Caracterização Energética de uma Frota Ligeira de Carga · viii Tabela 33. Percentagens de redução para as diferentes trocas de pneus de diferentes classes energéticas [73

Caracterização Energética de uma Frota Ligeira de Carga

Pedro Martins Freire Pires Preto

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em

Engenharia Mecânica

Orientadores: Dr. Gonçalo Nuno de Oliveira Duarte

Dr. Patrícia de Carvalho Baptista

Júri

Presidente: Prof. Mário Manuel Gonçalves da Costa

Orientador: Dr. Patrícia de Carvalho Baptista

Vogal: Prof. António Luís Moreira

Outubro 2016

ii

Resumo

O sector dos transportes representa uma grande parte do consumo de energia final. Uma gestão

cuidada de grandes frotas pode contribuir para grandes reduções energéticas e para a redução na

emissão de Gases do Efeito Estufa e de poluentes locais em zonas urbanas, onde a maior parte das

frotas opera. O objectivo deste trabalho passa pela análise de diversas soluções para uma frota de

veículos, de modo a melhorar a sua eficiência energética, desenvolvendo uma ferramenta capaz de

simular diferentes cenários, baseando-se numa base de dados de uma frota real de veículos ligeiros

de carga. A introdução de veículos exclusivamente eléctricos (BEV) na frota mostrou ser a solução

com melhores resultados em termos de eficiência energética, que vão desde 34% a 62%. A introdução

de veículos Euro 6 com Motor de Combustão Interna (MCI) resulta em melhorias de eficiência

energética de 20% a 28%. Medidas com menores investimentos como a mudança para pneus

energeticamente mais eficientes ou cursos de eco-condução também originam reduções no consumo

energético de 3% a 10%. Uma análise ao investimento por unidade de energia reduzida foi também

tida em conta para estabelecer uma solução conjunta de baixo custo, reduzindo o consumo energético

em cerca de 9%, afectando 75% da frota, provando ser possível alcançar valores de redução

consideráveis com estas alternativas. Estudando uma solução de maior investimento, o consumo

poderá reduzir em 10%, afectando apenas 36% da frota.

Palavras-chave: gestão de frotas, consumo energético, frota ligeira de carga, eco-condução,

veículos exclusivamente eléctricos

iii

Abstract

The transport sector represents a major part of the final energy consumption. A better management of

large fleets can contribute to energy savings, as well as avoiding emission of gases in urban areas,

where these fleets normally operate. The objective of this work was to analyze solutions for a vehicle

fleet, in order to improve its energy efficiency, developing a tool capable of simulating different scenarios

using a light commercial vehicle fleet database. The introduction of battery electric vehicles (BEV) in

the fleet has shown the greatest improvements in energy efficiency, which go from 34% to 62%. The

renovation with Euro 6 Internal Combustion Engine (ICE) vehicles also reveals a 20% to 28% potential.

Other less expensive measures such as using more efficient tires, eco-driving and fleet resizing also

proved to reduce the energy consumption in 3% to 10%. An investment analysis per energy unit

reduced was also used, revealing that the lower cost alternatives when combined can improve efficiency

in about 9%, by affecting 75% of the fleet, proving that a low investment can also have a great impact.

On the other side, higher cost alternatives reduce energy consumption in about 10%, taking in account

36% of the fleet.

Keywords: fleet management, energy consumption, light commercial vehicles, eco-driving, battery

electric vehicles

iv

Agradecimentos

O meu agradecimento vai para os orientadores desta dissertação, os Doutores Patrícia Baptista e

Gonçalo Duarte pelo seu acompanhamento e enorme ajuda prestada ao longo do desenvolvimento

deste trabalho.

Um obrigado também à Galp, pelo seu programa Galp202020 onde estive envolvido, à Camâra

Municipal de Lisboa e todos os seus trabalhadores que me ajudaram a ter as informações que

necessitei ao longo desta dissertação.

À minha família e aos meus colegas de curso que me ajudaram ao longo de todo o trajecto universitário,

expresso também o meu profundo agradecimento.

v

Índice

1. Introdução ........................................................................................................................................ 1

1.1. Enquadramento ....................................................................................................................... 1

1.2. Estado da arte ......................................................................................................................... 3

1.2.1. Promoção de eficiência energética de pneumáticos ...................................................... 3

1.2.2. Eco-condução ................................................................................................................. 6

1.2.3. Mobilidade eléctrica ...................................................................................................... 10

1.2.4. Gás Natural e Biometano .............................................................................................. 17

1.3. Objectivos .............................................................................................................................. 22

1.4. Estrutura da tese ................................................................................................................... 22

2. Metodologia ................................................................................................................................... 23

2.1. Caso de estudo ..................................................................................................................... 23

2.2. Caracterização da frota ......................................................................................................... 25

2.3. Quantificação de impactes energéticos ................................................................................ 30

2.3.1. Cenário A ...................................................................................................................... 31

2.3.2. Cenário B ...................................................................................................................... 33

2.3.3. Cenário C ...................................................................................................................... 36

3. Resultados ..................................................................................................................................... 41

3.1. Cenário A .............................................................................................................................. 41

3.1.1. Cenário A1 .................................................................................................................... 41

3.1.2. Cenário A2 .................................................................................................................... 42

3.2. Cenário B .............................................................................................................................. 43

3.2.1. Cenário B1 .................................................................................................................... 44

3.2.2. Cenário B2 .................................................................................................................... 45

3.2.3. Cenário B3 .................................................................................................................... 50

3.3. Medidas alternativas ............................................................................................................. 51

3.3.1. Cenário C1 .................................................................................................................... 51

3.3.2. Cenário C2 .................................................................................................................... 55

3.4. Resumo de resultados .......................................................................................................... 59

4. Conclusões e trabalho futuro ......................................................................................................... 63

5. Referências Bibliográficas ............................................................................................................. 66

vi

vii

Lista de tabelas

Tabela 1. Tipos de pneus C1, C2 e C3 [17]............................................................................................ 6

Tabela 2. Coeficientes de rolamento para os diferentes tipos de pneu [17]. ......................................... 6

Tabela 3. Diferentes estudos efectuados no âmbito da eco-condução. ................................................. 8

Tabela 4. Gramas de CO2 equivalente emitidos por veículos com diferentes tecnologias, UE 2010 [3].

.............................................................................................................................................................. 12

Tabela 5. Modelos de BEV, respectivas autonomias e consumos médios. ......................................... 13

Tabela 6. Modos de carregamento e suas características [47] [43] [44]. ............................................. 14

Tabela 7. Projectos de investimento e infra-estruturas de carregamento de VE em países da EU [48]

[49]. ....................................................................................................................................................... 15

Tabela 8. Projectos adoptados em países na UE em frotas ligeiras de carga, incluindo VE [50]. ....... 16

Tabela 9. Valores de eficiência energética nas fases WTT, TTW e WTW de GNC e combustíveis

convencionais [61]. ............................................................................................................................... 18

Tabela 10. Emissões WTT do GNC, 2010 [3]....................................................................................... 19

Tabela 11. Exemplos de veículos ligeiros de carga a GNC [60]. ......................................................... 19

Tabela 12. Número de postos de abastecimento GNC e LNG/CLNG em 2014 nalguns países da UE e

Suiça [53]. ............................................................................................................................................. 20

Tabela 13. Exemplos de frotas a GNC na UE. ..................................................................................... 21

Tabela 14. Fontes de dados utilizadas para a recolha de dados da frota. ........................................... 24

Tabela 15. Lista de serviços da frota ligeira de carga da CML............................................................. 24

Tabela 16. Número de veículos da frota ligeira de carga da CML, por tipologia e serviço. ................. 25

Tabela 17. Idade, quilómetros anuais e média de consumo de combustível da frota em 2013, 2014 e

2015. ..................................................................................................................................................... 25

Tabela 18. Quilómetros anuais por tipologia. ....................................................................................... 26

Tabela 19. Consumo médio e número de veículos em função da distância anual percorrida em 2015.

.............................................................................................................................................................. 26

Tabela 20. Consumo de energia (MJ) da frota no ano de 2015. .......................................................... 27

Tabela 21. Energia por distância percorrida (MJ/v.km) ........................................................................ 27

Tabela 22. Número de veículos por tipologia e norma Euro ................................................................ 28

Tabela 23. Consumo de energia (MJ) por tipologia e norma Euro. ...................................................... 28

Tabela 24. Consumo de energia (MJ/v.km) por tipologia e norma Euro .............................................. 29

Tabela 25. Consumo de energia (MJ/veículo) por tipologia e norma Euro. ......................................... 29

Tabela 26. Cenários de quantificação de impactes energéticos. ......................................................... 30

Tabela 27. Ordem dos veículos retirados nos 7 pontos do cenário A. ................................................. 32

Tabela 28. Veículos com maior quilometragem anual em 2015 por tipologia. ..................................... 33

Tabela 29. Ordem dos veículos retirados nos 22 pontos do cenário B1 e B2. .................................... 34

Tabela 30. Veículos MCI para substituir veículos da frota actual. ........................................................ 35

Tabela 31. Veículos BEV para substituir veículos do tipo furgão e veículos de caixa aberta. ............. 35

Tabela 32. Número de veículos a abater até ao fim do ano de 2016. .................................................. 36

viii

Tabela 33. Percentagens de redução para as diferentes trocas de pneus de diferentes classes

energéticas [73]. .................................................................................................................................... 38

Tabela 34. Resultados referentes ao cenário A1. ................................................................................ 42

Tabela 35. Resultados referentes ao cenário A2. ................................................................................ 43

Tabela 36. Resultados referentes ao cenário B1. ................................................................................ 44

Tabela 37. Resultados referentes ao ponto mínimos de veículos renovados por unidade de energia

reduzida para o cenário B1. .................................................................................................................. 45


Tabela 39. Resultados referentes aos pontos assinalados de investimento por unidade de energia

reduzida para o cenário B2. .................................................................................................................. 50


Tabela 41. Resultados referentes ao cenário C1. ................................................................................ 52

Tabela 42. Resultados referentes aos pontos assinalados de investimento por unidade de energia

reduzida do cenário C1. ........................................................................................................................ 54

Tabela 43. Resultados referentes ao cenário C2.1. ............................................................................. 56

Tabela 44. Resultados referentes ao cenário C2.2. ............................................................................. 57

Tabela 45. Resultados referentes ao ponto máximo do cenário C2. ................................................... 59

Tabela 46. Reduções de consumo energético (MJ/km) para todos os cenários. ................................. 60

Tabela 47. Resultados referentes ao cenário combinado D1............................................................... 62

Tabela 48. Resultados referentes ao cenário D2. ................................................................................ 62

ix

Lista de figuras

Figura 1. Emissões de GEE por sector, UE28 2014 [1]. ........................................................................ 1

Figura 2. Tipos de perdas de energia num pneu [14]. ............................................................................ 4

Figura 3. Influência da carga (a) e da pressão (b) no coeficiente de resistência de rolamento no pneu

de um veículo ligeiro de passageiros [15]. .............................................................................................. 5

Figura 4. Influência da velocidade no coeficiente de resistência de rolamento no pneu de um veículo

ligeiro de passageiros [15]. ..................................................................................................................... 5

Figura 5. Percentagem de energia eléctrica proveniente de fontes renováveis no consumo de energia

final na UE28 [33]. ................................................................................................................................. 11

Figura 6. Funcionamento da redistribuição de quilómetros no cenário A2. ......................................... 33

Figura 7. Esquema de funcionamento do cenário da formação no âmbito da eco-condução. ............ 37

Figura 8. Esquema de funcionamento do cenário de mudança de pneus. .......................................... 39

Figura 9. Consumo de energia médio da frota em função da frota abatida no cenário A1. ................. 41

Figura 10. Consumo de energia em função da frota abatida no caso de abate com manutenção de

quilómetros. ........................................................................................................................................... 43

Figura 11. Consumo de energia (MJ/km) em função da frota renovada por MCI mais recentes. ........ 44

Figura 12. Número de veículos renovados por unidade de energia reduzida (TJ) para o cenário B1. 45

Figura 13. Consumo de energia em função da frota renovada por BEV. ............................................. 46

Figura 14. Consumo de energia em função da frota renovada por BEV (Furgão 14a e Caixa aberta sem

acessórios 14b). .................................................................................................................................... 47

Figura 15. NPV 14 anos em função da frota renovada por BEV. ......................................................... 48

Figura 16. Evolução do NPV ao longo do tempo para os cenários B2.1 a B2.4 para máximo de BEV

introduzidos na frota. ............................................................................................................................. 49

Figura 17. Investimento por unidade de energia (MJ) em função da frota renovada por BEV. ........... 50

Figura 18. Consumo de energia em função da frota abrangida pela formação de eco-condução. ..... 52

Figura 19. NPV do 2º ano em função da frota abrangida pela formação de eco-condução. ............... 53

Figura 20. Investimento por unidade de energia reduzida (MJ) em função da frota abrangida pela

formação de eco-condução................................................................................................................... 53

Figura 21. Custo máximo por formando em função da frota abrangida pela formação de eco-condução.

.............................................................................................................................................................. 55

Figura 22. Consumo de energia (MJ/km) em função do número de veículos com pneus de eficiência

energética de A a E (Cenário C2.1). ..................................................................................................... 56

Figura 23. Consumo de energia (MJ/km) em função do número de veículos com pneus de eficiência

energética de A a C (Cenário C2.2). ..................................................................................................... 57

Figura 24. Diferença máxima de custo de pneus energeticamente mais eficientes para cenário C2.1.

.............................................................................................................................................................. 58


.............................................................................................................................................................. 58

x

Acrónimos

BEV Battery Electric Vehicle

CML Camâra Municipal de Lisboa

CO Monóxido de Carbono

CO2 Dióxido de Carbono

DMEVAE Departamento Municipal Estrutura Verde, Ambiente e Energia

DMHU Departamento Municipal de Higiene Urbana

DMPO Departamento Municipal de Projectos e Obras

FCEV Fuel Cell Electric Vehicle

HC Hidrocarbonetos

GEE Gases Efeito Estufa

GN Gás Natural

GNC Gás Natural Comprimido

GNL Gás Natural Liquefeito

MCI Motor de Combustão Interna

NOx Óxidos de azoto

NPV Net Present Value

PHEV Plug in Electric Vehicle

PM Particulate Matter

TTW Tank-to-Wheel

UCT Unidade de Coordenação Territorial

UE União Europeia

WTT Well-to-Tank

WTW Well-to-Wheel

xi

Nomenclatura

𝐶𝑟𝑟 Coeficiente de resistência de rolamento

𝐹𝑥 Força no eixo horizontal

𝐹𝑧 Força no eixo vertical

𝑓 Desvio médio do consumo energético

𝑅𝑏𝑒𝑣 Retorno financeiro da utilização de BEV

𝐶𝑓𝑜𝑟𝑚𝑎𝑑𝑜 Custo máximo por formando em eco-condução

𝐷𝑝𝑛𝑒𝑢 Diferencial de custo máximo de pneumáticos

1

1. Introdução

1.1. Enquadramento

O sector dos transportes na União Europeia (UE) foi responsável pelo consumo de cerca de 33% da

energia final em 2014 [1] e por emissões significativas de CO2 e outros poluentes para a atmosfera (Figura

1). Em particular, 15% das emissões de CO2 da UE provêm de veículos ligeiros [2]. Neste contexto, têm

vindo a ser introduzidas alternativas para inverter esta tendência quer a nível de fontes energéticas, quer

a nível de tecnologias de veículos. Assim, para promover um sector dos transportes mais sustentável,

pretende-se substituir gradualmente os combustíveis fósseis, diversificando as fontes de energia e

reduzindo os seus impactes para o ambiente. No entanto, em 2012 apenas 3,4% da frota automóvel

europeia utilizava combustíveis alternativos [3].

Figura 1. Emissões de GEE por sector, UE28 2014 [1].

Apesar deste panorama, a UE tem vindo a estabelecer metas e directivas para guiar o sector no sentido

de menores emissões, de modo a torná-lo mais eficiente. Desta forma, três das principais metas da UE

até 2020, e que são aplicadas não só ao sector dos transportes, mas a todas as indústrias e sectores, são

a redução em 20% de Gases Efeito de Estufa (GEE) (comparado com 1990), 20% de aumento de eficiência

energética e 20% de utilização de Fontes de Energia Renovável no consumo final de energia. Salienta-se

novamente que os transportes desempenham um papel muito importante nestas medidas uma vez que de

1990 para 2014 as emissões de GEE neste sector aumentaram de 13,8% para 20,7% (Figura 1).

0

200

400

600

800

1 000

1 200

1 400

1 600

1 800

emis

sões

CO

2(m

ilhar

es t

on

elad

as)

1990 2014

2

Nesse sentido, existem directivas aplicadas directamente no contexto de frotas automóveis como a

directiva 2009/28/EC, que estabelece uma meta de uso de Fontes de Energia Renovável de 10% no

consumo de energia final nos transportes em 2020. Estas são algumas das metas que foram acordadas

no Strategic Energy Technology (SET) Plan que, em conjunto com outras medidas como o estabelecimento

das normas Euro, tentam limitar o efeito deste sector no ambiente [4].

No contexto dos poluentes locais, as normas Euro regulam os limites de emissão, nomeadamente óxidos

de azoto (NOx), hidrocarbonetos (HC), monóxido de carbono (CO) e partículas (PM). Veículos que não

cumpram as normas Euro em vigor não podem ser comercializados na UE. A primeira norma Euro entrou

em vigor em 1992 (Euro 1) e, até 2014 (Euro 6) os limites para veículos ligeiros de passageiros com

motores a gasolina e motores Diesel foram reduzidos em 60% e 84% de NOx, respectivamente, em 96,5%

de PM para Diesel e em 50% de HC para gasolina. Num contexto de veículos ligeiros de carga as reduções

de emissão em motores a gasolina e Diesel foram de 65% e 85% para CO, respectivamente, e 60% e 84%

em NOx, respectivamente, sendo que em PM nos motores Diesel a redução foi de 97% e HC em motores

a gasolina foi de 50% [5] [6].

