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Economia & Energia
No 25 - Março - Abril 2001 ISSN 1518-2932

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e&e No 25

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Aplicação de Coeficientes da Matriz de Emissões 

Dívida  Pública do Brasil

Setor Energético 2000 

Aplicação de Coeficientes da Matriz de Emissões 

Coeficientes de Emissão em Veículos Pesados 

Emissões em Veículos Pesados

Emissões em Veículos Leves

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Matriz Energética e de Emissões
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Coeficientes de Emissão em Veículos Pesados (anterior)

AVALIAÇÃO DAS EMISSÕES EM VEÍCULOS PESADOS

1 Fatores de rateio de consumo

Na Tabela -1 estão indicados a participação no consumo por categoria de veículos pelos diversos anos.

Tabela -1

Categoria

Consumo
(g/kWh)

Potência
(kW)

1990

1991

1992

1993

1994

1995

1996

1997

Com. Leves

201

90

0,123

0,129

0,135

0,139

0,146

0,147

0,145

0,144

Cam. Leves

194

150

0,216

0,22

0,217

0,212

0,208

0,21

0,207

0,207

Cam. Pesados

190

280

0,56

0,547

0,54

0,544

0,534

0,53

0,531

0,53

Ônibus

197

155

0,104

0,106

0,11

0,111

0,111

0,113

0,116

0,118

2 - Consumo Específico Médio da Frota.

O consumo específico médio para a frota será usado para converter os coeficientes de emissão de g/kWh para g/l combustível  e é calculado como a média ponderada dos consumos específicos das categorias (constantes da informação da Mercedes Benz), sendo o fator de ponderação o produto da participação de cada categoria na frota pela potência nominal da categoria. O resultado do cálculo para o período considerado é o consumo específico médio de 195 g/kWh com desvio relativo médio  de 0,3%.

3 - Índices de Emissão.

Os índices estão apresentados na tabela do Anexo 3, incluindo para 1993, os índices da ECE-R 49, na unidade adotada pelo PROCONVE (grama de poluente por kWh).

Para facilitar o cálculo das emissões ano a ano, os índices PROCONVE  estão convertidos em índices para a frota de cada ano, com o uso do consumo específico médio para a frota (195 g/kWh).

4 - Difusão das Melhoria Tecnológicas pela Frota

O PROCONVE exige a fabricação e venda de 80% dos motores que atendem os índices de cada fase no mesmo ano de vigência da fase, permitindo diferir os 20% para a fase seguinte. Com esta medida, a diminuição dos índices de emissão para veículos novos propaga-se gradativamente para a frota, como mostra o Gráfico abaixo.

Figura 1: Evolução dos índices de Emissão

No caso presente, dada a pequena amplitude do intervalo estudado, o cálculo do efeito da difusão da tecnologia sobre os índices de emissão foi simplificado, considerando que a fração de veículos novos vendidos em 1997,  ano de maior incidência do diferimento, representa 6% da frota do ano e que a probabilidade de sucatar-se um veículo com 3 anos de fabricação é menor que 3% (segundo a logística usada). Portanto, o diferimento atingiria, para 1997, menos de 0,3% da frota, o que, a nosso ver, não compensa o esforço requerido pelo cálculo detalhado. Aceita a aproximação, podemos elaborar a tabela de difusão da tecnologia  (Tabela 2).

Tabela 2 - Difusão da Tecnologia                                        Milhares de veículos        

 

Ano

 

Frota

 

Vendas

 

Sucat.

Distribuição

Índices 93

Índices 94

Índices 96

 1993

1.454

92,3

65,8

1.454

-

-

 1994

1.497

  106,3

62,9

1.391

106,3

-

 1995

1.538

91,7

51,3

1.340

198,0

-

 1996

1.559

73,9

52,6

1.287

198,0

-

1997

1.580

95,9

75,0

1.212

198,0

169,8

Obs. 1 - A expressão em milhares de veículos justifica-se pelo número de algarismos significativos dos índices  de emissão   (3 no máximo). 2 - Antes de 1994, os índices de emissão de CO, HC e NOx  não eram especificados.

5 - Efeito das Novas Tecnologias sobre os Índices de Emissão

A distribuição dos veículos por fases de implantação do PROCONVE reflete-se nos índices de emissão, conforme mostra a Tabela- 3, a seguir:

Tabela 3 -  Índices de Emissão para a Frota (cf. Portaria IBAMA).

