Progresso Global nas Políticas de Eficiência e
Controle de GEE de Veículos Pesados
Cristiano Façanha
1o Seminario Internacional sobre Eficiência Energética de Veículos
Pesados!
Conselho Internacional de Transporte Limpo
2 Países com padrões aprovados ou propostosVeículos pesados representam um importante setor no Brasil
Consumo de Combustível Rodoviário (equiv. energético), 2010
Veículos Leves! 38%! Veículos Pesados! 62%! Veículos Leves! 75%! Veículos Pesados ! 25%!
Brasil
EUA
Caso de Negócios para Eficiência de Pesados no Brasil
§ Crescimento do setor de
carga rodoviário maior do que o crescimento do setor de transportes § Vital para desenvolvimento econômico § Falta de substitutos modais § Benefícios se expandirão a outros mercados § Políticas comprovadas baseadas em tecnologias existentes e custo-efetivas 4 !20%% 0%% 20%% 40%% 60%% 80%% 100%% 120%%
Global% U.S.% EU!27% Brazil%
Crescimento+nas+Emissoes+de+GEE+do+ Setor+de+Transportes+(200062030)+
HDV%
Land%Transport%
Portfolio Integrado de Políticas de Eficiência Veicular
PADRÕES DE EFICIÊNCIA VEICULAR INSTRUMENTOS FISCAIS MEDIDAS DE MERCADO MEDIDAS DE INFORMAÇÃO• Implementar e regularmente fortalecer padrões.
• Estabelecer e harmonizar procedimentos de testes para eficiência veicular.
• Impostos sobre veículos e combustível para incentivar compra de veículos eficientes. • Apoio para melhoria na infrasestrutura e
incentivos fiscais para veículos eficientes. • Programas voluntários como U.S. SmartWay
e outros programas “green freight”
• Programas de etiquetagem veicular • Melhora da eficiencia veicular através de
Padrões de emissão veicular incentivam a introdução de tecnologias e reduzirão emissões de NOx e MP por 50% até 2030.
§ Emissões de CO2 dobrarão no mesmo período.
6 !"!!!! !0.2!! !0.4!! !0.6!! !0.8!! !1.0!! !1.2!! !1.4!! !1.6!! !1.8!! !2.0!! 2000! 2005! 2010! 2015! 2020! 2025! 2030! Ro ad %E m ss io ns %(2 00 0% =% 1. 0) % CO2! PM! NOx!
TTW Emissões Rodoviárias Globais Relativas a 2000!
Países que implementaram padrões de eficiência veicular poderão esperar reduções substanciais de GEE.
WTW Emissões Rodoviárias de GEE nos EUA !
30%!
Padrões de Eficiência para Veículos Pesados
8 ! ! Scoping! ! ! Fase 1 ! Final! Fase 1 Final! Fase 2 Planej! ! ! ! Regra Proposta! !SCOPING ENGAJAMENTO MODELAGEM PROPOSTA FINAL
Estudos Técnicos! Regra Final! Engajamento! Padrāo Adotado! 20%! Resto do Mundo! 21%! política em Desenvolvimento! 52%! Em consideração! 7%! HDV POPULATION BY REGULATORY STATUS!
Desenho de
Políticas
Tipos de Veículos Nível de Exigência Forma do padrão Exemplos Timing ConformidadeComplexidade de Veículos e Aplicações
Veículos considerados no padrão americano
x! x!
x! x!
x!
Determinando o nível de exigência de um padrão
Exemplo de Veículos Leves
Peso do Veículo! Eco n o mi a de C o mb u st íve l (km/ L )! 1,400 kg! !
Peso Médio dos Veículos Novos!
14.6 km/L !
18 km/L !
Tendência!
