Estações de recarga rápida para ônibus híbridos-elétricos | Blogs Pini
2/Março/2017

Estações de recarga rápida para ônibus híbridos-elétricos

Maurício Bernardes

Os veículos híbridos e elétricos vêm ganhando espaço no mercado internacional (vide post neste blog em 02/04/2015), auxiliando na redução da dependência de combustíveis fósseis e na redução das emissões de CO2. Estas emissões, considerando todo segmento de transportes em 2009, alcançaram a marca preocupante de 25% do total das emissões mundiais decorrentes do consumo de energia.

Para nosso alento, segundo estudo patrocinado pela Agência Internacional de Energia (IEA) os veículos híbridos-elétricos do tipo Plug-in (conectáveis à rede para recarga) e os veículos 100% elétricos atingirão a marca de quase 30 milhões de unidades comercializadas nos próximos anos.

Com diferentes fabricantes de veículos híbridos-elétricos e de estações de recarga, o mercado tem incentivado a padronização a fim de permitir a interoperabilidade dos sistemas.

Neste sentido destaca-se o projeto piloto de uso de veículos híbridos-elétricos em Luxemburgo (Europa Ocidental). No começo do mês de fevereiro deste ano, na estação central da capital daquele país, começaram a funcionar duas estações de recarga rápida para ônibus com sistemas híbridos (motor à combustão e elétrico), tipo Plug-In.

Ilustração do conceito de recarga de ônibus híbrido-elétrico (Volvo Group)

Aproveitando a parada no final de cada viagem, os ônibus fabricados pela sueca Volvo Group, serão completamente carregados entre três e seis minutos, usando um sistema universal e com protocolo aberto de automação (Opp-Charge) que consegue atender diferentes fabricantes e conecta os dispositivos em nuvem (cloud), para monitoramento remoto do sistema. A potência de recarga é de 150 kW, podendo ser ajustada com novos módulos para atender baterias maiores, alcançando 450kW.

Assim como outros países europeus, Luxemburgo também assumiu o compromisso de ampliar o uso de energias renováveis, de aumentar a eficiência energética e de reduzir as emissões de gases do efeito estufa da sua matriz energética (Europe 2020 strategy), com um desafio adicional: sair do posto de maior emissor de gases do efeito estufa per capita dentre os signatários do pacto europeu (dados de 2014). Esta situação se justifica pelo número considerável de veículos (transporte e turismo) que cruza a região para alcançar outros destinos, o que tem impulsionado investimentos governamentais para mudar este cenário, como no caso da utilização de ônibus híbridos-elétricos recarregáveis.

No projeto, os carregadores foram instalados pela multinacional europeia ABB (ASEA Brown Boveri), que conta com outras estações similares já comercializadas na Bélgica e Suécia, as quais atendem a norma internacional de carga rápida de veículos elétricos (IEC 61851-23).

O processo de carga utiliza um dispositivo pantográfico que conecta o ônibus ao ponto de recarga, acionado automaticamente quando o ônibus está na posição correta e tem o sistema de parada acionado pelo motorista, sendo desconectado automaticamente quando o ônibus se prepara para partir ou quando a bateria está totalmente carregada.

Ônibus híbrido-elétrico fabricado pela Volvo sendo carregado em estação da ABB

Sistema Opp-Charge
O mecanismo pantográfico com custo aproximado de 27 mil euros, tem o objetivo de tornar o processo de recarga rápido, seguro e “universal”, isto é, compatível com o maior número possível de sistemas.

Ilustração do processo de recarga do sistema Opp-Charge

Atualmente o sistema idealizado é compatível com as estações de recarga da ABB (ASEA Brown Boveri) e da Siemens, e com os ônibus da Volvo e da Solaris Bus & Coach, implementado em 12 países como uma interface padrão.

Ônibus híbrido-elétrico fabricado pela empresa Volvo sendo recarregado em sistema da alemã Siemens

Em relação ao ônibus do projeto de Luxemburgo, da linha Volvo 7900 (Eletric Hybrid Buses), destacam-se as suas principais características:

• Está equipado com motor elétrico, baterias e um pequeno motor à diesel. Quando uma potência adicional é requerida ou quando a bateria alcança determinado nível, o veículo opera no modo híbrido, isto é, o motor à diesel e o elétrico propulsionam juntos o ônibus;
• 60% mais eficiente: redução do consumo de energia (eletricidade inclusa) ao ser comparado com ônibus movido exclusivamente à diesel, conforme ilustrado a seguir:

Expectativa de redução do consumo de energia comparando-se veículos tradicionais, híbridos e híbridos-elétricos (tipo plug-in)

• Promove entre 75% e 90% de redução de emissões de dióxido de carbono comparando-se com modelos tradicionais, movidos exclusivamente à diesel;
• Silencioso e sem emissão de gases quando está operando exclusivamente pelo motor elétrico;
• Funciona exclusivamente com motor elétrico em mais de 70% do tempo de operação, dependendo do relevo da cidade, como ilustra a figura a seguir:

Modo de operação esperado para ônibus híbrido-elétrico (plug-in) em função do relevo da cidade e da distância entre pontos de recarga

• Acionamento de freios regenera a energia elétrica: energia cinética transformada em eletricidade (sistema KERS - do inglês Kinetic Energy Recovery System);
• Bateria de lítio de alta capacidade de armazenamento (19kWh);
• Pode funcionar sob gestão do sistema Volvo Bus Zone Management, que permite ao ônibus respeitar restrições e requisitos específicos, dependendo da sua localização. O motorista é avisado, por exemplo, quando ingressa em região em que não se permitem emissões de CO2, ou há restrições de velocidade ou de geração de ruído, a fim de que se promova o ajuste do modo de propulsão: híbrido x elétrico.
• Autonomia para operação exclusiva no modo elétrico é de cerca de 7 km na média (dependendo do relevo da cidade);

A Volvo, além de contar com modelos híbridos-elétricos tipo “plug-in” em implantação (mais de 100), e estar estudando modelos 100% elétricos para serem implantados em escala, conta com cerca de 2000 ônibus híbridos (sem conectividade para recarga) em circulação pelo mundo, alguns deles no Brasil.

Nos modelos em circulação no Brasil, o fabricante opera com sistema híbrido e sem conectividade à rede: motor elétrico trabalha em paralelo com motor à diesel, controlado por um sistema que busca a maior eficiência do conjunto. Segundo a empresa, isto resulta numa emissão 50% menor de poluentes, além de alcançar uma economia de combustível da ordem de 35% em relação aos ônibus à diesel convencionais.

Modelo de ônibus híbrido da Volvo em circulação no Brasil (sem conectividade para recarga)

Espero que a tendência de eletrificação do transporte público sobre rodas, com veículos híbridos-elétricos (tipo plug-in) tenha sua viabilidade avaliada em outras cidades brasileiras, para não perdermos o “bonde da história”.

Referências:
http://www.thecivilengineer.org/news-center/latest-news/item/1213-luxembourg-can-now-fast-charge-the-city-s-electric-hybrid-buses
http://electrichybrid.volvobuses.com/
http://www.volvogroup.com.br/pt-br/sustentabilidade.html
http://ec.europa.eu/eurostat/statistics-explained/index.php/Europe_2020_indicators_-_climate_change_and_energy
http://www.abb.com/cawp/seitp202/998b8571f5c23198c12580c60045b738.aspx
https://www.youtube.com/watch?v=ZsL_jeO6HEU
https://www.youtube.com/watch?time_continue=158&v=FseBmNiqrd0
https://www.oppcharge.org/

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