Veículo de emissões zero

Um veículo de emissões zero, ou ZEV, é um veículo que não emite gás de escape da fonte de energia a bordo. Poluentes nocivos à saúde e ao meio ambiente incluem partículas (fuligem), hidrocarbonetos, monóxido de carbono, ozônio, chumbo e vários óxidos de nitrogênio. Apesar de não serem considerados poluentes de emissão pelas definições originais do California Air Resources Board (CARB) ou da Environmental Protection Agency (EPA), o mais recente uso comum do termo também inclui compostos orgânicos voláteis, vários tóxicos do ar (mais notavelmente 1,3-Butadieno ) e poluentes globais, como o dióxido de carbono e outros gases de efeito estufa.

Exemplos de veículos de emissão zero incluem veículos movidos a músculo, como bicicletas;Bicicletas elétricas; corredores de gravidade; veículos elétricos a bateria, que podem transferir as emissões para o local onde a eletricidade é gerada (se a eletricidade vier de usinas a carvão ou a gás natural – ao contrário de usinas hidroelétricas, eólicas, solares ou nucleares); e veículos de célula de combustível movidos a hidrogênio. As emissões do processo de fabricação não são, portanto, incluídas nesta definição, e tem sido argumentado que as emissões que são criadas durante a fabricação são atualmente de uma ordem de magnitude que é comparável à das emissões que são criadas durante a vida útil de um veículo. . No entanto, esses veículos estão nos estágios iniciais de seu desenvolvimento; as emissões de fabricação podem diminuir pelo desenvolvimento da tecnologia, pela indústria, pela mudança em direção à produção em massa e pelo uso cada vez maior de energia renovável em todas as cadeias de fornecimento.

Estrutura do veículo
A classificação é realizada de diferentes maneiras, de acordo com o tipo de sistema de acionamento, a energia utilizada, o tipo de armazenamento ou as substâncias emitidas.

ZEV com sistema de acionamento elétrico
Carro elétrico como veículo elétrico a bateria com bateria de tração (Exemplo: GM EV1)
Veículos com célula de combustível com acumulador de pressão (Mercedes-Benz F-Cell), armazenamento de hidrogênio líquido (hidrogênio armazenado criogenicamente) ou metanol combustível líquido (Ex .: Honda FCX -Concept) [Nota. 1]
Veículos com armazenamento volante (ex .: gyrobus)

ZEV com sistema de acionamento mecânico
Veículos com motor de combustão a hidrogénio (ex .: BMW Hydrogen) [Nota. 2]
Veículos com turbina a gás hidrogênio [Nota. 2]
Veículos com motor de expansão de gás (carro pneumático)
veículos movidos a humanos [Nota. 3]

Observações:

1. A água não é considerada um gás de escape nocivo quando se trata de emissões no nível do solo.
2. Como essas unidades são baseadas na respiração do ar, entre outras coisas, os óxidos de nitrogênio são ejetados. Os veículos não são, portanto, livres de emissões no sentido mais restrito, mas são classificados como ZEV de acordo com a legislação da Califórnia.
3. O dióxido de carbono é emitido, o qual é desconsiderado de acordo com as diretrizes do ZEV.Além disso, esses veículos não são veículos a motor porque não possuem uma máquina de acionamento técnico.

Tecnologia e Indústria

Emissões de poço a roda
O termo emissões zero ou ZEV, como originalmente cunhado pelo California Air Resources Board (CARB), refere-se apenas às emissões de veículos a motor da fonte de energia a bordo. Portanto, a definição do CARB é responsável apenas pelos poluentes emitidos no ponto de operação do veículo, e os benefícios do ar limpo são geralmente locais porque dependendo da fonte de eletricidade usada para recarregar as baterias, as emissões de poluentes do ar são deslocadas para o local da usinas de geração de eletricidade. Em uma perspectiva mais ampla, a eletricidade usada para recarregar as baterias deve ser gerada a partir de fontes renováveis ​​ou limpas, como energia eólica, solar, hidrelétrica ou nuclear, para que os ZEVs tenham quase nenhuma ou zero emissões de poço a roda. Em outras palavras, se os ZEVs forem recarregados a partir de eletricidade gerada por usinas de combustíveis fósseis, eles não podem ser considerados como emissões zero.

