Tese de mestrado integrado. Engenharia Mecânica. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2010

O interesse por veículos elétricos voltou a crescer nos últimos anos, principalmente, devido às questões ambientais e de eficiência energética. Aliado ao desenvolvimento de fontes e acumuladores de energia com densidades de energia e potência maiores que viabilizam a utilização de veículos elétricos em substituição parcial dos veículos com motores a combustão interna, já surgem comercialmente no mercado alguns modelos de veículos elétricos. Neste contexto, também cresce a necessidade de recursos humanos capacitados e ferramentas auxiliares para o dimensionamento dos componentes dessa nova geração de veículos automotores. Este trabalho apresenta uma metodologia simples e direta de dimensionamento do sistema de tração para veículos elétricos autônomos, bem como os resultados de uma aplicação prática da utilização desta metodologia no desenvolvimento de veículos elétricos fora de estrada para transporte de pessoas e de material. A comparação entre os resultados práticos obtidos com os cálculos realizados mostra que a metodologia, com o equacionamento completo e abrangente apresentado, fornece resultados com excelente exatidão. / The interest in electric vehicles is growing again in recent years, mainly due to environmental concerns and energy efficiency issues. Combined with the development of energy storage devices with higher power and energy densities that enable the use of electric vehicles, some models already appear commercially in the market replacing vehicles with internal combustion engines in specific applications. In this context, it also increases the need for trained human resources and auxiliary tools for designing the components of this new vehicles generation. This dissertation presents a simple and direct methodology of propulsion system design for autonomous electric vehicles as well as the results of a practical application of using this methodology in the development of off-road electric vehicles for people and material transport. The comparison between the practical results obtained with the calculations shows that the methodology, with the complete and comprehensive equations presented, provides results with excellent accuracy.

O interesse por veículos elétricos voltou a crescer nos últimos anos, principalmente, devido às questões ambientais e de eficiência energética. Aliado ao desenvolvimento de fontes e acumuladores de energia com densidades de energia e potência maiores que viabilizam a utilização de veículos elétricos em substituição parcial dos veículos com motores a combustão interna, já surgem comercialmente no mercado alguns modelos de veículos elétricos. Neste contexto, também cresce a necessidade de recursos humanos capacitados e ferramentas auxiliares para o dimensionamento dos componentes dessa nova geração de veículos automotores. Este trabalho apresenta uma metodologia simples e direta de dimensionamento do sistema de tração para veículos elétricos autônomos, bem como os resultados de uma aplicação prática da utilização desta metodologia no desenvolvimento de veículos elétricos fora de estrada para transporte de pessoas e de material. A comparação entre os resultados práticos obtidos com os cálculos realizados mostra que a metodologia, com o equacionamento completo e abrangente apresentado, fornece resultados com excelente exatidão. / The interest in electric vehicles is growing again in recent years, mainly due to environmental concerns and energy efficiency issues. Combined with the development of energy storage devices with higher power and energy densities that enable the use of electric vehicles, some models already appear commercially in the market replacing vehicles with internal combustion engines in specific applications. In this context, it also increases the need for trained human resources and auxiliary tools for designing the components of this new vehicles generation. This dissertation presents a simple and direct methodology of propulsion system design for autonomous electric vehicles as well as the results of a practical application of using this methodology in the development of off-road electric vehicles for people and material transport. The comparison between the practical results obtained with the calculations shows that the methodology, with the complete and comprehensive equations presented, provides results with excellent accuracy.

[pt] Com a necessidade de uma maior diversificação da matriz energética mundial e a inevitabilidade de investimento em fontes de energia limpa, a energia solar fotovoltaica tem se mostrado uma fonte energética promissora. Seu crescimento hoje é exponencial e se revela cada vez mais presente na matriz energética da maioria dos países. No Brasil, já se vê um mercado fotovoltaico sólido com geração de milhares de empregos e investimentos de bilhões de reais. Sua intermitência e imprevisibilidade é razão de grande pesquisa, no intuito de obter dados confiáveis que estimam a geração de um sistema solar fotovoltaico ao longo de seu ciclo de vida. Sendo assim, este trabalho conduz uma extensa revisão bibliográfica, passando pelos fundamentos básicos, até o desenvolvimento de um algorítmico robusto, integrando modelos matemáticos presentes na literatura. Os dados de radiação solar global, velocidade do vento e temperatura, são obtidos de mapas gerados por 39 estações solarimétricas dentro e próximas das fronteiras do estado do Rio de Janeiro. O simulador, também conta com uma extensa base de dados atual de módulos solares e inversores. Após uma série de validações e análises de sensibilidade, apresentou resultados satisfatórios quanto a sua capacidade de previsão. Dessa forma, é possível simular e dimensionar sistemas solares fotovoltaicos, calculando indicadores e fluxo de caixa detalhado que refletem a viabilidade de um determinado projeto. Além disso, o simulador tem a capacidade de gerar mapas georreferencidos que contribuem para uma avaliação técnica, economia e ambiental, de uma região a ser analisada. Com isso, se torna uma ferramenta fundamental para investidores do setor. / [en] With the need for greater diversification of the world energy matrix and the inevitability of investment in clean energy sources, photovoltaic solar energy has proved to be a promising energy source. Its growth today is exponential and is increasingly present in the energy matrix of most countries. In Brazil, there is already a solid photovoltaic market with the generation of thousands of jobs and investments of billions of reais. Its intermittency and unpredictability is the reason for great research, in order to obtain reliable data that estimate the generation of a photovoltaic solar system throughout its life cycle. Therefore, this work conducts an extensive bibliographic review, going through the basic foundations, until the development of a robust algorithm, integrating mathematical models present in the literature. Global solar radiation, wind speed and temperature data are obtained from maps generated by 39 solarimetric stations within and near the borders of the state of Rio de Janeiro. The simulation tool also has an extensive current database of solar modules and inverters. After a series of validations and sensitivity analyzes, it presented satisfactory results in terms of its forecasting capacity. In this way, it is possible to simulate and size solar photovoltaic systems, calculating indicators and detailed cash flow that reflect the viability of a given project. In addition, the simulation tool has the ability to generate georeferenced maps that contribute to a technical, economic and environmental assessment of a region to be analyzed. As a result, it becomes a fundamental tool for investors in the sector.