Eletrificaçao das estradas

[ajsv]

projecto de antónio vieira
eng mecanico



electrificação das estradas portuguesas

pretende-se projectar a electrificação das principais estradas portuguesas de forma a permitir uma gradual substituição dos carros com motor de combustão interna por carros eléctricos.

a) comparação eléctrico/gasolina-gasoleo
1-poluiçao
2-economia do utilizador
3-impacto na economia do país

b) descrição e justificação das estradas a electrificar

c) veículos capazes de usufruírem da electrificação e expectativas futuras
1-veículos já existentes
2-proxima geração de veículos
3-adaptaçao dos veículos existentes

d) mecanismo de contacto carro-linha eléctrica
1-descriçao do acessório no carro
2-descriçao da linha, sua fixação e segurança
3-potencialidades na segurança rodoviária e piloto automático

e) interesse económico para o dono da estrada (passa a ser um dos principais distribuidores de energia)

f) mobilidade e autonomia dos carros eléctricos antes e depois da electrificação

g) descrição da condução dos diversos veículos que circulam nas estradas















“o projecto de engenharia é,
fundamentalmente, uma tarefa de
tomada de decisões e resolução de
problemas.”
leo c. peters













portugal é pequeno e de muito escassos recursos sempre é dito para justificar os atrasos do país, mas a verdade é que não era maior quando se lançou na epopeia dos descobrimentos e foi a maior potencia mundial da época. por que? porque dominava os segredos da navegação e da orientação como nenhum outro povo dominava.
se queremos sair do marasmo temos de estar na vanguarda da ciência e da tecnologia, e saber tirar proveito económico da sua aplicação pratica.









a) comparação eléctrico/gasolina-gasoleo



1-poluiçao

a combustão de hidrocarbonetos é responsável por uma percentagem significativa da poluição atmosférica. o dióxido de carbono resultante da combustão é um dos principais responsáveis pelo aquecimento global.
com o tratado de quioto, que portugal subscreveu, as emissões de co2 passam a ter um limite máximo por pais, sendo os combustíveis fosseis usados nos carros um dos principais emissores torna-se imperativo fazer algo para atenuar.
o ministro português do meio ambiente, francisco nunes correia, afirmou que o protocolo assinado com a nissan-renault que visa a introdução de veículos limpos (eléctricos) em portugal contribui para a resolução de "30% do problema de consumo de energia e do consumo de co2"




2-economia do utilizador

os carros de combustão interna de que temos dependido quase a 100% desde à muitos anos tem um consumo médio na ordem dos 8 litros aos 100 km. considerando um valor médio para a gasolina de 1,20 € por litro, o utilizador terá de despender 9,60 € para se deslocar 100 km.
um carro eléctrico permite poupar ate 80% do valor gasto comparativamente com um carro a gasolina.
a nissan está-se a preparar para lançar no mercado já em 2010 o nissan laef, e segundo a apresentação deles, aproveitando para carregar as baterias nas horas de baixo custo da energia eléctrica, a poupança é de 80%, sendo que eles consideram o consumo de 5 l/100 km como consumo de referencia para um carro a gasolina.
http://www.autoblog.com/2009/08/01/2010 ... -and-u-s-b

portanto o utilizador poderá ambicionar circular 100 km por 1,40 €.
outro item a ter em conta na perspectiva económica do utilizador é a manutenção consideravelmente menor num carro eléctrico do que nos convencionais de combustão interna.
como desvantagem poderá ter a necessidade de trocar de baterias com alguma regularidade, pois ainda não se sabe muito do tempo de vida das mesmas. tendo de se contabilizar esse custo somando-o ao valor da energia gasta por quilometro.



