Abstract

High urban transport energy consumption is directly influenced by the level of transport energy dependence of urban forms and transport systems. Despite the introduction of new land use policies and vehicle technologies, dramatic reductions in urban transport energy dependence are not yet being observed. It is proposed that stricter land use regulations coupled with new GIS tools are required that specifically tackle the energy dependence issue. The objective of this project is to design a GIS tool that could be used within an urban development framework to dramatically reduce urban transport energy dependence. A tool was developed and named the Transport Energy Specification (TES). The TES measures urban transport energy dependency from travel behaviour, mode use and spatial data inputs. The TES is designed to be used as an energy based land-use regulation inside an urban development framework by specifying a maximum allowable energy dependency limit for land use modifications in existing urban areas and new developments. Implementation of the energy dependency land use regulation will be achieved through zoning and providing financial or other incentives for the specific desired land use activities (residential, supermarkets, kindergartens etc.). Trials were performed in Germany, New Zealand and Brazil, allowing different urban neighbourhoods and transport systems to be measured with the TES energy dependency measurement tool. The measurements confirmed similar findings from previous researchers regarding the benefits of high density areas and mixed activities in urban areas. Further analysis, trials and workshops with local governments will set in motion the process of including the TES into future urban development policy. O alto consumo de energia nos transportes urbanos é diretamente influenciado pelo grau de dependência energética das formas urbanas e dos sistemas de transportes. Como o desenvolvimento de novas tecnologias veiculares e políticas de uso do solo ainda não foi capaz de produzir reduções significativas no grau de dependência energética dos transportes urbanos, defende-se aqui que uma legislação mais restritiva de uso do solo, combinada com novas ferramentas de Sistemas de Informações Geográficas, constitui-se em uma condição necessária para enfrentar a questão da dependência energética. O objetivo deste projeto é desenvolver uma estrutura conceitual em plataforma SIG, que possa ser usada como ferramenta de planejamento para o desenvolvimento urbano, capaz de reduzir drasticamente a dependência energética do transporte urbano. A ferramenta desenvolvida recebeu a designação Especificação de Energia para Transporte (ou TES, da sigla em inglês Transport Energy Specification), e destina-se a medir o nível de dependência do transporte urbano em relação a aspectos como o comportamento de viagens, escolha modal e aspectos espaciais dos elementos urbanos. A TES foi concebida para ser usada como elemento regulatório do uso do solo, sob o ponto de vista da eficiência energética, a partir da especificação de um valor máximo para o limite de dependência energética decorrente de modificações em áreas urbanas existentes ou em novos loteamentos. A implantação de uma estratégia de regulação de uso do solo baseada no conceito de dependência energética pode ser alcançada através de uma legislação de zoneamento e de incentivos, inclusive financeiros, para determinadas tipos de uso (residências, supermercados, creches, etc.). Estudos de caso com a ferramenta proposta para avaliação do grau de dependência energética foram conduzidos em cidades selecionadas na Alemanha, Nova Zelândia e Brasil, de forma a contemplar diferentes tipos de arranjos de vizinhança e de sistemas de transportes. Os resultados encontrados confirmaram os benefícios, já apontados por outros pesquisadores, de áreas com elevadas densidades e uso misto em zonas urbanas. Novas análises, estudos de caso e discussões com governos locais são necessários para fazer do TES parte de políticas futuras de desenvolvimento urbano.

Abstract

bicicleta é vista hoje como uma alternativa para melhorar a mobilidade urbana de forma sustentável. Apesar disto, os procedimentos de planejamento disponíveis para o desenvolvimento de infraestruturas cicloviárias ainda não estão totalmente consolidadas. Sendo assim, este estudo visa desenvolver e aplicar um método objetivo para o planejamento de redes cicloviárias com base na mineração de dados desagregados de origem-destino, em recursos de SIG e de técnicas de análise multicritério. É sugerida a realização de três etapas: a) identificação, a partir do perfil de usuários reais, de usuários potenciais, b) planejamento de propostas de redes cicloviárias, e c) comparação entre as redes propostas e as definidas pelo poder municipal, considerando os usuários reais e potenciais e critérios de custos e benefícios. Como resultado positivo, o uso de dados desagregados permitiu mensurar e analisar a proximidade dos usuários às redes, a quantidade de pessoas atendidas e a identificação dos usuários potenciais. Além disso, a análise com base em critérios de custo e de benefício foi capaz de indicar, por exemplo, que a rede cicloviária existente (RCE) na cidade considerada como estudo de caso (São Carlos, SP, Brasil) não serve adequadamente os usuários, quando comparado às redes propostas. Cycling is seen nowadays as an alternative to improve urban mobility in a sustainable way. Nevertheless, the planning procedures available for developing cycling infrastructures are not yet fully consolidated. This study aims at the development and application of an objective method for planning cycling networks based on data-mining of disaggregated origindestination data, GIS resources and multicriteria analysis techniques. The method involves basically three steps: a) an identification of potential users based on real users profiles, b) planning of proposed cycling networks, and c) a comparison, considering real and potential users, as well as cost-benefit criteria, between the proposed networks and those actually developed by the municipality. As a positive outcome, the use of disaggregated data allows not only a reasonable estimate of the number of people served by the networks, but also a detailed analysis of their proximity to that infrastructure and an identification of potential users. Also, the analysis based on cost-benefit criteria was able to show, for example, that the existing cycling network (ECN) of the city taken as a case study (São Carlos, SP, Brazil) does not properly serve the users, when compared to the proposed networks.