No entanto, a disseminação de veículos elétricos pode ajudar no desenvolvimento de sistemas para carregar as baterias de EV do excesso de eletricidade que não pode ser usado de outra forma. Por exemplo, a demanda de eletricidade é a menor à noite e o excesso de eletricidade gerada neste momento pode ser usado para recarregar as baterias dos VEs. Vale a pena mencionar que fontes renováveis, como turbinas eólicas ou usinas nucleares, são menos controláveis ​​em termos de quantidade de eletricidade gerada em comparação com usinas de energia a combustível fóssil; a maioria das fontes de energia renováveis ​​são conhecidas como fontes de energia intermitentes.Portanto, o desenvolvimento desses recursos levará ao excesso de energia, que pode ser melhor aproveitado pelo desenvolvimento de VEs. Além disso, a maioria dos EVs se beneficia de freios regenerativos e outros sistemas de otimização que aumentam a eficiência de energia nesses veículos.

Os Veículos de Célula de Combustível (FCVs) podem ajudar ainda mais em termos de desenvolvimento de fontes de energia sustentáveis, porque esses carros usam o hidrogênio como combustível. O hidrogênio comprimido pode ser usado como um elemento de armazenamento de energia, enquanto a eletricidade deve ser armazenada em baterias. O hidrogênio pode ser produzido por eletricidade através da eletrólise, e essa eletricidade pode vir de fontes verdes. O hidrogênio pode ser produzido in situ, por exemplo, em parques eólicos quando a eletricidade gerada não é necessária, ou pode ser conectado à rede para usar o excesso de eletricidade da rede e produzir eletricidade, por exemplo, em estações de bomba de hidrogênio. Como resultado, o desenvolvimento de FCVs pode ser um grande passo para o desenvolvimento sustentável e reduzir as emissões de GEE na perspectiva de longo prazo.

Outros países têm uma definição diferente de ZEV, digna de nota quanto à inclusão mais recente de gases de efeito estufa, já que muitas regras européias agora regulam as emissões de CO2 de dióxido de carbono. O papel do CARB na regulamentação de gases de efeito estufa começou em 2004, com base na Lei de Pavley de 2002 (AB 1493), mas foi bloqueado por ações judiciais e pela EPA em 2007, ao rejeitar a renúncia exigida. Responsabilidades adicionais foram concedidas ao CARB pela Lei de Soluções para o Aquecimento Global da Califórnia de 2006 (AB 32), que inclui o mandato para estabelecer padrões de combustível de baixo carbono.

Como resultado de uma investigação sobre propaganda enganosa em relação a alegações de “emissões zero”, a Advertising Standards Authority (ASA) no Reino Unido decidiu em março de 2010 proibir um anúncio da Renault UK sobre seus “veículos de emissão zero” porque o anúncio violou Normas 5.1.1, 5.1.2 (Publicidade enganosa) e 5.2.1 (Propagandas enganosas) e 5.2.6 (Propagandas enganosas – Declarações ambientais enganosas) do CAP (Broadcast).

Os gases de efeito estufa e outras emissões de poluentes são gerados pelos processos de fabricação de veículos. As emissões da manufatura são muitos fatores maiores que as emissões do escapamento, mesmo em veículos com motor a gasolina. A maioria dos relatórios sobre o impacto do ZEV no clima não leva em conta essas emissões industriais, embora durante a vida útil do carro as emissões do setor manufatureiro sejam relativamente pequenas.

Considerando o atual mix de energia dos EUA, um ZEV produziria uma redução de 30% nas emissões de dióxido de carbono. Dados os atuais mixes de energia em outros países, previu-se que tais emissões diminuiriam em 40% no Reino Unido e 19% na China.

Tipos de veículos de emissão zero
Além de veículos movidos a animais e com tração humana, os veículos elétricos a bateria (que incluem carros, aviões e barcos) também não emitem nenhum dos poluentes acima, nem gases de CO2 durante o uso. Esta é uma qualidade particularmente importante em áreas densamente povoadas, onde a saúde dos moradores pode ser severamente afetada. No entanto, a produção dos combustíveis que alimentam os ZEVs, como a produção de hidrogênio a partir de combustíveis fósseis, pode produzir mais emissões por milha do que as emissões produzidas por um veículo movido a combustíveis fósseis convencional. É necessária uma avaliação do ciclo de vida do poço para a roda para entender as implicações das emissões associadas à operação de um ZEV.

