Uma contribuição ao debate sobre a sustentabilidade do biocombustível etanol hidratado aplicado a frota nacional de veículos automotores leves “flex”.

Abstract

Introdução – O recém aprovado programa ROTA 2030 incentivará as empresas fabricantes a melhorarem a eficiência energética do etanol hidratado nos motores “Flex” dos veículos, assim como ocorreu no programa INOVAR-AUTO. As regras do programa apontam que serão oferecidas reduções de alíquotas de IPI a partir da relação de autonomia entre etanol hidratado e gasolina igual ou superior a 0,693, sem prejudicar a eficiência energética da gasolina. Os benefícios serão maiores quanto maior for esta relação. Estudos de consumo específico de combustíveis em um motor “Flex” de produção, realizados em dinamômetro de motores, demonstram a existência de regiões de trabalho do motor cujas relações de autonomia Etanol Hidratado/Gasolina chegam a 0,77. Entretanto, estas regiões de trabalho não são atingidas quando em veículo ensaiado em dinamômetro de chassi, no ciclo de condução da NBR 6601. Objetivo – Explorar as diferenças entre os combustíveis etanol hidratado e gasolina relacionadas a emissões de exaustão, autonomia, consumo energético, e eficiência do veículo, nos ciclos de condução vigentes na regulamentação brasileira, em comparação com as norte-americanas e europeias, em um veículo “Flex” normal de produção. Método – O veículo foi ensaiado em dinamômetro de chassi seguindo ciclo de condução e amostragem de poluentes para medição de emissão de escapamento e economia de combustível, conforme as Normas: brasileira ABNT NBR 6601 e NBR 7024 nos ciclos EPA 75 e HIGHWAY; europeia nos ciclos “New European Driving Cycle” (NEDC) e “Worldwide harmonized Light Vehicles Test Cycle” (WLTC); e norte-americana no ciclo SC 03. Foi também ensaiado em rotas externas usando “Portable Emissions Measurement System” (PEMS), seguindo as exigências de condução e amostragem de poluentes conforme norma europeia, EURO 6D, teste tipo 1a, “Real Drive Emissions” (RDE), para medição da emissão de escapamento e economia de combustível. O consumo energético dos combustíveis foi calculado pelo Método do Combustível Consumido para todas as condições e pelo Método Integral de Energia do Motor, aplicado somente nos ensaios RDE. A eficiência do veículo foi calculada nos ensaios RDE utilizando a energia total produzida pelo motor, e a energia total produzida pela queima dos combustíveis. Resultados – Os ensaios RDE expuseram o motor a regiões de trabalho mais abrangentes do que todos os demais. As emissões de poluentes variam ciclo a ciclo entre os combustíveis, com exceção do CO2 que é menor com etanol hidratado. A autonomia de combustível em km/l é melhor com gasolina, porém o consumo energético em MJ/km do etanol hidratado é predominantemente menor que o da gasolina principalmente nos testes RDE, exceto em dois testes em laboratório veicular. O veículo é mais eficiente quando utiliza etanol hidratado. Conclusão – Na análise da etapa Tanque às Rodas, “Tank to Wheel” (TTW), principalmente nas condições de uso real em rotas externas proporcionadas pelos ensaios RDE, ficou evidenciado os benefícios do uso do etanol hidratado em relação a gasolina. A adoção do RDE a partir da fase L7 do PROCONVE contribuirá para o conhecimento destas diferenças em todos os demais veículos. A sustentabilidade do etanol hidratado depende de ampla e detalhada análise da Fonte às Rodas, “Well to Wheel” (WTW). Existe controvérsia nos resultados dos estudos sobre as vantagens e desvantagens do biocombustível etanol hidratado na análise da etapa Fonte ao Tanque, “Well to Tank” (WTT).

Introduction - The recently approved ROTA 2030 program will encourage manufacturing companies to improve the energy efficiency of hydrous ethanol in "Flex" vehicle engines, as in the INOVAR-AUTO program. The rules of the program indicate that IPI reductions will be offered based on the ratio of autonomy between hydrated ethanol and gasoline equal to or greater than 0.693, without affecting the energy efficiency of gasoline. The benefits will be greater the greater the relationship. Studies of specific fuel consumption in a "Flex" production engine, performed in engine dynamometer, demonstrate the existence of working regions of the engine in which hydrous ethanol / gasoline ratio autonomy reaches 0.77. However, these working regions are not reached when the vehicle is tested in a chassis dynamometer in the driving cycle of NBR 6601. Purpose - To explore the differences between hydrous ethanol and gasoline related to exhaust emissions, fuel economy, energy consumption, and efficiency of the vehicle, in the driving cycles in the Brazilian regulation, compared to North American and European, in a normal "Flex" production vehicle. Method - The vehicle was tested in a chassis dynamometer following a driving cycle and sampling of pollutants for the measurement of exhaust emission and fuel economy, according to the norms: Brazilian ABNT NBR 6601 and NBR 7024 in cycles EPA 75 and HIGHWAY; European in the New European Driving Cycle (NEDC) and Worldwide harmonized Light Vehicles Test Cycle (WLTC); and North American on the SC 03 cycle. It was also tested on external routes using the Portable Emissions Measurement System (PEMS), following the driving cycle and sampling of pollutants according to European standard, EURO 6D, test type 1a, Real Drive Emissions (RDE), for exhaust emission measurement and fuel economy. The energy consumption of the fuels was calculated by the Combined Fuel Method for all conditions and by the Integral Motor Energy Method, applied only in the RDE tests. The efficiency of the vehicle was calculated in the RDE tests using the total energy produced by the engine, and the total energy produced by the combustion of the fuels. Results - The RDE tests exposed the engine to wider work regions than all others. Emissions of pollutants vary from cycle to cycle between fuels, with the exception of CO2 which is lower with hydrous ethanol. The fuel autonomy in km/l is better with gasoline, but the energy consumption in MJ/km of hydrous ethanol is predominantly lower than that of gasoline, especially in RDE tests, except in two tests in the vehicular laboratory. The vehicle is most efficient when using hydrous ethanol. Conclusion - In the analysis of the Tank to Wheel (TTW) stage, mainly in the conditions of real use in external routes, provided by RDE tests, the benefits of the use of hydrous ethanol in relation to gasoline were evident. The adoption of RDE from the L7 phase of PROCONVE will contribute to the knowledge of these differences in all other vehicles. The sustainability of hydrated ethanol depends on the extensive and detailed analysis of the Well to Wheel (WWT). There is controversy in the results of studies about the advantages and disadvantages of hydrated ethanol biofuel in the Well to Tank (WTT) stage analysis.