁS PETRÓLEO CANA CARVÃO 2/3 1/3 GD REFIN & TRNSPRT DESTI- LARIA SIDERURGIA SIDERURGIA .ELETRIC. CALOR TRANSPORTE TRANSPORTE Planejamento energia - atualidade HIDRO NUCL HIDRELÉTR. TERMELÉTR Transm &Distrib

  17. GÁS ÓLEO CANA CARVÃO 2/3 1/3 TERMELÉTR GD REFIN & TRNSPRT DESTI- LARIA MAE GD SIDERURGIA SIDERURGIA CONSUMIDOR EN.ELETR. CALOR TRANSPORTE TRANSPORTE GD Planejamento - nova realidade HIDRO NUCL HIDRELÉTR. Transm &Distrib VEH + VEB

  18. Transform. e transprte Energia Secundária Tecnologia Uso Final Eletricidade Gasolina Diesel Álcool GLP GN L/C Hidrogênio? Refinaria, Hidrelétrica, Termelétrica, Destilaria, Gasoduto, T&D, etc. Motor, ar condcionado, caldeira, lâmpada automóvel, etc. EP = [M] x EU EP EU Matriz Energética tep / Kcal Energia Primária Energia Útil Aciaria Transporte Calor/Frio Luz Movimento Processo Crv. Min Nuclear Petróleo G Natur. Cana Hidro Madeira Solar

  19. Análise “Well to Wheel” GNV η= 0,85 η= 0,15 Trnsp& Compress Veículo VE η= 0,85 η= 0,95 η= 0,50 η= 0,70 Trans- porte Gera- dor Trns- &Distr Veículo Co-geração η= 0,90 η= 0,70 Trans- porte η= 0,85 Veículo Co-ge- rador Energia Primária Energia Útil “Well” “Wheel”

  20. À guisa de conclusão • Energia e aquecimento global são preocupações centrais de nosso tempo • Uso do petróleo é um dos principais problemas que pressionam o mundo atual • As conseqüências para o meio ambiente local, regional e global das emissões do cano de escape clamam por ações urgentes • As preocupações principais são relacionadas a uma possível crise de energia quando não houver mais combustível fóssil e, principalmente, uma muito possível exaustão da capacidade do meio ambiente absorver a poluição • A eficiência só avança

  21. Brasil: • Mercado, política energética ou ambiental? • Federal, Estadual ou Municipal? • Nichos: transporte público, individual, frotas? • Barreiras: econômicas, tecnológicas, culturais e legais? www.VE.org.br www.ABVE.org.br

  22. Muito obrigado! Antonio Nunes Jr Diretor do INEE (21) 2532-1389 nunes@inee.org.br

  23. VEB VEH VECaC LEVÍSSIMOS LEVES PESADOS

  24. Uma classificação dos VEHs (automóveis e utilitários) • Stop/start (S/S)– Desliga e liga o mci • Economia de combustível* - 7% • Integrated Starter Alternator With Damping (ISAD)– Opera em 42V e, além do S/S, permite contribuição de alguma potência do sistema de tração elétrica • Economia de combustível* - 11% e 10% a mais no torque • Integrated Motor Assist (IMA)– Opera 114V, tem motor elétrico e baterias maiores que no ISAD, o que possibilita mais potência auxiliar • Economia de combustível* - 17% e 15% a mais no torque • Full Hybrid (FH) - Sistemas 300+V com possibilidade de tração exclusivamente elétrica, além de suplementar a potência do mci • Economia de combustível* - 29% e 20% a mais no torque • Para utilitários: economia – 26% e 15% a mais no torque • * Environmental Protection Agency (EPA)

  25. T a n q u e T a n q u e Cilindro VEs Plug-ins Eletricidade Gasolina Álcool Diesel/Biodiesel GNV Hidrogênio GNV/H2

  26. Tecnologias críticas • Motores de combustão interna • Ênfase passa da potência para eficiência • Células a combustível • Custo • Confiabilidade • Vida útil E associado os problemas de produção, armazenamento e distribuição do hidrogênio • Sistemas de controle • Custo • Confiabilidade

  27. Tecnologias críticas • Sistemas de abastecimento de energia • Baterias • Melhores relações kWh/kg e kWh/l autonomia 150 - 300 km • Custo menor • Redução do tempo de carga • Vida útil – de 3 /4 anos  8 a15 anos Automóvel a bateria 4 a 6 km/kWh 300kg de LI- possibilita a um VEB autonomia de 170 a 250 km Fonte: EPRI Journal – Fall 2005

  28. Tecnologias críticas • Sistemas de abastecimento de energia • Carga de baterias / Eletropostos • Estratégias para recarga que garantam a saúde das baterias • Mais eficiência (economia) • Sem degradação da performance das baterias • Redução do tempo de recarga (cargas rápidas) • Interface • EUA – 1.000 eletropostos e mais de 50.000 VEBs • Supercapacitores • Custo • Retenção da energia • Motores elétricos / geradores • Já existem motores bastante eficientes – ex., engrenagem + motor: 93% • Vida útil longa é característica deste componente • Projetos avançados como motores embutidos na roda • Necessidade de queda nos custos (escala)

  29. Evolução • EUA • Califórnia - início anos 90: Proporção crescente de novos carros do tipo Zero Emission Vehicles (ZEV) • 1993 - Governo cria Partnership for New Generation of Vehicles (PNGV) – US$ 1 bi - governo cobre metade dos investimentos das montadoras Meta 80 mpg (34 km/h) sem fixar tecnologia • 1998 Neighborhood Electric Vehicles (NEV) autorizados a circular em vias públicas com velocidade limitada a 40 km/h • 2003 Projeto Independence – VECaC • 2005 – Energy Policy Act – estímulos monetários para aquisição de VEBs, VEHs, VECaC • Europa • França nos anos 90: governo estimulou principais montadoras a lançar VEBs dando subsídios e incentivos fiscais aos compradores e fazendo compras via estatais • Taxa para circular no centro das cidades • Proibição para circulação de veículos convencionais nos centros históricos ou quando poluição do ar supere certo nível • Incentivos à aquisição de veículos menos poluentes

  30. Perspectivas no mundo e no Brasil Horizonte 2015 • VEs de célula a combustível • Sem viabilidade econômica no horizonte • (custo do veículo precisa ser dividido por pelo menos 10, investimentos na produção e distribuição do hidrogênio) • Solução VEH CaC Plug-in poderá ser uma intermediária • Veículos pesados devem se viabilizar antes dos leves • Célula a combustível estacionária será comercial antes

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