Uso de energia e análise energética no setor de transportes

ENE 5703 - Usos finais e demanda de energia 3a parte

Roteiro

Antecedentes

Serviço energético

Tendências e estatísticas

Meio ambiente

Conceitos elementares de economia dos transportes

Análise do setor de transportes

Melhorias tecnológicas

ENE 5703 Prof. Ildo Luís Sauer

Antecedentes

Em essência, o serviço provido por um sistema de transporte consiste em possibilita r o movimento de pessoas, objetos, informações, de um ponto determinado a outro ponto determinado.

No caso dos elementos físicos, o tráfego tem origem no ponto denominado fonte, onde são gerados os bens a ser transportados (ou vivem as pessoas), e termina no escoadouro, ou destino, para o qual são “atraídos” os ítens (e pessoas) gerados (presentes) na origem.

Antecedentes

A organização dos sistemas de transporte e o desenvolvimento de tecnologias relaciona -se intimamente:

ao uso da terra

ao padrão corrente das atividades desempenhadas na sociedade

Assim:

Cidade medieval – transporte animal, orgânico

Cidade barroca (ex.: Paris) – carruagens

Aglomerações urbanas do século XIX – terminais férreos centralizados

Cidades altamente urbanizadas do século XX - carros

Antecedentes

Evolução tecnológica

Forma mais primitiva de transporte:

Humano (caminhar)

Animais

Grande avanço representado pelo surgimento da roda

Transporte aquaviário e marítimo

Transporte mecânico

Séc. XVIII – barateamento de materiais ferrosos e invenção da máquina a vapor

Trens

Séc. XX – pneumáticos, pedais

Automóveis, bicicletas

Transporte aéreo

Balões, dirigíveis

Tecnologias ou modos

Aéreo

Passageiros – nacional, internacional

Cargas – como “co-produto” do transporte de passageiros ou cargas especiais (correio)

Regional

Charter

Superfície

Rodoviário

Ferroviário

Marítimo – oceânico, cabotagem, interior, ferry boat

Dutos e canais – gases, líquidos, sólidos fluidizados

Off road – esportivo, utilitário, militar

Modo - aquaviário

Modo rodoviário – carga – caminhões

Modo rodoviário – carga – caminhões (múltiplos eixos, articulados)

Tendências – 1973 a 1988

Viagens per capita aumentaram na OECD, Leste e países em desenvolvimento

Mudança modal para automóveis e aviões (este menor para Leste e países em desenvolvimento)

Esta mudança motivou aumento na intensidade agregada de energia

Intensidade energética: declinou substancialmente nos EUA; mudou pouco na Europa e Japão (eficiência contrabalançou aumento)

Leste e países em desenvolvimento: intensidade pequena redução

Intensidade modal aérea: caiu substancialmente.

Continuação

Cargas

T.km/PIB

Reduziu nos EUA e Japão

Estável na Europa e Leste

Países em desenvolvimento  variável

Mudança modal

Para estrutura mais intensiva (rodovias) (flexibilidade)

Caminhões: sem grande redução na intensidade

Trens: houve certa redução

Conclusão

Crescimento da atividade mais mudança estrutural (+ intensiva) + modestos ganhos de eficiência nos mod0s  crescimento substancial no uso de energia para transportes.

Estatísticas – Europa

Estatísticas – Japão

Estatísticas – EUA

Estatísticas – EUA 2

Estatísticas – Canadá

Estatísticas mundiais (e Brasil)

São Paulo e região metropolitana

Eficiência ambiental no transporte intermodal

Intermodal Surface Transportation Efficiency Act of 1991

Tendências e estatísticas Fonte: Confederação Nacional de Transportes e o Centro de Estudos em Logística do Coppead / Universidade Federal do Rio de Janeiro , 2002. ENE 5703 Prof. Ildo Luís Sauer

Tendências e estatísticas ENE 5703 Prof. Ildo Luís Sauer

Tendências - eficiência ENE 5703 Prof. Ildo Luís Sauer

Tendências e estatísticas ENE 5703 Prof. Ildo Luís Sauer

Uso de energia no setor de Transportes - Brasil Fonte: MME, 2006. ENE 5703 Prof. Ildo Luís Sauer