Continuando a manter o foco nas frotas ligeiras de carga, que em 2015 na UE contavam com cerca de 23

milhões de veículos, algumas limitações concretas foram estabelecidas para novos carros desta tipologia

lançados para o mercado. Em Fevereiro de 2014 foi estabelecido o limite de 147 g/km de CO2 para 2020

(Regulamento Nº 443/2009) para veículos novos vendidos, depois de em 2013 ter sido atingida a meta de

175 g/km CO2 perspectivada para 2017 [7]. No caso dos veículos ligeiros de passageiros as metas a atingir

acordadas foram de 130 g/km CO2 em 2015 e 95 g/km CO2 em 2021 para os veículos novos vendidos [7].

Além dos regulamentos e normas europeias, a nível nacional, Portugal regula as frotas que consumam

anualmente um valor acima de 500 toneladas equivalente de petróleo (tep), através da Lei n.º 7/2013, de

22 de janeiro. Para estas frotas, deve proceder-se à elaboração de planos de racionalização com vista à

melhoria da intensidade energética ou redução dos consumos específicos [8].

No sentido de tornar as frotas mais eficientes existem várias medidas de racionalização (por exemplo,

realocação de veículos a outros serviços, alteração do estilo de condução por parte dos condutores,

introdução de veículos mais recentes de tecnologias diferentes ou convencionais, mudança de pneus,

etc.), cuja aplicação, consoante os casos, pode trazer maiores ou menores benefícios.

A gestão operacional de frotas visa minimizar o número de veículos e distância ou frequência das viagens,

alterando o funcionamento operacional das mesmas, o que pode trazer alguns benefícios a nível

ambiental, nalguns casos registando 5% de poupança no consumo de combustível [9]. A alteração do

próprio estilo de condução pode significar poupanças até 15% na maior parte dos condutores [10]. Esta

alteração implica a adopção de técnicas de condução mais eficientes a nível energética, método conhecido

como eco-condução.

3

Outra das soluções é a inclusão de novas tecnologias de propulsão de veículos nestas frotas, de modo a

cumprir as directivas da UE já referidas, que podem levar a reduções bastante consideráveis nas emissões

de GEE para a atmosfera. Estas novas tecnologias incluem principalmente Veículos Eléctricos (VE), e a

utilização do Gás Natural (GN) e biometano - tendências que têm vindo a crescer dentro da Europa -, e

outras como o hidrogénio. Nos próximos anos e como consequência das políticas da UE, a prioridade será

o desenvolvimento de infra-estruturas e da oferta em larga escala de biocombustíveis e destas tecnologias

mencionadas [3].

Uma das principais áreas de actuação dos veículos ligeiros de carga são os centros urbanos, onde o

problema da qualidade do ar se torna mais sensível, uma vez que os transportes são grandes responsáveis

na poluição local das cidades, onde existe uma grande concentração de componentes nocivos para a

saúde. Na Europa estima-se que 20-30% da população urbana está exposta a níveis de PM2.5 acima dos

valores de referência da UE [10] segundo a directiva 2008/50/EC [11]. Com isto torna-se então ainda mais

importante a introdução das medidas já faladas neste tipo de frotas.

Na próxima secção, serão explorados os conceitos de algumas tecnologias e medidas importantes, no

sector dos transportes e mais especificamente em veículos ligeiros, para reduzir os impactes energéticos,

com especial foco no caso de pneus, eco-condução, VE e veículos a GN.

1.2. Estado da arte

Algumas medidas de aumento de eficiência energética em veículos serão abordadas nesta secção. Em

primeiro lugar destaca-se a importância dos pneus no consumo energético dos veículos. Em segundo

lugar, alguns estudos no âmbito da eco-condução serão apresentados. Por último, apresenta-se uma

perspectiva geral da situação dos veículos eléctricos na UE e também dos veículos movidos a GNC. Para

efectuar algumas comparações utilizando dados de eficiência energética das tecnologias aqui descritas

serão utilizados os conceitos de Poço-ao-Depósito (WTT Well-To-Tank), Depósito-à-Roda (TTW Tank-to-

-Wheel) e Poço-à-Roda (WTW Well-to-Wheel), que serão utilizados ao longo desta secção. Na fase de

Poço-ao-Depósito estão incluídos todos os gastos energéticos na produção do combustível e a fase

Depósito-à-Roda tem em conta a eficiência do veículo. Estas duas fases podem ser englobadas no Poço-

à-Roda.

1.2.1. Promoção de eficiência energética de pneumáticos

Os pneus de um veículo são uma parte importante no que toca a consumo de combustível, uma vez que

as suas perdas de energia podem rondar os 20% das perdas totais do veículo [12] e variam consoante

diversos factores. Estas perdas de energia nos pneus (Figura 2) designam-se por resistência de rolamento

e definem-se como a força necessária para manter o pneu em rolamento [13]. O coeficiente de rolamento,

que quantifica esta força, pode ser definido como a relação entre a força de resistência 𝐹𝑥, na mesma

4

direcção e no sentido contrário ao movimento e a força normal 𝐹𝑧, [12], conforme apresentado na Equação

1.

Equação 1. Definição de coeficiente de rolamento.

𝐶𝑟𝑟 =𝐹𝑥

𝐹𝑧

Figura 2. Tipos de perdas de energia num pneu [14].

A sua intensidade depende do tipo de pneu, da superfície em contacto com o mesmo e das condições de

operação – pressão do pneu, carga e velocidade [13]. A evolução deste coeficiente com estes factores

encontra-se apresentado nas Figura 3 e Figura 4 e pode ser explicado com base no comportamente visco-

elástico do material dos pneus que são ciclicamente deformados durante o rolamento, dissipando energia

[13]. As Figura 3 e Figura 4 utilizam a norma ISO 876711 como referência. Na Figura 3 à esquerda é

apresentada a evolução do 𝐶𝑟𝑟 com o aumento de carga num veículo ligeiro de passageiros. Com o

aumento da carga, existe maior deformação dos pneus, causando a redução no coeficiente de resistência.

À direita é apresentada a evolução do 𝐶𝑟𝑟 com a pressão interna do pneu, igualmente testado num veículo

ligeiro de passageiros. Um aumento deste indicador causa uma redução no coeficiente uma vez que uma

pressão de ar adequada não permite ao pneu uma grande deformação ao contrário de uma pressão baixa.

1 Temperatura de 25 ℃, velocidade de 80 km/h, pressão de 2,1 bar, 80% da carga máxima admissível

5

Figura 3. Influência da carga (a) e da pressão (b) no coeficiente de resistência de rolamento no pneu de um veículo ligeiro de passageiros [15].

Na Figura 4 é apresentada a evolução do Crr com a velocidade do veículo. Com o aumento da velocidade

a partir de cerca de 100 a 120 km/h, a resistência de rolamento aumenta notoriamente, tanto devido à

força de arrasto aerodinâmica, como às fortes vibrações que começam a surgir a grandes velocidades que

causam grandes deformações no pneu [15]. O tipo de pneu também influencia o Crr. A alguns pneus é a

adicionada uma camada de nylon adicional, conferindo mais resistência às deformações do pneu, o que

faz com que o Crr não seja tão alto a velocidades elevadas [16].

Figura 4. Influência da velocidade no coeficiente de resistência de rolamento no pneu de um veículo ligeiro de passageiros [15].

Actualmente todos os pneus comercializados na UE estão sujeitos a uma classificação de acordo com a

Directiva EC 1222/2009 [17], aplicável a todos os pneus fabricados depois de 30 de Junho de 2012.

Segundo esta Directiva os pneus são divididos em 3 classes indicadas na Tabela 1 e classificados de

acordo com a eficiência energética (relacionado com o Crr) (Tabela 2), a aderência em piso molhado e o

ruído exterior. A eficiência energética e a aderência em piso molhado são ambas classificadas numa escala

a) b)

6

de A a G. O tipo de pneus C1 está associada a veículos ligeiros de passageiros, o tipo C2 para veículos

ligeiros de carga e o tipo C3 para pesados [18].

Tabela 1. Tipos de pneus C1, C2 e C3 [17].

Tipo de pneu Lugares excluindo condutor Tara do veículo Índice de capacidade de carga

C1 ≤8 ≤3,5t Não se aplica

C2 ≥8 ≥3,5t ≤121

C3 ≥8 ≥3,5t ≤121

≥122

Tabela 2. Coeficientes de rolamento para os diferentes tipos de pneu [17].

C1 C2 C3 Classe de eficiência

energética Coeficiente de rolamento (kg/t)

≤ 6,5 ≤ 5,5 ≤ 4,0 A

≥ 6,6 e ≤ 7,7 ≥ 5,6 e ≤ 6,7 ≥ 4,1 e ≤ 5,0 B

≥ 7,8 e ≤ 9,0 ≥ 6,8 e ≤ 8,0 ≥ 5,1 e ≤ 6,0 C

Inexistente Inexistente ≥ 6,1 e ≤ 7,0 D

≥ 9,1 e ≤ 10,5 ≥ 8,1 e ≤ 9,2 ≥ 7,1 e ≤ 8,0 E

≥ 10,6 e ≤ 12,0 ≥ 9,3 e ≤ 10,5 ≥ 8,1 F

≥ 12,1 ≥ 10,6 Inexistente G

A diminuição de coeficiente de resistência de rolamento está associada a uma diminuição de consumo

de combustível, ou seja, para obter uma melhoria na eficiência energética de 4% será necessária uma

redução de 20% no coeficiente de resistência de rolamento [19], tornando a mudança de pneus uma

medida a ter em conta no aumento de eficiência energética de veículos.

1.2.2. Eco-condução

A eco-condução baseia-se em gerir de forma mais eficaz parâmetros dinâmicos de condução,

nomeadamente: velocidade, relação de transmissão, aceleração e desaceleração [20]. Esta permite

poupar combustível e, consequentemente reduzir a emissão de poluentes, independentemente da

tecnologia, tipo ou idade do veículo. Algumas dos princípios de eco-condução mais importantes são os

seguintes [20]:

Antecipar as condições de trânsito e ambiente em redor para reagir adequadamente e evitar

acelerações ou travagens bruscas;

Manter a velocidade constante;

7

Colocar mudança acima entre 2000 e 2500 rpm para manter rotações baixas e;

Verificar a pressão dos pneus regularmente.

A promoção deste estilo de condução resulta numa maior eficiência energética do veículo, levando a

menores emissões de GEE para atmosfera, sendo inclusivamente mais seguro. Um estudo indicou que

para um estilo de condução agressivo, no caso de um motociclo, as emissões de CO, HC e NOx aumentam

15%, 18% e 11% respectivamente, relativamente a estilo de condução calmo. Estes estilos foram definidos

com base nas acelerações: para uma condução calma os valores considerados foram de 0,55 m/s2 de

aceleração e -0,67 m/s2 de desaceleração enquanto que para a condução agressiva os valores

considerados foram de 0,98 e -1,19 m/s2 [21].

Além disso, também foi demonstrado que 25% das emissões totais de CO2 e 28% do consumo de

combustível são causados por 10% das manobras mais agressivas em viagens típicas e que pequenas

partes dos percursos necessitam de grande potência do motor e a sua redução pode levar a melhorias

significativas na qualidade do ar e no consumo energético [22].

A implementação da eco-condução para que se contrariem estas tendências, implica a formação de

condutores para que estes adoptem estes novos comportamentos. Porém, a tendência é que estes

regressem ao seu estilo de condução normal, o que faz com que os resultados obtidos a curto prazo se

esbatam com o passar do tempo [23] [24]. De forma a contrariar este facto, podem ser utilizadas aplicações

móveis e outras ferramentas que tentam evitar esta redução na eficiência da condução, fornecendo um

feedback constante, no sentido de incutir constantemente as premissas da eco-condução. Já se realizaram

muitos estudos no âmbito de formação de eco-condução, sendo que na Tabela 3 são apresentados alguns

exemplos:

8

Tabela 3. Diferentes estudos efectuados no âmbito da eco-condução.

Local ou instituição / Programa e Ano

Descrição Impactes

Croácia 2013 [25]

Um dia de formação teórica seguida de formação prática num veículo.

Mesmo percurso efectuado 3 vezes: antes e depois da formação, e 3 meses após a formação

32% redução no consumo após a formação, 33% após 3 meses

Fiat Eco:Drive 2010 [23]

Sistema que avalia o desempenho dos condutores baseado em: utilização das

mudanças, velocidade, aceleração e desaceleração.

Comparação entre o estilo de condução no momento inicial e 30 dias depois

Média de 6% redução no consumo, os 10% melhores condutores chegaram a reduções de 16%

Ford and German Road Safety Council

(DVR) 2000 [23]

300 participantes da DVR seleccionados para formação prática

25% de redução no consumo logo após a formação e 10% a longo prazo (12-18 meses depois da

formação)

Austrália 2009 [26]

30 participantes divididos em 3 grupos: um grupo exposto a formação teórica e prática, outro grupo exposto apenas a formação teórica e um terceiro

grupo para comparação. Veículos pesados

27% de redução no consumo após a formação (até 12 semanas depois os resultados foram semelhantes)

para o primeiro grupo Reduções nulas para os outros dois

grupos

Agence de l’efficacité

énergétique (AAE), Canadá 2009 [24]

69 participantes expostos a um dia de formação teórica e prática

Entre 9 a 13% redução no consumo em contexto urbano e entre 6.5 a

15% em contexto de auto-estrada.

Bélgica UT0 [27]

4 horas de formação incluindo um test drive inicial, formação teórica e um segundo test drive

com acompanhamento de um instrutor Resultados obtidos para 8 condutores

Redução até 7.3% nos valores registados entre 4 a 18 semanas

após a formação

Tendo em conta os estudos acima apresentados, os ganhos atingidos ao adoptar um estilo de condução

energeticamente mais eficiente podem ser, em alguns casos, acima de 25%. Num dos estudos [26], é

possível constatar a diferença entre a formação prática e teórica, sendo que os ganhos alcançados com

base numa formação unicamente teórica foram praticamente nulos. Noutros casos, a ausência de

formação teórica, porém com feedback constante acerca do estilo de condução com fornecimento de dicas

para tornar a condução mais eficiente pode levar a poupanças consideráveis de 16% [23]. O regresso ao

estilo de condução habitual (antes da formação de eco-condução) é também evidente em alguns casos da

Tabela 3. Os benefícios da eco-condução são variados e podem aumentar ou diminuir consoante alguns

factores, principalmente motivação e habilidade de condução (conhecimentos prévios de práticas de eco-

condução) [28], que variam de condutor para condutor.

Atentendo à Equação 2, é possível ver que influência tem o estilo de condução nas forças aplicadas ao

veículo, designadas por forças de propulsão e resistência, que inclui resistência ao rolamento (já falado na

secção anterior), resistência aerodinâmica e em planos inclinados, a força gravítica:

9

Equação 2. Seguda lei de Newton aplicada a um veículo

𝑚𝑣�̇�𝑣 = 𝐹𝑝𝑟𝑜𝑝 − 𝐹𝑟𝑒𝑠

𝐹𝑟𝑒𝑠 = 𝐹𝑟𝑜𝑙 + 𝐹𝑎𝑒𝑟𝑜 + 𝐹𝑔 = 𝐶𝑟𝑚𝑣𝑔𝑐𝑜𝑠(𝛼) + 0,5𝜌𝐶𝑑𝐴𝑣𝑣2 + 𝑚𝑣𝑔𝑠𝑒𝑛(𝛼)

Em que:

𝐶𝑟 é o coeficiente de resistência de rolamento

𝑚𝑣 é a massa do veículo

𝑔 é a aceleração gravítica (9,81 m/s2)

𝛼 é o ângulo de inclinação da superfície onde o veículo se desloca

𝜌 é a densidade do ar (1,25 kg/m3)

𝐶𝑑 é o coeficiente de arrasto aerodinâmico

𝐴 é a área frontal projectada do veículo

𝑣𝑣 é a velocidade do veículo

Sendo 𝑃 = 𝐹×𝑣, a energia necessária para percorrer a mesma distância será menor ao adoptar este estilo

de condução. Maiores acelerações originam uma maior força resultante, fruto do aumento da força de

propulsão. As desacelerações dão origem a uma força resultante negativa, fazendo com que o veículo

perca energia cinética, necessitando de maior propulsão para a recuperar.

Alguns estudos mencionados na Tabela 3 relacionaram o aumento da eficiência energética da condução

com alguns factores, medidos e analisados nalguns destes estudos, antes e depois da formação, como

por exemplo: frequência de alteração de mudança, frequência de travagem e aceleração, relacionados

com a Equação 2. Os factores enunciados são alterados após uma formação de eco-condução. Num dos

estudos [25], a monitorização de um dos condutores que reduziu o consumo em cerca de 32% após a

formação, indicou um aumento da distância percorrida sem utilizar o acelerador (+80% imediamentamente

após e +63% após 3 meses), uma redução da distância de travagem (-57% imediatamente após e -56%

após 3 meses) e um aumento da frequência de alteração de mudanças (+15% imediatamente após e

+10% após 3 meses). Como verificado nalgumas das medições, estes indicadores tendem a regressar ao

estado inicial com o passar do tempo. Isto é bastante visível noutro estudo considerado [24] onde se

mediram os dados até 9 meses depois da formação. Na maior parte dos condutores verificou-se um

aumento do consumo de combustível após 6 meses face à redução prévia que tinham atingido.

Um dos casos de eco-condução referidos fez parte de uma iniciativa lançada pela marca (Fiat), não

existindo a tradicional formação teórica e prática de eco-condução, mas apenas a análise dos dados

dinâmicos dos veículos e uma avaliação do estilo de condução do condutor. O sistema Fiat Eco:Drive

consiste num software disponível no website da marca. Ao inserir um cartão de memória no veículo, este

regista todos os seus dados que são posteriormente analisados pela aplicação no computador. A eficiência

da condução é baseada em quatro parâmetros: aceleração e desaceleração, alterações de mudança, e

10

velocidade. O utilizador recebe o feedback necessário para melhorar a sua eficiência e pode

inclusivamente estabelecer metas e visualizar, por exemplo, quanto CO2 está a poupar [23]. À semelhança

deste sistema, o Ford EcoMode é um software presente nos veículos Ford e que avalia o estilo de

condução do utilizador, avaliando-o e atribuindo uma percentagem de eficiência [23].

