Agenda Tecnológica Setorial – ATSats.abdi.com.br/SiteAssets/AUTOMOTIVO - RD.pdf ·...

Centro de Gestão e Estudos EstratégicosCiência, Tecnologia e Inovação

RELATÓRIO DESCRITIVO DA CONSULTA ESTRUTURADA

Agenda Tecnológica Setorial – ATSAutomotivo

M O T O R I Z A Ç Ã O H Í B R I D A E L É T R I C A


Este texto integra um conjunto de documentos que compõem o projeto Agenda Tecnológica Setorial

(ATS), que inclui:

Panorama Econômico SetorialPanorama Tecnológico Setorial

Relatório Descritivo da Consulta EstruturadaRelatório Analítico da Consulta Estruturada

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Sumário

1. Introdução . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

2. Taxas de respostas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10

3. Resultados para o grupo de tecnologias de Acumuladores de Energia . . . . . 15

4. Resultados para o grupo de tecnologias de Geradores de Energia/Fonte Primária . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19

5. Resultados para o grupo de tecnologias de Motor de Tração . . . . . . . . . . . . 22

6. Resultados para o grupo de tecnologias de Sistemas de Controle e Potência . . . 25

7. Resultados para o grupo de tecnologias de Sistemas Auxiliares . . . . . . . . . 27

8. Resultados para o grupo de tecnologias de Infraestrutura . . . . . . . . . . . . . . 29

9. Síntese . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31

Lista de Figuras

Figura 1 – Composição dos respondentes da pesquisa estruturada da ATS do Setor Automotivo, segundo áreas de atuação . . . . . . . . . . . . . . 10

Figura 2 – Composição dos respondentes da pesquisa estruturada da ATS do Setor Automotivo, segundo grau de qualificação . . . . . . . . . . . . . . . 11

Figura 3 – Tecnologias emergentes analisadas na pesquisa estruturada, segundo grupos tecnológicos da ATS do Setor Automotivo . . . . . . 12

Figura 4 – Classificação das tecnologias emergentes do Setor Automotivo analisadas, segundo os critérios metodológicos da ATS . . . . . . . . . 14

Figura 5 – Classificação das tecnologias analisadas no grupo de Acumuladores de energia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15

Figura 6 – Classificação das tecnologias analisadas no grupo de geradores de energia/fonte primária . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19

Figura 7 – Classificação das tecnologias analisadas no grupo de motor de tração . . 22

Figura 8 – Classificação das tecnologias analisadas no grupo de sistemas de controle de potência . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25

Figura 9 – Classificação das tecnologias analisadas no grupo de sistemas auxiliares . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27

Figura 10 – Classificação das tecnologias analisadas no grupo de infraestrutura . . 29

Lista de Quadros

Quadro 1 – Grupos de tecnologias referentes aos subsistemas/componentes nas quais as tecnologias emergentes analisadas foram classificadas . . . . . . 11

Quadro 2 – Tecnologias consideradas não relevantes no grupo de tecnologias de Acumuladores de energia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

Quadro 2 – Tecnologias consideradas não relevantes no grupo de tecnologias de Acumuladores de energia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17

Quadro 3 – Tecnologias classificadas como relevantes prioritárias para o grupo de tecnologias de acumuladores de energia . . . . . . . . . . . 18

Quadro 4 – Tecnologias classificadas como relevantes críticas para o grupo de tecnologias de acumuladores de energia . . . . . . . . . . . 18

Quadro 5 – Tecnologias consideradas não relevantes no grupo de tecnologias de geradores de energia/fonte primária . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20

Quadro 6 – Tecnologias classificadas como relevantes prioritárias para o grupo de tecnologias de geradores de energia/fonte primária . . . 21

Quadro 7 – Tecnologias consideradas não relevantes no grupo de tecnologias motor de tração . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23

Quadro 8 – Tecnologias classificadas como relevantes prioritárias para o grupo de tecnologias de motor tração . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24

Quadro 9 – Tecnologia classificada como relevante crítica para o grupo de tecnologias de motor de tração . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24

Quadro 10 – Tecnologias consideradas não relevantes no grupo de sistemas de controle de potência . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25

Quadro 11 – Tecnologias classificadas como relevantes prioritárias para o grupo de tecnologias de sistemas de controle e potência . . . . . 26

Quadro 12 – Tecnologias classificadas como relevantes prioritárias para o grupo de sistemas auxiliares . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28

Quadro 13 – Tecnologia classificada como relevantes crítica para o grupo de sistemas auxiliares . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28

Quadro 14 – Tecnologias consideradas não relevantes no grupo de infraestrutura . . . 29

Quadro 15 – Tecnologias classificadas como relevantes prioritárias para o grupo de infraestrutura . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30

Agenda Tecnológica Setorial – ATS Relatório Descritivo da Consulta Estruturada

9

1. Introdução

A Agência Brasileira de Desenvolvimento Industrial (ABDI) e o Centro de Gestão e Es-tudos Estratégicos (CGEE) estão desenvolvendo o projeto Agendas Tecnológicas Seto-riais (ATS), visando identificar as tecnologias relevantes para a competitividade brasileira nos próximos 15 anos. Este relatório apresenta os resultados da pesquisa estruturada da ATS do Setor Automotivo, com foco no segmento de veículos híbridos, mais preci-samente, motorização híbrida-elétrica. Os veículos elétricos híbridos (VEH) são assim chamados por combinarem um motor de combustão interna com um gerador, uma ba-teria e um ou mais motores elétricos (Raskin e Shah, 2006). Segundo o Panorama Tec-nológico1, a emergência dos veículos elétricos (VE) e/ou VEH no início do século XXI se deve a uma reversão de expectativas ou mudanças reais que se observa atualmente: incertezas crescentes quanto à disponibilidade e ao preço do petróleo; a atenção (aperto legal) quanto às questões ambientais; e o avanço tecnológico crescente, mas ainda não plenamente resolvido, no campo das tecnologias relacionadas aos veículos elétricos, especificamente no que se refere ao armazenamento e recuperação de energia.