Outras tecnologias de veículos de emissão zero incluem híbridos plug-in (por exemplo, ICE / bateria elétrica) quando em modo elétrico, alguns híbridos plug-in tanto no modo de recarga quanto elétrico (por exemplo, célula de combustível / bateria elétrica, motor de ar comprimido / bateria elétrica), líquido veículos com nitrogênio, veículos a hidrogênio (utilizando células a combustível ou motores de combustão interna convertidos) e veículos a ar comprimido normalmente recarregados por compressores elétricos lentos (residenciais) ou rápidos (estação rodoviária), veículos de armazenamento de energia de volantes, carros movidos a energia solar e tribrídeos.

Os Segway Personal Transporters são máquinas de duas rodas, autoequilibrantes e movidas a bateria, que são onze vezes mais eficientes em termos energéticos do que o carro americano médio. Operando com duas baterias de íons de lítio, o Segway PT produz zero emissões durante a operação e utiliza uma quantidade insignificante de eletricidade durante o carregamento via uma tomada de parede padrão.

Finalmente, especialmente para barcos (embora existam veículos terrestres movidos a vento operando com vento (usando turbina eólica) e outras embarcações, velas regulares e especiais (como rotores, velas de asas, velas turbo, skysails existem que podem impulsioná-lo sem emissões). , para navios maiores (como navios-tanque, navios de contêineres, …), a energia nuclear também é usada (embora não comumente).

Bicicletas
Em meados do século XIX, a posse de bicicletas tornou-se comum durante o boom da bicicleta, antes da posse de carros em massa. Na década de 1960, o pombo voador tornou-se o único veículo mecanizado mais popular do planeta. Cerca de 210 milhões de bicicletas elétricas estão na estrada na China.

Incentivos
Subsídios para o transporte público
O transporte público japonês está sendo direcionado para emissões zero devido à crescente preocupação ambiental. A Honda lançou um ônibus conceitual que apresenta máquinas de exercício para a parte traseira do veículo para gerar energia cinética usada para propulsão.

Devido à natureza stop-start do ralenti no transporte público, a frenagem regenerativa pode ser uma possibilidade para os sistemas de transporte público do futuro.

Subsídios para o desenvolvimento de carros elétricos
Numa tentativa de reduzir as emissões de carbono, bem como a poluição sonora nas cidades da África do Sul, o Departamento de Ciência e Tecnologia da África do Sul A tecnologia (DST), assim como outros investimentos privados, disponibilizou US $ 5 milhões através do Fundo de Inovação para o desenvolvimento do Joule. O Joule é um carro de cinco lugares, previsto para ser lançado em 2014.

Programa de Baixa Emissão
O California Air Resources Board (CARB) introduziu o Programa Zero Emission em 1990, baseado no California Clean Air Act de 1987. É aqui uma parte do programa de baixas emissões, que é referido pela sigla LEV (veículo de baixa emissão em inglês ou veículo de baixa emissão alemão) e o respectivo número de versão de um único dígito como um índice. Isto existe agora em sua terceira versão como LEV 3 e é válido. Este programa-quadro já estabeleceu que, até 2018, a proporção de veículos recém-matriculados que satisfazem os requisitos do ZEV deve ser de 18% do número total de veículos recém-matriculados. Em 1997, os Big Seven – os sete fabricantes de automóveis que vendem o maior número de veículos na Califórnia – primeiro desenvolveram e produziram um veículo de emissão zero. No entanto, a regulamentação originalmente rigorosa foi claramente revisada em favor dos fabricantes de automóveis. Entretanto, não foram adoptadas, estas disposições apenas na validade da Califórnia, mas são ao longo do tempo por um número de estados dos EUA e são utilizados em aplicações.

O conjunto da legislação aplica-se exclusivamente a determinadas emissões de poluentes provenientes de veículos que são libertados para o ambiente durante o funcionamento (tanque-a-roda): monóxido de carbono, hidrocarbonetos não queimados NMOG e óxidos de azoto NO x. As emissões de CO 2, que ganharam um novo valor no decorrer da discussão climática, bem como uma consideração do fornecimento de energia de poço para tanque ou de toda a cadeia de energia, desde a geração de energia até a conversão em energia cinética (bem -wheel), não são tidos em conta., Também é ignorado um saldo de poluentes holísticos ou Avaliação do Ciclo de Vida.