3- impacto na economia do país

portugal é um pais que compra a quase totalidade da energia que consome, sendo os combustíveis fosseis comprados na sua totalidade e a energia eléctrica comprada parcialmente.
a energia produzida em portugal engloba-se nas energias limpas sendo as hidroeléctricas as mais significativas, existe também a energia eléctrica oriunda da biomassa, eólica e solar, todo o resto da energia necessária é comprada a outros países.
trocar os motores de combustão interna que consomem derivados do petróleo comprados ao exterior na sua totalidade, por motores eléctricos que parte da energia é produzida no pais, significara uma redução das importações muito expressiva sendo uma ajuda considerável para o equilíbrio da balança comercial externa.





b) descrição e justificação das estradas a electrificar

as estradas portuguesas estão divididas em classes sendo as auto-estradas, os itinerários principais (ip) e as circulares das grandes cidades responsáveis por uma esmagadora percentagem do fluxo de tráfego (fig.1).



fig.1




os grandes construtores automóveis já incluem no seu portfolio de produtos os carros eléctricos, e outras construtores anunciam para breve o seu lançamento, pelo que sendo vantajoso para o utilizador como esta demonstrado ser, fica a comercialização em larga escala deste tipo de viaturas dependente da autonomia.
a autonomia dos carros eléctricos é ainda limitativa do seu uso, sendo que os construtores de baterias tem evoluído muito apresentando no mercado baterias cada vez com mais duração das suas cargas e com menor tempo de carga.
actualmente os carros eléctricos que estão a ser divulgados pelos construtores apresentam uma autonomia de 160 km, e baterias que carregam 80% do seu potencial em 30 minutos.
o governo português lançou oficialmente a rede nacional de mobilidade eléctrica, uma das primeiras da europa, que prevê 320 locais de abastecimento de carros eléctricos em 2010 e 1.300 daqui a dois anos.
verifica-se na fig.2 que portugal tem 3000 km de auto-estradas e scut’s. constata-se ainda que poucos são os locais que distam mais de 160 km de uma destas vias, sabendo-se que estas estradas representam uma cota muito elevada do tráfego nas estradas portuguesas.





fig.2


assim sendo a electrificação das estradas representadas na fig.2, permitirá o uso massivo dos carros eléctricos em portugal, sem terem necessidade de paragens demoradas para carregamento de baterias, ficando esses carregamentos como necessários somente em locais remotos e de pouco fluxo de transito.
todas estas estradas tem ‘railles’ separadores o que facilitara a colocação de linhas eléctricas, de forma pratica, segura e pouco dispendiosa.
sendo um projecto pioneiro não existindo resultados práticos anteriores recomenda-se que essa electrificação aconteça faseada, pela ordem decrescente do fluxo de tráfego em cada estrada ou troço de estrada.



c)veículos capazes de usufruírem da electrificação e expectativas futuras


1-veiculos já existentes
actualmente existem marcas já a comercializar em portugal veículos híbridos fig.3. veículos equipados com um motor de combustão interna e um motor eléctrico. esta tecnologia apresenta duas grandes vantagens, a autonomia do veiculo que quando as baterias não tiverem carga suficiente o carro continua normalmente com o motor de combustão interna, e o aproveitamento da energia desperdiçada na condução, resultante de travagens. desta forma mesmo quando o veiculo esta a usar o motor de combustão interna, consegue-se um aumento considerável do seu desempenho e redução de consumos fig.4.



fig.3






fig.4




muitas são as marcas que tem agendada para 2010 e 2011 o lançamento no mercado de veículos 100% eléctricos.
como se verifica os carros eléctricos não são ficção cientifica mas uma realidade comercial dos dias de hoje.




2-proxima geração de veículos

a próxima geração de veículos são os veículos que estão hoje a ser estudados e testados pelos grandes fabricantes automóveis.
são amplamente divulgados os anúncios das marcas que informam o lançamento dos seus carros em versão eléctrica, casos, da nissan, renault, mithubhithi, fiat, mazda, toyota …
resolvendo o problema da limitação de autonomia podemos antecipar a venda em massa das versões eléctricas ainda mais rápido.




fig.10





noticia do correio da manhã :