Nas páginas a seguir, são apresentados os resultados da consulta estruturada com público especializado, por meio da qual foram selecionadas as tecnologias considera-das mais relevantes: inicialmente, são mostrados os dados referentes ao universo de respondentes e, posteriormente, os resultados específicos obtidos com a aplicação do questionário.

1 Marx, Roberto; Mello, Adriana. Panorama Tecnológico da Agenda Tecnológica Setorial de Automotivo, 2013.

10AutomotivoMotorização Híbrida Elétrica

2. Taxas de respostas

O painel de respondentes da pesquisa estruturada da ATS do Setor Automotivo foi composto de 142 especialistas indicados pelo comitê técnico do estudo, pela ABDI e pelo CGEE. Deste total, 50 especialistas responderam aos questionários, totalizando um índice de respostas de aproximadamente 35%. A figura 1 apresenta as características referentes às áreas de atividades dos respondentes da pesquisa estruturada. Verifica-se uma participação significativamente superior de respondentes que atuam na indústria au-tomotiva (acima de dois terços). A participação dos respondentes da academia e de cen-tros de pesquisa, apesar de mais reduzida quando comparada aos agentes da indústria, é significativamente superior à dos respondentes da esfera governamental. Portanto, a composição dos respondentes da pesquisa estruturada desta ATS apresenta uma con-centração de agentes que atuam na indústria, seguida por acadêmicos/pesquisadores e pessoas ligadas ao governo.

Figura 1 – Composição dos respondentes da pesquisa estruturada da ATS do Setor Automotivo, segundo áreas de atuação

Área de atuação do respondente Academia/centros de pesquisa Governo Indústria Total

Nº de respondentes 11 3 36 50

Elaboração própria, com base nos resultados da pesquisa estruturada

Em relação ao nível de formação dos respondentes, podemos verificar, com base na Figura 2, seu elevado grau de qualificação. Nota-se que mais de 58% dos respondentes são pós-graduados, em nível de mestrado (36%) e de doutorado (22%). A participação de especialistas na área também é significativa, equivalendo a 28% dos respondentes. Em contrapartida, respondentes graduados e técnicos representam apenas 15% do total.


11

Figura 2 – Composição dos respondentes da pesquisa estruturada da ATS do Setor Automotivo, segundo grau de qualificação

Escolaridade do respondente Técnico Graduação Especialização Mestrado Doutorado Total

Nº de respondentes 2 5 14 18 11 50


No que tange ao conteúdo investigado na pesquisa, devido à amplitude de tecnolo-gias envolvidas em motores híbrido-elétricos, estas foram divididas em seis grupos de tecnologias, relacionados a diferentes subsistemas/componentes, como destacado no Quadro 1.

Quadro 1 – Grupos de tecnologias referentes aos subsistemas/componentes nas quais as tecnologias emergentes analisadas foram classificadas

Subsistemas Subsistemas/componentes Acumuladores de energia Baterias, Acumuladores mecânicos, Supercapacitores e sistemas acessórios à bateriaGeradores de energia/fonte primária Células (pilhas) a combustível, motores geradores, painéis fotovoltaicos

Motor de tração Elétrico e Combustão Interna

Sistemas de controle de potência – tração

Hardware/software de controle, semicondutores, sistemas de distribuição de energia no carro (cabos), freio regenerativo, aproveitamento de calor dissipado para geração de energiaCircuitos retificadoresModuladores de largura de pulsos (pulse width modulator – PWM) Chopers para controle de motores CC Fontes chaveadas para recarga de baterias durante a frenagem

Sistemas auxiliaresMateriais e componentes para inversores e conversores auxiliares, ar condicionado, bombas hidráulicas, bombas de vácuo, eletrônica de potência, Sistemas de arrefecimento e de controle de temperatura (inversor, fonte e baterias)

Infraestrutura Sistema onboard, estações de recarga e integração ao smart grid

Fonte: Panorama Tecnológico da ATS do Setor Automotivo, 2013

Segundo Marx e Mello (Panorama Tecnológico, 2013), em geral, a lógica da engenharia de veículos elétricos é a da integração da engenharia automotiva com a engenharia elé-trica/eletrônica. A integração de sistemas e sua otimização são as principais preocupa-ções para se atingir uma boa relação entre o desempenho e o custo do produto. Como


as características da propulsão elétrica são fundamentalmente diferentes daquelas da propulsão mecânica, uma nova visão de engenharia é requerida para que se integrem essas diferentes competências.

Assim, assumindo estas características, a pesquisa estruturada desta ATS foi dividida em seis questionários distintos nas áreas supracitadas. A Figura 3 apresenta o total de tecnologias emergentes investigadas. Ao todo, foram analisadas 138 tecnologias emer-gentes.2 O grupo Acumuladores de energia concentra a maior parte das tecnologias emergentes analisadas (32%); os grupos Geradores de energia/fonte primária e Motor de tração agrupam um número similar de tecnologias (aproximadamente 20% cada); e os grupos Sistemas de controle e potência e Infraestrutura reúnem, cada um, cerca de 10% das tecnologias investigadas.

Figura 3 – Tecnologias emergentes analisadas na pesquisa estruturada, segundo grupos tecnológicos da ATS do Setor Automotivo

Grupos de tecnologia

Acumuladores de energia

Geradores de energia/fonte

primária

Motor de tração

Sistemas de controle e potência

Sistemas auxiliares Infraestrutura Total

Nº de tecnologias emergentes analisadas

44 28 29 14 6 16 137


A figura 4 apresenta os resultados gerais obtidos com a análise da pesquisa estruturada, com base nos critérios utilizados para análise na metodologia da ATS. As tecnologias foram classificadas conforme exposto a seguir.