Uso de energia no setor de Transportes - Brasil Fonte: MME, 2006. TRANSPORTE TOTAL – CONSUMO DE ENERGIA (%) ENE 5703 Prof. Ildo Luís Sauer

Uso de energia no setor de Transportes - Brasil Fonte: MME, 2006. TRANSPORTE RODOVIÁRIO – CONSUMO DE ENERGIA (%) ENE 5703 Prof. Ildo Luís Sauer

INDICADORES DA EXPANSÃO DE ENERGIA EM TRANSPORTES ENE 5703 Prof. Ildo Luís Sauer

PREÇOS MÉDIOS CORRENTES 1973 / 2006 – US$ / bep ENE 5703 Prof. Ildo Luís Sauer

Meio ambiente Emissões de CO 2 no setor de transportes - Japão © Hitachi, Ltd. 1994, 2004. ENE 5703 Prof. Ildo Luís Sauer

Meio ambiente Emissões atmosféricas - setor de transportes – Canadá - 1997 ENE 5703 Prof. Ildo Luís Sauer

Meio ambiente Emissões atmosféricas - setor de transportes – Canadá – 1990 - 2002 Source: Environment Canada: 2000 Criteria Air Contaminant Inventory Source: Energy Use Handbook: June 2004; NRCan, OEE Emissões GEE – viário, aéreo, marítimo - Canadá – 1990 - 2002 Tendências em emissões GEE e atividades de transportes – Canadá – 1990 - 2002 Source: Energy Use Handbook: June 2004; NRCan, OEE Emissões totais GEE p/ setor – Canadá – 2002 ENE 5703 Prof. Ildo Luís Sauer Source: Canada's Greenhouse Gas Inventory, 1990-2002, Environment Canada

Meio ambiente ENE 5703 Prof. Ildo Luís Sauer

Conceitos elementares de economia dos transportes ENE 5703 Prof. Ildo Luís Sauer

Conceitos elementares da economia dos transportes

A análise da atividade econômica considera

Demanda por transporte (crescimento da renda e demanda por bens e serviços)

Oferta de transporte (investimentos, tecnologia, competição)

Condições (regulação e regras de mercado)

Equilíbrio entre demanda e oferta

Resultados: valor agregado, emprego, rentabilidade, crescimento

Critérios para classificação do transporte dos bens:

Classes de commodities

Setor de origem

Aparência: Bulk (secos e úmidos); containers; carga geral; ro-ro (rollon-rollof)

Densidade de valor: bulk - baixo valor/alto valor; non-bulk – baixo valor/alto valor

Conceitos elementares – continuação

Elasticidade área/raio (  A,r )

O transporte é uma atividade essencialmente espacial

Raio varia com v (velocidade) ou t (tempo)

A velocidade é função da tecnologia

O tempo de uso é função dos custos

Limita ções a essa elasticidade

A superfície da Terra não é plana

Fatores naturais e geográficos – relevo, clima

Fatores socioeconômicos - distribuição da população

Fatores culturais – idioma, leis, guerras

Infraestrutura existente (ex.: aeroportos)

Tempo gasto com atividades como abastecimento (combustível), manutenção , carregamento e outras

Custos totais em função da velocidade Fonte :Cool, 1998. ENE 5703 Prof. Ildo Luís Sauer

Conceitos elementares da economia dos transportes ENE 5703 Prof. Ildo Luís Sauer

Unidades básicas de medida Fonte :Cool, 1998. ENE 5703 Prof. Ildo Luís Sauer

Fatores limitantes

Em geral não há

Parâmetros gerais apropriados

Indicadores

Usuais: passageiro*km; tonelada*km

Problemas

Atividade: estatísticas refletem atividade das empresas, o que é diferente do transporte (carga)