 

Ano

Índices (g/kWh)

CO

HC

NOx

1993 e anter.

14,0

3,5

18,0 (ECE-R 49)

1994

13,8

3,4

17,7

1995

13,7

3,2

17,5

1996

13,2

3,1

17,1

1997

12,7

3,1

16,6

Por conveniência para os cálculos, os índices acima são convertidos para g/l usando o consumo específico médio para a frota (195 g/ kWh) e a densidade do óleo (852 g/l) como é mostrado na Tabela -4.

Tabela 4 - Índices de Emissão para a Frota em g / litro de combustível.

         Ano

            CO

             HC

            NOx

 1993 e anteriores

            61,4

            15,4

           78,9

         1994

            60,5

            14,9

           77,6 

         1995

            60,1

            14,0

           76,8

         1996

            57,9

            13,6

           75,0

         1997

            55,7

            13,6

           72,8

6 - Cálculo das Emissões pela frota a cada ano

Com os dados do BEN, introduzimos o consumo de óleo diesel no Setor Rodoviário  e usamos os índices de cada ano para obter as emissões pela frota.(Tabela - 5).

Tabela 5 - Emissões pela frota Diesel.

 

Ano

Consumo

109 litro

Emissões mil toneladas

CO

HC

NOx

1990

18,3

1.124

282

1.444

1991

19,1

1.173

294

1.507

1992

19,4

1.191

299

1.531

1993

19,9

1.222

307

1.570

1994

20,8

1.258

310

1.618

1995

22,1

1.328

309

1.697

1996

23,2

1.343

316

1.740

1997

24,3

1.354

331

1.769

7 Emissões por Categoria de Veículos

Calculadas as emissões pela frota, as emissões por categorias são calculadas  pelo  rateio do consumo (Tabelas 6, 7 e 8).

Tabela 6  - Emissões de CO por categoria de veículos (mil toneladas)

Ano

Aut. e Com. Leves

Cam. Leves

Cam. Pesados

Ônibus

Total *

   1990

139

244

633

118

1.134

   1991

152

259

646

128

1.185

   1992

162

260

648

132

1.202

   1993

171

260

667

136

1.234

   1994

185

263

677

140

1.265

   1995

197

281

708

151

1.337

   1996

196

280

718

157

1.351

   1997

197

282

731

155

1.365

* total para controle

Tabela 7 - Emissões de HC por categoria de veículos (mil toneladas)

   Ano

Aut. e Com. Leves

Cam. Leves

Cam. Pesados

Ônibus

Total

  1990

34,9

61,4

159

28,6

284

  1991

38,2

65,2

164

30,3

298

  1992

40,6

65,3

164

32,0

302

  1993

42,9

65,4

169

33,1

309

  1994

45,5

64,9

168

33,6

312

  1995

45,8

65,4

167

34,0

312

  1996

46,1

65,8

170

35,6

318

  1997

48,3

69,4

180

38,2

335

Tabela 8 - Emissões de NOx por categoria de veículos (mil toneladas)

Ano

Aut. e Com. Leves

Cam. Leves

Cam. Pesados

Ônibus

Total

  1990

179

315

818

146

1.458

  1991

196

335

832

155

1.518

  1992

208

334

831

164

1537

  1993

220

336

861

169

1.586

  1994

237

338

868

174

1.617

  1995

251

359

906

187

1.703

  1996

254

363

930

197

1.744

  1997

257

369

955

203

1.78

7 - Emissão de CO2

O cálculo da emissão de CO2  por toda a frota supõe o conhecimento do Número de Cetano. Esta característica varia de uma refinaria a outra, sendo necessário admitirmos um valor médio para todo o diesel consumido. Consideradas as especificações vigentes para o diesel metropolitano, o rodoviário e para outros usos,  a  distribuição do consumo por esses usos e a variação de características entre refinarias, um valor representativo é NC=42. Com este dado, podemos representar a composição do diesel, para efeito do balanço de carbono, pela mistura de 42% de n-hexadecano  - C16 H34 - que tem as mesmas características de inflamabilidade  do óleo diesel considerado, e 58% de  alfa-metil-nafteno  - C11 H10  , cuja adição ao hexadecano permite aferir o número de cetano da amostra.