• Factíveis: tecnologias emergentes que podem ser produzidas no atual estado da arte e na perspectiva dos próximos 15 anos.

2 Originalmente, o questionário elencou 140 tecnologias, mas duas foram retiradas da análise por terem sido julgadas redundantes pelo comitê técnico.


13

• Não factíveis: tecnologias “irrealizáveis”, que demandam desenvolvimentos de no-vos materiais e/ou novos componentes e/ou novos processos, e que não poderiam ser produzidas no atual estado da arte e nem nos próximos 15 anos.

• Viáveis: tecnologias emergentes que possuem um resultado favorável, levando-se em conta uma análise de custo e benefício em relação às suas próprias caracterís-ticas ou em relação a outras tecnologias

• Não viáveis: não possuem viabilidade, segundo uma análise de custo e benefício em um horizonte de 15 anos, seja em comparação a outras tecnologias concorrentes ou pelas características da própria tecnologia emergente analisada.

• Não atrativa: apresenta como característica um lento/baixo grau de difusão espera-da no Brasil, em um horizonte de 15 anos.

Relevantes: são aquelas que terão rápido e alto grau de difusão no Brasil nos próximos 15 anos.

• Relevantes críticas: tecnologias relevantes em que se identifica baixo potencial de produção nos próximos 15 anos, demandando que tanto a indústria quanto as agên-cias de fomento e desenvolvimento busquem soluções que permitam seu desenvol-vimento e produção no Brasil

• Relevantes prioritárias: tecnologias emergentes com alto potencial de produção no Brasil no horizonte de 15 anos, entendendo-se que a indústria e as agências de fomento e desenvolvimento devem direcionar seus esforços para a consolidação e desenvolvimento de capacitações nestes segmentos.

Do conjunto de 137 tecnologias, 69 foram consideradas relevantes prioritárias e 4 foram classificadas como relevantes críticas. Portanto, mais da metade (53%) das tecnologias emergentes relacionadas a esta ATS destaca-se como relevante. As demais tecnologias (47%) foram “descartadas” pelo painel de respondentes.


Figura 4 – Classificação das tecnologias emergentes do Setor Automotivo analisadas, segundo os critérios metodológicos da ATS

Classificação das tecnologias analisadas

Não factível

Não viável

Não atrativa

Relevante prioritária

Relevante crítica

Total de tecnologias investigadas

No de tecnologias 4 33 27 69 4 137



15

3. Resultados para o grupo de tecnologias de Acumuladores de Energia

A pesquisa estruturada relacionada ao grupo de Acumuladores de energia refere-se à análise de um total de 44 tecnologias emergentes. A figura 5 apresenta a classificação das tecnologias emergentes investigadas, segundo os critérios metodológicos da ATS. Nota-se que, das tecnologias emergentes em tela, 20% foram consideradas não viáveis, 36% não atrativas e 9% não factíveis. Em contrapartida, cerca de um terço das tecno-logias investigadas foram avaliadas como relevantes, sendo que 13 dessas tecnologias foram classificadas como relevantes prioritárias e duas como relevantes críticas.

Figura 5 – Classificação das tecnologias analisadas no grupo de Acumuladores de energia


Não factível Não viável Não

atrativaRelevante prioritária

Relevante crítica

Total de tecnologias

investigadas



O Quadro 2 identifica as tecnologias que foram “descartadas”3 da análise por não terem sido consideradas relevantes.

3 Essas tecnologias irão compor um banco de dados de tecnologias emergentes para o setor automotivo.


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Os quadros 3 e 4 destacam as tecnologias relevantes identificadas na pesquisa como prioritárias e críticas, respectivamente. Como é possível verificar, predominam, no grupo de acumuladores de energia, seu desenvolvimento, uso e produção no país.

Quadro 3 – Tecnologias classificadas como relevantes prioritárias para o grupo de tecnologias de acumuladores de energia

Tecnologias relevantes prioritáriasUso de baterias de chumbo-ácido/carbono (PbC) em veículos elétricos híbridos, visando ao aumento de densidade energética e/ou aumento de densidade de potência e/ou à redução de peso e/ou custo das baterias.Uso de elementos químicos alternativos no eletrodo positivo (líquido) da bateria de sódio para veículos elétricos híbridos, plug-in ou veículos elétricos puros, visando ao aumento da densidade de energia e/ou de potência e/ou da vida útil da bateria.Uso de baterias de hidreto metálico de níquel (Ni-MH) em veículos elétricos híbridos, visando ao aumento de densidade energética e/ou aumento de densidade de potência e/ou à redução de peso e/ou custo das baterias.Uso de elementos químicos e materiais alternativos em baterias, visando retardar o processo de envelhecimento da bateria.Uso de BMS (battery management system) no gerenciamento da energia elétrica para controle da temperatura em veículos elétricos híbridos ou veículos elétricos puros, visando melhorar o gerenciamento de carga das células da bateria e/ou da temperatura e/ou aumentar a vida útil e/ou a segurança destes sistemas.Uso de BMS (battery management system) no gerenciamento da energia elétrica, em veículos elétricos híbridos ou veículos elétricos puros, visando ao controle da temperatura para melhorar o gerenciamento de carga das células da bateria e/ou aumentar a vida útil e/ou a segurança destes sistemas.Uso de BMS (battery management system) no aproveitamento da energia perdida pelo MCI para aquecimento das baterias em veículos elétricos híbridos e elétricos puros, visando melhorar o gerenciamento de carga das células da bateria e/ou da temperatura e/ou aumentar vida útil e/ou a segurança destes sistemas.Uso de EDLC (electric double-Layer capacitor) – capacitor de dupla camada em trólebus sem catenárias, visando ao aumento de capacidade para lidar com transientes ou variações de potência, com redução do tempo de carga e descarga.Uso de LIC (lithiumIon capacitor) – capacitor de íon lítio em trólebus sem catenárias, visando ao aumento de capacidade para lidar com transientes e/ou variações de potência, com redução do tempo de carga e descarga.Uso de EDLC (electric double-layer capacitor) – capacitor de dupla camada em conjunto com as baterias dos veículos elétricos híbridos, visando ao aumento da capacidade para lidar com transientes de alta potência, melhoria da dinâmica veicular (aceleração) e/ou aumento da vida útil das baterias.Uso de nanotecnologia em supercapacitores (EDLC e LIC), visando ao aumento de capacidade de armazenamento e/ou vida útil.Uso de tecnologias de refrigeração de bateria em veículos elétricos híbridos e veículos elétricos puros, visando ao controle da temperatura ideal de trabalho das baterias.Uso de softwares para gerenciamento de carga e temperatura em veículos elétricos híbridos e elétricos puros, visando melhorar o gerenciamento de carga das células da bateria e/ou da temperatura e/ou aumentar a vida útil e/ou a segurança destes sistemas.