Características: não há consideração de volume ou valor, somente peso

Economia – número – extrativa

Manufatura: peso diminui; distância aumenta

 Motorizado x animal e caminhada

O círculo vicioso do transporte de cargas Fonte: Confederação Nacional de Transportes e o Centro de Estudos em Logística do Coppead / Universidade Federal do Rio de Janeiro , 2002. ENE 5703 Prof. Ildo Luís Sauer

Passageiros

Motivos de viagem

Trabalho (ida e volta)

Viagens de trabalho

Compras

Sociais (visitas)

Recreação/lazer

Fatores que afetam a mobilidade

Situação/modo/estilo de vida

Preferências

Renda/classe – define leque de opções modais

Custos de viagem

Velocidade modal/disponibilidade de tempo

Experiência de viagem

Qualidade – importante; intangível

Fatores condicionantes

Trabalho

Visitas a serviço

Bancos e compras eletrônicas

Descentralização dos serviços (bancos, médicos, supermercados)

Economia informal: incremento de negócios com vizinhos

Em geral tráfego para áreas onde os serviços estão disponíveis é congestionado  ineficiente (oportunidade)

Lazer  fora do domicilio

Tem aumentado nos EUA

Lazer fora x no domicílio

Proximidade das opções

Tendência  incremento de viagens

Continuação

Estrutura modal é importante  intensidades diferentes

Ônibus e trem – intensidades inferiores às do automóvel (exceto EUA)

Avião - comparável à do automóvel

Opção modal é influenciada por muitos fatores

Infraestrutura (rodovias, ferrovias, rios, aeroportos…)

Manutenção pública

Preço dos combustíveis – longo prazo/curto prazo

Fator de ocupação é fundamental entre os modos

Outros fatores importantes

Relação entre

Trabalho

Moradia

Mercado de trabalho

Política urbana e industrial

Desocupação

Descentralização

Lay-out espacial da sociedade

Transporte de carga

Tipos de carga

Minérios e agricolas

baixo valor/km  ferrovia, navio

Bens intermediários e finais

Maior valor “transporte”  caminhão  flexibilidade maior

Dados em geral são para transporte doméstico

Agricultura e indústria – são decisivos

Combustíveis – também são importantes

Conceitos elementares da economia dos transportes Fonte: Association of American Railroads Source: Eno Transportation Foundation Data are for 2001 ENE 5703 Prof. Ildo Luís Sauer

Análise do setor de transportes ENE 5703 Prof. Ildo Luís Sauer

Configuração do setor de transportes ENE 5703 Prof. Ildo Luís Sauer

Análise do setor de transportes ENE 5703 Prof. Ildo Luís Sauer

Fluxograma do impacto econômico do planejamento do sistema de transportes (utilizando o modelo REMI da APTA) Fonte: American Public Transportation Association ENE 5703 Prof. Ildo Luís Sauer

Análise do setor de transportes

Arcabouço conceitual

Motivação para agir

Necessidades, desejos, valores, emoções

Fatores que estimulam ou restringem a ação

Socioeconômicos e ambientais

Demográficos

Econômicos

Físicos (infraestrutura)

Coletivos/sociais

Pessoais/privados

Infraestrutura legal e social

Manifestação de valores e emoções contidos

comportamento/atividades

Medidos por

Tipo e locação das atividades – padrões recentes e históricos de despesas;

Frequência, duração e sequência das atividades – tempo, mileage

Consequência

Tipo e quantidade de energia utilizada

Modos de vida e transporte

Mobilidade

Acesso ao automóvel

Distância de viagem

Alterações modais com distância maior (aeroviário)

Saturação

EUA

Propriedade – saturados

1 carro x 1 licenciado (carta)