Outro dado necessário ao balanço é o consumo médio do veículo nas condições reais de uso. Esta informação é de difícil obtenção, pois não é usual, no Brasil, a realização de testes neste sentido. Uma informação aproximada pode ser extraída de ensaio recente, realizado pelo IPT, para a determinação do efeito da adição do álcool ao diesel sobre as emissões (Programa Álcool-Diesel coordenado pelo MCT). Este ensaio foi realizado com o motor de ônibus da Mercedes Benz ( OM 366 LA.II/21, que equipa uma fração importante dos ônibus brasileiros) e obedeceu ao método adotado pela ABNT para emissões (método europeu de 13 pontos). A informação relevante é que o consumo específico médio observado no ensaio  foi de 2l5 g/kWh, cerca de 9% maior que o consumo mínimo correspondente, informado pela Mercedes Benz para esse motor. Assim, o consumo a ser considerado no balanço de carbono deve ser corrigido pelo multiplicador 1,09. Dado que o consumo específico mínimo calculado para a frota foi de 193 g/kWh, o balanço para toda a frota será baseado no valor corrigido, ou seja, 211 g/kWh.

O balanço pode ser expresso pela equação:

Número de átomos de carbono no combustível = número de átomos nas substâncias emitidas.

Além dos gases de efeito estufa, o motor Diesel emite material particulado que consiste em partículas de carbono e hidrocarbonetos  adsorvidos pelo carbono. A massa de particulados emitida no motor típico é da ordem de 0,1% da massa de CO2 . Assim, como a legislação não exige a análise do material particulado e como a proporção é pequena, consideramos esse material como incorporado ao CO2 para os fins de balanço. 

No caso concreto, o combustível consumido (211 g/kWh), contendo 42% de hexa-decano, tem 89,6% de sua massa correspondendo ao carbono. Conforme já mencionado, a composição do HC não é conhecida e, como a sua contribuição é pequena, podemos considerá-la como de mesma composição que o combustível.

Como exemplo do cálculo, tomamos as emissão para 1997 (Tabela 2) e o consumo de óleo diesel no transporte rodoviário no mesmo ano (24,3 Mm3 - BEN/98).

Os termos do balanço serão:

Consumo de combustível  =  24,3 Mm3 x 0,852 t/m3   = 20,7 Mt
Massa de carbono no combustível = 20,7 Mt x 0,896 = 18,6 Mt

Massa de CO emitido                      = 1,363 Mt

Massa de C no CO emitido             =  1,363 Mt x 12/28 = 0,584 Mt

Massa de HC emitido                      =    0,335 Mt.

Massa de C no HC emitido             =     0,331Mt x 0,896   =0,297 Mt

Massa de C no CO2  emitido           =   18,6 Mt  -  0,584 Mt  - 0,297 Mt @ 17,7 Mt

Massa de CO2   emitido                   =  17,7Mt x 44/12           =  65,0 Mt

Razão CO2 / CO  (em massa)         = 65,0 Mt / 1,36 t          =  48   

Os resultados dos cálculos para os demais anos estão na tabela 7.

7 Emissões de Metano

O metano não é considerado na legislação, não havendo como calcular o montante da emissão. Usamos a recomendação "Guidelines" do IPPC  (5 kg/ Tj ) para completar a Tabela -9. Com os dados do BEN, convertemos  este valor para  192 t de metano por Mm3  de óleo diesel.  A emissão de metano consta da Tabela 9 - Consolidação das emissões pela frota Diesel. 

Tabela 9 - Consolidação das emissões pela frota Diesel  - mil toneladas

Ano

ConsumoMm3       M t

CO

HC

NOx

CO2 / part.

CH4

1990

18,3   15,6

1.124

282

1.444

49.840

3,5

1991

19,1   16,3

1.173

294

1.507

51.650

3,7

1992

19,4   16,5

1.191

299

1.531

52.450

3,8

1993

19,9   17,0

1.222

307

1.570

52.800

3,8

1994

20,8   17,7

1.258

310

1.618

56.250

4,0

1995

22,1   18,8

1.328

309

1.7697

59.760

4,3

1996

23,2   19,8

1.343

316

1.740

62.740

4,5

1997

24,3   20,7

1.354

331

1.769

65.000

4,7

1997

24,3   20,7

1.354

331

1.769

65.000

4,7

Veja Também: Emissões em Veículos Leves