Quadro 4 – Tecnologias classificadas como relevantes críticas para o grupo de tecnologias de acumuladores de energia

Tecnologias relevantes críticasUso de baterias de íon lítio – íon (Co, Mn, FePO4, Ni etc.) em veículos elétricos híbridos e plug-in, visando ao aumento de densidade energética e/ou aumento de densidade de potência e/ou à redução de peso e/ou custo das baterias.Uso de baterias de íon lítio – íon (Co, Mn, FePO4, Ni etc.) em veículos elétricos puros, visando ao aumento de densidade energética e/ou aumento de densidade de potência e/ou à redução de peso e/ou custo das baterias.



19

4. Resultados para o grupo de tecnologias de Geradores de Energia/Fonte Primária

A pesquisa estruturada relacionada ao grupo de tecnologias de geradores de energia/fonte primária refere-se à análise de um total de 28 tecnologias emergentes. Com base nessas respostas (Figura 6), podemos identificar que, das tecnologias analisadas, pouco mais da metade foram consideradasnão viáveis ou não atrativas. As tecnologias relevan-tes prioritárias somaram 43%.

Figura 6 – Classificação das tecnologias analisadas no grupo de geradores de energia/fonte primária

Classificação das tecnologias analisadas Não factível Não

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No quadro 5, podemos verificar quais tecnologias foram consideradas não relevantes.


Quadro 5 – Tecnologias consideradas não relevantes no grupo de tecnologias de geradores de energia/fonte primária

Classificação das tecnologias Tecnologias não relevantes

Tecnologia não viável

Uso de material de eletrólito para pilhas (células) de combustível de membrana polimérica em veículos elétricos híbridos ou veículos elétricos puros, visando ao aumento vida útil (meta de 8.000h) e/ou controle de temperatura de operação e/ou maior resistência a contaminantes de combustível e/ou redução do uso de platina como catalisador.Uso de pilhas (células) de óxido sólido em veículos elétricos híbridos ou veículos elétricos puros, visando ao aumento de vida útil (meta de 8.000h) e/ou redução de temperatura de operação.Uso de eletrocatalisadores alternativos ao Ni em pilhas (células) a combustível de óxido sólido em veículos elétricos híbridos ou veículos elétricos puros, visando ao aumento da vida útil (meta de 8.000h) e/ou redução de temperatura de operação para 650-700oC.Uso de gás natural em células (pilhas) a combustível em veículos elétricos híbridos ou veículos elétricos puros, visando à redução de custo de operação e/ou de impacto ambiental.Uso de gases ricos em metano em células (pilhas) a combustível em veículos elétricos híbridos ou veículos elétricos puros, visando à redução de custo de operação e/ou de impacto ambiental.Uso de biogás em células (pilhas) a combustível em veículos elétricos híbridos ou veículos elétricos puros, visando à redução de custo de operação e/ou de impacto ambiental.Uso de células (pilhas) a combustível sem pré-reforma, com utilização direta de combustível em veículos elétricos híbridos ou veículos elétricos puros, visando à redução de custo de operação e/ou de impacto ambiental.Uso de painéis fotovoltaicos em veículos elétricos híbridos ou veículos elétricos puros, visando à geração embarcada de energia a partir de fonte renovável.Uso de tecnologia de acoplamento mecânico em motor a combustão interna em veículos elétricos híbridos, visando à redução de componentes mecânicos e/ou redução de ruído e/ou de perdas de energia.Uso de motor a combustão interna com melhorias nos sistemas de integração e controle do gerador em veículos elétricos híbridos, visando gerenciar energia na saída do gerador.Uso de motor a combustão interna especifico para combustíveis de fontes renováveis em veículos elétricos híbridos, visando ao aumento da eficiência da conversão de energia e/ou à redução de custo de operação e/ou de impacto ambiental.Uso de motor a combustão interna ciclo Wankel em veículos elétricos híbrido, visando ao aumento da eficiência da conversão de energia.

Tecnologias não atrativas

Uso de células (pilhas) a combustível com hidrogênio líquido em veículos elétricos híbridos ou veículos elétricos puros, visando ao armazenamento mais seguro de hidrogênio.Uso de motor a combustão interna seguidor de eficiência em veículos elétricos híbridos, visando atingir melhor eficiência do motor durante sua operação.Uso de motor a combustão interna downspeedy em veículos elétricos híbridos, visando atingir melhor ponto de eficiência do motor durante sua operação.Uso de motor de combustão interna desenvolvido especificamente para biodiesel em veículos elétricos híbridos, visando ao aumento da eficiência da conversão de energia e/ou redução de custo de operação e/ou impacto ambiental.


