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TRANSPORTES:
ENERGIA E AMBIENTE
João Reis Simões
Engº Mecânico
Comissão de Especialização Energia 19/Março/2019
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Balanço energético 1981 – 2017
Sector de actividade
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• a elevada taxa de crescimento do consumo de
energia no Sector dos Transportes entre 1985 e 2002
• o facto de a partir de 1992 ter passado a constituir a
maior parcela do consumo nacional de energia final
• de 2002 a 2009 há uma estabilização em ambos
• de 2009 a 2013 registou-se decréscimo, mais forte
nos transportes
• de 2013 a 2017 registou-se aumento, mais forte nos
transportes
Os aspectos mais salientes são:
Balanço energético 1981 – 2017
Sector de actividade
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Balanço energético 1981 – 2017
Modo de transporte
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O transporte rodoviário é dominante em todo
o período analisado evoluindo de 83 a 95 %.
Balanço energético 1981 – 2017
Modo de transporte
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Balanço energético 1981 – 2017
Tp. Rodoviário – Formas de energia
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Balanço energético 1981 – 2017
Tp. Rodoviário – Partição formas de energia
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O gasóleo e o biodiesel são dominantes:
• são utilizados em motores de ciclo termodinâmico
Diesel, em ligeiros e pesados.
O gás natural comprimido (GNC) é utilizado em veículos
pesados (autocarros).
A gasolina e o GPL são utilizados em motores de ciclo
termodinâmico Otto, em ligeiros.
O gás natural liquefeito (GNL) poderá vir a ser utilizado
também em veículos pesados de mercadorias.
Balanço energético 1981 – 2017
Tp. Rodoviário – Formas de energia
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Balanço energético 1981 – 2017
Tp. Ferroviário – Formas de energia
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Balanço energético 1981 – 2017
Tp. Ferroviário – Partição formas de energia
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A energia eléctrica tem vindo a substituir, numa
evolução quase linear, o gasóleo.
A partir de 2001 a energia eléctrica passou a ser
dominante.
Em 2017 a energia eléctrica tinha o peso de 80 %.
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Tp. Ferroviário – Formas de energia
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Formas de energia alternativas
MOTORTÉRMICO
CICLO DIESEL
ÉSTERMETÍLICO
(BIODIESEL)
BIOMASSAHIDROGÉNIO
PILHADE
COMBUSTÍVEL
MOTOR
ELÉCTRICO
MOTORTÉRMICO
CICLO OTTO
GÁS NATURAL
ÁLCOOLBATERIAS
Centrais Solares ou Nucleares
Rede distribuição
LÍQUIDO
COMPRIMIDO
DIESEL
RENOVÁVEL
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no Brasil – por iniciativa governamental
• nos EUA
• por iniciativa dos agricultores e
industriais; apoio governamental através da
redução de taxas
Formas de energia alternativas
Éster metílico (biodiesel)
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Em Portugal
• aspecto mais importante talvez seja o
impacto social, através do desenvolvimento
da agricultura no interior do País
• estabelecer acordos com as Grandes
Empresas de Transporte para utilizarem
B20 (mistura com 20 % de éster metílico)
Formas de energia alternativas
Éster metílico
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Formas de energia alternativas
Diesel Renovável
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Formas de energia alternativas derivadas de
óleos vegetais VO
Biodiesel
Obtido por transesterificação ➔ TVO
Diesel renovável
Obtido por hidrogenização ➔ HVO
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Tracção eléctrica
Formas de energia alternativas
A tracção eléctrica é a solução do futuro, mas énecessário para a sua expansão:
• redução do custo das baterias• ocorrerá com o aumento da produção
• aumento da autonomia• ocorrerá como resultado da investigação
Notícia recente informa que Técnica portuguesa está a desenvolver bateria com electrólito sólido que resolve aquelas condicionantes.
