Avaliação energética de uma frota de veículos pesados de mercadorias

Abstract

A elevada importância do desenvolvimento económico e produtivo a par do impacto relevante das emissões de poluentes constituem dois fatores de difícil equação no mundo empresarial. A empresa Lacticoop encontra-se a par desta realidade e o principal objetivo desta Dissertação foi desenvolver uma avaliação de desempenho energético e ambiental à sua frota de veículos pesados de mercadorias. Para o efeito foram modeladas emissões de poluentes e consumo de combustível com base em características das viaturas e rotas da empresa. Neste processo recorreu-se a duas metodologias distintas, uma baseada em registos dinâmicos medidos por GPS (nomeadamente, velocidade e inclinação ao longo da execução dos percursos), e outra baseada em valores médios de velocidade e inclinação. A primeira metodologia para o cálculo de emissões de poluentes e consumo de combustível foi baseada na potência específica do veículo (VSP), presente no modelo norte-americano MOVES. A segunda metodologia foi utilizada tanto no MOVES como no modelo europeu de macro escala COPERT4. Desta forma foi possível comparar metodologias distintas e utilizar potencialidades específicas de cada modelo. Os resultados obtidos entre os modelos revelaram maior aproximação para o consumo de combustível e emissões de CO2, sofrendo desvios inferiores a 10%, sendo que os consumos de combustível obtidos em simulação corresponderam à gama de valores dos registos da Lacticoop para todas as voltas à exceção da rota 51 (com 35% de desvio). Em contrapartida, as emissões atingiram desvios máximos entre os modelos de 81%, 93%, 90% e 94%, respetivamente para CO, VOC, PM10 e NOx Estas últimas disparidades deveram-se, principalmente, à adaptação realizada para considerar as normas Europeias de controlo de emissões no modelo norte-americano MOVES. Posteriormente, foi analisado o efeito do fator carga no desempenho das viaturas através do modelo COPERT4, onde se verificaram aumentos de emissões e consumo de combustível até 21% com o aumento de carga à exceção das emissões de VOC e de NOX que chegaram a sofrer diminuições até 2% e 6% respetivamente. Finalmente foram analisados em detalhe os perfis de velocidade e aceleração registados por GPS a bordo das viaturas. Consequentemente, foram suavizados os arranques e otimizado o modo de condução. Este processo deu prioridade a um modo de condução seguro mantendo o tempo de realização das rotas analisadas. Deste modo obtiveram-se reduções de emissões para todos os poluentes, sendo que o consumo de combustível e emissões de CO2 diminuíram até 15%, originando uma economia de gasóleo até 8€ / 100km.

The high importance on economic development along with the major environmental impacts of pollutant emissions are two factors that have to be considered nowadays. The main objective of this Master Thesis was to assess the energetic and environmental performance of the heavy-duty fleet of the company Lacticoop. To accomplish this objective, emissions and fuel consumption were modeled based on characteristics of vehicles and routes of the company. In the process two different methodologies were used, one based in dynamic measurements of speed and slope profiles along the routes, and another one based on average speed and slope. The first approach was possible using the vehicle specific power (VSP) methodology, present in the American model MOVES. The second approach was used in MOVES and in the European macroscopic model COPERT4. Thus, different methodologies could be compared but also some specific potential of each model could be used. The results among the models showed closer results for fuel consumption and CO2 emissions, with deviations lower than 10%. Fuel consumption obtained in the simulation was within the range of values gathered from Lacticoop records for all routes but for route 51 (with 35% of deviation). However, the maximum deviations for the several pollutants were 81%, 93%, 90% and 94%, respectively for CO, VOC, PM10 and NOx. These differences were due mainly to the adaptation made to use European emissions regulations in the U.S. model MOVES. Subsequently, the effect of the load factor in the performance of vehicles through the model COPERT4 was analyzed, providing increases on emissions and fuel consumption up to 21% with increasing load, except for VOC and NOx that have reached decreases up to 1.6% and 5.8%, respectively. Finally, the speed and acceleration profiles recorded on-board by GPS were analyzed in detail. Consequently, the accelerations were smoothed and an eco-driving mode was optimized. With this scenario the company can obtain emission reductions for all pollutants; fuel consumption and CO2 emissions decreased by 15%, leading to an economy up to 8 € / 100km.