Para o desempenho ambiental de um veículo, no entanto, não só as emissões relacionadas ao veículo em operação são relevantes, mas também o ônus

Produção do veículo
Produção e preparação do combustível ou corrente elétrica
Manutenção do veículo
Eliminação do veículo
Emissões relacionadas à logística para produção, distribuição, manutenção e descarte

Ao contrário dos padrões de emissão europeus, que exigem que todas as montadoras atendam a um limite apertado em uma determinada data para todos os novos modelos, nos EUA e na Califórnia novos padrões estão sendo introduzidos com limites mais rigorosos de entrada e saída de fase. padrão. Esta é uma implementação plurianual que exige que o novo padrão seja aumentado por um aumento percentual anual de todos os novos modelos, enquanto o padrão antigo pode ser atendido por uma porcentagem anual de todos os novos modelos. Isto aplica-se individualmente a cada fabricante, uma vez que a base para a percentagem mencionada aplica-se a todo o recém-lançado na frota de veículos de mercado do fabricante.

Este também foi o caso da transição de LEV 1 para LEV 2. O LEV 1 já existia desde o ano modelo (um novo modelo já está no mercado no período de agosto a outubro do ano anterior) em 1994 com o validade de integração correspondente. No período de 2004-2007, foi substituída por uma fase de entrada ou de saída correspondente por LEV 2 em incrementos de 25%.

A transição do LEV 2 para o novo regulamento LEV 3 ocorre novamente como phase-in ou phase-out, mas desta vez em passos de 20%. Já começou em 2016 e terminará em 2020. No entanto, ao mesmo tempo, aplica-se uma redução contínua do valor médio da frota para a soma de NMOG e NO x no período prolongado de 2015 a 2025, em que o valor final de 30 mg por milha é finalmente especificada.

Ambas as transições são mostradas nas tabelas a seguir divididas por ano.
Phase-In / Phase-Out LEV 1 / LEV 2

ano modelo 2004 2005 2006 2007
LEV 1 75% 50% 25% 0%
LEV 2 25% 50% 75% 100%

Phase-In / Phase-Out LEV 2 / LEV 3

ano modelo 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022 2023 2024 2025
LEV 2 100% 80% 60% 40% 20% 0% – permanece 0% –
LEV 3 0% 20% 40% 60% 80% 100% – permanece 100% –
– redução linear da média da frota no montante NMOG + NO x –

Limites
Os valores-limite listados nas duas tabelas seguintes referem-se a uma quilometragem de 50.000 milhas. Para a milhagem de 100.000 milhas, que também é comumente chamada de “Vida Útil”, os valores-limite a serem demonstrados são, cada um, um pouco mais altos.

Limites do Programa de Baixa Emissão da Califórnia (LEV 1 )

classe de emissão CO g / milha NMOG g / milha NO x g / milha
TLEV – Veículo Transiente de Baixa Emissão 3,4 0,125 0,4
LEV – Veículo de Baixa Emissão 3,4 0,075 0,2
ULEV – Veículo de Ultra Baixo Emissão 1,7 0,04 0,2
ZEV – Veículo Zero de Emissão 0 0 0

Limites do Programa de Baixa Emissão da Califórnia (LEV 2 )

classe de emissão CO g / milha NMOG g / milha NO x g / milha
TLEV – Veículo Transiente de Baixa Emissão 3,4 0,125 0,4
LEV – Veículo de Baixa Emissão 3,4 0,075 0,2
ULEV – Veículo de Ultra Baixo Emissão 1,7 0,04 0,2
ZEV – Veículo Zero de Emissão 0 0 0

Classe de emissão G / milhaNMOG g / milhaNO x g / mileLEV – Veículo de emissões baixas3.40,0750.05ULEV – Veículo de emissão ultra baixa1.70.040.05SULEV – Veículo de emissões super ultra baixo10.010.02ZEV – Veículo de emissão zero000

CO = monóxido de carbono – NMOG = gás orgânico não metano (hidrocarbonetos exceto metano) – NO x = óxido nítrico