Abstract

Esta dissertação desenvolveu duas análises de natureza diferente, mas complementares, uma vez que são unidas por uma mesma questão. Esta questão diz respeito à utilização do gás natural veicular em substituição ao óleo diesel em ônibus urbanos. O autor argumenta que, devido a suas características técnicas, o gás natural pode contribuir para a promoção de um transporte mais sustentável, mesmo que o gás natural seja um combustível igualmente não renovável, como o óleo diesel. Na primeira análise desenvolvida, utiliza-se uma metodologia bottom-up para demonstrar os ganhos ambientais que podem ser alcançados ao se substituir o óleo diesel por gás natural em ônibus urbanos. Adota-se a cidade de São Paulo como estudo de caso. Esses ganhos ambientais manifestam-se tanto na redução das emissões de poluentes locais, como material particulado, monóxido de carbono e óxidos de enxofre, conduzindo a melhoras importantes na qualidade de vida das pessoas que sofrem os efeitos nocivos dessas emissões (usuários ou não do transporte público urbano), como, também, no declínio das emissões de gases de efeito estufa, especialmente o dióxido de carbono, levando a benefícios ambientais globais. Os resultados amparam o uso do gás natural em ônibus como uma estratégia de maior sustentabilidade no plano ambiental. Já, na segunda análise desenvolvida, a pesquisa levanta as questões seguintes: Quais outros parâmetros influenciam a decisão de se promover a substituição de combustíveis em ônibus urbanos? Quais critérios explicam as escolhas por distintos combustíveis substitutos? As respostas a essas questões são obtidas através de uma Análise Qualitativa Comparativa (AQC). A pesquisa comparou 39 cidades em todo o mundo, que adotaram combustíveis substitutos ao óleo diesel em ônibus urbanos, incluindo o gás natural, biocombustíveis, eletricidade e hidrogênio. Os resultados atestam que as cidades de fato utilizam-se da substituição de combustíveis para tornar o transporte mais sustentável. Observa-se que a opção pelo gás natural é acolhida na maioria dos casos analisados como uma opção com vantagens ambientais e economicamente mais atrativa. A principal razão para sua eventual não adoção identifica-se com a insegurança energética. Algumas cidades receiam depender de um combustível que, assim como o petróleo (do qual o óleo diesel é um derivado), também está afeito a importantes suscetibilidades geopolíticas. A conclusão do trabalho reforça a importância do gás natural como um combustível ambientalmente mais amigável, e que pode contribuir na busca das cidades por sistemas de transporte público mais sustentáveis, especialmente em grandes áreas metropolitanas. Olhando, especificamente, o caso da cidade de São Paulo, com desdobramentos para o Brasil como um todo, a pesquisa enfatiza a necessidade de se superar barreiras regulatórias, e de se comprovar vantagens econômicas e de segurança de suprimento energético, para que o gás natural possa confirmar-se atrativo e mais sustentável aos olhares dos gestores dos sistemas de transporte público urbanos. Esses temas não podem ser deslembrados ao se propor uma política mais racional de combustíveis para o transporte público das grandes cidades brasileiras. This work has developed two analyzes of different kinds, but complementary, since they are united by the same issue. This issue relates to the use of compressed natural gas to replace diesel fuel in city buses. The author argues that, due to its technical characteristics, natural gas can contribute to the promotion of more sustainable transport, even though the gas is a non-renewable fuel, such as diesel oil. In the first in-depth analysis, a bottom-up methodology is used in order to demonstrate the environmental benefits that can be achieved by replacing the diesel oil with natural gas in urban buses. The city of São Paulo is adopted as a case study. These environmental gains are manifested both in reducing emissions of local pollutants such as particulate matter, carbon monoxide and sulfur oxides, leading to significant improvements in quality of life of people suffering the harmful effects of the emissions (both public urban transport users and non-users), and also in the decline of emissions of greenhouse gases, especially carbon dioxide, leading to global environmental benefits. The results bolster the use of natural gas buses as a more sustainable strategy in environmental terms. In the second developed analysis, the research raises the following questions: What other parameters influence the decision to encourage the substitution of urban buses in fuels? What criteria explain the choices for different substitute fuels? The answers to these questions are obtained from a Qualitative Comparative Analysis (QCA). The study compared 39 cities across the world that have adopted fuel substitutes to diesel fuel in urban buses, including natural gas, biofuels, electricity and hydrogen. The results show that in fact, cities are use fuel shifting as a way to turn its transport system more sustainable. It is observed that the option for natural gas is considered, in most analyzed cases, as an option with environmental advantages and economically more attractive. The main reason for natural gas non-adoption was identified as energy insecurity. Some cities fear depending on a fuel that, like petroleum (of which diesel oil is a derivative), is also sensitive to relevant geopolitical issues. The conclusion of the work reinforces the importance of natural gas as a more environmentally friendly fuel, and can contribute to the promotion more sustainable public transport systems in cities, especially in large metropolitan areas. Looking specifically at the case of the city of São Paulo, as well as considering Brazil as a whole, the research emphasizes the need to overcome regulatory barriers, and to prove economic benefits and energy supply security, so that the natural gas can confirm is attractive and more sustainable to the eyes of managers of urban public transport systems. These issues cannot be forgotten in order to propose a more rational policy of fuel for public transport in large Brazilian cities.