O quadros 6 apresenta as tecnologias consideradas relevantes prioritárias.


21

Quadro 6 – Tecnologias classificadas como relevantes prioritárias para o grupo de tecnologias de geradores de energia/fonte primária

Tecnologias relevantes prioritáriasUso de motor a combustão interna desenvolvido especificamente para etanol em veículos elétricos híbridos, visando ao aumento da eficiência da conversão de energia e/ou redução de custo de operação e/ou de impacto ambiental.Uso de células (pilhas) a combustível com fulereno em nanotubos ou fibras de carbono como armazenador de hidrogênio em veículos elétricos híbridos ou veículos elétricos puros, visando ao armazenamento mais seguro de hidrogênio.Uso de células (pilhas) a combustível com hidretos metálicos como armazenador de hidrogênio em veículos elétricos híbridos ou veículos elétricos puros, visando ao armazenamento mais seguro de hidrogênio.Uso de células (pilhas) a combustível com hidrogênio gasoso armazenado em cilindros de pressão em veículos elétricos híbridos ou veículos elétricos puros, visando ao armazenamento e abastecimento mais seguro de hidrogênio.Uso de etanol em células (pilhas) a combustível em veículos elétricos híbridos ou veículos elétricos puros, visando à redução de custo de operação e/ou de impacto ambiental.Uso de motor a combustão interna ciclo Otto com melhorias no design do motor em veículos elétricos híbridos, visando ao aumento da eficiência da conversão de energia.Uso de motor a combustão interna ciclo Diesel com etanol como combustível em veículos elétricos híbridos, visando ao aumento da eficiência da conversão de energia e/ou à redução de custo de operação e/ou de impacto ambiental.Uso de motor a combustão interna multicombustível (tipo flex) em veículos elétricos híbridos, visando ao aumento da eficiência da conversão de energia e/ou à redução de custo de operação e/ou de impacto ambiental.Uso de DME (dimetil éter) como combustível em motores a combustão interna em veículos elétricos híbridos, visando ao aumento da eficiência da conversão de energia, e/ou à redução de custo de operação e/ou de impacto ambiental.Uso de DEE (dietil éter) como combustível em motores a combustão interna em veículos elétricos híbridos, visando ao aumento da eficiência da conversão de energia, e/ou à redução de custo de operação e/ou de impacto ambiental.Uso de motor a combustão interna ciclo Atkinson em veículos elétricos híbridos, visando ao aumento da eficiência da conversão de energia.Uso de motor a combustão interna ciclo Diesel com melhorias no design do motor em veículos elétricos híbridos, visando ao aumento da eficiência da conversão de energia.


Estes resultados sugerem que, neste grupo, destaca-se a existência de capacitações produtivas e estruturas científicas para o desenvolvimento, uso e produção das tecnolo-gias relevantes para o horizonte de 15 anos.


5. Resultados para o grupo de tecnologias de Motor de Tração

No grupo tecnológico de motor de tração, foram analisadas 29 tecnologias emergentes. A Figura 7 apresenta a avaliação dos respondentes em relação às tecnologias investiga-das. Nota-se que, desse conjunto, identificou-se uma pequena proporção de tecnologias como não factíveis ou não atrativas, um número maior delas teve classificação de não viáveis, e 55% (mais da metade) destacaram-se como relevantes, grande parte das quais classificadas como prioritárias.

Figura 7 – Classificação das tecnologias analisadas no grupo de motor de tração


Não factível

Não viável

Não atrativa

Relevante prioritária

Relevante crítica




O quadro 7 apresenta o conjunto de tecnologias consideradas não relevantes para este grupo de tecnologias emergentes.


23

Quadro 7 – Tecnologias consideradas não relevantes no grupo de tecnologias motor de tração


Tecnologia não viável

Uso de motor elétrico de corrente contínua (CC) com ímã permanente (brush type DC) e refrigeração líquida aplicados em veículos elétricos híbridos ou veículos elétricos puros de baixo custo, visando substituir materiais terras-raras por outros de menor custo.Uso de motor elétrico de corrente contínua (CC) de indução com refrigeração a água aplicados em veículos elétricos híbridos ou veículos elétricos puros de baixo custo, visando substituir materiais terras-raras por outros de menor custo.Uso de motor elétrico de corrente contínua (CC) com ímã permanente sem escovas (brushless) e refrigeração líquida aplicados em veículos elétricos híbridos ou veículos elétricos puros de baixo custo, visando reduzir tamanho do motor.Uso de motores elétricos integrados a suspensão (hub motors) aplicados em veículos elétricos híbridos ou veículos elétricos puros, visando melhorar a arquitetura do veículo.Uso de motores elétricos integrados a suspensão (hub motors) com eletrificação do diferencial aplicados em veículos elétricos híbridos ou veículos elétricos puros, visando melhorar a arquitetura do veículo.Uso de fibra de carbono/compósitos em componentes de motores elétricos em veículos elétricos híbridos ou veículos elétricos puros, visando à redução da sua massa.Uso de motores estacionários ciclo Atkinson em veículos elétricos híbridos paralelos ou plug-in, visando ao aumento da eficiência energética.Uso de motores estacionários ciclo Miller em veículos elétricos híbridos paralelos ou plug-in, visando ao aumento da eficiência energética.Uso de motores rotativos ciclo Wankel em veículos elétricos híbridos paralelos ou plug-in, visando ao aumento da potência e à redução de peso do motor.Uso de microturbinas em motores rotativos aplicados em veículos elétricos híbridos paralelos ou plug-in, visando à redução de custo e/ou ruído da operação.Uso de combustíveis alternativos (etanol, biogás, GNV, biodiesel) em motores rotativos aplicados em veículos elétricos híbridos paralelos/plug-in, visando aumentar a eficiência do motor.