“03 agosto 2009 - 00h30
automóvel: novo carro eléctrico da nissan foi ontem apresentado
carro eléctrico custará 18 500 euros
o leaf, o novo carro eléctrico da nissan, irá custar cerca de 18 500 euros. de acordo com o construtor automóvel, o leaf deverá ter sensivelmente o mesmo preço que o compacto tiida, que em portugal é comercializado a partir dos 18 450 euros. o veículo foi ontem apresentado em yokohama e deverá chegar ao mercado japonês, europeu e norte-americano no próximo ano. “

o nissan laef referido na noticia é o da fig.10.
o fiat palio weekend (fig.11) será lançado no brasil numa versão eléctrica .







fig.11




3-adaptaçao dos veículos existentes

alem da tendência crescente das fabricas em produzirem carros híbridos e eléctricos, pode-se também ponderar a adaptação dos existentes.
são vários os relatos de transformações de carros de combustão interna em carros eléctricos, com custos relativamente aceitáveis.







d)mecanismo de contato carro-linha eletrica


1-descriçao do acessório no carro

as viaturas eléctricas para poderem usufruir da electrificação das estradas deverão ser equipadas com um acessório semelhante ao usado nos comboios eléctricos. fig.12




fig.12

o acessorio a aplicar nos carros devera ter dimensionamento adequado às necessidades, consideravelmente menor que o da figura anterior. a sua aplicaçao deve ser feita na lateral esquerda do carro sendo um equipamento aberto e recolhivel em poucos segundos por acionamento do condutor.
ao contrario do usado nos comboios o acessorio de contato terá de contatar com 2 cabos eletricos, um sob tensao e o neutro. as partes de contacto acessorio-cabos devera ser isolada e com mecanismo de segurança de forma a garantir que nao haja contatos trocados.

o acessório de contacto será fixado na parte inferior do carro perto da roda traseira. será constituído por 2 braços de aproximadamente 1,20 m cada, articulado entre eles por um pino, bem como articulado da mesma forma com a fixação á viatura. deverá ser feito num material leve, de boa tenacidade e com alguma dureza.
na extremidade e numa posição vertical ficará o suporte dos 2 contactores fixado de forma articulada também aos braços do acessório. os 2 contactos serão separados por uma haste em material isolado. o material de que serão feitos os contactos deverá ser resistente e que não aqueça muito, recomenda-se contacto de carvão.
sempre que o condutor o acciona o acessório abrirá graças a 2 molas junto aos pinos de articulação entre os braços e entre o carro.
cada 1 dos 2 contactos será ligado por um cabo eléctrico ao motor do carro e ao carregador de baterias, garantindo desta forma o fornecimento de energia a viatura.





2-descriçao da linha, sua fixação e segurança

as duas linhas serão fixadas no ‘raile’ central da auto-estrada, em ambos os sentidos (fig.4). deverão ser fixadas a 30cm do asfalto e afastadas entre si 10 cm.
a fixação dos cabos eléctricos deverá ser de material isolante.
a instalação deverá ter vários pontos de alimentação e ser munida de diferenciais de segurança.
a tensão nas linhas deverá ser estabelecida de forma a existir o mínimo de transformadores a equipar nos veículos.



fig.4



3-potencialidades na segurança rodoviária e piloto automático

a electrificação das estradas alem de permitir alargar consideravelmente a utilização de carros eléctricos e desta forma diminuir na poluição e reduzir os custos dos transportes, abre portas para a concretização dos projectos de piloto automático nos carros. os cabos eléctricos alem de fornecerem energia podem ser usados para transmissão de dados das e entre as varias viaturas. a conjugação de equipamentos electrónicos nos carros com a transmissão de informações nas linhas será um impulso considerável para tornar o piloto automático nos carros uma realidade a curto prazo.








e) interesse económico para o dono da estrada

quem explora as estradas a electrificar aumenta consideravelmente o rendimento das suas empresas. pois este novo tipo de viaturas vai precisar circular o máximo por estradas electrificadas, e desta forma estes novos carros vão ser usuários muito fidelizdos das estradas electrificadas.
um novo negocio se abre ainda a quem explora as estradas electrificadas, que é o negocio da venda de energia eléctrica neste caso.
podemos ainda referir as vantagens indirectas como são a redução da poluição, a redução do custo das viagens e o aumento da segurança.



