Análise sobre a utilização de biodiesel em veículos rodoviários equipados com tecnologias avançadas de controlo de emissões

• Autor(a) principal: Pereira, Nuno Gonçalo Sousa
• Data de Publicação: 2020
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/10400.8/5213
• topic: Diesel; Biodiesel; HVO; WHSC; Consumos; Potência; Domínio/Área Científica::Engenharia e Tecnologia::Outras Engenharias e Tecnologias

As questões relacionadas com a energia e a poluição têm vindo a ter uma grande importância na nossa sociedade, tendo o setor dos transportes uma relevância muito acentuada neste processo. Este sector encontra-se extremamente regulado e existem normas com limites definidos para os vários poluentes e impostos associados, que se vêm refletidos no preço final do veículo. As últimas evoluções dos veículos têm sido cada vez mais caracterizadas pela inserção de sistemas de maior complexidade e que apresentam dois objetivos, reduzir as emissões de poluentes e o consumo de combustível. Deste modo o presente trabalho tem como objetivo a análise experimental de utilização de combustíveis alternativos para o motor Diesel, através da avaliação comparativa do consumo de biodiesel face ao diesel fóssil. Este trabalho foi realizado no âmbito de um estágio realizado na PRIO Energy S.A., empresa que tem como foco a sustentabilidade e energia. Neste sentido foram analisados os parâmetros mais importantes que um combustível deve apresentar de modo a ser viável a sua utilização em motores assegurando também que representam uma fonte renovável de energia, ou seja, que no seu ciclo de vida permita uma redução de emissões de CO2, e permita ainda a emissão de menores emissões poluentes e garantindo um custo de utilização razoável e que, pelo menos, não seja superior à utilização de combustível fóssil. Uma vez que o combustível com maior utilização em Portugal é o gasóleo, e que é também o combustível com esmagadora utilização por parte dos veículos pesados, este trabalho considerou a utilização de biodiesel em motores recentes, ou seja, cumpridores da norma Euro VI. Este combustível alternativo permite uma significativa redução de CO2 devido ao simples facto de ser um combustível de origem vegetal, e por isso renovável. O biodiesel já é incorporado no gasóleo rodoviário até 7%, sendo essa percentagem de incorporação obrigatória em Portugal a partir do início de 2020. Como tal, neste trabalho é estudada a incorporação de 15% de biodiesel ou o seu uso na integra (100%). Na revisão bibliográfica, foi verificado que, se incorporando 15%, tipicamente a mistura cumpre todas as propriedades definidas pela EN 590. O presente trabalho também considera a utilização de HVO (hydro-processed diesel) como combustível, considerando igualmente para estudo a incorporação de 15% no gasóleo de origem fóssil. A produção de HVO é complexa e requer hidrogénio, o que contribui para um preço de produção um pouco mais alto que o biodiesel. Devido à existência de poucos estudos sobre os efeitos de utilização de combustíveis alternativos nos consumos e na potência de veículos recentes, foi considerado oportuno o ensaio de potência e consumos destes dois combustíveis num pesado de mercadorias que cumpra as últimas normas de emissões. Como tal, foi feito um levantamento das várias normas de homologação de veículos (que contém medição de consumos), primeiro de ligeiros, e depois de pesados. Nestes, verificou-se que os ensaios de pesados são em banco de motores ao contrário dos ligeiros, sendo feito um ensaio de pontos estáticos (WHSC) e um transiente (WHTC). Também foi verificado que existe um grande conjunto de regras e condicionamentos associados, que torna altamente complexo e dispendioso reproduzir um ensaio destes na íntegra. Como tal, foi adaptado um ciclo de ensaios, tendo como base o ensaio estático, mas que permitisse a utilização de banco de rolos com um veículo pesado nas condições em que este circula na estrada. Nos ensaios efetuados utilizou-se um banco de rolos específico para veículos pesados, um camião do tipo trator de semi-reboque que cumpre a norma EURO VI, bem como um equipamento de medição de consumos e um sistema de aquisição de dados e ainda um sistema de comunicação através da porta de diagnóstico do veículo. Devido ao uso de um veículo já de estrada, verificaram-se ainda algumas dificuldades acrescidas na adaptação do ensaio, tendo de se efetuar uma nova adaptação das condições de ensaio. Nos testes realizados foram testados os seguintes combustíveis: gasóleo puro (100% fóssil), gasóleo rodoviário (7% biodiesel-B7), gasóleo com 15% de biodiesel (B15), biodiesel puro (B100) e ainda uma mistura de 15% de HVO em gasóleo (HVO15). Na análise de resultados, verificou-se que o gasóleo puro, apesar de obter excelentes performances de potência, o seu consumo medido foi completamente díspar dos restantes, sendo muito alto e considerado inválido para efeitos de comparação neste estudo. Como tal, o combustível que demonstrou os melhores resultados de potência foi o HVO, sendo depois o gasóleo rodoviário, depois a mistura de 15% de biodiesel e por fim, o biodiesel puro. Também foi verificado que as temperaturas de escape são tipicamente mais baixas quanto maior a quantidade de biodiesel utilizada, e, para o caso do HVO, este obteve um padrão de temperaturas superiores. Esta temperatura é importante devido às razões apontadas por vários autores que elevadas temperaturas contribuem decisivamente para maiores emissões de NOx por parte do biodiesel. A nível de consumos, destacou-se a performance do gasóleo rodoviário e dos 15% de biodiesel. Também o biodiesel puro apenas mostrou um aumento médio de 3% de consumo(l/100km), sendo este aumento pouco significativo face ao esperado.