estratégias de eficiência energética em praças de pedágio ...· 4.1 discussÃo sobre o sistema

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  • Estratgias de eficincia energtica em

    praas de pedgio rodovirio Relatrio Final de Pesquisa RDT ANTT Triunfo|CONCEPA

  • Pesquisa RDT Triunfo | CONCEPA 2017-2018

    Estratgias de eficincia energtica em praas de pedgio rodovirios 2

    SUMRIO

    1 INTRODUO ......................................................................................................... 5

    1.1 JUSTIFICATIVA ............................................................................................................................ 6

    1.2 OBJETIVOS ................................................................................................................................. 9

    1.3 OBJETIVOS ESPECFICOS ....................................................................................................... 9

    1.4 ETAPAS E MTODOS DA PESQUISA .................................................................................. 9

    2 FORMAS DE EFICINCIA ENERGTICA NAS PRAAS DE PEDGIO ........ 11

    2.1 OTIMIZAO E EFICINCIA ENERGTICA ....................................................................... 13

    2.1.1 Climatizao ....................................................................................................................... 14

    2.1.2 Iluminao .......................................................................................................................... 19

    2.1.3 Superfcies externas ......................................................................................................... 21

    2.2 MICROGERAO DE ENERGIA E DOMTICA APLICVEIS PRAAS DE

    PEDGIO ........................................................................................................................................... 26

    2.2.1 Geradores alimentados por combustveis ................................................................ 27

    2.2.2 Energia solar .................................................................................................................... 27

    2.2.3 Energia geotermal .......................................................................................................... 29

    2.2.4 Energia elica .................................................................................................................. 29

    2.2.5 Energia hidrulica ............................................................................................................ 31

    2.2.6 Coletores piezoeltricos ............................................................................................... 32

    2.2.7 Outras tcnicas de gerao de energia ................................................................... 33

    2.2.8 Comparao entre as diferentes tecnologias ......................................................... 34

    2.3 MAPEAMENTO DOS SISTEMAS EXISTENTES E DEMANDAS DE ENERGIA .......... 35

    2.3.1 Praa de Santo Antnio da Patrulha P1 ................................................................. 35

    2.3.2 Praa de Gravata P2 .................................................................................................. 38

    2.3.3 Praa de Eldorado do Sul P3 ................................................................................... 40

    2.4 MODO DE COBRANA DOS SISTEMAS DE ABASTECIMENTO DE ENERGIA

    CONCESSIONRIA ELTRICA VERSUS GERAO AUTNOMA ....................................... 41

    3 GERAO DE ENERGIA A PARTIR DOS PAVIMENTOS .............................. 43

  • Pesquisa RDT Triunfo | CONCEPA 2017-2018

    Estratgias de eficincia energtica em praas de pedgio rodovirios 3

    3.1 REVISO DA LITERATURA EM GERAO DE ENERGIA ATRAVS DE

    PAVIMENTOS ................................................................................................................................... 43

    3.1.1 Sistema piezoeltrico ...................................................................................................... 43

    3.1.2 Geometrias utilizadas na gerao de energia com sensores piezoeltricos .. 44

    3.1.3 Custos de implantao da energia piezoeltrica ................................................... 52

    3.1.4 Sistema fotovoltaico ....................................................................................................... 53

    3.1.5 Sistemas coletores trmicos ......................................................................................... 55

    3.2 NVEIS DE ENERGIA EM UM SISTEMA DE GERAO DE ENERGIA

    PIEZOELTRICA ............................................................................................................................... 57

    3.3 PIEZOELETRICIDADE ............................................................................................................ 58

    3.4 APLICAO NA BR-290 PILOTO PARA PROVA DE CONCEITO .......................... 61

    3.4.1 Circuito eltrico equivalente e sensores utilizados ................................................. 61

    3.4.2 Concepo do prottipo .............................................................................................. 67

    3.4.3 Implantao do sistema de gerao eltrica piezoeltrica na pista 1 .............. 69

    3.4.4 Coleta de dados da gerao e modificaes do sistema ................................... 73

    3.5 CONSIDERAES DO SISTEMA INSTALADO E PROPOSTA PARA USO EM

    PRAAS DE PEDGIO RODOVIRIAS ...................................................................................... 79

    4 RECOMENDAES PARA MELHORIAS DE EFICINCIA NAS PRAAS DE

    PEDGIO ..................................................................................................................... 80