f) mobilidade e autonomia dos carros eléctricos antes e depois da electrificação

as novas baterias que os construtores de carros eléctricos estão a anunciar permitem já autonomias até 160 km, associadas à electrificação das principais estradas do país permitem uma autonomia plena em todo o território nacional.
se verificarmos os mapas das principais estradas de portugal, verificamos que poucos são os locais que só tenham estradas secundarias, que se localizem a mais de 80 km. assim será fácil um carro eléctrico circular em qualquer ponto do país, sem ter qualquer problema de carregamento de baterias.



g) descrição da condução dos diversos veículos que circulam nas estradas


a circulação dos veículos eléctricos nas estradas electrificadas é exclusivamente pela faixa da esquerda.
o acessório exerce uma ligeira pressão sobre as linhas eléctricas fixadas no raile, mantendo-se essa pressão, desde que o veiculo circule afastado do “ raile” entre 0,4cm e 2,4m, pelo que o condutor pode conduzir normalmente sem ir muito preocupado em se manter próximo do raile.
sempre que o condutor encontre outra viatura à sua frente a uma velocidade menor e o queira ultrapassar, acciona a recolha do mecanismo, passa para a faixa á sua direita e conduz normalmente a velocidade pretendida. após ter ultrapassado, e se assim o entender, pode voltar a faixa da esquerda accionar a abertura do mecanismo e voltar a obter energia dos cabos fixados.
quando o veículo não está em contacto com os cabos eléctricos fixados nos railes, a energia ao veículo será garantida pelas baterias.
numa fase inicial recomenda-se a electrificação das estradas com 3 faixas de rodagem. a circulação será igual á existente funcionando a faixa da esquerda como faixa reservada a carros eléctricos com acessório de ligação a corrente, de forma análoga ás faixas reservada aos transportes públicos existentes nas cidades.
com o contacto nos cabos eléctricos pode-se saber que carros vão na estrada ligados á corrente, a que velocidades vão, a que distancia está o que vai á nossa frente. estes elementos puderam dar um impulso muito grande a quem pretende criar carros com piloto automático, ou mesmo tornar numa realidade os carros com piloto automático desde que circulem por esta faixa electrificada.




conclusão

podemos concluir que a electrificação das principais estradas do país, permitem a utilização massiva de carros eléctricos, com benefícios ambientais muito expressivos.
verifica-se também que se pode conciliar a questão ambiental com a questão económica. demonstra-se que se pode reduzir a poluição simultaneamente com a redução de custos económicos directos para o utilizador.
também se concluiu a vantagem económica para as empresas que explorem as principais estradas do país e opte por as electrificar












nota : poderá ser estudada também a electrificação das estradas usando uma calha com os cabos eléctricos embutidos no asfalto, e ai o braço de contacto seria aplicado na parte inferior dos carros e não na lateral




nao consegui colocar as imagens

[rocker_pt]

bom post!
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1º procurar
2º adicionar ao ficheiro

3º pode acrescentar mais imagens se pretender repetindo o processo

[rocker_pt]

e as fotos?

[ajsv]

ola
o ficheiro e muito garnde para colocar aqui.
e nao estou a conseguir colocar as fotos, posso mandar por email se houver interesse.
gostava de ter comentarios e sugestoes a ideia

[mauri]

ola
o ficheiro e muito garnde para colocar aqui.
e nao estou a conseguir colocar as fotos, posso mandar por email se houver interesse.
gostava de ter comentarios e sugestoes a ideia

eu que não acredito na electrificação das estradas tão cedo, por causa dos monopólios (enquanto houver petróleo), gostaria de ver as fotos. se não conseguir colocar, por serem muito grandes), envie-me que eu vou reduzi-las e colocá-las. envie-me uma mp.
bom post.

[ajsv]

so se mandar por email