Uma das soluções desenvolvidas por outra marca automóvel tendo em vista a redução do consumo

baseado num princípio da eco-condução é o exemplo do Nissan Eco Pedal [29]. Este sistema detecta a

pressão exercida no acelerador e activa uma força de resistência dependendo da sua intensidade, não

permitindo acelerações bruscas, seguindo então um dos princípios da eco-condução. Estima-se que o

consumo diminua entre 5 e 10%, segundo um estudo feito com dados internos da Nissan [29].

1.2.3. Mobilidade eléctrica

Actualmente, a electricidade é principalmente utilizada no sector ferroviário, onde 54% das linhas estão

electrificadas, representando 76% da energia final neste sector na UE [30]. Porém, a indústria automóvel

tem contribuído para o crescimento da energia eléctrica no transporte rodoviário [30] introduzindo modelos

híbridos com propulsão parcial ou totalmente eléctrica no mercado, com algum sucesso nalguns países

como a Noruega (onde os veículos eléctricos corresponderam a 13,8% das vendas em 2014) [7], apesar

de globalmente as vendas representarem uma pequena parte do mercado automóvel na UE (0,7% em

2014) [7].

Os diferentes tipos de veículos eléctricos (VE) no mercado podem-se dividir em algumas categorias: Plug-

in Hybrid Electric Vehicle (PHEV)2, Battery Electric Vehicle (BEV) e Fuel Cell Electric Vehicles (FCEV)3.

Porém, esta tese só se foca na categoria dos BEV uma vez que, das enunciadas, é a tecnologia disponível

em Portugal para veículos ligeiros de carga. O BEV não possui motor de combustão interna (MCI), apenas

sendo movido pela energia eléctrica armazenada na bateria, carregada pela rede eléctrica [31]. No caso

dos BEV a emissão de poluentes ocorre noutro local que não o de utilização do veículo, nomeadamente

nas centrais eléctricas localizadas fora dos centros urbanos. Isso traduzir-se-á numa redução da emissão

de poluentes locais nas cidades [3].

Isto acontece porque os BEV têm emissões de GEE nulas na fase Depósito à Roda, dependendo por isso

apenas das fontes de onde provém a electricidade. Assim, podem contribuir de uma forma significativa

para a redução de poluentes na atmosfera uma vez que a média de emissões GEE do sector de energia

eléctrica da UE se encontra abaixo das emissões da frota europeia (78 g/km para BEV)4. Dado a tendência

do sector eléctrico de crescente quota de fontes renováveis (Figura 5), o VE tem vindo a diminuir as suas

emissões médias ao longo do tempo, numa perspectiva europeia [32]. A utilização de mais Fontes de

2 Veículo com MCI e motor eléctrico com bateria recarregável nos postos de carregamento eléctricos 3 Veículo com tanque de hidrogénio, cuja reacção com o oxigénio produz electricidade 4 Utilizando o valor de 540 g CO2/kWh (JEC, 2014a)

11

Energia Renovável para o carregamento de BEV pode traduzir-se numa redução ainda maior. Neste

contexto, a Comissão Europeia estimou em 2013 que com as recentes políticas e tendências a

percentagem de produção de electricidade a partir de fontes com baixas emissões (nuclear e fontes de

energia renovável) cresceria para 58% em 2020, 66% em 2030 e 73% em 2050 (representava 52% em

2012), sendo que as fontes renováveis representarão 35%, 43% e 50% nestes anos [3]. O “mix” de geração

de electricidade na UE tem vindo a mudar significativamente com 70% da capacidade instalada em 2013

proveniente de fontes de energia renováveis, a maior parte dela eólica [3]. Portugal, tendo uma

percentagem de energias renováveis de 27% em 2014 no seu consumo de energia final [32], encontra-se

acima da média europeia.

Figura 5. Percentagem de energia eléctrica proveniente de fontes renováveis no consumo de energia final na UE28 [32].

Quanto ao carregamento de VE utlizando a rede de distribuição de electricidade, e tendo em conta o valor

já mencionado de 78 gCO2 eq/km emitidos na produção de electricidade, as emissões de GEE na UE em

2010 são 46% inferiores a veículos a gasolina e 56% inferiores a veículos a gasóleo, numa base WTW

(conforme apresentado na Tabela 4). Os veículos híbridos PHEV também apresentam emissões mais

reduzidas com resultados entre o EV e o veículo convencional MCI como seria de esperar, uma vez que

combinam as duas tecnologias com reduções de 40% e 28% para os seus equivalentes de gasolina e

gasóleo respectivamente.

12

Tabela 4. Gramas de CO2 equivalente emitidos por veículos com diferentes tecnologias, UE 2010 [3].

Tecnologia WTT (g CO2 eq/km) TTW (g CO2 eq/km) WTW (g CO2 eq/km)

BEV 78 0 78

PHEV Gasolina 36 75 111

PHEV Gasóleo 36 68 105

Gasolina 29 156 185

Gasóleo 25 120 145

Contudo, a maior limitação da mobilidade eléctrica é a sua baixa autonomia, verificando-se que

actualmente a maioria dos VE possui uma autonomia na ordem dos 100-200 quilómetros para um veículo

pequeno ou médio, devido às limitações da capacidade das baterias. Porém, o mercado tem vindo a

crescer e existem produtores que comercializam veículos de luxo nesta gama com autonomias superiores

a 400 km (Tesla Model S 2012) [3]. Com a capacidade actual das baterias, a condução em meio urbano é

a mais indicada para este tipo de veículos, onde existem mais postos de carregamento, onde as viagens

são mais curtas e onde a melhoria da qualidade do ar é necessária. Nos próximos anos, o aumento da

autonomia dos veículos eléctricos será importante para o seu estabelecimento no mercado, mas o foco

nos veículos de baixa autonomia (até 150 km) e com baixos custos será uma solução para ambientes

urbanos.

Além dos inúmeros veículos eléctricos que existem para passageiros, existe uma gama de modelos de

veículos ligeiros de carga comercialmente disponíveis de várias marcas, indo de encontro às

especificações da frota a estudar neste documento (Tabela 5). A diferença entre as cargas máximas

admissíveis de transporte dos veículos eléctricos para os equivalentes Diesel são tipicamente menores,

porém as dimensões em volume são semelhantes, como verificado em alguns veículos da Tabela 5.

13

Tabela 5. Modelos de BEV, respectivas autonomias e consumos médios.

Modelo Carga Autonomia Consumo médio Ano Referência

Citroën Berlingo 695 kg 170 km 17.7

kWh/100km 2013

[33], [34] Renault Kangoo

Z.E. 650 kg 170 km 14 kWh/100km 2011

Nissan e-NV200 615-705

kg 163 km

16.5

kWh/100km 2014

Peugeot Partner 635 kg 170 km - 2013 [35], [34]

Mercedes Vito e-

Cell 850 kg 130 km - 2010 [34]

Iveco Ecodaily - 70km (140km bateria

extra) - 2015 [36]

Uma das grandes limitações à mudança para este tipo de veículos é o seu elevado custo (cerca de 37%

superior [37] [38] nos veículos comercializados em Portugal, Renault Kangoo Z.E. e Nissan e-NV200) face

aos veículos a gasolina e gasóleo. No entanto com o desenvolvimento da indústria dos veículos eléctricos

é expectável que o seu preço descresça ao longo do tempo.

O custo dos VE é bastante afectado pela bateria, embora seja expectável que os esforços na área da

investigação permitirão reduzir este custo de 1000€/kWh em 2010 para 200€/kWh em 2020 [3]. Outra das

melhorias esperadas será a redução do peso em 45%, comparando mais uma vez 2020 a 2010, que como

consequência reduzirá os kWh/km necessários, melhorando a eficiência e reduzindo o tamanho da bateria

para uma dada autonomia (Bosch) [3].

Apesar das esperadas descidas de preço inerentes previstas com o desenvolvimento da tecnologia,

actualmente 18 dos 28 países da UE apresentam incentivos no caso da compra de veículos eléctricos,

quer em forma de isenção ou de redução de pagamento de alguns impostos, quer na redução do custo do

veículo [39]. No caso de Portugal está previsto, no ano de 2016, um subsídio de 2.250€ na compra de um

veículo totalmente eléctrico de passageiros ou mercadorias novos sem matrícula (1125€ para PHEV) em

troca do abate de um veículo em fim de vida e isenção do pagamento de Imposto sobre veículos (ISV) e

Imposto único de circulação (IUC) para BEV (60% desconto no ISV para veículos híbridos e 25% para

PHEV com autonomia mínima de 25 quilómetros no modo eléctrico) [40] [41].

Com a crescente tendência de VE na Europa, a infraestrutura para o seu carregamento tem vindo a crescer

também. Existem vários tipos de carregamento de veículos eléctricos que se dividem em 4 modos,

definidos pela norma IEC 61851, descritos abaixo e apresentados na Tabela 6. No modo 1 o veículo é

ligado directamente à rede de alimentação de corrente alterna, utilizando as tomadas domésticas

normalizadas até 16A, com alimentação monofásica ou trifásica, com condutores de fases de neutro e

14

ligação à terra. A segurança deste processo depende da presença de um dispositivo de corrente residual

(RCD, Residual Current Device) no lado da rede de alimentação. No modo 2 a ligação é também feita com

a rede eléctrica de corrente alterna mono ou trifásica, pelas tomadas domésticas normalizadas à

semelhança do modo 1, porém com uma Caixa de Controlo do Cabo (ICCB, InCable Control Box),

responsável por garantir a segurança e pelo controlo, estabelecendo as comunicações entre a rede

eléctrica e o BEV [42]. Por sua vez, o modo 3 é um sistema de fornecimento de energia em corrente

alterna, desenvolvido especificamente para veículos eléctricos. O piloto de controlo é fornecido pelo EVSE

(Electric Vehicle Supply Equipment), que é o posto de carregamento [42] [43]. Por último, o modo 4 é

definido como uma ligação do veículo à rede de alimentação utilizando um carregador externo. As funções

de controlo e protecção estão instaladas permanentemente na instalação. Os carregadores rápidos DC

são um exemplo do modo 4, que alimentam a bateria directamente em DC [44] [45].

NaTabela 6, os postos de carregamento rápido correspondem a postos capazes de operar a uma potência

de pelo menos 43 kW, que inclui os postos modo 3 e modo 4.

Tabela 6. Modos de carregamento e suas características [46] [42] [43].

Modo Tipo de

corrente

Rapidez do

carregamento Configuração da instalação

Modo 1 Alterna (Mono

ou trifásica Lenta (até 16 A) Conexão directa à rede em tomadas normalizadas


ou trifásica) Lenta (até 32 A)

Conexão à rede em tomadas normalizadas através

de um dispositivo no cabo com sistema de

protecção


ou trifásica)

Lenta/Rápida (16 A,

32 A ou 64 A)

Tomadas específicas para carregamento de VE

com sistemas de segurança incorporados

permanentemente

Modo 4 Contínua Rápida (até 400 A) Carregador externo

Praticamente todos os países em que os VE apresentam mais de 0,5% quota de mercado de veículos

eléctricos (em 2015, foi o caso da China, Dinamarca, França, Alemanha, Japão, Holanda, Noruega,

Portugal, Suécia, Reino Unido e Estados Unidos), providenciam benefícios fiscais para a instalação de

postos de carregamento eléctricos. A rede de postos de alguns paíse da UE apresentam-se na Tabela 7.

15

Tabela 7. Projectos de investimento e infra-estruturas de carregamento de VE em países da EU [47] [48].

País Postos disponíveis (2016) Investimentos e metas

Reino

Unido

10336 postos de carregamento

(+2164 rápidos) 44 milhões EUR de investimento público

França 12111 postos de carregamento

(+1408 rápidos) 50 milhões EUR para cobrir 50% das infra-estruturas VE

Alemanha 13027 postos de carregamento

(+1190 rápidos)

Holanda 23961 postos de carregamento

(+649 rápidos)

Portugal 1192 postos de carregamento (+58

rápidos)

Espanha 1378 postos de carregamento

(+307 rápidos) 343 500 postos planeados até 2015

Suécia 1654 postos de carregamento

(+1016 rápidos) 1 milhão EUR investimento público em 2012

Dinamarca 1398 postos de carregamento

(+376 rápidos) 10 milhões EUR para a infra-estrutura de carregamento

Finlândia 706 postos de carregamento

(+185 rápidos) 5 milhões EUR invesmento público para a infra-estrutura VE

Noruega 6984 postos de carregamento

(+1080 rápidos)

Subsídio de 1200 EUR sobre a colocação de um posto de

carregamento VE em Oslo

Para completar com alguns exemplos práticos de frotas que incluem BEV, estão referenciados na Tabela

8 alguns exemplos cobertos pelo projecto E-mobility NSR (North Sea Region) [49], que contempla algumas

das iniciativas por parte dos países do norte da Europa, nomeadamente, Dinamarca, Alemanha, Holanda,

Noruega e Suécia. Estas iniciativas permitiram reduzir as emissões de GEE das frotas e no caso do

munícipio de Copenhaga foram também registados custos de manutenção 10 a 15% menores para BEV,

provando que esta alternativa pode ser útil em condições de operação de frota e mais vantajosa que os

combustíveis fósseis.

16

Tabela 8. Projectos adoptados em países na UE em frotas ligeiras de carga, incluindo VE [49].

Empresa/Instituição Frota eléctrica Resultados obtidos

Munícipio de

Copenhaga

15 Fiat Fiorino, 3 Renault

Kangoo Z.E. e 2 carrinhas

Modec

10 – 15% redução nos custos operacionais de

cada veículo comparando com os seus

veículos não eléctricos

Loomis Danmark A/S 3 Mercedes-Benz Vito E-

cell -

Post Danmark 3 Mercedes-Benz Vito E-

cell

Emissões de CO2 63% mais baixas do que o

veículo Diesel equivalente

Hermes Logistics 20 Mercedes Vito E-cell -

Tesco 15 Modec Redução de 13 a 15t CO2 por ano

PostNord 25% da frota é eléctrica,

diferentes tipologias

Redução de 11% emissões CO2 em 2012

(face a 2009)

As vantagens provenientes da utilização de BEV por parte destas empresas e instituições foram

essencialmente um maior conforto na condução, devido ao baixo ruído, caixa de velocidades automática

e aceleração mais elevada, a redução dos custos de operação, e a possibilidade de entrada em zonas de

emissões reduzidas (ZER) [49].

Contundo existem naturalmente barreiras à implementação de BEV, sendo os elevados custos das infra-

estruturas de carregamento uma delas, necessitando de apoio financeiro por parte dos governos locais. A

bateria é pesada e retira capacidade de carga aos veículos. Outra das desvantagens é que consoante as

condições de temperatura exterior, a bateria pode sofrer uma redução na autonomia [50]. Além disso, o

aquecimento do veículo consome energia da bateria e afecta bastante a autonomia no Inverno [49].

Algumas empresas mudaram o combustível dos aquecedores para gasóleo, por se localizarem em países

mais frios. Em climas mais quentes existiria o problema do ar condicionado.

Outra das grandes vantagens da utilização de BEV é a redução do ruído, uma vez que para velocidades

até 30 km/h, a partir da qual o ruído proveniente dos pneus começa a ser dominante [51], o ruído emitido

pelo veículo eléctrico é menor que para um veículo com MCI. Isto pode significar a possibilidade de operar

noutros horários, em que é necessário manter um nível baixo de ruído. O factor de existir um baixo

congestionamento nos horários de fraca movimentação rodoviária contribui também para a redução de

emissões [49].

A aplicação em frotas urbanas que percorram distâncias relativamente pequenas em cidade é a mais

indicada para VE, sendo atingidas grandes reduções em termos de poluição local nas cidades como visto

nos exemplos da Tabela 8. Como apoio à introdução de frota eléctrica, a rede de estações de

17

carregamento europeia tem vindo a ser desenvolvida nos últimos anos com a inclusão de postos de

carregamento rápido. Porém, o elevado custo desta tecnologia tem impedido um maior crescimento deste

tipo de veículos na frota europeia.

1.2.4. Gás Natural e Biometano

O Gás Natural (GN) e o Biometano são utilizados como combustível em cerca de 1.2 milhões de veículos

na UE [52]. O Gás Natural é um combustível fóssil, enquanto que o biometano provém de fontes

renováveis, por digestão anaeróbia, recolhido de aterros sanitários ou produzido através de gasificação

(Gás natural sintético) [53]. A sua composição deve ter um mínimo de 95% metano, um máximo de 2-5%

propano, 1-5% butano e 8-30 ppm enxofre e ponto de orvalho 6 graus abaixo da temperatura de ambiente

expectável [54].

O GN é distribuído pela infra-estrutura de pipelines existente em Portugal como Gás Natural Comprimido

(GNC) ou pode ser fornecido por via marítima como Gás Natural Liquefeito (GNL). O GNC é gás natural

comprimido a 1% do seu volume a PTN5, enquanto o GNL é gás natural que é condensado a uma

temperatura de cerca de -162ºC. Esta liquefacção reduz o volume para cerca metade do volume de GNC

sendo vaporizado antes de ser injectado no cilindro do motor. As infra-estruturas de abastecimento para

estas duas variantes não diferem muito excepto no seu armazenamento. No caso do GNC, é necessário

armazená-lo a 200 bar. O GNL necessita de ser tratado como um líquido criogénico e é armazenado a 8

bar [53].

Outras características importantes do GN como combustível em veículos, além da necessidade de ser

comprimido ou liquefeito, são [55]:

O índice de octanas de 130 indica que que a sua resistência à detonação é mais elevada,

permitindo uma maior razão de compressão nos motores

Tem uma massa volúmica menor que o ar, o que garante a sua dispersão no caso de fugas

Perigo de explosão quando presente entre 5 a 15% em ar (por volume)

Como a densidade energética do GNL, que corresponde a 21 MJ/l, é maior face ao GNC, de 9 MJ/l, este

é mais adequado para frotas pesadas que percorram distâncias até 200,000 quilómetros por ano e tempos

ao ralenti curtos [56]. Deste modo o GNC vai ser falado em maior detalhe uma vez que o seu âmbito de

aplicação, mais local, vai de encontro ao da frota ligeira de carga da Camâra Municipal de Lisboa (CML).