Uso de motor elétrico de corrente alternada (CA) síncrono de ímãs permanentes e refrigeração líquida aplicados em veículos elétricos híbridos ou veículos elétricos puros, visando reduzir perdas por indução devido à comutação em alta frequência.Uso de motor elétrico de corrente alternada (CA) síncrono de ímãs permanentes e refrigeração líquida com a tecnologia high-voltage hairpin aplicados em veículos elétricos híbridos ou veículos elétricos puros, visando reduzir a massa específica.


Por sua vez, os quadros 8 e 9 apresentam as tecnologias relevantes prioritárias e críticas para o grupo de tecnologias de motor de tração.


Quadro 8 – Tecnologias classificadas como relevantes prioritárias para o grupo de tecnologias de motor tração

Tecnologias relevantes prioritáriasUso de motor elétrico de corrente alternada (CA) de indução com refrigeração líquida aplicado em veículos elétricos híbridos ou veículos elétricos puros, visando reduzir o tamanho do motor e/ou substituir materiais terras-raras por outros mais baratos e/ou mais fácil obtenção.Uso de vernizes resistentes e materiais isolantes resistentes a 200oC nos componentes de motores elétricos aplicados em veículos elétricos híbridos ou veículos elétricos puros, visando aumentar a densidade de potência.Uso de mancais isolados em componentes de motores elétricos aplicados em veículos elétricos híbridos ou veículos elétricos puros, visando evitar dano por passagem de corrente.Uso de motores com ignição por centelha (SI) aplicados em veículos elétricos híbridos ou plug-in, visando otimização do regime para rotação constante.Uso de motores com ignição por compressão (CI) aplicados em veículos elétricos híbridos/plug-in, visando otimização do regime para rotação constante.Uso de combustíveis alternativos (etanol, biogás, GNV, biodiesel) em motores para veículos elétricos híbridos ou plug-in, visando ao aumento da eficiência do motor.Uso de ignição por centelha (SI) sobrealimentada em motores alternativos aplicados em veículos elétricos híbridos paralelos ou plug-in, visando à redução das emissões de gases e/ou do consumo de combustível.Uso de ignição por centelha (SI) e etanol de alto desempenho aplicados, simultaneamente, em motores alternativos, em veículos elétricos híbridos paralelos ou plug-in, visando à redução das emissões de gases e/ou do consumo de combustível.Uso de ignição por centelha (SI) em motores alternativos com sistemas de injeção aplicados em veículos elétricos híbridos paralelos ou plug-in, resistentes ao etanol, visando à redução das emissões de gases e/ou do consumo de combustível.Uso de ignição por centelha (SI) em motores alternativos otimizados para operação em misturas pobres (lean burn engines) aplicados em veículos elétricos híbridos paralelos ou plug-in, visando à redução das emissões de gases e/ou do consumo de combustível.Uso de diesel com gerenciamento eletrônico em motores alternativos utilizando ARLA 32 para controle de emissões, aplicados em veículos elétricos híbridos paralelos ou plug-in, visando à redução das emissões de gases e/ou do consumo de combustível.Uso de diesel com gerenciamento eletrônico em motores alternativos utilizando filtros de particulados de tamanho reduzido aplicados em veículos elétricos híbridos paralelos ou plug-in, visando à redução das emissões de gases e/ou do consumo de combustível.Uso de motor a combustão interna multicombustível (tipo flex) com melhorias no design do motor em veículos elétricos híbridos paralelos/plug-in, visando ao aumento da eficiência da conversão de energia e/ou à redução de custo de operação e/ou de impacto ambiental.Uso de DEE (dietil éter) como combustível em motores a combustão interna em veículos elétricos híbridos paralelos ou plug-in, visando ao aumento da eficiência da conversão de energia e/ou à redução de custo de operação e/ou de impacto ambiental.Uso de DME (dimetil éter) como combustível em motores a combustão interna em veículos elétricos híbridos paralelos ou plug-in, visando ao aumento da eficiência da conversão de energia e/ou à redução de custo de operação e/ou de impacto ambiental


Quadro 9 – Tecnologia classificada como relevante crítica para o grupo de tecnologias de motor de tração

Tecnologia relevante críticaUso de materiais magnéticos de alto desempenho em motores elétricos aplicados em veículos elétricos híbridos ou veículos elétricos puros, visando ao aumento da densidade de potência e/ou do rendimento dos motores.


Portanto, para o grupo de tecnologias emergentes referentes a motor de tração, nota-se que as tecnologias relevantes identificadas são classificadas majoritariamente como prio-ritárias, reforçando a percepção de que o Brasil possui capacitações neste segmento.


25

6. Resultados para o grupo de tecnologias de Sistemas de Controle e Potência

No grupo de tecnologias de sistemas de controle e potência, foram analisadas 14 tec-nologias emergentes. Com base nos dados apresentados na figura 8, percebe-se que somente 21% das tecnologias foram avaliadas como não atrativas e, assim, armazena-das no banco de dados; todas as demais (79%) foram identificadas como tecnologias relevantes prioritárias.

Figura 8 – Classificação das tecnologias analisadas no grupo de sistemas de controle de potência

Classificação das tecnologias analisadas Não atrativa Relevante prioritária Total de tecnologias

investigadasNo de tecnologias 3 11 14


O quadro 10 apresenta o conjunto de tecnologias emergentes, referentes ao grupo de sistemas de controle e potência, classificadas como não relevantes pelo painel de res-pondentes.

