EFICIÊNCIA ENERGÉTICA-ECOLÓGICA CONSIDERANDO EMISSÕES TANKTO-WHEEL E WELL-TO-WHEEL DAS TECNOLOGIAS DE VEÍCULOS LEVES ALIMENTADOS COM BIOCOMBUSTÍVEIS

Abstract

The study aimed to compare the energy-ecological efficiency and Tank-to-Wheel (TTW) and Well-to-Wheel (WTW) pollutant emissions of conventional and electric (plug-in hybrid electric vehicle – PHEV) light vehicle technologies, with internal combustion engine, in single-fuel and dual-fuel mode. Through this comparison, this study analysed the possibility of replacing the conventional internal combustion engine fuelled with gasoline A, Brazilian gasoline, and bioethanol, by the internal combustion engine operating in dual-fuel mode, fuelled with bioethanol and biogas in different proportions. The simulation of the combustion of bioethanol, biogas and gasoline A was carried out using the GASEQ software to calculate TTW emissions for single-fuel and dual-fuel modes, and subsequently compared to the TTW emission standards defined by the United States of America (USA) and European Union (EU). On the other hand, considering the life cycle of bioethanol and biogas production in the sugar-alcohol sector and with the support of GREET software, Well-to-Pump (WTP) emissions were determined, aiming to quantify the equivalent carbon dioxide (CO2eq) emitted per kilometre. For the case of electric VL, the emissions of the electric energy matrix were added, determined for each mode of operation, considering the CO2 emission in electricity generation. The results showed that losses during the production of biogas linearly aggravate WTP emissions and, consequently, WTW emissions, requiring resources to reduce these losses. Furthermore, the use of MCIICD fuelled with bioethanol and biogas revealed a positive effect on energy-ecological efficiency and on TTW emissions. The MCIICD 2.0 fuelled with biogas and bioethanol, considering z values equal to 20% and 50%, presented a reduction of approximately 29%, when compared to the MCCIIC fuelled with gasoline. The PHEV with MCIICD fuelled with bioethanol and biogas had 13.4% and 11.4% less TTW emissions than the MCCIIC fuelled with gasoline A and Brazilian gasoline, respectively. The results of this work can be used as a guide for policy makers to assist in planning ecologically friendly urban mobility programs.

O estudo visou comparar a eficiência energética-ecológica e as emissões de poluentes Tank-to-Wheel (TTW) e Well-to-Whell (WTW) das tecnologias de veículos leves (VL) convencionais e elétrico (plug-in hybrid electric vehicle – PHEV), com motor à combustão interna, em modo single-fuel e dual-fuel. Através desta comparação, este estudo analisou a possibilidade de substituição do motor à combustão interna convencional abastecido com gasolina A, gasolina brasileira e bioetanol, pelo motor à combustão interna operando em modo dual-fuel alimentado com bioetanol e biogás em diferentes proporções (z). A simulação da combustão de bioetanol, biogás e gasolina A foi realizada através do software GASEQ para calcular as emissões TTW dos modos single-fuel e dual-fuel, sendo posteriormente comparadas aos padrões de emissões TTW definidos pelos Estados Unidos da América (EUA) e União Europeia (UE). Por outro lado, considerando o ciclo de vida da produção de bioetanol e biogás no setor sucroalcooleiro e com o auxílio do software GREET foram determinadas as emissões Well-to-Pump (WTP) almejando quantificar o dióxido de carbono equivalente (CO2eq) emitido por quilômetro. Para o caso do VL elétrico, foram acrescentadas as emissões da matriz de energia elétrica, determinadas para cada modo de operação, considerando a emissão de CO2 na geração de eletricidade. Os resultados mostraram que as perdas durante a produção do biogás agravam linearmente as emissões WTP e, consequentemente, as emissões WTW, sendo necessário recursos para redução destas perdas. Além disso, a utilização do motor de combustão interna por ignição a compressão dual (MCIICD) alimentado com bioetanol e biogás revelaram um efeito positivo na eficiência energética-ecológica e nas emissões TTW. O MCIICD 2.0 abastecido com biogás e bioetanol, considerando valores de z iguais a 20% e 50%, apresentou redução de aproximadamente 29%, quando comparado ao MCCIIC alimentado com gasolina. O PHEV com MCIICD alimentado com bioetanol e biogás apresentou 13.4% e 11.4% menos emissões TTW do que o motor convencional de combustão interna por ignição à centelha (MCCIIC) abastecido com gasolina A e gasolina brasileira, respectivamente. Os resultados deste trabalho podem ser usados como um guia para formuladores de políticas públicas, a fim de auxiliar no planejamento de programas de mobilidade urbana ecologicamente amigável.