Forma do Padrão – Comparação
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Alvo único Alvo baseado em atributo Valores
absolutos UPI Curva contínua Categorias
Certeza na melhora da eficiência média de todas as frotas
Certo Certo Relativamente certo*
Incerto (aumento no peso ou tamanho do veículo médio pode piorar eficiência média) Imparcialidade Parcial (devido ao mix de vendas diferentes de cada montadora) Potencialmente parcial (devido a diferentes esforços anteriores de cada montadora) Justo (leva em consideração o mix de vendas de cada montadora) Justo (leva em consideração o mix de vendas de cada montadora) Flexibilidade para montadoras escolherem melhores estratégias para atingir alvo
Boa Boa Boa
Limitada (quando somente um numero limitado de tecnologias está disponível)
Japão: Padrão de Eficiência “Top Runner”
§ Novembro 2005: Japan introduziu o primeiro padrão de
eficiência para veículos pesados
– Veículos comerciais com peso bruto acima de 3.5 toneladas
– Ônibus com capacidade > 11 passageiros
§ Métrica: km/L
§ Alvos disagregados por tipo de veículo, classe, e peso
§ Baseline = veículo mais eficiente (“top runner”) no ano
modelo 2002
– Veículos híbridos excluídos na determinação do “top runner”
§ Montadoras devem atingir alvo com ano modelo 2015
§ Tecnologias para eficiência incorporadas na frota devem
estar à mostra em catálogos a partir de 2006 § Incentivos fiscais para cumprimento prévio
EUA: Estrutura Geral do Padrāo
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Vocacional= Todo o resto!!
Padrāo Motores! Padrāo Tractor*! Padrāo Pickup e Vans!
*Trailers nāo estāo incluídos! Gal ou gCO2/ bhp-hr!
Gal ou gCO2/ton-mile! Gal ou gCO2/mile!
EUA: Efeitos do Padrāo
0%! 5%! 10%! 15%! 20%! 25%! Gasoline Pickups and Vans! Diesel Pickups and Vans! Light Vocational Truck! Medium Vocational Truck! Heavy Vocational Truck! Tractor - Class 7 Low Roof Day Cab! Tractor - Class 8 High Roof Sleeper Cab! Combined! Vehicle! Engine! Custos e BenefíciosBased on 2018 standards and net present value 3% discount rate
Source: US EPA (2011) Veículo Custo Adicion al Economia de Combusti vel Total Retorno do Invest. Diesel ¾ ton! (e.g. F250) pick-up $1,050 $7,200 2 anos Vocacional Semi-pesado $380 $5,900 1 ano Class 8 high roof sleeper cab tractor (interstate freight) $6,220 $79,100 1 ano
Engajamento com indústria é primordial
§ História de sucessos § Estrutura regulatória § Colaboração desde o inicio § Incentivar inovação 16 August 9, 2011!Presidente Barack Obama com lideres da industria automotiva na
divulgação do primeiro padrāo de eficiência e GEE de veículos pesados nos EUA.!
Programas regulatórios na China e Europa influenciados por condições locais
§ China
– Velocidade – caminhões operam em velocidades menores (70 km/h
Vs 105 km/h nos EUA)
– Peso – operam com peso bruto significativamente maior (49t Vs 36t
nos EUA).
§ Europa
– Preços de combustível mais alto incentivam investimentos em
tecnologia e operação mais eficiente
– Limite de velocidade: ~90 km/h
– Aero: cab over engine
– Pneus: Supersingles / LRR já são predominantes
– Marcha lenta: caminhões raramente “idle” em paradas
China: Padrāo de Eficiência Veicular
§ Padrāo da Indústria sendo implementado
§ Primeiro padrāo nacional sendo adotado (2014-2015)
§ Padrāo de 2020 em desenvolvimento 18 0" 10" 20" 30" 40" 50" 60" 0" 5" 10" 15" 20" 25" 30" 35" 40" 45" 50" Fu el %c on su m p, on %li m it% (li te r/ 10 0km )% Gross%Vehicle%Weight%(ton)% Industry"standard"2"truck"(excl."dump"truck)" Na>onal"standard"2"truck"(excl."dump"truck)" Industry"standard"2"tractor" Na>onal"standard"2"tractor" Industry"standard"2"coach"(excl."city"bus)" Na>onal"standard"2"coach"(excl."city"bus)" 10.5%% 11.5%% 14%% Truck! Coach! Tractor!
Timing and Conformidade
§ Timing
– Padrões devem ser introduzidos em etapas.