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Tracção eléctrica - Pilha
O carregamento pode ser feito em casa à
noite, permitindo descarregar para a rede
durante o dia
O carregamento pode ser feito em postos de
recarga – é necessário criar rede
Formas de energia alternativas
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Tracção eléctrica - Pilha de Combustível
Os veículos transportam o hidrogénio
em depósitos
O hidrogénio deve ser produzido em
centrais nucleares ou solares voltaicas
Formas de energia alternativas
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A vida útil económica dos veículos pesados é
mais elevada do que a dos ligeiros, pelo que
nesse domínio a redução da utilização do
gasóleo será mais demorada.
Balanço energético 1981 – 2017
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A conclusão é:
OS MOTORES DE CICLO DIESEL NÃO
VÃO SER ABANDONADOS
Ciclo termodinâmico do motor
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O Regulamento de Gestão do Consumo de Energia para o Sector dos
Transportes
RGCEST
Foi aprovado pela Portaria nº 228/90
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RGCEST
Define empresa consumidora intensiva de energia:
Consumo > 500 tep/ano
Impõe a realização de:
• Auditoria energética (AE) a cada 3 anos
• Plano de racionalização do consumo de energia(PRCE) durante 3 anos
• Redução da intensidade energética (IE) de 5 %
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RGCEST
Desconheço a quantidade de empresas quecumpriram o RGCEST, mas temo que tenha sidomuito reduzida pois a DGEG nunca dispôs deTécnicos com conhecimento na área.
A Agência para Energia (ADENE) tem váriasDirecções mas até há pouco tempo não tinha uapara Transportes.
Agora tem uma para Indústria e Mobilidade!
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RGCEST
• a frota• características técnicas• quilometragem• organização da manutenção• organização da utilização
• as formas de energia• Consumos
• a intensidade energética (L/t.km ou L/pass.km)• A formação dos Motoristas
A AE tem como objectivo avaliar:
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PRCE - áreas de actuação principais:
• escolha de veículos
• manutenção dos veículos
• escalonamento dos veículos
• formação dos Motoristas
Sendo fundamental:
• formar os Empresários
• para que acreditem que é possível
racionalizar
RGCEST
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• relação de transmissão do diferencial 5
= 20 veículos diferentesx 2
2• potência do motor
• quantidade de relações da caixa
de velocidades
x 25
2
Plano de racionalização
Escolha dos veículos
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• tara
• coeficiente de resistência aerodinâmica
▪ Cx
▪ deflectors aerodinâmicos
• coeficente de resistência ao rolamento
Note-se que num autocarro urbano de 19 t de pesobruto, das quais só são utilizadas 16 t, o valor da tara éde 11 t e dos passageiros 5 t, pelo que a redução da taraé um aspecto fundamental na especificação.
Plano de racionalização
Escolha dos veículos
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• adoptar um plano de manutenção preventiva
sistemática:
o substituição do filtro de ar
o limpeza dos injectors
o afinação da bomba imjectora
o limpeza do radiador
o verificação da pressão de enchimento
dos pneus
Plano de racionalização
Manutenção dos veículos
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• efectuar operações de manutenção
condicionada (diagnóstico):
o verificação do avanço à injecção
o medição da opacidade dos gases de
escape
o alinhamento da direcção
Plano de racionalização
Manutenção dos veículos
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• considerar a influência que vários factores
exercem sobre o consumo de energia:
o taxa de ocupação - TO
o velocidade média – v
o não transporter cargas desnecessárias
• utilizar esse conhecimento para escalonar
os veículos
Plano de racionalização
Utilização dos veículos
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Consumo médio
25,00
30,00
35,00
40,00
45,00
50,00
0 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 33 36 39 42 45 48 51 54 57 60
Mês
L / 1
00 k
m
v33 v34 v35 v36 v37
v38 v39 v40 v41 v42
v43 v44 Família 6
L / 100 km
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Intensidade energética
L / t.km
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Taxa de ocupação
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
110
0 3 6 9
12
15
18
21
24
27
30
33
36
39
42
45
48
51
54
57
60
v33 v34 v35 v36 v37 v38 v39
v40 v41 v42 v43 v44 Família 6
TO (%)
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IE x TO
Intensidade energética
(L / 1000 t.km)
X
Taxa de ocupação
(%)
0
20
40
60
80
100
120
140
0 20 40 60 80 100
Taxa ocupação (%)
L / 1
000 t
.km
v33 v34 v35 v36 v37 v38
v39 v40 v41 v42 v43 v44
curva -10% 10% -20% 20%
Curva de regressão
IE = 6,80 + 1209 / To
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Escalonamento dos veículos
Os fretes devem ser organizados de modo a
conseguir-se que cada veículo seja utilizado
com a máxima taxa de ocupação possível.
Esse objectivo é possível se se agruparem
fretes, função fundamental das plataformas
logísticas.
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29,1 70,9
0
20
40
60
80
100
20 40 60 80
Taxa de ocupação (%)
L / 1
.000
t.k
m
Família IE1 IE2
V1 – 10%
inferior à
família
V2 – 10 %
superior à
família
Escalonamento dos veículos
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Consumo energético total (L)
V1
S1 3.965
S2
V2
6.213
Total 10.178
4.846
5.083
9.929
2,5 % inferior
Escalonamento dos veículos
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Portanto:
• escalonar o veículo de menor intensidade
energética (V1) no serviço que proporciona
maior taxa de ocupação (S2)
IE - V1 < V2 TO - S1 < S2
V2S1+V1S2 < V1S1+V2S2
Escalonamento dos veículos
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Velocidade média
2v.c
v
baIE ++=
0
10
20
30
40
50
60
70
0 20 40 60 80 100
k m / hL
/ 1
.000
t.k
m
Em meio urbanoCARRIS
global 14 km/h
corredor BUS 21 km/h
Estrada v > 70 km/h
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Velocidade média
Autocarros urbanos
• Efectuar percursos em contrafluxo nas linhas
em que a procura nos dois sentidos é muito
diferente
PercursoComprimento
(m)
Tempo
(min.seg)
Consumo
(L)
Poupança
(%)
A 5.650 21 35 3,87 ---
B 6.050 17 10 2,50 35,40
C 6.400 17 15 3,43 11,37
D 6.950 13 46 2,82 27,13
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Velocidade média
Mercadorias
• Evitar trajectos engarrafados; optar por um
trajecto que permita uma mais elevada
velocidade média
• Optar por trajectos que permitam circular a
velocidade uniforme
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• utilização do pedal do acelerador
• utilização da caixa de velocidades
Plano de racionalização
Formação dos Motoristas
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Estilo de condução do Motorista
A forma como o Motorista pressiona o pedal do
acelerador influencia o consumo de energia pois
se a aceleração fôr brusca é injectado
combustível na câmara de combustão mas não
haverá lá massa de ar (oxigénio) suficiente para
que se processe a sua queima completa
• sairá fumo preto pelo tubo de escape, que é
o gasóleo que não foi queimado
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O estilo de condução do Motorista define-se:
• pela forma como pressiona o pedal do
acelerador
• pela velocidade de patamar que utiliza
• pela dispersão da velocidade instantânea
relativamente à velocidade média
• pela forma como utiliza a inércia do veículo
• pela forma como antecipa as situações do
tráfego
Plano de racionalização
Formação dos Motoristas
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Dispersão da velocidade instantânea
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Dispersão da velocidade instantânea
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Dispersão da velocidade instantânea
0
10
20
30
40
50
60
70
0 20 40 60 80 100
k m / h
L / 1
.000
t.k
m
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Estilo de condução do Motorista
1º TESTE 2º TESTE DIFERENÇA
___/___/___ ___/___/___
DATAS
INDICADORES Contadores TOTAL Contadores TOTAL
VALOR %
Início 10,07 12,30TEMPO
Fim 10,37 0,30 12,59 0,29 -0,01 -3,3
Início 8 767,3 8 781KILOMETROS
Fim 8 780,3 13 8 794 13 0 0
VELOCIDADE MÉDIA 26 26,9 -0,9 +3,5
CONSUMO (Litros) 5,920 4,615 -1,305 -22
CONSUMO / 100 km 45,5 35,5 -10,00
Nº DE APLICAÇÕES DO
TRAVÃO PNEUMÁTICO87 60 -27 -31,0
Nº DE APLICAÇÕES DO
RETARDADOR83 63 -20 -24,1
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Estilo de condução do Motorista
Verificando o Motorista que se aproxima uma
paragem obrigatória – por exemplo um semáforo
– pode, com a devida antecedência, retirar o pé
do acelerador e deixar o veículo seguir pela acção
da inércia.
Antecipando o Motorista que as condições de
circulação irão provocar uma redução da
velocidade de circulação, pode, atempadamente,
aliviar o pedal do acelerador.
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Política de Transportes
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Política de Transportes"Livro Verde do Impacto dos Transportes sobre o Ambiente"
• melhoria da oferta de transportes
• de média capacidade nas zonas urbanas e
suburbanas
• pesados nas zonas urbanas e nas ligações das
periferias ao centro das cidades
• criação de parques dissuasores nos limites das
cidades com ligação ao centro por transportes
colectivos
•restrição do acesso de automóveis ao centro
• utilização de novas formas de energia
• utilização de novas tecnologias
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Política de Transportes
a - utilização do modo de transporte mais adequado
para cada situação de transporte concreta (opções
modais)
a1 - no transporte de mercadorias
i) aumentando o peso do modo ferroviário e do
modo marítimo, em detrimento do rodoviário,
ii) aumentando o peso do transporte rodoviário
por conta de outrém, em detrimento do
rodoviário por conta própria,
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Política de Transportes
i) aumentando o peso do modo ferroviário, na
longa distância e no suburbano, em
detrimento do modo rodoviário,
ii) aumentando o peso do modo ferroviário –
metropolitano e metropolitano de superfície –
e do rodoviário colectivo nas zonas urbanas,
em detrimento do transporte individual,
iii) penalizando a utilização do Transporte
Individual quando restritivo da capacidade
das vias urbanas,
a2 – no transporte de passageiros
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Contribuição dos transportes para um ambiente sustentável
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Um problema com três vértices
TRANSPORTESENERGIA
AMBIENTE
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Impactos ambientais dos transportes
• efeito de estufa▪ CO2(dióxido de carbono)▪ NOx(óxidos de azoto)▪ CH4(metano)
• chuvas ácidas▪ SO2(dióxido de enxôfre)▪ NOx(óxidos de azoto)
Poluição global:
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Poluição local:
Impactos ambientais dos transportes
• efeitos pulmonares e tóxicos▪ Partículas▪ CO (monóxido de carbono)▪ Pb (chumbo)▪ Aldeídos (resultam da oxidação do etanol)
• efeitos cancerígenos▪ HC (hidrocarbonetos não queimados)▪ COV (componentes orgânicos voláteis)▪ Aldeídos
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Impactos ambientais dos transportes
Ao longo dos anos a UE tem vindo a estabelecer limites para as emissões de cada poluente, para os novos motores.
Nas Inspecções Periódicas Obrigatórias há outros valores, tendo em consideração o desgaste que a utilização provoca.
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Impactos ambientais dos transportes
Convém ter em consideração que é impossível estabelecer ensaios que reproduzam toda a variedade de estilos de condução.
• no banco de ensaio há mais garantia de comparabilidade
Os consumos médios (L/km) de combustível obtidos nesses ensaios podem ser utilizados para comparação de veículos no momento da aquisição, mas serão sempre diferentes dos que se irão obter na utilização real.