5 Condições normais de temperatura e pressão, 273K e 1 bar

18

A viabilidade do GNC passa pelo facto de utilizar a tecnologia actual presente nos veículos com MCI,

podendo ser adaptados a partir de motores ciclo Otto (gasolina) ou ciclo Diesel (gasóleo). Os motores

podem ser bi-combustível em motores ciclo Otto, sendo que nestes casos existe uma reserva de gasolina

no tanque, aumentando a autonomia do veículo. Em motores ciclo Diesel existe também a possibilidade

de utilizar gasóleo e GNC simultaneamente, onde tipicamente 50% a 75% da mistura é constituída por

GNC [57] [56]. Nestes motores existe uma pré-injecção de gasóleo para a mistura entrar em combustão,

dado que o GNC tem uma temperatura de auto-ignição maior, não entrando em combustão para as razões

de compressões típicas de um motor Diesel [57] [58]. Estes motores possibilitam uma autonomia entre 300

a 600 km em veículos ligeiros movidos a GNC [59]. No entanto, o consumo de energia por quilómetro

(MJ/km) é superior em motores a operar com GNC, com aumentos de 10% e 14% face à gasolina e gasóleo

respectivamente em TTW, sendo também superior a ambos na fase WTW, como visível na Tabela 9 [60].

Tabela 9. Valores de eficiência energética nas fases WTT, TTW e WTW de GNC e combustíveis convencionais [60].

Combustível WTT (MJ/km) TTW (MJ/km) WTW (MJ/km)

Gasolina 0.396 1.764 2.160

Gasóleo 0.288 1.692 1.980

GNC 0.371 1.933 2.304

Os veículos com motores a GN, comparativamente a veículos a gasolina ou gasóleo, reduzem as emissões

de hidrocarbonetos (não incluindo metano) em 50%, NOx em 50-87%, CO2 em 20-30%, CO em 70-95% e

a emissão de partículas é quase nula face a motores diesel [57]. No entanto a emissão de metano é

superior [56]. Dado que o Gás Natural é essencialmente composto por metano, existem estudos que

apontam que as emissões de CH4 são cerca de 15 vezes maiores do que em motores a gasolina e 29

vezes maiores do que em motores Diesel [61], divergindo ligeiramente com outros valores que indicam

emissões 4 e 12 vezes superiores a gasolina e gasóleo respectivamente [62].

Devido a estes impactes do GN fóssil no ambiente, é também utilizado biometano produzido a partir de

matéria orgânica, sendo uma fonte de energia renovável e reduzindo os impactes ambientais (Tabela 10).

Apesar do consumo total de biogás (utilizado para tratamento posterior e conversão em biometano) em

2014 ter apenas representado 1% de todos os biocombustíveis (com tendência crescente) [63], ambos

podem ser misturados quando utilizados em veículos movido a GN.

O GNC tem uma razão hidrogénio-carbono maior do que a gasolina e o diesel e por isso, emite menos

CO2 por unidade de energia na sua combustão. Porém, como visto na Tabela 9, a eficiência energética

destes motores, que são baseados em motores a gasolina, é inferior ao motor ciclo Diesel, tornando as

poupanças em emissões quase marginais. Isto poderá mudar com a introdução de biometano na mistura

de combustível, já que este emite menos GEE na sua produção [64]. Adicionando cerca de 20% de

19

biometano a GN fóssil provoca uma redução de 15% em emissões GEE [65]. A Tabela 10 apresenta a

comparação do GNC com Gasóleo e Gasolina, que revela os valores típicos WTW na UE. É indicado um

valor de 163 gCO2eq/km enquanto que noutros estudos (Concawe et al, 2007) indicam valores de emissões

CO2 equivalente WTW na Europa entre 130 e 145 para GNC bi-combustível [60]. É possível constatar a

diferença entre o GN fóssil e o biometano, que ao ser uma fonte renovável, apresenta valores negativos

na fase WTT.

Tabela 10. Emissões WTT do GNC, 2010 [3]

Combustível WTT gCO2 eq/km TTW gCO2 eq/km WTW gCO2 eq/km

GNC, UE mix 30 132 163

Biometano -290 a -33 132 -158 a 99

Gasolina 29 156 185

Gasóleo 25 120 145

Esta redução de emissões, com especial importância a nível urbano, leva à adopção deste tipo de veículos

nestes meios. Existem diversos modelos de veículos de passageiros e até autocarros movidos a GNC,

mas para contextualizar com os veículos ligeiros de carga, são apresentados na Tabela 11 alguns veículos

desta tipologia, com 6 modelos do catálogo da NGVA (2016).

Tabela 11. Exemplos de veículos ligeiros de carga a GNC [59].

Modelo Combustível e tanque Autonomia

Fiat Fiorino GNC 13 kg (gasolina 45L) 300 km (660 km)

Volkswagen Caddy GNC 25 kg (gasolina 13L) 620 km (+120 km)

Opel Combo Cargo 1.4 Turbo GNC 22.1 kg (gasolina 22L) 450 km (300 km)

Fiat Ducato Cargo GNC 36kg (gasolina 15L) 410 km (100 km)

Iveco Daily GNC 39kg (gasolina 14L) 440 km (100 km)

Mercedes-Benz Sprinter GNC 19-32kg (gasolina 15-100L) 250-430 km (120-810 km)

Em 2014, cerca de 1.2 milhões de veículos GNC circulavam na Europa, representado 0,7% dos veículos

registados na UE28 e incluindo a Suiça. Com este volume de veículos é necessária uma rede de postos

de abastecimento bem distribuída. Apesar de em Portugal a rede de postos GNC não estar ainda muito

desenvolvida, alguns países na Europa como a Itália e a Alemanha já apresentam um número de postos

considerável (1010 e 919 em 2014, respectivamente). A frota de veículos CNG em Itália representa cerca

de 75% dos veículos a CNG na UE (2011) [66]. Na Tabela 12 é apresentado o número de estações de

abastecimento, quer de GNC, quer GNL/LGNC (postos de GNC e GNL).

20

Tabela 12. Número de postos de abastecimento GNC e LNG/CLNG em 2014 nalguns países da UE e Suiça [52].

País Postos GNC Postos LNG/LGNC

Itália 1010 2

Alemanha 919 0

Austria 175 0

Suécia 161 0

Suiça 134 0

Bulgária 108 0

República Checa 81 0

Espanha 45 15

Portugal 3 3

Esta rede de postos de carregamento é a base de suporte e incentivo para a introdução de veículos a GN

na Europa. Alguns dos exemplos de frotas com veículos a GN são introduzidos na Tabela 13, com

exemplos de frota pesada (autocarros) e veículos ligeiros de carga (furgões).

21

Tabela 13. Exemplos de frotas a GNC na UE.

Região Veículos Benefícios Custos Referência

Ghent,

Bélgica

11 GNC (Fiat

Ducato GNC)

Os benefícios em

emissões não foram

muito significativos,

introdução de biometano

poderá ajudar

Custo do veículo 5 000€

superior a anteriores

aquisições

[67]

Estocolmo,

Suécia

1ª ambulância

a biometano

Emissões reduzidas

devido biometano

14% mais cara que as

convencionais, número que

poderá ser reduzido a 6%

na próxima ambulância

[68]

Reading,

Reino Unido

34 autocarros

CNG

(biometano)

30% a 50% reduções

NOx.

Redução no CO2 devido

ao uso de biometano

20% mais caro que um

veículo convencional

Custos do combustível

mais baratos compensam a

diferença de custo inicial.

[69]

Madrid,

Espanha

128 autocarros

CNG 30 a 50% reduções NOx

20% mais caro que os

veículos convencionais.

Diferença paga por

instituição ambiental

[70]

Os veículos a GN são mais caros que os veículos convencionais a gasóleo ou a gasolina. O GN traz

reduções a nível de NOx como visto nos exemplos, mas a redução de CO2 pode aumentar em alguns

casos, quando o GN é de origem fóssil. A utilização de biometano é a solução mais adequada e traz

maiores benefícios a nível ambiental, como também visto em dois dos exemplos enunciados.

Apesar de o GN trazer alguns benefícios a nível ambiental e já ter sido testado noutras frotas, a sua infra-

estrutura ainda se encontra numa fase muito inicial em Portugal, tornando assim pouco viável a

consideração desta tecnologia no âmbito da frota ligeira de carga da CML.

22

1.3. Objectivos

O objectivo principal deste trabalho é a quantificação de impactes energéticos resultantes da introdução

de medidas de promoção da eficiência energética numa frota ligeira de carga, em particular da CML. O

objectivo passa também por seleccionar estas medidas no âmbito da conjuntura actual da CML, focando

aquelas que podem trazer mais benefícios em termos energéticos e financeiros.

Para tal será necessário efectuar a caracterização da frota ligeira de carga da CML, utilizando os dados

do software de gestão de frota, retirando as informações necessárias para posteriormente conseguir ter

uma base de dados para os cenários a testar. Esta caracterização será feita com base no consumo

energético da frota no seu todo, com divisão em quatro classes de veículos, nos serviços que lhes são

designados pela CML e pela sua idade.

Além disso, será necessário o desenvolvimento de uma metodologia para quantificar os impactes

energéticos da frota, sujeita a medidas de abate de veículos, medidas de renovação parcial ou total por

veículos de diferentes tecnologias e medidas de alterações comportamentais na condução e na mudança

de pneus. Esta metodologia terá como base uma ferramenta desenvolvida especificamente para este

trabalho, capaz de calcular impactes energéticos da frota, consoante a introdução das diferentes medidas

testadas.

1.4. Estrutura da tese

Este trabalho divide-se em 4 Capítulos principais.

O primeiro capítulo contém a introdução do tema, focando o sector dos transportes na UE e indicado os

seus impactes energéticos. Para além disso o estado de arte também faz parte deste capítulo, debruçando-

se sobretudo sobre os veículos ligeiros de carga.

No segundo capítulo é feita a apresentação do caso de estudo da CML e a caracterização da sua frota

ligeira de carga. Adicionalmente é feita a descrição dos diferentes cenários testados e dos critérios

utilizados. Estes cenários incluem abate de frota, renovação de frota por veículos de diferentes tecnologias,

mudanças comportamentais no estilo de condução e mudança de pneus.

No terceiro capítulo são apresentados os resultados para os cenários testados, apresentando indicadores

de consumo energético da frota global e em três casos, uma breve análise financeira.

No quarto capítulo é feita a conclusão do trabalho desenvolvido, indicando as melhores soluções para a

frota em questão com base nos critérios utilizados, indicando possíveis trabalhos futuros que possam ser

feitos neste âmbito.

23

2. Metodologia

Neste capítulo será apresentado o caso de estudo, a caracterização da frota ligeira de carga da Câmara

Municipal de Lisboa (CML) e, por fim, a apresentação dos diferentes cenários testados para verificar a

evolução do consumo energético da frota. Foi utilizado o factor de conversão de 36,53 MJ/l de gasóleo

[71] e 2,65 g CO2/l de gasóleo [72].

2.1. Caso de estudo

O trabalho desenvolvido teve como base a frota da CML, que conta com cerca de 1000 veículos à

responsabilidade da CML.

A cidade de Lisboa tem sido palco de vários projectos relacionados com medidas ambientais e energéticas,

tais como a promoção da mobilidade eléctrica através do Plano Nacional de Ação para a Eficiência

Energética com 500 postos de carregamento lento da rede Mobi.e (secção 2.2 para descrição dos tipos

de carregamento) espalhados pela cidade de Lisboa e a criação de Zonas de Emissões Reduzidas (ZER)

que tem sido actualizada ao longo dos anos. Actualmente apenas são admitidos veículos que respeitem

as normas de emissões Euro 3 na Zona 1 (Eixo Av. Liberdade/Baixa) e veículos que respeitem as normas

de emissões Euro 2 na Zona 2 (limitada a sul da Avenida de Ceuta| Eixo Norte-Sul| Avenida das Forças

Armadas| Avenida EUA| Avenida Marechal António Spínola| Avenida Infante Dom Henrique). Além disso,

na tentativa de promover uma frota energeticamente mais limpa, a frota da CML tem actualmente 54

veículos pesados movidos a Gás Natural, e outra composta por 88 veículos eléctricos contando com

veículos de 2 rodas, quadriciclos e outros veículos ligeiros de passageiros.

O foco da análise presente neste trabalho recai sobre a frota ligeira de carga da CML, que representa um

grande potencial neste âmbito, não tendo sido alvo de grandes medidas de racionalização energética nos

últimos anos e representando um consumo energético elevado provocado pelo seu regime de operação.

Além disso, esta frota representa 18% da frota gerida pela CML, uma percentagem ainda considerável. Os

veículos desta frota foram identificados e caracterizados pela tipologia, combustível, serviço,

quilometragem e litros abastecidos numa primeira análise geral.

A principal fonte de dados relativos à frota foi o software de gestão de frota da CML, que permitiu a

obtenção dos dados descritos na Tabela 14. Estes dados extraídos foram verificados para que não

existissem dados inconsistentes.

Uma outra importante fonte de dados diz respeito a monitorizações efectuadas aos veículos em contexto

de utilização, nas quais 50 veículos fizeram parte de dois projectos desta natureza, em que se

contabilizaram tempos de viagem e velocidades médias, possibilitando inferir tempos ao ralenti. Um destes

projectos foi feito na plataforma xtran, que inclui 25 dos 180 carros, uma pequena amostra que, no entanto,

24

ajudou a ter uma melhor percepção das rotas, das velocidades, dos dias de operação e até tempos ao

ralenti com dados concretos. Esta plataforma esteve activa desde Junho de 2013 até Setembro de 2015.

Isto permitiu comparar os dados referentes a todo o ano de 2014, ajudando a validar alguns dados do

sofware de gestão de frota.

Tabela 14. Fontes de dados utilizadas para a recolha de dados da frota.

Fontes de dados Número de veículos Dados relevantes

Sofware Gestão de Frota CML 180

Quilometragem

Litros abastecidos

Idade

Cilindrada do motor

Tempos de imobilização

Serviço

Monitorização da frota (Xtran) 25

Quilometragem

Tempo ao ralenti

Dias de operação

Esta frota efectua vários serviços dentro da CML, sendo que os serviços da frota ligeira de carga analisada

podem ser agrupados como apresentado na Tabela 15.

Tabela 15. Lista de serviços da frota ligeira de carga da CML.

Serviço Descrição

DMEVAE (Direcção Municipal da Estrutura Verde, Ambiente e Energia)

Destina-se ao tratamento dos jardins e espaços verdes de Lisboa, sendo necessários veículos para

transporte de matéria verde, químicos para o tratamento destes espaços e equipamentos para

sua manutenção

DMHU (Direcção Municipal de Higiene Urbana) Destina-se à recolha de lixo e de contentores

destinado para o mesmo fim

UCT (Unidade de Coordenação Territorial) Destina-se maioriamente à iluminação pública,

sinalização e pavimentação do terreno

DMPO (Direcção Municipal de Projectos e Obras) Destina-se às obras públicas

Outros - DSI (Departamento de Sistema de Informação), DMC (Direcção Municipal de Cultura,

DMED (Direcção Municipal de Educação e Desporto), DMRH (Direcção Municipal de Recursos Humanos),

SG (Secretaria Geral)

Destina-se a transporte de pessoas e pequenos equipamentos

Apoio CML Destina-se a veículos que não estão afectos a

nenhum serviço em particular. São cedidos consoante requerimento de algum serviço

Na tentativa de tornar esta frota mais sustentável, a CML possui um plano de abate que, até ao fim do ano

de 2016, vai retirar do serviço 42 veículos dos 180 apresentados. O abate vai incidir sobre as viaturas com

25

uma idade mais elevada (média de 18,6 anos) sendo que 100% dos veículos norma Euro 1 (4 veículos)

serão abatidas bem como 74% dos veículos norma Euro 2 (37 veículos em 50). Para completar os 42,

uma viatura pré-Euro também será abatida. Este caso será referido mais à frente na secção 2.3.2.3.

2.2. Caracterização da frota

A frota ligeira de carga da CML é constituída por um total de 180 veículos e no âmbito deste trabalho foi

dividida pelas suas tipologias e por serviços. As tipologias dividem-se em quatro e são: Furgão, Pick up,

Veículo de caixa aberta sem e com acessórios, sendo que os acessórios se referem a gruas e taipais

elevatórios. Na Tabela 16 é apresentado o número de veículos por tipologia e por serviço (Tabela 15),

sendo que o número de veículos activo em 2015 foi de 177.

Tabela 16. Número de veículos da frota ligeira de carga da CML, por tipologia e serviço.

Furgão Pick up Caixa sem acessórios

Caixa com acessórios

Totais

2013 2014 2015 2013 2014 2015 2013 2014 2015 2013 2014 2015 2013 2014 2015

Totais 63 62 63 15 14 14 72 73 71 29 29 29 179 178 177

DMEVAE 12 11 12 5 5 5 20 20 20 23 23 23 60 59 60

DMHU 9 9 9 9 8 8 13 13 13 4 4 4 35 34 34

UCT 9 9 9 13 13 13 22 22 22

DMPO 7 7 7 7 7 7 14 14 14

Outros 9 9 9 1 1 1 4 4 4 14 14 14

Apoio CML 17 17 17 15 16 14 2 2 2 34 35 33

A Tabela 17 apresenta a idade média da frota, os quilómetros anuais e a média do consumo de combustível

ao longo dos 3 últimos anos, numa perspectiva global. É possível constatar o seu envelhecimento ao longo

dos 3 últimos anos, uma vez que não foram adquiridos veículos novos. A frota apresenta agora uma idade

média de aproximadamente 14 anos.

Tabela 17. Idade, quilómetros anuais e média de consumo de combustível da frota em 2013, 2014 e 2015.