Quadro 10 – Tecnologias consideradas não relevantes no grupo de sistemas de controle de potência


Uso de sistemas de aproveitamento de calor dissipado para geração de energia (motores Sterling) em veículos elétricos híbridos e veículos elétricos puros, visando reduzir perdas com dissipação de energia.

Uso de sistemas de aproveitamento de calor dissipado para geração de energia (motores Sterling) em veículos elétricos híbridos e veículos elétricos puros, visando aumentar a segurança dos usuários.

Uso de suspensão regenerativa em veículos elétricos híbridos e veículos elétricos puros, visando ao reaproveitamento da dissipação de energia.



As tecnologias classificadas como relevantes são apresentadas no quadro 11.

Quadro 11 – Tecnologias classificadas como relevantes prioritárias para o grupo de tecnologias de sistemas de controle e potência

Tecnologias relevantes prioritáriasUso de sistemas de gerenciamento de múltiplas fontes de energia em veículos elétricos híbridos, visando à otimização do uso de energia.Uso de conectores à base de materiais de alta condutividade e resistência ao desgaste em sistemas de distribuição de energia aplicados em veículos elétricos híbridos e veículos elétricos puros, visando reduzir perdas com dissipação de energia.Uso de conectores à base de materiais de alta condutividade e resistência ao desgaste em sistemas de distribuição de energia aplicados em veículos elétricos híbridos e veículos elétricos puros, visando aumentar a segurança dos usuários.Uso de freio regenerativo KERS em veículos elétricos híbridos e veículos elétricos puros, visando aumentar a segurança dos usuários.Uso de freio regenerativo KERS em veículos elétricos híbridos e veículos elétricos puros, visando reduzir perdas com dissipação de energia.Uso de sistemas de sincronização de motores independentes de cada roda em veículos elétricos híbridos e veículos elétricos puros com hub motors, visando aumentar a segurança da utilização e/ou a eficiência do uso de energia.Uso de sistemas de proteção de distribuição de energia durante engate rápido em trocas de baterias aplicados em veículos elétricos híbridos e veículos elétricos puros, visando aumentar a segurança dos usuários.Uso de sistemas de proteção de distribuição de energia durante engate rápido em trocas de baterias aplicados em veículos elétricos híbridos e veículos elétricos puros, visando reduzir perdas com dissipação.Uso de semicondutores (IGBT) em inversores de frequência aplicados em veículos elétricos híbridos e veículos elétricos puros, visando à redução de custos.Uso de unidade de controle principal de energia em veículos elétricos híbridos seriais, visando à otimização da engenharia de hibridização da energia embarcada.Uso de sistemas integrados de controle do motor de tração elétrica e do motor a combustão interna em veículos elétricos híbridos, visando à otimização da engenharia de hibridização da energia embarcada.


O fato de a totalidade das tecnologias relevantes identificadas terem sido classificadas como prioritárias mostra que há estrutura produtiva e cientifica para a sua produção, mas com problemas de competitividade ante os concorrentes asiáticos, em especial. Estas capacitações devem ser consolidadas, no sentido de se elevar a competitividade da in-dústria nacional do setor.


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7. Resultados para o grupo de tecnologias de Sistemas Auxiliares

A pesquisa estruturada relacionada ao grupo de tecnologias de sistemas auxiliares refe-re-se à análise de um total de seis tecnologias emergentes. A figura 9 apresenta a clas-sificação das tecnologias emergentes investigadas, segundo os critérios metodológicos da ATS. Nota-se que as seis tecnologias emergentes em tela foram classificadas como relevantes, sendo cinco delas identificadas como relevantes prioritárias e uma como relevante crítica.

Figura 9 – Classificação das tecnologias analisadas no grupo de sistemas auxiliares

Classificação das tecnologias analisadas Relevante prioritária Relevante crítica Total de tecnologias

investigadasNo de tecnologias 5 1 6


Os quadros 12 e 13 destacam as tecnologias relevantes identificadas como prioritárias e críticas, respectivamente.


Quadro 12 – Tecnologias classificadas como relevantes prioritárias para o grupo de sistemas auxiliares

Tecnologias relevantes prioritáriasUso de dispositivos semicondutores, componentes passivos, microprocessadores e trocadores de calor em conversores auxiliares (inclusive DC/DC) para outros sistemas aplicados em veículos elétricos híbridos e elétricos puros, visando à redução de custos.Uso de sistemas de iluminação, sistema de multimídia e telemetria, recarga de dispositivos pessoais adaptados para veículos elétricos híbridos e veículos elétricos puros, visando ao aumento do conforto.Uso de bombas e compressores elétricos em veículos elétricos híbridos e veículos elétricos puros, visando ao aumento da eficiência energética.Uso de tração elétrica independente nas quatro rodas com sistemas de reaproveitamento da energia dissipada pelos sistemas de tração em veículos elétricos híbridos, visando ao aumento da eficiência e/ou do desempenho.Uso de sistema de arrefecimento ar/líquido com faixa de temperatura integrado entre MCI e motores elétricos (de tração e de outros sistemas, como os de ar condicionado e de bombas) em veículos elétricos híbridos, visando ao aumento da eficiência e do desempenho.


Quadro 13 – Tecnologia classificada como relevante crítica para o grupo de sistemas auxiliares

Tecnologia relevante críticaUso de fibra de carbono/compósitos em veículos elétricos híbridos ou veículos elétricos puros, visando à redução da massa do veículo.


Ressalta-se que o grupo de sistemas auxiliares é o que apresentou o menor número de tecnologias emergentes na análise. Em contrapartida, neste grupo identificou-se uma porcentagem elevada de tecnologias relevantes (100%), com concentração nas prioritárias.