    4.1 DISCUSSO SOBRE O SISTEMA DE ABASTECIMENTO DE ENERGIA COM

    RECOMENDAES PARA OTIMIZAO DE EFICINCIA ................................................... 80

    4.1.1 Conforto trmico ............................................................................................................. 82

    4.1.2 Geradores a diesel e biodiesel .................................................................................... 84

    4.1.3 Painis solares fotovoltaicos ......................................................................................... 86

    4.1.4 Geradores elicos do tipo Wind Tree ....................................................................... 89

    4.1.5 Geradores hidrocinticos .............................................................................................. 92

    4.1.6 Resumo das alternativas ................................................................................................ 95

    4.2 DESAFIOS NOS ABASTECIMENTOS PONTUAIS AO LONGO DA RODOVIA E

    POTENCIAL DO USO DA MICROGERAO PARA ABASTECIMENTO DE SISTEMAS ITS

    98

    5 CONSIDERAES FINAIS ................................................................................. 100

  • Pesquisa RDT Triunfo | CONCEPA 2017-2018

    Estratgias de eficincia energtica em praas de pedgio rodovirios 4

    6 EQUIPE EXECUTORA ......................................................................................... 102

  • Pesquisa RDT Triunfo | CONCEPA 2017-2018

    Estratgias de eficincia energtica em praas de pedgio rodovirios 5

    1 INTRODUO

    A Concessionria da Rodovia Osrio-Porto Alegre, CONCEPA, a operadora do trecho da

    rodovia BR290/RS, conhecido como Freeway, que conecta os municpios de Osrio, Porto Alegre

    e Guaba (entroncamento da Rodovia BR116/RS) desde julho de 1997, totalizando 121 km de

    rodovia explorados pela concessionria. Desses, uma extenso de 25 km apresenta duas faixas

    por sentido (do km 96 ao 112,3 da BR290/RS e do km 291,2 ao 299,9 da BR116/RS), e o restante

    da extenso compreende 96 km com mais de duas faixas por pista. Em julho de 2017, estendeu

    sua concesso por um perodo adicional de um ano, para viabilizar a transio para o novo

    perodo de concessionamento previsto pela ANTT. Trs praas de pedgios so operadas e esto

    localizadas nos municpios de Santo Antnio da Patrulha, Gravata e Eldorado do Sul.

    No decorrer do seu perodo de 20 anos de concesso, a CONCEPA vem trazendo novidades ao

    panorama rodovirio estadual e nacional, por meio dos servios prestados para este importante

    corredor que conecta o estado do Rio Grande do Sul ao norte do pas. H vrios anos, a

    concessionria parceira de diversas empresas e instituies, contribuindo para o

    desenvolvimento de pesquisas na rea de infraestrutura rodoviria atravs de recursos

    disponibilizados pelo RDT (Recursos de Desenvolvimento Tecnolgico) junto ANTT (Agncia

    Nacional de Transportes Terrestres), cenrio no qual esta pesquisa est inserida.

    Dentro do sistema de concessionamento rodovirio uma das partes vitais da operao so as

    praas de pedgio. Fundamentalmente um local estrategicamente definido onde os veculos

    fazem o pagamento da tarifa, estas localidades tm uma srie de funes paralelas: pontos de

    apoio para motoristas muitas vezes com suporte de informaes, banheiros, bares, etc. Servem

    tambm de base de apoio operacional da concessionria com sistemas de segurana para lidar

    com as tratativas financeiras, possuem zona de descanso, vesturios e alimentao dos

    funcionrios e, por serem reas normalmente com ampla disponibilidade de espao, so

    tambm muitas vezes ocupadas para depsitos ou oficinas de trabalho.

    Essas reas so compostas de uma srie de edificaes e dispositivos que devem ser pensados

    de forma a otimizar a operao da Concessionria e fornecer segurana ao usurio e ao trfego

    de informaes com a Agncia, atingindo seu propsito primordial de possibilitar uma operao

    confivel livre de falhas