2013 2014 2015

Idade Média (anos) 12,1 13,1 14,1

Quilómetros anuais (milhares) 2.404 2.107 2.118

Média de consumo de combustível (l/100km) 12,4 12,4 12,8

A distância percorrida pela frota teve uma diminuição de 10,5% de 2013 para 2015 apesar de ter registado

uma subida de 2,3% de 2014 para 2015. A média de consumo de combustível manteve-se estável nos

dois primeiros anos e subiu 3,2% em 2015. A causa desta subida está relacionada com o facto de os

veículos que percorrem até 20.000 quilómetros apresentarem médias de consumo superiores ao ano de

26

2014. Apesar da média do consumo de combustível dos veículos acima dos 30.000 quilómetros ser mais

baixo que em 2014, o número de veículos nestas condições é pouco significativo (4,5% da frota).

Na Tabela 18 é apresentada a distância média anual percorrida por cada tipologia. A tipologia que percorre

maiores distâncias é a de veículos Pick up, seguidos dos veículos de caixa aberta sem acessórios, furgões

e veículos de caixa aberta com acessórios. Porém, as tipologias de maior peso relativo dentro da frota total

são os furgões e os veículos de caixa aberta sem acessórios, pelas suas quilometragens totais mais

elevadas, percorrendo 68% da distância total da frota em 2015

Tabela 18. Quilómetros anuais por tipologia.

Quilómetros

anuais médios 2013

Quilómetros anuais médios

2014

Quilómetros anuais

médios 2015

Quilómetros totais 2013



Furgão 14.471 12.021 10.992 911.663 745.323 692.501

Pick up 14.944 14.356 16.781 224.153 200.982 234.939

Caixa sem acessórios 13.581 12.082 13.306 977.850 881.992 944.736

Caixa com acessórios 10.014 9.595 8.462 290.417 278.255 245.387

Feita a análise à evolução dos três anos, serão apresentadas agora dados apenas de 2015, último ano

completo com dados registados. Na Tabela 19 é possível constatar a tendência de veículos que percorrem

menos quilómetros terem um maior consumo médio de combustível (l/100km), descendo à medida que a

distância anual percorrida aumenta, com algumas excepções significativas no caso dos veículos de caixa

aberta.

Tabela 19. Consumo médio e número de veículos em função da distância anual percorrida em 2015.

L/100km

Distância anual 2015

Furgão Pick up Caixa sem acessórios

Caixa com acessórios

Frota total

Número de

veículos

0-5.000km 12,64 11,42 16,45 18,88 15,76 40

5.000-10.000km 11,85 13,38 14,33 18,22 13,92 57

10.000-15.000km 11,61 6,93 14,18 16,55 13,10 32

15.000-20.000km 10,30 7,22 15,39 14,02 11,49 16

20.000-25.000km 11,58 7,64 12,71 15,57 12,31 8

25.000-30.000km 9,81 7,12 14,87 14,53 12,24 16

30.000-35.000km - 5,75 13,86 - 12,25 5

35.000-40.000km 10,75 - - - 10,75 1

40.000-45.000km - - - - - -

45.000-50.000km 9,09 - 12,76 - 10,85 2

27

A Tabela 20 apresenta a distribuição de consumo de energia total (MJ) pelas diferentes classes e serviços

concluindo-se que existe uma dominância em termos absolutos dos veículos de caixa aberta sem

acessórios e também dos furgões (78% da energia total consumida), já que perfazem 76% da frota em

número de veículos.

Tabela 20. Consumo de energia (MJ) da frota no ano de 2015.

Energia (MJ)

Furgão Pick up Caixa sem acessórios Caixa com acessórios Totais

Totais 2.795.257 674.134 4.927.890 1.484.101 9.881.381

DMEVAE 409.520 198.126 876.117 959.642 2.443.405

DMHU 621.322 422.606 1.633.224 453.824 3.130.976

UCT 419.001 736.438 1.155.438

DMPO 256.103 274.701 530.804

Outros 345.400 53.401 283.804 682.605

Apoio CML 743.910 1.123.607 70.635 1.938.152

A Tabela 21 apresenta uma análise normalizada com indicação de consumo energético por viatura e

quilómetro percorrido (MJ/v.km) de todas as classes e serviços concluindo-se que os veículos de caixa

aberta sem e com acessórios consomem mais energia por quilómetro, reflexo das cargas que transportam,

que são mais pesadas que as cargas transportadas pelos furgões ou pelas carrinhas Pick up. Além disso,

era expectável que os veículos com acessórios (gruas e taipais elevatórios) tivessem uma energia por

quilómetro superior às outras classes, uma vez que estes acessórios necessitam de combustível para a

sua operação, mesmo com o veículo parado.

Tabela 21. Energia por distância percorrida (MJ/v.km)

Energia por distância percorrida (MJ/v.km) Furgão Pick up Caixa sem acessórios Caixa com acessórios Totais

Totais 4,04 2,87 5,22 6,05 4,67

DMEVAE 4,25 3,87 4,91 6,51 5,16

DMHU 3,92 2,42 5,48 5,27 4,37

UCT 3,86 5,25 4,64

DMPO 4,11 4,89 4,48

Outros 4,03 7,11 5,07

Apoio CML 4,10 4,85 5,91 4,56

28

Para uma melhor análise posterior no Capítulo 3, os veículos foram também divididos em termos de

normas Euro que cumprem, sendo que este indicador tem uma relação directa com a idade. O número de

veículos de norma Euro 3 é a mais representativa, seguida da norma Euro 2, as duas perfazendo 87% da

frota.

Tabela 22. Número de veículos por tipologia e norma Euro

Número de veículos

Furgão Pick up Caixa sem acessórios Caixa com acessórios Totais

Totais 63 14 71 29 177

Pré-euro 1 1 2

Euro 1 1 3 4

Euro 2 22 3 16 6 50

Euro 3 37 1 45 23 106

Euro 4 2 2 7 11

Euro 5 7 7

Abaixo na Tabela 23 é apresentado o consumo de energia (MJ) por tipologia e por norma Euro do veículo.

Os maiores consumos em termos absolutos são dos veículos das normas já referidas como sendo as mais

significativas em termos de representação da frota.

Tabela 23. Consumo de energia (MJ) por tipologia e norma Euro.

Energia consumida (MJ) Furgão Pick up Caixa sem acessórios Caixa com acessórios Totais

Totais 2.795.257 674.134 4.927.890 1.484.101 9.881.381

Pré-Euro 3.881 37.073 0 0 40.954

Euro 1 96.732 0 159.569 0 256.302

Euro 2 964.603 58.118 942.506 247.932 2.213.159

Euro 3 1.651.049 19.513 2.957.661 1.236.169 5.864.392

Euro 4 78.992 156.336 868.153 0 1.103.481

Euro 5 0 403.093 0 0 403.093

Na Tabela 24 são mostrados os consumos energéticos por veículo e quilómetro (MJ/v.km), onde é possível

constatar tendência ligeiramente descrescente ao longo dos veículos das normas mais recentes nas

tipologias Pick up e veículos de caixa aberta com acessórios. Porém, nas restantes duas tipologias, as

29

mais significativas em termos de número de veículos, essa tendência não é verificada, sendo os maiores

consumos registados nos veículos mais recentes da norma Euro 4.

Tabela 24. Consumo de energia (MJ/v.km) por tipologia e norma Euro

Consumo de energia por veículo quilómetro (MJ/v.km) Furgão Pick up Caixa sem acessórios Caixa com acessórios Totais

Totais 4,04 2,87 5,22 6,05 4,67

Pré-Euro 7,95 4,34 4,53

Euro 1 4,23 6,11 5,23

Euro 2 4,11 4,29 5,42 7,56 4,86

Euro 3 3,94 4,38 4,92 5,81 4,74

Euro 4 5,29 4,08 6,04 5,60

Euro 5 2,37 2,37

A Tabela 25 apresenta o consumo de energia por veículo, onde é possível observar uma tendência

crescente nos veículos de caixa aberta. Daqui é possível inferir que veículos de caixa aberta mais recentes

percorrem mais quilómetros, uma vez que o indicador apresentado acima (MJ/v.km) tende a descer com

o aumento da norma, e aqui a tendência é inversa.

Tabela 25. Consumo de energia (MJ/veículo) por tipologia e norma Euro.

Energia por veículo (MJ/veículo) Furgão Pick up Caixa sem acessórios Caixa com acessórios Totais

Totais 44.369 44.942 67.505 51.176 54.897

Pré-Euro 3.881 37.073 20.477

Euro 1 96.732 53.190 64.075

Euro 2 43.846 14.530 52.361 41.322 44.263

Euro 3 44.623 19.513 65.726 53.746 55.324

Euro 4 39.496 78.168 124.022 100.316

Euro 5 57.585 57.585

Pela análise dos consumos energéticos totais e por unidade de distância percorrida é possível verificar

que as classes críticas são as tipologias dos veículos de caixa aberta (com e sem acessórios).

30

2.3. Quantificação de impactes energéticos

De acordo com o Regulamento da Gestão do Consumo de Energia para o Sector dos Transportes, frotas

acima de 500 tep (caso da frota da CML) deverão elaborar planos de racionalização para a redução do

consumo energético da mesma. O limite inferior de redução dos consumos energéticos por quilómetro

percorrido é de 5% e deverão ter em vista os próximos 3 anos. Para serem estabelecidos os planos de

racionalização neste âmbito, é necessário avaliar os impactes energéticos da frota para posteriormente

poderem ser tomadas decisões que levarão ao aumento de eficiência energética da frota.

Para avaliar os impactes energéticos da introdução de cenários alternativos na frota ligeira de carga da

CML foi desenvolvida uma ferramenta de simulação em Microsoft Excel capaz de variar o número de

veículos e/ou as suas características, tendo como base os dados já referidos anteriormente. Foram tidos

em conta três cenários globais nas seguintes áreas: abate de veículos, renovação da frota e medidas

comportamentais. Dentro destas categorias foram definidos 15 casos totais mais específicos, conforme se

apresenta na Tabela 26. O cenário que mais se enquadra na realidade dos projectos futuros a curto prazo

da CML trata-se do cenário de renovação de frota por veículos MCI mais recentes descrito no Cenário B3.

Tabela 26. Cenários de quantificação de impactes energéticos.

Tipo de cenário Variantes

Cenário A. Abate de veículos

A1. Sem manutenção de km

A2. Com manutenção de km

Cenário B. Renovação/Substituição da frota B1. Introdução de MCI mais recentes

B2. Introdução de BEV B3. Plano da CML

B1.1. MCI Consumo mais baixo

B1.2. MCI Consumo mais alto

B2.1. BEV Sem limite de km diários

B2.2. BEV Limite de 120 km diários



B3.1. Veículo MCI Consumo mais baixo

B3.2. Veículo MCI Consumo mais baixo

Cenário C. Medidas operacionais e comportamentais

C1. Eco-condução C2. Mudança para pneus mais eficientes

C1.1. Redução 10%

C1.2. Redução 5%

C1.3. Redução 2.5%

C2.1. Frota com pneus eficiência energética F

C2.2. Frota com pneus com eficiência energética E

Em todos os cenários foram garantidas algumas premissas que foram cumpridas ao longo de todo o

desenvolvimento da ferramenta:

31

Quilometragens anuais futuras e consumos correspondem aos últimos dados anuais registados

(2015);

Veículos não activos em 2015 não foram considerados fazendo com que o universo de veículos

analisados seja de 177.

Todos os cálculos energéticos foram feitos para a fase Depósito-à-Roda, que apenas tem em conta a

conversão de energia do combustível em energia cinética do veículo. O consumo anual de energia é

calculado de acordo com as alterações feitas na frota em estudo, aplicando um factor de redução ao

consumo energético do veículo (em l/100km) ou definindo um novo consumo energético em caso de

substituição. Recalculando o número de litros necessários, obtém-se o consumo energético anual final de

cada veículo.

Para além dos impactes energéticos, o cenário B e C apresentam custos e retornos, calculando o Net

Preset Value, NPV (Equação 3 em que i representa o ano, r a taxa de actualização e Cash Flow a diferença

entre o investimento e o retorno) com uma taxa de actualização de 5%. Os custos foram apresentados em

forma de sobrecusto relativamente às soluções mais típicas e adoptadas nestas situações. Deste modo é

apresentado em B2 o sobrecusto de veículos eléctricos relativamente a veículos MCI recentes e em C2 o

sobrecusto de pneus energeticamente mais eficientes relativamente aos pneus actuais. Em caso de

substituição O preço do gasóleo utilizado foi de 1,166€/litro (valor para a CML na semana de 12 Setembro

de 2016) e o preço da electricidade de 0,14€/kWh, um valor intermédio entre preços típicos de tarifa de

vazio e fora do vazio [73].

Equação 3. Definição de NPV.

𝑁𝑃𝑉 = ∑𝐶𝑎𝑠ℎ 𝑓𝑙𝑜𝑤𝑖

(1 + 𝑟)𝑖

𝑛

𝑖=1

2.3.1. Cenário A

No primeiro cenário de abate, existem duas possibilidades:

Abate de veículos com o nível de serviço (quilometragem) dos veículos restantes a manter-se

inalterado (A1); ou

O nível de serviço dos veículos restantes sobe para manter a quilometragem total inicial (A2).

2.3.1.1. Cenário A1

A ordem do abate de veículos e a quantidade de veículos abatidos foram feitos de acordo com a Tabela

27, cumulativamente. Foi definido um limite de percentagem de frota abatida perto de 30% (53 veículos),

uma vez que o abate acima desse valor se pode tornar irrealista. Este valor baseia-se nos 42 veículos que

32

a CML abaterá ao longo do ano de 2016, que representam 23,3% desta frota, um valor relativamente

próximo do limite dos 30% da simulação.

Tabela 27. Ordem dos veículos retirados nos 7 pontos do cenário A.

Percentagens abatidas Número de veículos Norma

100% 2 Euro 0 (Pré-Euro)

100% 4 Euro 1

20%, 40%, 60%, 80%, 100% 47 Euro 2

Os veículos com maior idade, agrupados pelas normas Euro, são abatidos e dentro dos grupos de norma

Euro, estes são escolhidos para abate segundo um critério de média de consumo de combustível, do maior

para o menor, abatendo em primeiro lugar os veículos que contribuem mais para os gastos energéticos

por quilómetro percorrido (MJ/km).

2.3.1.2. Cenário A2

No caso de manutenção de quilómetros, o critério de redistribuição dos quilómetros pela frota restante foi

admitindo como sendo o seguinte: considera-se a quilometragem a distribuir, ou seja, a distância anual

percorrida pelos veículos abatidos e é somada nas quatro tipologias diferentes. A distância a redistribuir

em cada tipologia refere-se à distância percorrida pelos carros abatidos dessa mesma tipologia,

independentemente do serviço a efectuar pelo veículo, considerando que poderá haver realocação de

serviços com o objectivo de tornar a frota mais eficiente. Os critérios para a escolha dos veículos elegíveis

para a redistribuição dos quilómetros foram definidos para veículos abaixo da média de consumo de

combustível global da frota. Isto significa que todos os veículos não abatidos que se encontrem nestas

condições percorrerão mais quilómetros. A redistribuição de quilómetros por estes será equitativa, sendo

que a todos é aplicado um acréscimo igual.

No entanto, no caso em que, na redistribuição de quilómetros, algum dos veículos exceder a distância

máxima percorrida na tipologia respectiva (Tabela 28), é feita nova redistribuição dos quilómetros

excedentes (Figura 6).

33

Tabela 28. Veículos com maior quilometragem anual em 2015 por tipologia.

Tipologia Veículo com maior distância percorrida (km)

Furgão 49,646

Pick up 31,872

Caixa sem acessórios 46,082

Caixa com acessórios 26,031

2.3.2. Cenário B

No segundo cenário está incluída a renovação de frota, quer seja por veículos com tecnologia convencional

(MCI a gasóleo) mais recente (B1), quer seja por tecnologias alternativas, especificamente BEV (B2). Um

cenário de renovação por veículos a GNC foi equacionado, tendo em conta outros segmentos da frota da

CML que utilizam GN como combustível. Porém, os seus custos de manutenção e necessidade de infra-

estrutura fazem com que esta opção não se torne muito viável dentro do âmbito da frota em estudo.

A implementação deste cenário pressupõe que os veículos já foram abatidos e podem ser substituídos por

outros, sendo que a ordem de veículos a substituir se apresenta na Tabela 29, cumulativamente. O critério

para a selecção dos veículos a substituir é em primeiro lugar, a idade dos veículos, agrupados nas

respectivas normas Euro, e dentro destes grupos, são seleccionados primeiramente aqueles com maior

consumo energéticos por quilómetro (MJ/km).

Os veículos introduzidos mantêm a quilometragem anual percorrida pelos carros que substituem.

Veículos de maior idade

abatidos primeiro (de

veículos pré-Euro a Euro

5)

Dentro da mesma norma

Euro, primeiros veículos

abatidos são os com

maior consumo (MJ/km)

Soma de quilómetros dos

veículos abatidos em cada

tipologia

Selecção dos veículos a

atribuir os quilómetros

segundos critérios

definidos

Redistribuição equitativa

dos quilómetros pelos

veículos da mesma

tipologia

Figura 6. Funcionamento da redistribuição de quilómetros no cenário A2.

Nova redistribuição caso

algum veículo exceda o

limite máximo de

quilómetros percorridos

34

Tabela 29. Ordem dos veículos retirados nos 22 pontos do cenário B1 e B2.

Percentagens abatidas Norma

100% Euro 0 (Pré-Euro)

100% Euro 1

20%, 40%, 60%, 80%, 100% Euro 2

10%, 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80%, 90%, 100% Euro 3

50%, 100% Euro 4

Devido às condições de operacionalidade da tipologia Pick up e Caixa com acessórios, apenas é possível

estabelecer o cenário B2 para as outras duas tipologias, fazendo com que esta medida apenas afecte, no

máximo, 76% da totalidade da frota.

2.3.2.1. Cenário B1

O primeiro sub-cenário simulado admite uma substituição por veículos MCI mais recentes, com eficiências

energéticas mais elevadas relativamente à frota actual. Para isso, foram seleccionados veículos para cada

tipologia, para obter a média de consumos de combustível típicos indicados pelos fabricantes para os

veículos mais recentes. Dado que a média de consumo real dos veículos é diferente relativamente ao

referido pelo fabricante, será necessário aplicar um factor de consumo energético extra expectável.

