Abstract

Orientador: Joaquim Eugênio Abel Seabra Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica Made available in DSpace on 2018-08-31T14:38:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Vargas_JorgeEnriqueVelandia_M.pdf: 3745713 bytes, checksum: 23fddad2e5ff9793fdec59f2691a1de8 (MD5) Previous issue date: 2016 Resumo: O interesse na redução das emissões de gases de efeito estufa (GEE) têm promovido a adoção de veículos elétricos (VE). Porém, os potenciais benefícios ambientais da adoção desses veículos dependem do perfil de geração de eletricidade (o que inclui a matriz de geração do local) e como as baterias serão recarregadas. Este trabalho teve como objetivo geral a comparação dos potenciais impactos ambientais do transporte de passageiros através de VE e veículos de combustão interna (VCI) (flex, usando etanol e gasolina) no contexto brasileiro, considerando tanto o ciclo de vida dos veículos (mas desconsiderando sua desmontagem), quanto das fontes de energia. A análise avaliou as condições atuais (2014) e condições futuras (2030), adotando 1 km como unidade funcional. Foi considerada uma abordagem atribucional, com alocação em base energética, e o CML-2000 Baseline como método de AICV. Nove categorias de impacto ambiental foram avaliadas: aquecimento global, depleção da camada de ozônio, toxicidade humana, ecotoxicidade terrestre, oxidação fotoquímica, acidificação e eutrofização. O software Simapro 8 foi utilizado como ferramenta de suporte para as análises. Para o cenário 2014, analisaram-se dois casos de recarga do VE: na média e no horário de maior demanda (HMD) de energia elétrica. Os resultados no caso atual mostram que, no caso do elétrico, a maior parte dos impactos potenciais ao meio ambiente estão associados à produção do veículo. O VE em 2014 apresenta os piores resultados em cinco de nove categorías de impacto. Para oxidação fotoquímica, a manutenção do veículo contribui com mais de 80% para o impacto (devido às emissões de etileno), e somente para aquecimento global a contribuição relacionada à geração de energia elétrica responde por mais da metade dos impactos. Apesar do predomínio da fonte hídrica na matriz elétrica brasileira, relevantes emissões de metano e CO2 decorrentes da mudança do uso da terra são atribuídas aos reservatórios, afetando assim o perfil ambiental do VE. Quando da consideração do perfil de geração de eletricidade no horário de maior demanda, e.g., que corresponderia à recarga do veículo durante o horário de ponta, as mesmas conclusões são aplicáveis, uma vez que o perfil de geração no HMD e na média apresentam variação relativamente pequena Já para o cenário 2030, analisam-se dos cenários, baixas e maiores emissões, para cada um estuda-se a recarga na média e no HMD. No geral ocorre uma redução de todos os impactos potenciais por km rodado em 2030. Como também é esperada uma evolução da eficiência dos VCI (mas proporcionalmente menor do que a do VE), seus perfis ambientais também foram consideravelmente reduzidos. No caso do etanol, um efeito adicional advém da evolução da eficiência agroindustrial da cadeia da cana de açúcar. Para aquecimento global, por exemplo, espera-se que o impacto potencial do transporte elétrico em 2030 seja reduzido em mais de 40% quando comparado a 2014. Por fim, espera-se que o VE apresente uma melhoria mais acentuada do que as demais opções, com exceção da oxidação fotoquímica e da eutrofização. Dessa forma, o transporte com etanol se mostra como a melhor alternativa com relação a aquecimento global e toxicidades, enquanto que o elétrico se torna a melhor opção nas categorias de acidificação e depleções fósseis e da camada de ozônio (mas com vantagem marginal) Abstract: The interest in reducing the greenhouse gases (GHGs) emissions has promoted the adoption of electric vehicles. However, the potential environmental benefits of adopting electric cars will strongly depend on electricity generation mix (which includes the local electricity generation matrix) and how the batteries will be recharged. This study aimed to compare the potential environmental impacts of passenger transport in both electric vehicles (EVs) and internal combustion vehicles (ICVs) (flex-fuel, using ethanol and gasoline) in the Brazilian context, considering both the life cycle of vehicles and the energy sources. The analysis assessed the current conditions (2014) and future conditions (2030), adopting 1 km as a functional unit. An attributional approach was considered, as well as an energy-base allocation criterium, and CML-2000 Baseline as LCIA method. Nine categories of environmental impact were evaluated: global warming, depletion of the ozone layer, human toxicity, terrestrial ecotoxicity, photochemical oxidation, acidification and eutrophication. Simapro 8 was selected as software tool for the analysis. Two cases of EV recharging for 2014 scenario were analyzed: mean conditions (non-peak) and higher demand hours (HDH). The results show that, with regards to EV for 2014, most of the potential environmental impacts are associated with the production of the vehicle. The EV 2014 shows the worst results in five of nine categories. For photochemical oxidation, vehicle maintenance contributes for over 80% to the impact (due to ethylene emissions), electricity generation related contribution accounts for more than half of impacts for global warming. Despite hydroelectricity predominance in the Brazilian energy matrix, significant emissions of methane and CO2 resulting from land use change are attributed to reservoirs, thus affecting the environmental profile of the electricity. When considering the electricity generation mix in higher demand hours, e.g., which would correspond to vehicle recharge during peak consumption hours, the same conclusions are applicable, since the generation profile in HDH and non-peak hours present relatively little variations. As for the 2030 scenario, we analyzed low and higher emission scenarios, considering battery recharge for average (non-peak) hours and HDH. Overall there is a reduction of all potential impacts per km in 2030 as compared to 2014, as it was expected, as a consequence of ICV use-phase efficiency evolution (although proportionately less than the EV). In the case of ethanol, an additional effect arises from the evolution of agroindustrial efficiency of sugarcane chain. For global warming, for example, it is expected that the potential impact of electric transport 2030 is reduced by over 40% compared to 2014. Finally, it is expected that the VE will achieve greater improvements than ethanol and gasoline options, except for photochemical oxidation and eutrophication. That way, ethanol transportation is shown as the best alternative with respect to global warming and toxicities, while the electric car becomes the best option in acidification and fossil depletion and ozone layer depletion categories ( although only marginal advantage) Mestrado Planejamento de Sistemas Energeticos Mestre em Planejamento de Sistemas Energéticos 97550-15 Funcamp CAPES