Avaliação do desempenho aerodinâmico da condução em platooning e emissões

• Main Author: Figueiredo, André Alexandre de Almeida
• Publication Date: 2023
• Format: Master thesis
• Language: por
• Source: Repositórios Científicos de Acesso Aberto de Portugal (RCAAP)
• Download full: http://hdl.handle.net/10773/39865
• topic: Platooning; Transporte sustentável; Emissões de CO₂ e NOₓ; Análise CFD; Impacto ambiental

No setor dos transportes prevê-se um avanço tecnológico significativo em diversos aspetos, nomeadamente ao nível da introdução de sistemas inteligentes e transportes cooperativos, do uso de fontes de energia alternativas aos combustíveis fosseis e progressiva introdução de veículos com um grau crescente de autonomia e conectividade. Exemplo desses sistemas inteligentes é a condução em platooning. O platooning pode ser descrito como comboios de veículos, pesados ou ligeiros, que circulam juntos e coordenados e que podem reduzir, desta forma, a resistência aerodinâmica. A presente dissertação teve como objetivo primordial avaliar o potencial da condução em platooning como uma estratégia futura capaz de oferecer alternativas eficientes e sustentáveis de transporte quantificando o seu impacto a nível aerodinâmico e o respetivo efeito nas emissões atmosféricas. Foi ainda objetivo desta dissertação identificar e recomendar o platoon ótimo do ponto de vista do desempenho ambiental, face às variáveis analisadas. Para atingir este objetivo, foram definidos um conjunto de cenários de estudo que procuram dar resposta a três questões de investigação : 1. Qual o impacto da distância entre veículos no valor Cd (Coeficiente de arrasto) e nas emissões? 2. Qual o impacto do número de veículos a incorporar em cada platoon no valor do Cd e nas emissões? 3. Qual o impacto da ordem dos veículos no platoon no Cd e nas emissões? Os cenários de estudo (num total de 51) foram analisados com recurso a diferentes ferramentas de modelação, nomeadamente: i) um modelo CFD (Computational Fluid Dynamics) Open Source Field Operation and Manipulation (openFOAM), para determinação do coeficiente de arrato; e ii) um modelo de emissões, VSP (Vehicle Specific Power), para quantificação das emissões de CO₂ (Dióxido de carbono) e NOₓ (Óxidos de azoto). A nível de desempenho aerodinâmico, avaliando os veículos de forma isolada, o veículo ligeiro que apresentou melhor desempenho teve uma redução do valor do Cd de 75%, estando esteve veículo presente no cenário 2M, o veículo pesado com melhor performance ocorreu no cenário 1D e sofreu uma redução de 65% no valor do Cd. Os resultados ao nível das emissões demonstraram reduções comparativamente a cenários onde os veículos circulavam de forma isolada. Foram obtidas reduções máximas para os veículos ligeiros (cenário 2M) na ordem dos 25% e 22% e para veículos pesados (cenário 1D) na ordem dos 10% e 8% para os valores de CO₂ e NOₓ respetivamente. O cenário tido como “ótimo” foi o cenário 1M, constituído por 3 veículos pesados seguidos de 3 veículos ligeiros distanciados de 10 metros entre si, este cenário foi aquele que de um ponto de vista global obteve maiores reduções percentuais nas emissões de CO₂ e NOₓ, na ordem dos 7.6% e 7.1%, respetivamente. Os cenários analisados permitem concluir que a condução em platooning é uma tecnologia com um grande potencial e com benefícios notórios para o ambiente. No entanto mais estudos nesta área são necessários, nomeadamente, avaliar o desempenho ambiental do platooning em diferentes tipologias de estrada e envolvendo veículos com geometrias diferentes das utilizadas nesta dissertação.