Admite-se que este factor é o mesmo que o dos veículos actuais da frota. Para isso foi comparada a média

do consumo de combustível do veículo Iveco Daily Euro 3 do ano de 2000 (12l/100km) com os Iveco Daily

da frota nas tipologias Furgão, Caixa sem e com acessórios. Os factores obtidos foram de 4,2%, 17,5% e

53,5% respectivamente. Para os veículos da tipologia Pick up este factor é de 17,5%, comparando o

veículo Toyota Hilux 2010 com os veículos da mesma marca e modelo da frota.

As médias de consumo de combustível utilizados como referência para veículos mais recentes foram, para

a tipologia Pick up, o consumo indicado da Toyota Hilux 2016 2,4l 150 CV, e para as restantes categorias,

foi tido em conta o intervalo de consumos indicado para a Iveco Daily 2015 2,3l 146 CV. Os consumos

energéticos considerados são apresentados na Tabela 30.

35

Tabela 30. Veículos MCI para substituir veículos da frota actual.

Tecnologia Tipologia Marca e modelo Consumo energético (l/100km) Referência

MCI

Furgão Iveco Daily 8,1 (B1.1) – 9,1 (B1.2) [74]

Caixa sem acessórios Iveco Daily 9,7 (B1.1) – 10,9 (1.2)

Caixa com acessórios Iveco Daily 12,0 (B1.1) – 13,4 (B1.2)

Pick up Toyota Hilux 10,2 (B1.1 e B1.2) [75]


A simulação efectuada para o sub-cenário da substituição dos veículos da frota por BEV foi feita com base

na substituição progressiva dos veículos da tipologia dos furgões e veículos de caixa aberta sem

acessórios. As outras duas tipologias não foram consideradas, tendo em conta os BEV disponíveis no

mercado. A quantidade máxima de BEV na frota será então de 76% em B2.1, no caso da autonomia

eléctrica ser muito elevada ou no caso da utilização de postos de carregamento rápido. Os cenários B2.2

a B2.4 impõem um limite de quilómetros percorridos por dia de operação aos BEV introduzidos de 120,

100 e 80 quilómetros respectivamente. Todos os veículos acima destes valores não podem ser

substituídos por BEV, reduzindo para 69%, 67% e 61% a percentagem máxima da frota abrangida por

estes cenários.

Todos os veículos que não são substituídos por BEV são mantidos iguais. Foram admitidos dois veículos

de substituição em cada tipologia, com as eficiências energéticas mostradas na Tabela 31. Para além do

impacte energético foram também simulados custos (sobrecusto da Tabela 31) e retornos resultantes

(𝑅𝑏𝑒𝑣 na Equação 4) do sobrecusto dos BEV relativamente aos veículos com motor Diesel equivalentes,

com o cálculo do respectivo NPV.

Equação 4. Retorno da renovação de um veículo por BEV.

𝑅𝑏𝑒𝑣 = 𝑒𝑛𝑒𝑟𝑔𝑖𝑎 𝑐𝑜𝑛𝑠𝑢𝑚𝑖𝑑𝑎 (𝑀𝐽)×𝑝𝑟𝑒ç𝑜 𝑔𝑎𝑠ó𝑙𝑒𝑜

𝑒𝑛𝑒𝑟𝑔𝑖𝑎 (𝑀𝐽)− 𝑒𝑛𝑒𝑟𝑔𝑖𝑎 𝑐𝑜𝑛𝑠𝑢𝑚𝑖𝑑𝑎 (𝑀𝐽)×

𝑝𝑟𝑒ç𝑜 𝑒𝑙𝑒𝑐𝑡𝑟𝑖𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒

𝑒𝑛𝑒𝑟𝑔𝑖𝑎 (𝑀𝐽)

Tabela 31. Veículos BEV para substituir veículos do tipo furgão e veículos de caixa aberta.

Tecnologia Tipologia Marca e modelo Consumo energético (MJ/km)

Sobrecusto (€)

Referências

BEV Furgão Renault Kangoo Maxi Z.E. 0.8 7.096 [76], [37]

Caixa sem acessórios Iveco eDaily 1.1 8.624 [77], [38]

36


O último sub-cenário tem em conta o plano de abates da CML para 2016, com a sua substituição por

veículos mais recentes. O plano inclui o abate dos 42 veículos abatidos da Tabela 32, sendo que a média

de consumo energético (l/100km) para os veículos que os irão substituir serão os mesmos admitidos para

o cenário B1 (Tabela 30). O critério de selecção destes 42 veículos teve em conta o seu estado actual,

substituindo aqueles que registaram mais avarias e/ou mais antigos.

Tabela 32. Número de veículos a abater até ao fim do ano de 2016.

Furgão Pick up Caixa sem acessórios Totais

Totais 14 9 19 42

DMEVAE 3 4 4 11

DMHU 1 1 4 6

UCT 4 4 8

DMPO 1 1

Outros 2 2

Apoio CML 4 3 7 14

2.3.3. Cenário C

O terceiro cenário diz respeito a medidas operacionais e comportamentais, nomeadamente a mudança

para pneus energeticamente mais eficientes (C1) e formação de condutores em eco-condução (C2). Os

veículos mantêm a mesma quilometragem anual.

2.3.3.1. Cenário C1

Para o sub-cenário referente à eco-condução, os cálculos têm como base um curso de eco-condução com

12 alunos por turma, com um custo de 1200€ por turma [78], resultando num custo de 100€ por formando,

podendo haver várias turmas até um total de 30 (354 condutores, 2 por veículo, perfazendo os 177 veículos

da frota). Além disso, foram também feitos cálculos em que, considerando os retornos obtidos, se obtém

o preço por formando máximo admissível (𝐶𝑓𝑜𝑟𝑚𝑎𝑛𝑑𝑜 na Equação 6), significando que um custo mais

elevado trará prejuízo.

É possível testar um cenário de 3 anos, em que podem ser realizados cursos de eco-condução em cada

um dos 3 anos. Prevê-se uma projecção optimista (C1.1), moderada (C1.2) e pessimista (C1.3) e variando

37

a percentagem de redução das médias de consumo de combustível entre 10%, 5% e 2,5%, baseado na

revisão de literatura feita na secção 1.2.2. No ano em que a formação de eco-condução é realizada, os

condutores sujeitos a esta formação reduzem as suas médias de consumo no ano da formação de acordo

com o sub-cenário respectivo e mantém-se uma redução no ano seguinte, correspondente a metade da

redução do primeiro ano [24], sendo para isto necessário uma constante monitorização e controlo dos

consumos dos veículos.

A selecção dos condutores a frequentar as formações é feita com base no seu desvio relativamente a

veículos da mesma tipologia, em que os veículos com um factor 𝑓 (Equação 5) mais elevado são os

seleccionados. Isto permite seleccionar os condutores com comportamentos mais desviantes

relativamente a veículos semelhantes, corrigindo-os desta forma.

Equação 5. Cáculo do desvio relativo à média da tipologia.

𝑓 =𝑚é𝑑𝑖𝑎 𝑑𝑒 𝑐𝑜𝑛𝑠𝑢𝑚𝑜 𝑑𝑜 𝑣𝑒í𝑐𝑢𝑙𝑜

mé𝑑𝑖𝑎 𝑑𝑒 𝑐𝑜𝑛𝑠𝑢𝑚𝑜 𝑑𝑎 𝑡𝑖𝑝𝑜𝑙𝑜𝑔𝑖𝑎 𝑟𝑒𝑠𝑝𝑒𝑐𝑡𝑖𝑣𝑎

Equação 6. Cálculo do custo máximo por formando.

𝐶𝑓𝑜𝑟𝑚𝑎𝑛𝑑𝑜 =(

𝑅𝑒𝑡𝑜𝑟𝑛𝑜𝑎𝑛𝑜 1

(1 + 𝑟)+


(1 + 𝑟)2 ) ×(1 + 𝑟)

𝑛ú𝑚𝑒𝑟𝑜 𝑑𝑒 𝑐𝑜𝑛𝑑𝑢𝑡𝑜𝑟𝑒𝑠

Figura 7. Esquema de funcionamento do cenário da formação no âmbito da eco-condução.

Formação de eco-

condução com 12

alunos por turma

Assumindo 2

condutores por veículo,

resulta em 6 veículos

por turma

Selecção dos condutores

que frequentarão a

formação com base nos

maiores valores de f

Redução do consumo

energético por

quilómetro de acordo

com o cenário

Cálculo de MJ/km,

NPV para o custo

admitido e custo

máximo admitido

38

2.3.3.2. Cenário C2

Para o sub-cenário da mudança de pneus, foram simulados dois casos, tendo em conta uma análise a

uma amostra de pneus da CML, devido a falta de informação mais específica sobre os pneus de cada

veículo da frota considerada, assumindo que a maior parte dos veículos possui pneus de eficiência

energética F ou E:

Cenário C2.1 - toda a frota possui pneus de classe energética F

Cenário C2.2 - toda a frota possui pneus de classe energética E.

Foi analisada a evolução da eficiência energética da frota acrescentando cada vez mais veículos com

pneus novos. Este incremento foi feito de 5% em 5% em cada tipologia, até aos 100% da frota total. O

critério utlizado nestes cenários baseia-se unicamente no consumo de combustível (l/100km). A

percentagem de veículos que ficarão sujeitos a troca de pneus serão os veículos com as maiores médias

de consumo.

Para cada classe energética de pneus, é aplicada uma percentagem de redução da média de consumo,

baseada numa calculadora da UE desenvolvida no âmbito da certificação energética de pneumáticos [72],

sendo que a Tabela 33 foi apurada tendo em conta que esta frota efectua percursos 100% urbanos e que

todos os veículos estão dentro da classe dos veículos ligeiros de carga.

Tabela 33. Percentagens de redução para as diferentes trocas de pneus de diferentes classes energéticas [72].

Pneu novo A B C E F

Pneu actual

B 1,2%

C 2,8% 1,8%

E 4,0% 3,2% 1,6%

F 4,8% 4,1% 2,8% 1,4%

G 5,2% 4,6% 3,3% 2,0% 0,7%

Além da análise energética, que é fundamentalmente baseada nas percentagens de redução das médias

de consumos, é calculado o diferencial de custo entre os pneus actuais e pneus energeticamente mais

eficientes com base no retorno financeiro resultante e no número de pneus a substituir (𝐷𝑝𝑛𝑒𝑢𝑠 na Equação

7). Este cenário assume apenas uma troca de pneus a cada 30 mil quilómetros. A frota apresenta uma

quilometragem anual média de cerca de 12 mil quilómetros, o que significa que ocorre uma troca a cada

dois anos.

39

Equação 7. Cálculo da diferença de custo máximo aquando de troca para pneus energeticamente mais eficientes.

𝐷𝑝𝑛𝑒𝑢𝑠 =(


(1 + 𝑟)+


(1 + 𝑟)2 ) ×(1 + 𝑟)

𝑛ú𝑚𝑒𝑟𝑜 𝑑𝑒 𝑝𝑛𝑒𝑢𝑠

Figura 8. Esquema de funcionamento do cenário de mudança de pneus.

Escolha de classe de

pneus para cada uma

das tipologias

Selecção da

percentagem de

veículos de cada

classe para mudança

de pneus

Selecção feita com base

nos veículos de maior

consumo médio dentro da

tipologia

Aplicação do factor de

redução respectivo no

consumo de

combustível

Cálculo de MJ/km e

diferencial máximo de

custo de pneus

40

41

3. Resultados

Nesta secção serão apresentados os resultados de todos os cenários descritos na Tabela 26. Serão

apresentados gráficos em função da percentagem de frota, assim como tabelas com as reduções máximas

atingidas em cada cenário e outros pontos em que o quociente entre investimento e energia reduzida seja

mais baixo.

3.1. Cenário A

Os resultados para as medidas de racionalização da frota serão apresentados, para os casos de não

manutenção (A1) e manutenção de quilómetros (A2), correspondentes ao cenário A do Capítulo 2.3.

3.1.1. Cenário A1

Na Figura 9 é possível observar o consumo médio da frota em função da percentagem de frota abatida.

Verifica-se uma redução até ao ponto A, que corresponde ao abate de todos os veículos pré-Euro e Euro

1, e 60% dos veículos com maior consumo Euro 2. Neste ponto obtém-se um aumento de eficiência da

frota (MJ/km) de 2,5%, sendo o melhor resultado tendo em conta um abate limitado a 30% da frota, de

acordo com os critérios respeitados. A partir do ponto de maior redução da eficiência da frota verifica-se

uma subida resultante do ínicio do abate de veículos Euro 2 abaixo da média de consumo de combustível

global.

Figura 9. Consumo de energia médio da frota em função da frota abatida no cenário A1.

A Tabela 34 apresenta os resultados para o ponto A do cenário A1, em que a redução dos litros

consumidos e da emissão de CO2 é bastante acentuada devido à diminuição do número de veículos da

A1

0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

3,0

3,5

4,0

4,5

5,0

0% 5% 10% 15% 20% 25% 30% 35%

Co

nsu

mo

de

ener

gia

(MJ/

km)

Percentagem de frota abatida sem manutenção de quilómetros

42

frota (36 veículos retirados). Como a distância anual percorrida diminui, as reduções do consumo

energético por distância percorrida (MJ/km) são menores que as de consumo energético total (litros de

gasóleo).

Tabela 34. Resultados referentes ao cenário A1.

Ponto A1 Redução

Consumo de energia (MJ/km) 4,55 2,5%

Consumo de energia (litros) 228.812

15,4% Custo do combustível (€) 266.795

Emissões de CO2 (kg) 606.809

Quilometragem (milhares km) 1.837 13,3%

3.1.2. Cenário A2

Na Figura 10 referente ao caso em que os quilómetros anuais totais se mantêm observa-se uma redução

mais significativa. Enquanto que no primeiro caso (A1) a maior redução foi de cerca de 2,5%, neste caso

essa redução é de 4,3% e ocorre a um maior número de veículos abatidos (26%, Ponto A2). Esta diferença

pode explicar-se com base no critério utilizado para distribuir os quilómetros pelos veículos. A distribuição

nesta simulação foi feita com base nos veículos que apresentam uma média de consumo de combustível

abaixo da média da frota global como já explicado no Capítulo 2.3.1. Desta forma, veículos com uma menor

média de consumo ganham um maior peso porque percorrem mais quilómetros, sendo gastos menos litros

do que na situação inicial. Assim torna-se mais vantajoso, do ponto de vista da eficiência energética da

frota (MJ/km), o abate com redistribuição de quilómetros por outros veículos.

43

Figura 10. Consumo de energia em função da frota abatida no caso de abate com manutenção de quilómetros.

Na Tabela 35 é possível ver que as reduções de litros e CO2 são iguais à redução de da eficiência

energética da frota (MJ/km) uma vez que os quilómetros se mantêm. A redução de 4,3% significa um

aumento de 1,8 pontos percentuais relativamente ao cenário A1, significando que existe um maior

potencial de aumento de eficiência energética na frota (MJ/km) através de uma gestão da operação e

atribuição de quilómetros.

Tabela 35. Resultados referentes ao cenário A2.

Ponto A2 Redução

Consumo de energia (MJ/km) 4,47

4,3% Consumo de energia (litros) 258.961

Custo do combustível (€) 301.949

Emissões de CO2 (kg) 686.765

Quilometragem (milhares km) 2.118 0,0%

3.2. Cenário B

Os resultados para a renovação da frota por tecnologias convencionais (MCI, B1) e alternativas (BEV, B2)

como também para o plano da CML (B3) serão apresentados de seguida, correspondentes ao cenário B

do Capítulo 2.3.

A2

0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

3,0

3,5

4,0

4,5

5,0

0% 5% 10% 15% 20% 25% 30% 35%

Co

nsu

mo

de

ener

gia

(MJ/

km)

Percentagem de frota abatida com manutenção de quilómetros

44

3.2.1. Cenário B1

Na Figura 11 referente à renovação da frota por veículos de tecnologia convencional (MCI Diesel neste

caso) são apresentadas duas rectas referentes aos cenários B1.1 e B1.2, que consideram os consumos

de combustível referidos na Tabela 30. Além disso, os veículos Euro 5 não são substituídos (4% da frota),

sendo o número máximo de veículos substituídos 170 (restantes 96%).

Figura 11. Consumo de energia (MJ/km) em função da frota renovada por MCI mais recentes.

Na Tabela 36 são apresentados os resultados para os dois casos do cenário B1, com reduções de 27,9%

no cenário B1.1 e 20,3% no cenário B1.2. Estes valores elevados podem-se explicar pelo facto da idade

média da frota ser de 14 anos, tendo o desenvolvimento de novos MCI melhorado em termos de consumo

energético ao longo dos anos.

Tabela 36. Resultados referentes ao cenário B1.

B1.1 (Ponto

B1) Redução

B1.2 (Ponto B2)

Redução

Consumo de energia (MJ/km) 3,37

27,9%

3,72

20,3% Consumo de energia (litros) 195.077 215.569

Custo do combustível (€) 227.460 251.354

Emissões de CO2 (kg) 517.345 571.689

Quilometragem (milhares km) 2.118 0,0% 2.118 0,0%

Na Figura 12 apresenta-se a percentagem de frota a substituir por veículos mais recentes MCI para reduzir

a energia consumida anualmente em 1 TJ, sendo possível observar que o ponto mínimo B3 será o ponto

em que se substituirá menos veículos para a mesma redução energética. Isto significa que será o ponto

mais favorável. Para obter maiores reduções em termos absolutos, o ponto B4 será outros dos mínimos a

B1

B2

0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

3,0

3,5

4,0

4,5

5,0

0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100%

Co

nsu

mo

en

ergé

tico

méd

io (

MJ/

km)

Percentagem de frota renovada por veículos MCI mais recentes

B1.1 B1.2

45

considerar por ser o segundo ponto mínimo, com maiores benefícios a nível energético por afectar 48%

da frota. Ao adoptar esta medida, estes são os pontos sobre os quais se deve optar de modo a ter o maior

benefício para o menor número de alterações na frota possível.

Figura 12. Número de veículos renovados por unidade de energia reduzida (TJ) para o cenário B1.