Validade
Os seguintes estados dos EUA já adotaram os regulamentos LEV da Califórnia:

Arizona, meu 2011
Connecticut, MY 2008
Maine, MY 2009
Maryland, meu 2011
Massachusetts, MY 2004
Nova Jérsei, em 2008
Novo México, MY 2011
Nova Iorque, MY 2004
Oregon, meu 2009
Pensilvânia, MINHA 2008
Rhode Island, em 2008
Vermont, MY 2004
Washington, meu 2009

Os seguintes estados dos EUA ainda estão discutindo se as disposições devem ser adotadas:

Colorado
Flórida
Montana
Carolina do Norte
Utah
Wisconsin

Maior desenvolvimento dos requisitos ZEV desde a introdução
Após o anúncio da introdução do Mandato ZEV, após longas discussões com representantes da indústria automotiva, para o ano modelo de 2003, pela primeira vez, foi definida uma porcentagem de 10% de todos os veículos recém-registrados que atendem aos requisitos do ZEV. No entanto, a intenção original de reconhecer apenas os veículos como veículos de emissão zero que na verdade não emitiram nada foi descartada após severas intervenções da indústria automotiva. Para esses veículos, de acordo com a versão original, apenas veículos movidos a célula de combustível e veículos elétricos movidos a bateria poderiam ser usados. Enquanto os veículos movidos a hidrogênio ainda estavam em desenvolvimento em 2003, os veículos elétricos a bateria foram desenvolvidos cedo por todos os principais fabricantes. No entanto, sua produção não foi econômica, razão pela qual os fabricantes pressionaram pelo afrouxamento das leis do CARB e, após sua implementação, romperam quase completamente o desenvolvimento do ZEV e até mesmo desmantelaram parcialmente os veículos ZEV existentes e em funcionamento. Este documentário é sobre o documentário Quem matou o carro elétrico? a partir de 2003.

Exemplos de desenvolvimentos de veículos ZEV nesta fase:

GM EV1
Toyota RAV4 elétrica
Honda EV Plus
Ford Ecostar
Ford Ranger EV
BMW E1
Daimler A-Class elétrico
Golf CitySTROMer
Hotzenblitz

Por esta razão, a partir de 2003 (lançamento dos veículos ZEV) também foram parcialmente reconhecidos os veículos que tinham unidades pequenas ou muito limpas, ou – como os veículos híbridos recentemente introduzidos – poderiam cobrir uma pequena distância puramente elétrica.Isto resultou numa “diluição” da quota original de 10% de veículos ZEV, razão pela qual o nome de LEV (literalmente, “veículo de baixas emissões”) tem sido cada vez mais estabelecido pelos fabricantes. Atualmente, está planejado um aumento gradual da participação do ZEV, de 4,5% em 2018 para 22% a partir de 2025.

Que fabricantes de automóveis estão preocupados
O desenvolvimento de acionamentos elétricos movidos a bateria, ou aqueles que derivam sua energia necessária de uma célula de combustível e têm um tanque de hidrogênio, não é algo que todas as montadoras que vendem automóveis na Califórnia vendem. O Air Resources Board, como autoridade responsável, estava sempre ciente disso. Para essas empresas menores, portanto, foi criada uma solução escalonada que se parece com isso:

Preocupação dos fabricantes de automóveis

Independência da empresa Quantidade vendida por ano na Califórnia Afetado pelo mandato do ZEV Comente
Nãoindependente até 4.500 não afetado
independentemente até 10.000 não afetado
4.501 a 60.000 afetado mas os requisitos ZEV só podem ser atendidos com veículos PZEV (status de bronze)
mais de 60.000 totalmente afetado os fabricantes em causa são: Daimler, VW, General Motors, Ford, Toyota, Honda, Hyundai (os “sete grandes”)

Para esses fabricantes, um cálculo de amostra pode ser assim:

exemplo de cálculo

Veículos vendidos de um fabricante 100000
Desta obrigação para o fabricante oferecer 10% de veículos que atendam aos critérios ZEV: 10.000
O número poderia então ser composto assim:
Créditos por veículos ZEV 2000
Créditos por veículos AT-PZEV 2000
Créditos por veículos PZEV 6000