Mulher x mercado de trabalho

Europa e Japão

Ainda aumentando

Alterações demográficas

Famílias menores  mais lazer / trabalho

>> mulheres no mercado de trabalho  menor fator de uso / carga

Idosos  dirigem menos, maior distância

Continuação

Localização e tamanho da família

Opção modal

Idosos ou solteiros – opção público

Restrições sociais

Homens  2 x distância da mulher

Compensação entre domicílio / trabalho e lazer

Custo da viagem – tempo e dinheiro

EUA

1/3 energia para transporte pessoal – trabalho

Mulher x trabalho

Regras de aposentadoria

Telecommuting

Redução da jornada x semana

Melhorias tecnológicas ENE 5703 Prof. Ildo Luís Sauer

Melhorias tecnológicas

Veículos leves

Eficiência de conversão do trem de direção

Redução do peso

Aços mais resistentes

Alumínio e magnésio

Plástico

cerâmica

Redução da resistência aerodinâmica

Redução da resistência do rolamento

Motor eficiente

Diesel adiabático

Revestimento cerâmico na câmara de combustão

Viabilidade econômica

Incentivos ambientais

Continuação

Balanço simplificado – W.W. Rabbits

Energia mecânica nas rodas: 1,1 l/100 km

Energia consumida: 7,9 l/100 km

13,8% eficiência da conversão do combustível em energia mecânica

Opções: mudança de combustível  Diesel  5,3 l/100km

Ganhos resultaram de

Redução de peso e arraste aerodinâmico

Uso de motores c/ relação magra ar/gasolina ou pré-câmara para diesel

Novos ganhos podem resultar de

Motores diesel c/ injeção direta (caminhão) ou c/velas

Motores multi-combustível

CVT

Desligamento/materiais leves/arraste

Veículos pesados

Motores já são eficientes [f(KLEM)]

Oportunidade: diesel adiabático

Reduz perdas com refrigeração

Uso de turbo

Ciclo de vapor a freon

Arraste aerodinâmico

Melhorias em pneus

Caminhões no Brasil

60% da carga transportada (1981)

Oportunidades de competição: dutos

Idade média da frota – 8,62 anos

Recessão

Estrutura descentralizada

Medidas

Turbo charger: melhor que aspirados – IPT/CMTC  + 12%

Pneus radiais: testes Min. Trasnportes  + 10%

Defletores aerodinâmicos – testes de campo  + 6%

Ônibus no Brasil

Fatores importantes

População urbana

Aumento do número de viagens

Aumento da distância de viagem

Infraestrutura: pavimento

Crise vai a relegar infraestrutura a 2o plano

Efeito estimado: incremento de 18% gasolina, 21% álcool, 10-15% em veículos leves a diesel

Deterioração da frota

Taxa de substituição em 1983: 5%

Em 1983  141.173 veículos, 6.700 vendidos

Vida média: 9 anos

Continuação

Fatores importantes

Redução na velocidade média

Crescimento da população urbana

Utilização incrementada do equipamento urbano

Congestionamentos

Maior número de ciclos de aceleração e desaceleração  maior consumo

Outros fatores

Institucionais (jurídicos – concessões)

Estrutura empresarial

Resistência à inovação

Medidas efetivas

Planejamento urbano voltado à minimização do transporte individual

Racionalização (informatização) das rotas e operação reduzindo ciclos de aceleração e desaceleração

Manutenção / renovação da frota

Manutenção da infraestrutura e treinamento dos operadores

Melhorias tecnológicas © Hitachi, Ltd. 1994, 2004. Iniciativas para promover mudança modal ENE 5703 Prof. Ildo Luís Sauer

Tendências - tecnologia ENE 5703 Prof. Ildo Luís Sauer

Melhorias tecnológicas Fonte : The Virginia Energy Savers Handbook, 2004 ENE 5703 Prof. Ildo Luís Sauer

Fonte : The Virginia Energy Savers Handbook, 2004 ENE 5703 Prof. Ildo Luís Sauer U.S. Department of Energy (DOE) recommendations for appropriate fuel-efficient vehicle selection. Transportation Characteristic Preferred Vehicle Characteristic Predominantly highway driving Automatic transmission cruise control Predominantly city driving Manual transmission Predominantly driver-only (little driving with multi-passengers) Smaller, Lighter vehicle/engine Consider renting for infrequent trips Minimum cargo capacity needs Smaller, Lighter vehicle/engine Consider renting for infrequent cargo carrying capacity needs Predominantly warm climate operation Light exterior and interior colors to reduce heatbuildup and air conditioning needs Predominantly cold climate operation Flow through ventilation rather than air conditioning