Na Tabela 37 são apresentadas as reduções dos pontos assinalados na Figura 12. Para uma percentagem

de frota de cerca de 14% (Ponto B3) as reduções do consumo energético registada são de 3,5% e 4,2%.

Para uma percentagem de frota de cerca de 48% (Ponto B4) as reduções são consideravelmente maiores,

aumentando para 11,5% e 14,6%.

Tabela 37. Resultados referentes ao ponto mínimos de veículos renovados por unidade de energia reduzida para o cenário B1.

3.2.2. Cenário B2

Na Figura 13 é visível uma grande melhoria na eficiência energética da frota com a introdução de BEV

uma vez que estes apresentam um consumo energético por quilómetro (MJ/km) cerca de 81% e 77%

menor comparado à média da frota para o furgão (0,8 MJ/km) e para o veículo de caixa aberta sem

acessórios (1,08 MJ/km) respectivamente.

B3 B4

0

20

40

60

80

100

120

0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100%

Nú

mer

o d

e ve

ícu

los

ren

ova

do

s p

or

un

idad

e d

e en

ergi

a re

du

zid

a (p

or

TJ)

Percentagem da frota renovada por veículos MCI mais recentes

B1.1 B1.2

B1.1 (Ponto B3)

Redução B1.1 (Ponto B4) Redução

B1.2 (Ponto B3) Redução

B1.2 (Ponto B4) Redução

Consumo de energia (MJ/km)

4,2% 14,6% 3,5% 11,5% Consumo de energia (litros)

Custo do combustível (€)

Emissões de CO2 (kg)

Quilometragem (milhares km) 0,0% 0,0% 0,0% 0,0%

46

Ao variar o critério de quilómetros por dia de operação desde o cenário B2.1 até B2.4, o potencial de

redução decresce de 61,5% para 46,1%, 41,8% e 34,2% nos pontos B5 a B8. O número de veículos

substituídos decresce de 134 até 108 (76% e 61% da frota total), do cenário B2.1 para B2.4.

A substituição de veículos com maior distância percorrida, e consequentemente maior consumo de energia

anual, é a causa da redução cada vez maior de B2.4 para B2.1, sendo que os principais contribuidores

para esta tendência são os veículos de caixa aberta, tipologia que percorre maiores distâncias em relação

aos furgões (Tabela 18) e que apresenta um consumo energético por quilómetro superior aos furgões

(Tabela 21).

O maior declive no final da recta no cenário B2.1 deve-se à substituição dos veículos de caixa aberta mais

recentes, com grandes gastos energéticos por veículo (Tabela 25), o que faz com que a partir do ponto de

62% de frota renovada, a soma do consumo energético total (MJ) aumente 12% até ao ponto final.

Figura 13. Consumo de energia em função da frota renovada por BEV.

Na Tabela 38 são apresentados os resultados para os maiores pontos de redução para os diferentes

critérios utilizados. A redução de litros e emissão de CO2 é maior que a redução do consumo energético

por quilómetro (MJ/km) dado que os veículos eléctricos utilizam energia proveniente de outra fonte que

não o gasóleo. Admite-se uma poupança dos litros consumidos anualmente por todos os veículos que

foram substituídos.

B5

B6B7

B8

0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

3,0

3,5

4,0

4,5

5,0

0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80%Co

nsu

mo

en

ergé

tico

méd

io (

MJ/

km)

Percentagem de frota renovada por BEV

B2.1 B2.2 B2.3 B2.4

47


Na Figura 14 é possível observar que a grande redução de consumo energético por quilómetro (MJ/km)

na Figura 13 é provocada particularmente pelos veículos de caixa aberta sem acessórios. As reduções

máximas (B2.1) nas duas tipologias individualmente são de 22% (Furgões) e 40% (Veículos de caixa

aberta sem acessórios). O facto de não existirem furgões a percorrerem entre 100 e 120 quilómetros por

dia de operação faz com que o cenário B2.2 e B2.3 sejam iguais, sendo aqui apenas representado B2.2.

Figura 14. Consumo de energia em função da frota renovada por BEV (Furgão 14a e Caixa aberta sem acessórios 14b).

A Figura 15 representa o NPV a 14 anos, que corresponde à idade média da frota, relembrando que este

tem em conta o sobrecusto de BEV relativamente a veículos MCI, e cujos retornos são baseados na

diferença de preço por distância percorrida entre as duas tecnologias, resultando no retorno final 𝑅𝑏𝑒𝑣. O

NPV aumenta do cenário B2.1 para o B2.4. Também aqui se verifica a subida na parte final do cenário

B2.1

(Ponto B5) Redução

B2.2


B2.3


B2.4


Consumo de energia

(MJ/km) 1,80 61,5% 2,52 46,1% 2,71 41,8% 3,07 34,2%

Consumo de energia

(litros) 59.076

78,2%

112.023

58,6%

126.763

53,1%

153.497

43,2% Custo do

combustível (€) 68.883 130.619 147.806 178.977


156.670 297.086 336.176 407.074

Quilometragem (milhares km)

2.118 0,0% 2.118 0,0% 2.118 0,0% 2.118 0,0%

0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

3,0

3,5

4,0

4,5

5,0

0% 10% 20% 30% 40%

Co

nsu

mo

en

ergé

tico

méd

io (

MJ/

km)


B2.1 B2.2 B2.4

0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

3,0

3,5

4,0

4,5

5,0

0% 10% 20% 30% 40% 50%

Co

nsu

mo

en

ergé

tico

méd

io (

MJ/

km)


B2.1 B2.2 B2.3 B2.4

b) a)

48

B2.1. Devido à substituição dos veículos de caixa aberta, também o NPV crescerá a um maior ritmo, dado

que as elevadas quilometragens e consumos energéticos (MJ/veículo) se traduzem também num maior

𝑅𝑏𝑒𝑣. Esta diferença de custo é, para a média de consumo energética da tipologia respectiva, de 9,8

cêntimos por quilómetro para os furgões e 12,5 cêntimos por quilómetro para os veículos de caixa aberta

sem acessórios. Multiplicando estes valores pelo número de quilómetros percorridos pelas respectivas

tipologias, obtém-se o 𝑅𝑏𝑒𝑣.

Figura 15. NPV 14 anos em função da frota renovada por BEV.

A Figura 16 apresenta o NPV a 14 anos para os diferentes cenários B2.1 a B2.4, para o número máximo

de veículos BEV introduzidos para cada caso. Do cenário B2.1 para o B2.4, o payback time (tempo

decorrido até recuperar o investimento) aumenta de 6,6 anos para 10,4 anos, resultado da diminuição dos

retornos anuais, fazendo com que o investimento apenas seja recuperado mais tarde. Esta diminuição de

retorno anual relaciona-se com a Figura 15, que apresenta NPV decrescente no 14º ano à medida que o

critério se torna mais restritivo no número de quilómetros por dia de operação. O comportamento nos

restantes anos será semelhante.

-100

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80%

NP

V 1

4 a

no

s (m

ilhar

es €

)


B2.1 B2.2 B2.3 B2.4

49

Figura 16. Evolução do NPV ao longo do tempo para os cenários B2.1 a B2.4 para máximo de BEV introduzidos na frota.

A Figura 17 apresenta a relação entre o investimento em BEV e a redução energética da frota (MJ). Mais

uma vez é evidente que os veículos com maiores consumos, que são substituídos primeiro, ao percorrerem

menos quilómetros (Tabela 19) consomem menos energia, o que faz com a redução energética (MJ) seja

menor. A acrescentar a isso, o próprio critério de quilómetros por dia faz com que esta redução ainda

descresça mais do cenário B2.1 para o B2.4. A partir de um certo ponto, as rectas começam a decrescer

dado que o consumo energético por veículo (MJ/veículo) aumenta em veículos mais recentes de caixa

aberta sem acessórios, tipologia que consome mais energia (Tabela 25). No cenário B2.1, o ponto B9 será

o ponto com menos investimento e com uma redução em termos energéticos considerável e mais realista,

sendo que o investimento só torna a diminuir com 70% da frota renovada. Nos cenários B2.2, B2.3 e B2.4

o ponto de menor investimento é o primeiro, porém a redução em termos absolutos é muito pequena, pelo

que este ponto não é considerado na análise. No cenário B2.2, o investimento é praticamente sempre

decrescente a partir do ponto B10, o que significa que se poderá optar por este ou pelos pontos a seguir,

de modo a obter reduções significativas. O cenário B2.3 terá o ponto mais favorável no ponto B10, aos

31% da frota renovada. Após este ponto o investimento irá subir voltando apenas a equiparar-se a este

nível após os 60% de frota renovada. O cenário B2.4 será praticamente decrescente após o ponto B11,

com o aumento da percentagem da frota, o investimento necessário por unidade de energia reduzida será

cada vez menor.

-900-800-700-600-500-400-300-200-100

0100200300400500600700800900

1 3 5 7 9 11 13

NP

V 1

4 a

no

s (M

ilhar

es €

)

Tempo (anos)

B2.1 B2.2 B2.3 B2.4

50

Figura 17. Investimento por unidade de energia (MJ) em função da frota renovada por BEV.

Na Tabela 39 são apresentadas as reduções atingidas para os pontos assinalados na Figura 17. Para o

cenário B2.1 é possível atingir reduções no consumo energético (MJ/km) de 24,3%, renovando 33% da

frota (59 veículos). Para B2.2 e B2.3, para 31% da frota renovada uma redução no consumo de energia

(MJ/km) de 18,3% é alcançada. Para o cenário B2.4, 32% de renovação de frota equivalem a 16,1% de

redução.

Tabela 39. Resultados referentes aos pontos assinalados de investimento por unidade de energia reduzida para o cenário B2.

3.2.3. Cenário B3

A Tabela 40 apresenta os resultados do plano de abate da CML (Tabela 32) e a substituição dos veículos

por veículos MCI mais recentes, indicando reduções da ordem dos 5,3% e 3,9% para os cenários B3.1 e

B3.2 respectivamente. Estes resultados incluem alguns veículos que não estiveram activos no ano de 2015

(2 veículos) e que vão ser abatidos. Estes veículos foram selecionados com base não só na idade, mas

também nas observações feitas tendo em conta as suas avarias constantes levando a grandes tempos de

B9

B10

B11

0,15

0,17

0,19

0,21

0,23

0,25

0,27

0,29

0,31

0,33

0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80%Inve

stim

ento

po

r en

ergi

a re

du

zid

a (€

/MJ

red

uzi

do

)


B2.1 B2.2 B2.3 B2.4

Redução ponto B9 Redução ponto B10 Redução ponto B11

Consumo de energia (MJ/km) 24.3% 18.3% 16.1%

Consumo de energia (litros)

30.3% 22.9% 19.9% Custo do combustível (€)


Quilometragem (milhares km) 0.0% 0.0% 0.0%

51

inoperacionalidade. Deste modo, os pontos apresentados não respeitam o mesmo critério do cenário B1,

apresentando valores menores para as mesmas percentagens de frota renovada. Isto pode ser explicado

por nenhum dos veículos abatidos em B3 fazer parte da classe com maior consumo energético por

quilómetro (veículo de caixa aberta com acessórios), enquanto que este é considerado em B1.


3.3. Medidas alternativas

Os resultados para a introdução de medidas de alteração comportamental a nível de estilo de condução

(C1) e de trocas de pneus (C2) serão apresentados de seguida, correspondentes ao cenário C do Capítulo

2.3.

3.3.1. Cenário C1

Na Figura 18 são apresentados resultados para três cenários para a eco-condução para o primeiro ano

após a formação, que correspondem a uma recta para um cenário optimista (C1.1), um cenário moderado

(C1.2) e um cenário pessimista (C1.3), variando os valores da redução do consumo de combustível entre

10% a 2,5% baseados em valores típicos da literatura (secção 1.2.2).

Nas três rectas apresentadas, os declives aumentam a partir de 13% de veículos abrangidos pela medida.

Isto deve-se ao facto dos veículos com médias de consumo mais discrepantes dentro da sua tipologia

percorrerem menores distâncias, consequentemente consumindo menos litros. Deste modo, o declive será

menor. A partir do ponto D são incluidos os veículos de caixa aberta sem acessórios Euro 4, com consumos

de energia por quilómetro elevados (Tabela 24) bem como o consumo de energia absoluto por veículo

(Tabela 25).

B3.1 Redução B3.2 Redução


4,42

5,3%

4,49

3,9%


256.270 260.034


298.811 303.200


679.629 689.611


2.118 0,0% 2.118 0,0%

52

Figura 18. Consumo de energia em função da frota abrangida pela formação de eco-condução.

As reduções nos pontos C1, C2 e C3 coincidiram com as percentagens de redução previstas nos três

cenários, uma vez que a frota toda é englobada nestes pontos.

Tabela 41. Resultados referentes ao cenário C1.

A Figura 19 representa o NPV a 2 anos da situação mais favorável, assumindo que os condutores são

sujeitos a formação no primeiro ano apenas. Segundo os critérios assumidos, vão existir ganhos no

primeiro e no segundo ano. As três rectas apresentadas indicam que só um dos cenários é admissível

financeiramente, tendo em conta o preço por formando de 100€, com 2 condutores por veículo, resultando

em 200€ por veículo. Apesar de existirem pontos abaixo do break-even point (ponto onde o retorno iguala

o investimento), a subida verifica-se a partir do ponto C4, pelas razões enunciadas para os declives na

Figura 18. No caso de cada veículo corresponder apenas a um condutor, o cenário C1.2 torna-se viável,

uma vez que os custos cairão para metade (100€ por veículo).

C1

C2

C3

4,00

4,10

4,20

4,30

4,40

4,50

4,60

4,70

0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100%

Co

nsu

mo

en

ergé

tico

méd

io (

MJ/

km)

Percentagem de veículos com condutores com formação

C1.1 C1.2 C1.3

C1.1 (Ponto

C1) Redução

C1.2 (Ponto C2)

Redução C1.3 (Ponto

C3) Redução


4,20

10,0%

4,43

5,0%

4,55

2,5%


243.431 256.955 263.716


283.840 299.609 307.493


645.578 681.443 699.376


2.118 0,0% 2.118 0,0% 2.118 0,0%

53

Figura 19. NPV do 2º ano em função da frota abrangida pela formação de eco-condução.

Na Figura 20 é apresentado o grau de investimento, correspondente a 200€ por veículo, face à redução

do consumo energético da frota (MJ). Os primeiros pontos são o reflexo da menor redução de consumo

energético por quilómetro (MJ/km) na Figura 18. Como os quilómetros são mantidos, as tendências para

o consumo energético (MJ) serão iguais. A grande descida no ínicio da Figura 20 está mais uma vez

relacionada com os veículos de caixa aberta sem acessórios Euro 4 com grandes consumos energéticos

(MJ/veículo). À medida que mais condutores são sujeitos a formação, o investimento por unidade de

energia reduzida é menor e tende a ser constante. Com estes critérios, a iniciativa de dar formação no

âmbito da eco-condução teria de abrangir 8 turmas (ponto C5) para qualquer ponto abaixo dos 75% de

percentagem de frota abrangida pela eco-condução, ponto que equivale a 22 turmas (ponto C6), e a partir

do qual o investimento por unidade de energia reduzida continua a decrescer.

Figura 20. Investimento por unidade de energia reduzida (MJ) em função da frota abrangida pela formação de eco-condução.

C4

-25

-20

-15

-10

-5

0

5

10

15

0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100%

NP

V 2

an

os

(Milh

ares

€)


C1.1 C1.2 C1.3

C5 C6

0,00

0,05

0,10

0,15

0,20

0,25

0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100%

IIn

vest

imen

to p

or

ener

gia

red

uzi

da

(€/M

J re

du

zid

o)


C1.1 C1.2 C1.3

54

Na Tabela 42 são apresentadas as reduções dos pontos assinalados na Figura 20. Com apenas 27% da

frota abrangida pela eco-condução, a redução energética (MJ/km) é de 2,6% a 0,7%. Subindo a

percentagem para 75%, estas reduções são de 7,2% a 1,8%.

Tabela 42. Resultados referentes aos pontos assinalados de investimento por unidade de energia reduzida do cenário C1.

Na Figura 21 o problema é colocado de maneira inversa. Considerando as reduções em termos de

consumos energéticos anuais, é possível determinar o preço por formando para o qual se atinge o break-

even point. As conclusões que se retiram deste gráfico são similares às da Figura 20. Quando o

investimento por unidade de energia sobe, o 𝐶𝑓𝑜𝑟𝑚𝑎𝑛𝑑𝑜 desce e vice-versa, significando que quanto maior

o investimento necessário para reduzir a mesma quantidade de energia, menor se poderá investir na

compra de pneus, pois a quantidade de energia reduzida será menor, traduzindo-se em menos litros

poupados. As maiores poupanças anuais correspondem aos pontos em que 𝐶𝑓𝑜𝑟𝑚𝑎𝑛𝑑𝑜 é mais elevado. Os

valores de 𝐶𝑓𝑜𝑟𝑚𝑎𝑛𝑑𝑜 permanecem relativamente constantes a partir do ponto C5 e rondam os 30€ (C1.1),

65€ (C1.2) e 130€ (C1.3).

C1.1 (Ponto

C5) Redução

C1.2 (Ponto C5)

Redução

C1.3 (Ponto C5)

Redução

C1.1 (Ponto C6)

Redução

C1.2 (Ponto C6)

Redução

C1.3 (Ponto C6)

Redução


2,6% 1,3% 0,7% 7,2% 3,6% 1,8%





0,0% 0,0% 0,0% 0,0% 0,0% 0,0%

55

Figura 21. Custo máximo por formando em função da frota abrangida pela formação de eco-condução.

3.3.2. Cenário C2

Na Figura 22 é apresentado o aumento de eficiência energética da frota no cenário C2.1, onde os pneus

actuais se encontram na classe F. Cada recta representa a mudança destes pneus F para pneus de

eficiências energéticas superiores. Antes do 20%, a redução é mais acentuada, fruto da mudança de pneus

de veículos de caixa aberta sem acessórios, cujos 20% maiores consumos médios incluem veículos Euro

4 (já que aqui o critério não inclui a idade), que conforme visível na Tabela 25, apresentam um grande

consumo energético por veículo. A partir daqui a maior parte dos veículos sujeitos a troca de pneus vão

apresentar consumos energéticos por veículo (MJ/veículo) mais baixos, reduzindo o declive das rectas.

C5 C6

0

20

40

60

80

100

120

140

0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100%

Cfo

rman

do(€

)


C1.1 C1.2 C1.3

56

Figura 22. Consumo de energia (MJ/km) em função do número de veículos com pneus de eficiência energética de A a E (Cenário C2.1).

As reduções totais apresentadas na Tabela 43 são de 4,8%, 4,1%, 2,8% e 1,4% do pneu A para E, indo

de encontro aos valores da Tabela 33. Isto demonstra os benefícios energéticos aquando da utilização de

um pneu A comparando por exemplo com um pneu de eficiência energética C, onde existe uma diferença

de 2 pontos percentuais neste caso.

Tabela 43. Resultados referentes ao cenário C2.1.

C7

C8C9

C10

4,0

4,1

4,2

4,3

4,4

4,5

4,6

4,7

0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100%

Co

nsu

mo

en

ergé

tico

méd

io (

MJ/

km)

Percetntagem de veículos com pneus novos

A B C E

Ponto

C7 Redução

Ponto C8

Redução Ponto

C9 Redução

Ponto C10

Redução


4,44

4,8%

4,47

4,1%

4,54

2,8%

4,60

1,4%


257.376 259.310 263.032 266.757


300.101 302.356 306.696 311.038


682.562 687.691 697.561 707.439


2.118 0,0% 2.118 0,0% 2.118 0,0% 2.118 0,0%

57

Para o cenário C2.2, a Figura 23 indica as reduções do consumo energético aquando da troca dos pneus

actuais E para as classes energéticas superiores. A tendência aqui mantém-se igual à da Figura 22, uma

vez que os veículos sujeitos a troca são os mesmos ao longo do eixo dos xx, residindo a diferença apenas

nos factores de redução, que serão menores para este caso.

Figura 23. Consumo de energia (MJ/km) em função do número de veículos com pneus de eficiência energética de A a C (Cenário C2.2).

As reduções indicadas na Tabela 44 correspondem mais uma vez aos factores de redução da Tabela 33.

Estes correspondem a 4,0%, 3,2% e 1,6% aquando da troca de pneus E para A, B e C respectivamente.

O ponto de redução máxima (Ponto C11) reduz em 0,8 pontos percentuais relativamente ao cenário C2.1.

Tabela 44. Resultados referentes ao cenário C2.2.

Na Figura 24 é apresentada a diferença máxima do custo dos novos pneus com base nas reduções de

consumo energético atingidas para o cenário C2.1. Esta diferença baseia-se no custo dos pneus actuais

e dos pneus energeticamente mais eficientes e considera uma troca bianual de pneus. Quanto maiores as

reduções do consumo energético, maior poderá ser o sobrecusto dos pneus em relação aos actuais. Deste

modo, até ao ponto C14 e equivalentes (C15, C16 e C17), 𝐷𝑝𝑛𝑒𝑢𝑠 aumenta, devido à redução acentuada

C11

C12

C13

4,00

4,10

4,20

4,30

4,40

4,50

4,60

4,70

0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100%

Co

nsu

mo

en

ergé

tico

méd

io (

MJ/

km)

Percentagem de veículos com pneus novos

A B C

Ponto C11

Redução Ponto C12

Redução Ponto C13

Redução


4.48

4.0%

4.52

3.2%

4.59

1.6% Consumo de energia (litros) 259.743 261.958 266.218

Custo do combustível (€) 302.861 305.443 310.411

Emissões de CO2 (kg) 688.839 694.714 706.011


2.118 0.0% 2.118 0.0% 2.118 0.0%

58

de consumo energético (MJ/km). Aqui o valor de 𝐷𝑝𝑛𝑒𝑢𝑠 é de cerca de 41,7€, 35,5€, 23,7€ e 11,8€, para

pneus A, B, C e E respectivamente. A partir deste ponto, as reduções são menores, e por consequência,

𝐷𝑝𝑛𝑒𝑢𝑠 decresce, rondando os 40€, 35€, 23€ e 11€ para pneus A, B, C e E respectivamente.


Para a Figura 25, as conclusões tiradas serão as mesmas, a única diferença residirá nos factores de

redução, que levarão a poupanças menores em litros, fazendo corresponder a um 𝐷𝑝𝑛𝑒𝑢𝑠 menor. Aqui o

𝐷𝑝𝑛𝑒𝑢𝑠 será de 34€, 27€ e 13,5€ correspondendo a pneus A, B e C respectivamente.


C14

C15

C16

C17

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100%

Dp

neu

s(€

)


A B C E

C18

C19

C20

0

5

10

15

20

25

30

35

40

0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100%

Dp

neu

s(€

)


A B C

59

Na Tabela 45 são apresentadas as reduções dos pontos assinalado na Figura 25 e Figura 24, , mostrando

que uma mudança de pneus aplicada a apenas 20% da frota pode significar um potencial de melhoria da

eficiência energética até 1,0%.

Tabela 45. Resultados referentes ao ponto máximo do cenário C2.

3.4. Resumo de resultados

A Tabela 46 apresenta a lista de todos os cenários e sub-cenários dos Capítulos 2 e 3, com a redução

máxima alcançada e diferencial de custo por veículo de cada um.

C2.1 C2.2

Ponto C14

Ponto C15

Ponto C16

Ponto C17

Ponto C16

Ponto C17

Ponto C18


1,0% 0,8% 0,6% 0,3% 0,8% 0,6% 0,3% Consumo de energia (litros)



Quilometragem (milhares km) 0,0%

60

Tabela 46. Reduções de consumo energético (MJ/km) para todos os cenários.

Tipo de cenário Variantes

Redução de

consumo de

energia (MJ/km)

Grau de

investimento/Diferencial de

custo

Cenário A. Abate de veículos

A1. Sem manutenção

de km 2,5% -

A2. Com manutenção

de km 4,3% -

Cenário B.

Renovação/Substituição da frota

B1. Introdução de MCI mais

recentes

B2. Introdução de BEV

B3. Plano da CML

B1.1. MCI Consumo

mais baixo 27,9% -

B1.2. MCI Consumo

mais alto 20,3% -

B2.1. BEV Sem limite

de km diários 61,5%

7.096€ (furgão) e 8.624€

(veículo de caixa aberta) por

veículo

B2.2. BEV Limite de

120 km diários 46,1%

B2.3. BEV Limite de


B2.4. BEV Limite de


B3.1. Veículo MCI

Consumo mais baixo 5,3% -

B3.2. Veículo MCI

Consumo mais baixo 3,9% -

Cenário C. Medidas

operacionais e comportamentais

C1. Eco-condução

C2. Mudança para pneus mais

eficientes

C1.1. Redução 10% 10%

200€ por veículo C1.2. Redução 5% 5%

C1.3. Redução 2.5% 2,5%

C2.1. Frota com

pneus eficiência

energética F

4,8%

Diferencial de custo máximo

de 167€ e 137€ por veículo C2.2. Frota com

pneus eficiência

energética E

4,0%

Considerando os valores da Tabela 46 é possível fazer um balanço entre os valores das reduções de

consumo energético e o grau de investimento necessário para as obter. Os cenários B1 e B2 são aqueles

que apresentam maiores reduções, porém um grau de investimento elevado, enquanto que os cenários

C1 e C2 apresentam reduções menores, mas um grau de investimento relativamente mais baixo. Foram

feitas para este efeito duas combinações de medidas:

61

Incluindo as soluções de maior grau de investimento inicial (D1);

Incluindo as soluções com graus de investimento iniciais mais acessíveis (D2).

A solução D1 inclui os pontos de menor investimento por unidade de energia reduzida, incluindo 20 furgões

BEV (selecção feita a partir dos furgões abaixo de 80 quilómetros por dia de operação), 13 veículos MCI

mais recentes (média de consumo energético considerada de 8,7 l/100km, equivalente ao cenário B1.2,

ponto B3 na Figura 12), 21 veículos com mudança de pneus (ponto C18 na Figura 25) e 30 veículos

abrangidos por eco-condução (ponto C5 na Figura 20), sendo que os BEV e MCI não são sujeitos a estas

duas últimas medidas referidas. Todos os veículos sujeitos a C1, estão também sujeitos a C2, sendo o

número total de veículos afectados por esta solução de 63 (36% da frota).

A solução D2 combina outro ponto de baixo investimento em C1 (ponto C6 na Figura 20), englobando 132

veículos e o segundo ponto de maior 𝐷𝑝𝑛𝑒𝑢𝑠 em C2, de forma a incluir mais veículos (40% de veículos da

frota, Figura 24) que engloba 71 veículos. Todos os veículos sujeitos a C1, estão também sujeitos a C2,

sendo o número total de veículos afectados por esta solução de 132 (75% da frota).

Ambas as soluções D1 e D2 consideram 10% de factor de redução em C1 e mudança de pneus E para A

em C2, sendo que todos os veículos renovados não serão sujeitos a eco-condução e mudança de pneus,

por apresentaram consumos energéticos inferiores aos da restante frota, tornando os ganhos provenientes

destes cenários mais pequenos (tornando o investimento por unidade de energia reduzida maior).

Os resultados apresentados na Tabela 47 e Tabela 48 abordam os cenários combinados de forma a

elaborar um plano de racionalização trianual, em que se considera uma troca de pneus bianual uma sessão

de formação de eco-condução também bianual, como já mencionado no Capítulo 2. O facto dos cenários

C serem bianuais significa que no ano 2 não se procede à troca de pneus nem à formação de eco-

condução, resultando em investimento nulo. A redução face ao consumo energético inicial é de 9,5% e

5,1%, uma vez que os efeitos da troca de pneus e eco-condução ainda se fazem sentir. No 3º ano o

investimento em D1 será 8.100€. Para D2, o investimento volta a ser 30.000€, relembrando que estes

investimentos se referem aos sobrecustos já definidos (diferencial de custo de BEV para MCI, custo de

pneus da classe energética actual para uma classe energética superior e custo de formação de eco-

condução).

62

Tabela 47. Resultados referentes ao cenário combinado D1.

Tabela 48. Resultados referentes ao cenário D2.

Estes resultados mostram ser possível atingir uma redução de 5% (valor mínimo de aumento de eficiência

energética após 3 anos [71]) sem ser necessário renovar a frota, evitando investimentos iniciais muito

elevados como visto em D2. Contudo, a monitorização dos veículos de forma a obter feedback acerca da

evolução dos condutores ao longo do tempo torna-se bastante importante no cenário C1. Investimentos

iniciais mais elevados têm um potencial de redução muito maior, podendo alcançar reduções mais

consideráveis, de 10,4% como mostrado em D1, e afectando apenas uma pequena parte da frota (36%).

D1 ano 1 Redução D1 ano 2 Redução D1 ano 3 Redução


4,18 10,4% 4,22 9,5% 4,18 10,4%

Consumo de energia (litros) 238.847

11,7%

241.241

10,8%

238.847

11,7% Custo do combustível (€) 278.495 281.287 278.495

Emissões de CO2 (kg) 633.421 639.772 633.421


2.118 0,0% 2.118 0,0% 2.118 0,0%

Investimento sobrecusto 1º ano (milhares €)

150,0 - 0,0 - 8,1 -

D2 ano 1 Redução D2 ano 2 Redução D2 ano 3 Redução


4,26

8,6%

4,43

5,1%

4,26

8,6% Consumo de energia (litros) 270.478 256.766 270.478

Custo do combustível (€) 288.244 299.390 288.244

Emissões de CO2 (kg) 655.595 680.945 655.595


2.118 0,0% 2.118 0,0% 2.118 0,0%

Investimento sobrecusto 1º ano (milhares €)

30,0 - 0,0 - 30,0 -

63

4. Conclusões e trabalho futuro

O principal objectivo deste trabalho foi avaliar os impactes energéticos na frota de veículos ligeiros de

carga da CML e quantificar os resultados da implementação de medidas que possam reduzir os mesmos.

Para tal foi necessário desenvolver uma ferramenta de análise de dados capaz de quantificar os consumos

energéticos da frota consoante a introdução de medidas de racionalização.

A realização deste trabalho possibilitou as seguintes conclusões:

Foram identificadas as classes críticas da frota estudada em termos de consumo energético por

unidade de distância (MJ/km), sendo elas os veículos de caixa aberta com e sem acessórios,

sendo que os acessórios referidos são maioritariamente gruas e taipais elevatórios, consumindo

assim energia para a operação destas ferramentas para além da própria locomoção do veículo.

Quanto à comparação dos diferentes cenários simulados, no que diz respeito ao cenário A (abate

de veículos com e sem manutenção de quilómetros), foi possível alcançar uma redução maior no

cenário A2 face ao A1 em 1,8 pontos percentuais. Com isto conclui-se que a redistribuição de

quilómetros pelos veículos não abatidos se pode tornar energeticamente mais eficiente em termos

de consumo de energia por quilómetro (MJ/km). Isto apenas funciona, contudo, quando existem

veículos com uma média de consumo energético (MJ/km) mais baixa que a média da frota global

restante após abate A1.

O cenário com maiores benefícios energéticos é o cenário B (renovação/substituição da frota).

Dentro deste a substituição por BEV é o que apresenta maiores reduções, de 34.2% a 61.5%,

como seria de esperar uma vez que o consumo energético dos BEV em utilização é muito mais

baixo nesta tecnologia do que em veículos MCI, com reduções de 20.3% a 27.9%. Estas reduções,

contudo, são para os limites máximos de frota renovada de 96% no caso B1 (todos os veículos

substituídos menos Euro 5) e 61% a 76% no caso B2 (108 a 134 veículos, consoante a restrição

de quilómetros por dia de operação), o que significa que são valores máximos atingíveis e podem

não ser sustentáveis ou realistas a curto prazo.

o Ao fazer a análise ao nível de investimento necessário (número de veículos a substituir no

caso B1) por unidade de energia reduzida, foram identificados os pontos mais favoráveis,

ou seja, para o mesmo valor de investimento (número de veículos a substituir no caso B1),

a redução energética seria mais efectiva. Conclui-se assim que em B1 se podem alcançar

reduções da ordem dos 4% apenas considerando a entrada de 14% veículos mais

recentes. Estes valores serão uma perspectiva mais realista a curto prazo, considerando

o cenário B3, que inclui o plano de abate da CML para 2016, em que 23% da frota será

renovada. Em B2, os pontos onde o investimento começa a ser consideravelmente mais

baixo rondam os 30% de frota renovada, um valor um pouco acima dos 23% referidos

anteriormente, mas onde as reduções vão dos 24,3% a 16,1%.

64

o Os valores de NPV obtidos para o cenário B2 reflectem o sobrecusto inicial de aquisição

e a diferença de custo entre a electricidade e o gasóleo. Esta diferença de custo é, em

méidia, de 9,8 cêntimos por quilómetro para os furgões e 12,5 cêntimos por quilómetro

para os veículos e caixa aberta sem acessórios, o que origina NPV elevados. Contudo

estes NPV não têm em conta o fim de vida das baterias de BEV e a compra de novas

baterias.

O cenário C (medidas operacionais e comportamentais) apresenta reduções de 5% ou acima

(quando combinados, atingem reduções acima de 10%). no consumo energético por quilómetro

(MJ/km). Tendo em conta que este cenário apenas se baseia em mudanças comportamentais (C1)

e operacionais (C2), é interessante verificar que é possível obter reduções consideráveis sem

substituir veículos. Em C1, o número de condutores por veículo altera os custos por veículo. No

caso apresentado são considerados 2 condutores por veículo (100€ por condutor, 200€ por

veículo), porém num caso com 1 condutor por veículo os custos reduziriam para metade para o

mesmo número de veículos, tornando C1.2 viável financeiramente.

É possível fazer um balanço entre os benefícios energéticos dos cenários e o seu nível de

sobrecusto relativamente às opções do panorama actual (tecnologia MCI aquando da renovação

de frota e compra de pneus de eficiência energética baixa). O resultado combinado D1 mostra

uma melhoria de 8,6% em eficiência energética para um investimento inicial. Para isso é

necessário, contudo, monitorizar os veículos de forma a controlar os efeitos do cenário C1 e

garantir a compra de pneus de eficiência energética A. A solução D2 apresenta reduções ainda

maiores, de 10,4%, resultado da introdução de novos veículos na frota, provando que apenas com

30 veículos sujeitos ao cenário C e com a introdução de 20 BEV e 13 veículos MCI, as reduções

podem ser bastante elevadas No total, este cenário combinado envolve apenas 36% da frota

enquanto que o cenário D1 envolve 75%.

Como trabalho futuro podem ser feitas ainda algumas tarefas que melhorem a precisão e profundidade

dos resultados obtidos:

A implementação da ferramenta desenvolvida ao longo do trabalho com uma base de dados

introduzida pelo utilizador, permitindo alterações nos dados da frota e na própria frota através de

introdução ou remoção de veículos

Recolha de dados através de monitorização dos veículos com dispositivo GPS e recolha de dados

dinâmicos do veículo, tornando a base de dados mais fiável com informações mais precisas e

deste modo também os seus resultados.

Recolha de dados em testes de veículos eléctricos feitos pela CML, para a obtenção de consumos

energéticos mais precisos, tornando os resultados da introdução de veículos BEV na frota mais

realistas.

65

Adaptar os resultados tendo em conta as distâncias percorridas e os consumos energéticos dos

veículos no ano de 2016, ou anos futuros, e deste modo apresentar novos resultados actualizados

para os dados mais recentes da frota.

Estudar a possibilidade de alocação dos veículos a outros serviços, de forma a optimizar os

recursos, através de recolha de dados mais precisa de cada um dos veículos.

A quantificação da emissão dos diversos gases poluentes é também um dos pontos que pode ser

aprofundado, com interesse particular para as zonas urbanas.

66

5. Referências Bibliográficas

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Documents

Caracterização Energética de uma Frota Ligeira de Carga · viii Tabela 33. Percentagens de redução para as diferentes trocas de pneus de diferentes classes energéticas [73