– Alvos menos exigentes podem ser introduzidos no curto prazo.
– Alvos mais exigentes devem ser anunciados com suficiente
antecedência para montadoras.
– Agências regulatórias precisam se capacitar para a implementação
de tais padrões.
§ Conformidade
– Governo precisa verificar conformidade e estabelecer multas para
não cumprimento dos padrões.
– Governos também precisam monitorar eficiência de forma contínua
e estabelecer novos alvos.
– Países com os mesmos regimes de testes podem comparar
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Technologias e
Custos
Oportunidades para melhora na eficiência Tecnologias Potencial de redução de emissões PaybackOportunidades para Melhora na Eficiência Veicular
Class 8 Tractor-Trailer – Balanço de Energia
Rolling Resistance! • Highway 16%! • Urban 9%! Aerodynamic Drag! • Highway 21%! • Urban 5%! Engine! • Highway 59%! • Urban 58%! Auxiliaries! • Highway 2%! • Urban 7%! Inertia/Braking! • Highway 0%! • Urban 16%! Drivetrain! • Highway 2%! • Urban 5%!
Tire Technologies
§ Low RR tires: incorporating silica into tire to reduce rolling
resistance
§ Wide base tires: replacing standard two thinner tires with a
single, wider tire
§ Automatic tire monitoring and inflation
22 Wide base tires
Tractor Aerodynamics
“Classic” style Aero-friendly style! Roof fairing: 7 - 10% Chassis fairing: 3 - 4% Side extender: 2 - 3% Drag inducing features: flat grill andbumper, protruding elements
Trailer Aerodynamics
24 4 trailer aerodynamic drag problems:
“Boat-tails”
Gap reducers
Side fairings/skirts
Retrofit Aero Device
Fuel use reduction (%)* USD* Gap reducers 1 - 3 $800 - 1,500 Side fairings 3 - 6 $1,500 - 4,000 Rear fairings (boat tails) 4 - 6 $1,500 - 2,000
Engine Efficiency Improvements
§ Many opportunities exist for engine efficiency
– Combustion systems (piston, injectors, timing,
aftertreatment…)
– Waste Heat Recovery
– Air Handling (turbocharger, EGR…)
– Parasitics and accessories (friction, cooling..)
– Downspeeding
– Downsizing
– Idle Efficiency
§ Additional gains from integration of
transmission and other advanced powertrain technologies with the engine
Europa: Estudo de Potencial Técnico (2020)
Os ganhos de eficiência proporcionados pelas diferentes opções de inovação tecnológica dependem fortemente das características dos veículos e dos diferentes ciclos de trabalho a que estes são submetidos.
26
“A-R” = AEA-Ricardo!
Payback
§ Depende de: custo de capital, custo operacional, preço do
combustível, quilometragem anual, economia de combustível inicial 27 0! 1! 2! 3! 4! Management and Coaching! Rolling Resistance! Aerodynamics (tractor+trailer)!
Diesel Engine! Transmisison and Driveline!
Hybrid (incl. idle reduction)! Ba si c Pa yb a ck (ye a rs) !
Examplo*: 6mpg (2.6km/l) baseline, 100,000 mi/year (161,000 km/year), $4.00/gallon (€0.81/l) diesel!
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Medidas
Teste de chassis com dinamômetro
Teste do motor com dinamômetro
Visão Geral dos Métodos de Medição
Tipo de Teste! Parte Simulada! Vantagens! Desvantagens! Países!
Na rua! Nenhuma! Condições reais de uso!
Possible biases in testing, poor reproducibility ! Reino Unido! Teste de chassis com dinamômetro
Estrada! Testes são reproduzíveis !
Custos muito altos de laboratório, especialmente para veículos pesados! China ! Teste de motor com dinamômetro Estrada e todos componentes com exceção do motor ! Testes são reproduzíveis! Custos altos de laboratório! Japão, EUA, União Européia!
Simulação! Todas! Baixos custos de testes
! Validação, confiabilidadade do software de modelagem ! Japão, EUA, União Européia,! China !