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8. Resultados para o grupo de tecnologias de Infraestrutura

Em relação ao segmento de tecnologias de infraestrutura, foram investigadas 16 tecno-logias emergentes. Como se observa na figura 10, 12% das tecnologias foram julgadas não viáveis e 6% não atrativas. Por outro lado, 81% foram consideradas relevantes prio-ritárias. O fato de nenhuma tecnologia crítica ter sido identificada expressa a existência de capacitações no país para o desenvolvimento, produção e uso das tecnologias rele-vantes deste grupo.

Figura 10 – Classificação das tecnologias analisadas no grupo de infraestrutura

Classificação das tecnologias analisadas Não viável Não atrativa Relevante

prioritáriaTotal de tecnologias

investigadasNo de tecnologias 1 2 13 16


O quadro 14 apresenta o conjunto de tecnologias consideradas não relevantes para este grupo de tecnologias emergentes.

Quadro 14 – Tecnologias consideradas não relevantes no grupo de infraestrutura


Não viávelUso de sistema programável de transferência de energia por indução em veículos elétricos híbridos plug-in ou veículos elétricos puros, visando integrar a rede elétrica existente ao sistema de recarga do veículo (smart grid).

Não atrativa

Uso de carregamento por indução como técnica para carregamento rápido da bateria em veículos elétricos híbridos paralelos plug-in ou veículos elétricos puros, visando à redução do tempo de recarga.Uso de <i>powerlinecomunicatio</i>n entre veículos elétricos híbridos ou veículos elétricos puros e a rede elétrica existente, visando integrar a rede elétrica existente ao sistema de recarga do veículo (smart grid).


O quadro 15 apresenta as tecnologias relevantes prioritárias para o grupo de tecnologias de infraestrutura.


Quadro 15 – Tecnologias classificadas como relevantes prioritárias para o grupo de infraestrutura

Tecnologias relevantes prioritáriasUso de protocolos de conexão do VEHP (veículo elétrico híbrido paralelo plug-in) ou veículo elétrico puro com a rede de abastecimento, visando ao abastecimento seguro e/ou eficiente do veículo.Uso de sistema de carregamento rápido da bateria em veículos elétricos híbridos paralelos plug-in ou veículos elétricos puros, visando à redução do tempo de recarga.Uso de sistema de carregamento rápido da bateria através do uso de supercapacitores em trólebus elétricos híbridos paralelos plug-in, visando à redução do tempo de recarga.Uso de sistema onboard (conversores/inversores) como sistema de carregamento rápido da bateria em veículos elétricos híbridos paralelos plug-in ou veículos elétricos puros, visando à redução do tempo de recarga.Uso de sistema programável de recarga lenta CC e CA em veículos elétricos híbridos plug-in ou veículos elétricos puros, visando integrar a rede elétrica existente ao sistema de recarga do veículo (smart grid). Uso de sistema programável de transferência de energia por contato em veículos elétricos híbridos plug-in ou veículos elétricos puros, visando integrar a rede elétrica existente ao sistema de recarga do veículo (smart grid).Uso de sistema programável de transferência de energia por plugs de CC e CA em veículos elétricos híbridos plug-in ou veículos elétricos puros, visando integrar a rede elétrica existente ao sistema de recarga do veículo (smart grid).Uso de smart grid utilizando a energia acumulada em baterias de veículos elétricos híbridos ou veículos elétricos puros para fornecer energia elétrica para a rede em horários de pico em sistemas de energia.Uso de protocolo de comunicação interativo entre veículos elétricos híbridos ou veículos elétricos puros e a rede elétrica existente, visando integrar a rede elétrica existente ao sistema de recarga do veículo (smart grid).Uso de infraestrutura wireless entre veículos elétricos híbridos ou veículos elétricos puros e a rede elétrica existente, visando integrar a rede elétrica existente ao sistema de recarga do veículo (smart grid).Uso da infraestrutura cabeada entre veículos elétricos híbridos ou veículos elétricos puros e a rede elétrica existente, visando integrar a rede elétrica existente ao sistema de recarga do veículo (smart grid).Uso de aplicativos para gestão de energia (pelo usuário e pelas empresas de energia) entre veículos elétricos híbridos ou veículos elétricos puros e a rede elétrica existente através de infraestrutura cabeada, visando integrar a rede elétrica existente ao sistema de recarga do veículo (smart grid).Uso de sistema de armazenamento de energia através de banco de baterias, visando transferir energia de forma mais rápida, no momento da recarga, aos veículos elétricos híbridos ou veículos elétricos puros.


Portanto, o elevado número de tecnologias classificadas como relevantes prioritárias pode ser lido como um dado positivo, refletindo que há um caminho promissor para o direcionamento dos esforços científicos, tecnológicos e produtivos no setor.


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9. Síntese

Na pesquisa estruturada da ATS do Setor Automotivo, 50 respondentes avaliaram 137 tecnologias emergentes relacionadas à motorização híbrido-elétrica, divididas em seis grupos distintos: i) acumuladores de energia; ii) geradores de energia; iii) motor de tra-ção; iv) sistemas de controle de potência – tração; v) sistemas auxiliares; e vi) infraestru-tura. Mais da metade das tecnologias listadas foi avaliada pelo público como relevante no atual contexto, sendo que, dessas, a maioria foi classificada como prioritária (somente quatro tecnologias foram elencadas como críticas). As tecnologias relevantes prioritárias estão presentes em todos os grupos tecnológicos analisados. Este dado sugere que o país possui boas condições, em termos de capacitações científicas/tecnológicas e pro-dutivas, para o desenvolvimento, produção e uso destas tecnologias, e estas capacita-ções devem ser consolidadas por meio de ações específicas de apoio.

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