Comparação dos Procedimentos de Testes
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Feature U.S./ Canada Japan China EU*
Test Cycles
Transient 5%, 55-mph cruise 9% and 65-mph cruise 86% for sleeper cab tractor trucks.
Transient 90%
Highway (with grade) 10% for heavy tractor trucks
Tractor trucks: Road (rural) 10% Highway 90%
Mission-based cycles (may include road grade, altitude, stops) Test Payload 19 short tons 20 tons (half payload) Full payload Average payload
Test Method
Simulation using standard engine and transmission; standard trailer depending on roof height
Simulation using engine fuel consumption map and transmissions specs; standard trailer
Chassis test required for baseline. Simulation or chassis for improved model
Simulation based on actual vehicle values Engine vs Full
Vehicle
Engine certification for fuel consumption separately
No separate engine certification for fuel consumption
No separate engine certification for fuel consumption
No separate engine certification for fuel consumption Aerodynamic
drag (Cd)
Manufacturer testing to determine Cd (coastdown
preferred) Standard value
Manufacturer testing to determine Cd (coastdown preferred) or standard value Manufacturer testing to determine Cd
(constant speed test preferred)
Rolling Resistance
(Crr)
OEM or tire manufacturer testing to determine Crr for
steer and drive tire Standard value
Manufacturer testing to determine Crr, or default values used
Standard values from tire labels
Necessidade de Dados
§ Dados de vendas são geralmente bons, mas não
detalhados o suficiente e geralmente não são publicos § Dados de veículos em uso são limitados (ciclos de
operação, peso, utilização, quilometragem total, velocidade media); pesquisas nacionais são altamente valiosas
§ Programas voluntários com frotas provêm dados
importantes, mas nem sempre representativos
§ Programas regulatórios com múltiplas fases podem gerar
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Looking Ahead
Alinhamento global Caminhos de políticasAlinhamento Global
§ Tecnologias são capturadas de formas diferentes
§ Governo e indústria interessados em alinhamento
– Facilitar cumprimento e redução de custos para uma indústria global
– Acelerar redução de consumo e emissões em um mercado em expansão
§ Elementos
– Métricas, segmentação de veículos, ciclos de testes, protocolos de
testes, níveis de exigência
§ Começar identificando ciclos (ou segmentos) de trabalho comuns
e coordenar protocolos de testes 33
Japão EUA e Canada* China EU #
Motor Sim Atraves de padrões
separados Sim Sim
Transmissão Somewhat
Opcional; atraves de testes fora do
protocolo de teste
Sim Sim
Hibridização Incerto Atraves de testes fora
do protocolo de teste Sim Sim Resistencia
aerodinamica e de rolamento
Nāo Sim Sim** Sim
Trailer Nāo Nāo Nāo Nāo
* Potencialmente Mexico!
** Opção de usar valores default!
# Se refere a pesquisa e
protocolos de teste. Não ha um padrāo adotado.!
Caminhos de Políticas
34 PLAN!
1 Decide scope, type and schedule of policies ! 2 Decide measurement method !
3 Secure resources ! 4 Design policies !
IMPLEMENT!
5 Certify fuel economy !
6 Make information accessible to public !
MONITOR!
7 Check compliance with fuel economy policies ! 8 Publish monitoring data !
EVALUATE!
9 Evaluate and enforce policies ! 10 Revise policies !
Fonte: IEA - Improving the Fuel Economy of Road Vehicles!
Outlook Internacional
§ Estamos em um período importante para o
desenvolvimento de políticas de eficiência de veículos pesados - mundialmente
§ Padrāo único para veículo ou padrões separados para
motor e powertrain
§ Procedimentos de testes: teste físico Vs teste de
componentes + simulação § Incorporação de tecnologias
– Transmissão
– Híbridos
– Pneus, kits aerodinâmicos, redução de peso
– Trailers
Obrigado! Para mais informações:
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§ ICCT Heavy-duty Vehicles website:
http://www.theicct.org/heavy-duty-vehicles
§ ICCT Global Transportation Roadmap
http://www.theicct.org/global-transportation-energy-and-climate-roadmap
§ Cristiano Façanha:
