Low carbon technologies can transform Latin America`s bus

Transcrição

Low carbon technologies can
transform Latin America’sI\ZÅLL[Z
Lessons from the C40-CCI Hybrid & Electric Bus Test Program:
Hybrid and electric technologies are a viable solution to reduce
carbon emissions in the world’s megacities
As tecnologias de baixo carbono podem transformar as frotas de
ônibus da América latina
Low carbon technologies can transform Latin
America’s bus fleets
Lessons from the C40-CCI Hybrid & Electric Bus Test Program:
Hybrid and electric technologies are a viable solution to reduce carbon
emissions in the world’s megacities
April 25th, 2013
“The transportation sector has a significant impact
on rising greenhouse gas emissions levels, so
shifting vehicles to cleaner energy sources remains
a vitally important challenge. In New York City,
we have increased the size of our electric vehicle
fleet and made our yellow taxicab fleet more
fuel efficient, and this year we will begin a pilot
program to place electric vehicle charging stations
around the city. Cities across Latin America have
also been working to improve their transport
systems to achieve better air quality, and this
report can provide a roadmap for cities around the
world to help achieve similar outcomes.”
C40 Chair, and Mayor of New York City
Michael R. Bloomberg
“O setor de transporte tem um impacto significativo
no aumento das emissões de gases de efeito estufa,
assim, a mudança para veículos com fontes de
energia mais limpas continua a ser um desafio
extremamente importante. Em Nova York, nós
aumentamos o tamanho de nossa frota de veículos
elétricos, tornamos a nossa frota de táxi amarelo
mais eficiente no uso de combustível e este ano
vamos começar um programa piloto para instalar
estações para carregamento de veículos elétricos
pela cidade. Cidades da América Latina também
têm trabalhado para melhorar seus sistemas de
transporte e alcançar melhor qualidade do ar e este
relatório pode servir de guia para ajudar cidades ao
redor do mundo a alcançar resultados semelhantes.”
Presidente do C40 e prefeito de Nova York,
Michael R. Bloomberg
“By making investments in low carbon transit
solutions such as hybrid and electric vehicles, we are
able to better address major global issues including
climate change and our reliance on oil. This low
carbon transit program demonstrates that clean
energy technologies have the potential to significantly
reduce greenhouse gas emissions in urban areas,
and is a catalyst for other cities and governments
that want to make long-term investments which are
beneficial to both the economy and the environment.”
President Bill Clinton, founder of the
Clinton Foundation
“Ao fazer investimentos em soluções de transporte de
baixo carbono, tais como veículos híbridos e elétricos,
nós conseguimos lidar melhor com os problemas
globais, incluindo as mudanças climáticas e
nossa dependência do petróleo. Este programa
de transporte de baixo carbono demonstra que
as tecnologias de energia limpa têm potencial de
reduzir significativamente as emissões de gases de
efeito estufa em áreas urbanas e funcionam como
um catalisador para outras cidades e governos
que pretendem fazer investimentos de longo prazo,
benéficos tanto para a economia quanto para o
meio ambiente.”
Presidente Bill Clinton, Fundador da
Fundação Clinton
“The Bank is committed to climate change mitigation
and supports sustainable transportation initiatives
in the region. The Hybrid and Electric Bus Test
Program demonstrates opportunities to promote
clean technologies in public transportation systems,
and the interest of cities in adopting them”.
Luis Alberto Moreno, President IDB
“O Banco está comprometido com a mitigação dos
efeitos da mudança climática e apoia as iniciativas
de transporte sustentável na região. O Programa
de Teste de Ônibus Híbrido e Elétrico demonstra
oportunidades para impulsionar tecnologias limpas
dentro dos sistemas de transporte público e o
interesse das cidades em adotá-las.”
Luis Alberto Moreno, Presidente do IDB
4
5
Executive Sumary6
Table of
Contents
Low carbon
technologies can
transform Latin
America’s bus
fleets
Part I: The Program and its Purpose
8
a.
b.
c.
The Hybrid & Electric Bus Test Program
Challenges and Opportunities for Regions and Cities
About Hybrid & Electric Bus Technologies
8
12
15
Part II: The Case for Action: Why Hybrid/Electric Buses?
18
a.
Technical Results18
i.
Direct Exhaust Emissions20
ii.
Energy Efficiency21
iii.Role of Drivers, Routes, Topography and Altitud
24
b.
Economic Analysis24
i.
Lifecycle Costing25
ii.Financing and Investment Scenarios
30
c.
Global Perspective
34
Part III: Key Outcomes, Findings, and Recommendations
36
a.
Setting a Benchmark for Technology Companies
36
b.
Employing New Tools for City-Level Decision-Making
36
c.
Key Findings and Recommendations39
Resumo Executivo6
As tecnologias
de baixo
carbono podem
transformar as
frotas de ônibus
da América Latina
Parte I: O Programa e seu Propósito
8
a.
b.
c.
O Programa para Testes de Ônibus Híbridos e Elétricos
Desafios e Oportunidades para Regiões e Cidades
Sobre as Tecnologias dos Ônibus Híbridos e Elétricos
8
12
15
Parte II: Ação - Por que Ônibus Híbridos ou Elétricos?
18
a.
Resultados Técnicos18
i. Emissões Diretas do Escapamento
20
ii. Eficiência Energética21
iii. O papel dos Motoristas, Rotas, Topografia e Altitude
24
b.
Análises Econômicas24
i. Custos do Ciclo de Vida
25
ii. Cenário para Investimentos e Financiamentos
30
c.
Perspectiva Global34
Parte III: Principais Resultados, Achados e Recomendações
36
a.
Definir um Modelo de Referência para Empresas de Tecnologia
36
b.
Empregando Novas Ferramentas para Tomada de Decisões em
Âmbito Municipal36
c.
Principais Resultados e Recomendações39
Resumo Executivo
Executive Summary
6
Today, the global urban population is nine times
larger than it was 100 years ago - the implications
of which are vast. Larger cities have a ravenous
appetite for energy, consuming two-thirds of the
world’s supply and creating over 70% of global
CO2 emissions. Rapid urbanisation is fuelling an
unparalleled demand for transportation, a major
source of greenhouse gas emissions and therefore
a critical driver of climate change. In fact, GHG
emissions from the transport sector are increasing
at a greater rate than those in any other.
Hoje, a população urbana global é nove vezes maior
do que era há 100 anos, cujas implicações são amplas. Grandes cidades têm um apetite voraz por
energia, consumindo dois terços da oferta mundial
e gerando mais de 70% das emissões globais de CO2.
A rápida urbanização estimula uma demanda sem
precedentes para o transporte, fonte importante de
emissões de gases de efeito estufa, tornando-se um
fator crítico das mudanças climáticas. As emissões
de gases do efeito estufa (GEE) do sector dos transportes estão aumentando a uma taxa maior do que
em qualquer outro segmento.
There is no sign of urban growth, and its subsequent transportation demands, slowing down.
But in this urbanised future there lies an opportunity: urban density can actually create the possibility for a better quality of life and a lower carbon
footprint through more efficient infrastructure
and planning. With increased demand for transportation comes an opportunity to introduce
cleaner technologies.
O Crescimento urbano e suas consequentes demandas de transportes não apresentam sinal de desaceleração. Mas, nesse futuro urbanizado reside uma
oportunidade: a densidade urbana pode criar possibilidades para melhorar a qualidade de vida e diminuir a pegada de carbono por meio de planejamento
e infraestruturas mais eficientes. Juntamente com o
aumento da demanda por transporte vem à oportunidade para introdução de tecnologias mais limpas.
The Hybrid and Electric Bus Test Program, an initiative designed and implemented by the C40 Cities Climate Leadership Group in partnership with
the Clinton Climate Initiative, and with financial
support from the Inter-American Development
Bank (IDB), makes the case that hybrid and electric technologies can perform as well or better than
comparable diesel-powered buses and within a
reasonable payback period.
O Programa para Testes de Ônibus Híbridos e Elétricos, uma iniciativa projetada e implantada por
um Grupo de Grandes Cidades para Liderança
Climática - Rede C40 - em parceria com a Clinton
Climate Iniciative (CCI) e com o apoio financeiro do
Banco Interamericano de Desenvolvimento (BID),
demonstra que tecnologias elétricas e híbridas podem obter performances iguais ou melhores do que
as utilizadas hoje nos ônibus a diesel comuns, e com
taxas de retorno razoável em comparação às tecnologias convencionais.
In Latin America, where the transport sector is
already the largest contributor of GHG emissions,
several cities have been working to improve their
transport systems to achieve improved air quality,
better road safety, and greater social inclusion. Several local governments are considering low carbon
bus technology as a way of leapfrogging polluting
technologies to meet these goals. As such, the Program establishes the case for investment in hybrid
and electric buses by bus technology companies,
cities, and local transport operators; compiles and
shares results within a network of participants,
interested parties, and cities in Latin American
countries; and is designed ultimately to lead to
the deployment of low carbon buses across Latin
American cities. Resulting fleets could include as
Na América Latina, onde o setor dos transportes já
é o maior contribuinte para as emissões de GEE, várias cidades têm trabalhado para aprimorar seus sistemas de transporte visando melhorar a qualidade
do ar, aumentar a segurança rodoviária e promover
a inclusão social. Dessa maneira, vários governos
locais já estão considerando as tecnologias de baixo
carbono nos ônibus como um salto à frente das tecnologias poluentes, e assim, alcançar esses objetivos.
O Programa estabelece exemplos e cenários de investimentos em ônibus híbridos e elétricos por empresas
de tecnologia para ônibus, cidades e operadores de
transportes locais; compila e compartilha resultados
entre a rede de participantes, as partes interessadas
e cidades dos países latino-americanos. É projetado,
em última instância, para direcionar a implantação
Executive Sumary
Resumo Executivo
“Given the successful implementation of the
program of the Network of Cities (C40-CCI),
funded by the Inter-American Development
Bank (IDB), it has been demonstrated that
hybrid and electric transportation is technically and economically feasible. In that sense
the Development Plan “Human Bogota” meets
21st century challenges by foreseeing the intake
of environmentally sustainable vehicles by the
fleets of public service operators. It is imperative
that suppliers and operators meet the challenge
of transforming environmental conditions. We
cannot condemn our children to live in a city
that for decades has been contaminated by
obsolete technologies. The progressive government of Bogota stimulates the use of low-pollution technologies that contribute to the reduction of CO2 and reduce respiratory diseases.”
Mayor Gustavo Petro, Bogota
“Dado o sucesso da implantação do Programa da Rede de Cidades (C40-CCI), financiado
pelo Banco Interamericano de Desenvolvimento
(IDB), foi demonstrado que o transporte híbrido e elétrico é técnica e economicamente viável.
Nesse sentido, o Plano de Desenvolvimento “Bogotá Humana” satisfaz os desafios do século 21,
prevendo a entrada de veículos ambientalmente
sustentáveis nas frotas dos operadores dos serviços públicos. É imperativo que os fornecedores
e operadores enfrentem o desafio de transformar
as condições ambientais. Não podemos condenar nossos filhos a viver em uma cidade que há
décadas tem sido contaminada por tecnologias
obsoletas. O governo progressista de Bogotá estimula o uso de tecnologias pouco poluentes, que
contribuem para a redução do CO2 e reduz as
doenças respiratórias.”
Prefeito Gustavo Petro, Bogotá
many as 30,000 hybrid and electric buses within
the next 10 years, resulting in an accumulated
reduction in emissions during the same period
of 10 million tonnes of carbon dioxide equivalent (CO2e).
The Program was implemented by local governments, bus suppliers, and bus operators in Bogota,
Rio de Janeiro, Sao Paulo, and Santiago. The conclusive results of this testing and economic analysis
are already informing and accelerating decisions
related to the incorporation of efficient, low emissions bus technologies.
The Program’s results demonstrate that hybrid and
electric technologies produce smaller volumes of
GHG emissions and local air pollutants and are
more fuel-efficient than standard diesel engines.
As expected, results differ according to individual
cities’ driving patterns and cycles, driver training,
and topography such as undulation and altitude
above sea level, although this last variable, which is
related to oxygen availability, does not affect electric buses.
There is strong evidence of the environmental and
social benefits of hybrid and/or electric bus adoption through reduction of local pollutants that have
a major impact on health and other externalities
such as noise pollution. The early and committed adoption of new bus technologies in C40 cities could create the right conditions for best-cost
scenarios by generating incentives for suppliers to
invest in further technological development and
result in the establishment of both a primary market that includes provision of services, and a secondary market of relevant suppliers.
Challenges remain, especially in regards to the
quality of the available information on hybrid
and electric bus technical and economic performance. But this is where the Program’s impact really shines, by equipping cities with the
evidence and arguments to establish a case for
investment in hybrid and electric buses. For the
ever-expanding population of Latin America,
which is now more than 590,000,000, the timing
could not be more critical.
7
de frotas de ônibus com tecnologias de baixo carbono nas cidades da América Latina. Essas frotas poderão incluir até 30.000 ônibus híbridos e elétricos
nos próximos 10 anos, resultando na redução acumulada das emissões na ordem de 10 milhões de toneladas de Dióxido de carbono equivalente (CO2e)
no mesmo período.
O programa foi implantado pelos governos locais,
fornecedores e operadores de ônibus em Bogotá, Rio
de Janeiro, São Paulo e Santiago. As conclusões e as
análises econômicas destes testes já estão acelerando
processos de tomada decisão relacionados à incorporação de tecnologias mais eficientes e de baixa
emissão para ônibus.
Os resultados do Programa demonstram que as tecnologias híbridas e elétricas produzem volumes menores de GEE e poluentes atmosféricos locais, além
de serem mais econômicas do que os motores dos
ônibus a diesel convencionais. Como esperado, os
resultados diferem de acordo com os padrões e ciclos
de condução de cada cidade, o grau de treinamento
dos motoristas e a topografia, como ondulações do
terreno e altitude, embora esta última variável, que
está relacionada com a disponibilidade de oxigênio,
não afete os ônibus elétricos.
Existem fortes evidências dos benefícios ambientais
e sociais da adoção de ônibus híbridos e elétricos por
meio da redução de poluentes locais, que têm um
grande impacto sobre a saúde e outras externalidades como a poluição sonora e o conforto. A adoção
rápida e comprometida de novas tecnologias de ônibus pelas cidades do C40 poderiam criar condições
adequadas de cenários com custos melhores, gerados
por meio de incentivos aos fornecedores, investimentos em desenvolvimento tecnológico e o estabelecimento tanto de um mercado primário, que inclui a
prestação de serviços, quanto de um mercado secundário de fornecedores importantes.
Os desafios permanecem, especialmente, no que diz
respeito à qualidade da informação disponível sobre
desempenho técnico e econômico dos ônibus híbridos e elétricos. É aí que o Programa realmente se
destaca, fornecendo às cidades provas e argumentos
para o aporte de investimentos em ônibus híbridos e
elétricos. Para a população cada vez maior da América Latina, que já superou os 590 milhões de pessoas, o momento não poderia ser mais crítico.
Part I The Program and its Purpose
8
a. The Hybrid & Electric Bus
Test Program
a. O Programa para Testes de Ônibus Híbridos e Elétricos
The Hybrid and Electric Bus Test Program (the
“Program”) was conceived by C40-CCI, and has
been actively supported by the IDB with a financial contribution of US$1.49 million. C40-CCI,
as the implementing agency, was responsible for
gathering in-kind contributions from multiple
stakeholders, and especially those involved in the
testing of hybrid and electric buses for comparison
purposes to that of conventional diesel vehicles.
O Programa para Testes de Ônibus Híbridos e
Elétricos (o “Programa”) foi concebido pelo C40CCI e vem sendo apoiado ativamente pelo BID
com o financiamento de $1,49 milhões de dólares.
O C40-CCI, como agência de implantação, foi
responsável por recolher as informações, in loco,
provenientes de diferentes partes interessadas, especialmente as envolvidas com testes de ônibus híbridos e elétricos, com o propósito de comparação
com as tecnologias a diesel convencionais.
This publication presents the main results of the
Program and is intended to provide a basis and rationale for decisions made by cities and bus operators, by addressing the barriers to implementation
and defining the conditions required for the new
technology to operate to its full potential.
Esta publicação apresenta os principais resultados
do Programa e se destina a fornecer bases e justificativas para decisões tomadas pelas cidades e
operadores de ônibus, abordando as barreiras à
implantação e definições das condições necessárias
para que as novas tecnologias possam operar com
todo seu potencial.
The Program measured the emissions from, and
evaluated the technological and economic performance of, hybrid and electric buses in four cities
- Bogota, Rio de Janeiro, Sao Paulo, and Santiago
- considering specific driving conditions and duty
cycles. The Program involved each of the participating cities, several bus manufacturers, and various local transport operators from within those
cities. It has generated comparative data on estimated emissions reductions, technological reliability, life-cycle costs, and other benefits and risks
associated with the adoption of each technology.
The Program has delivered data and analyses of
technical capacity, economic impact, market potential, and policy factors, which should equip cities with the evidence and arguments to establish a
case for investment in hybrid and electric buses.
This report does not present details of the fieldwork and the studies carried out; these are available on the C40 web page.
Tests were tailored to each city but were based on
a common methodology, making it possible to
compare results, and establishing a rich dataset for
analysis. Tests conducted in multiple cities provided the project team with data on a wide range
of environments (altitudes, climates, topography,
etc.). The Program’s test results are more comprehensive than the results of a single case study, and
therefore more applicable to many more cities.
O Programa mediu as emissões, avaliou os desempenhos tecnológicos e econômicos de ônibus híbridos e elétricos em quatro cidades da América Latina (Bogotá, Rio de Janeiro, São Paulo e Santiago),
em condições específicas de condução e ciclo de
trabalho para cada cidade.
O programa envolveu em cada uma das cidades participantes, vários fabricantes de ônibus e
operadores de transportes locais. Foram gerados
dados comparativos sobre as reduções estimadas
de emissões, confiabilidade tecnológica, custos de
ciclo de vida e outros benefícios e riscos associados
à adoção de cada tecnologia.
O Programa apresentou dados e análises de capacidade técnica, impacto econômico, potencial de
mercado e fatores políticos, que devem munir as
cidades com argumentos e provas para o estabelecimento de investimentos em ônibus híbridos e
elétricos. Neste relatório não constam detalhes do
trabalho de campo e dos estudos realizados. Tais
informações podem ser acessadas no website da
C40 (http://www.c40cities.org/).
Os testes foram adaptados para cada cidade, porém, baseados numa mesma metodologia, tornando possível a comparação entre resultados e
permitindo obter um rico conjunto de dados para
análise. Testes realizados em múltiplas cidades
abasteceram à equipe do Projeto com dados sobre
uma ampla gama de ambientes (altitudes, climas,
topografia, etc.). Os resultados do Programa são
mais abrangentes do que os resultados de um estudo de caso único e, portanto, melhor aplicável a
outras cidades.
9
10
The Program results confirm the need for technological adaptation to local conditions, and the
importance of considering variables characterizing individual cities. From a market perspective,
a multiple-cities approach allowed for a more accurate assessment of regional demand, and creates
the possibility of a regional strategy for negotiating with bus manufacturers.
The four cities - Bogota, Rio de Janeiro, Sao Paulo,
and Santiago - expressed direct interest in actively
participating in the Program, and dedicated significant professional resources to it. These cities were interested in utilizing the results of the
technical performance tests, and the analysis of
economic viability of hybrid and electric bus technologies, for strategic planning in relation to their
transport systems. They were keen to achieve a
good understanding of costs as well as the underlying regulatory, legal, and institutional barriers to
scaling-up deployment of this particular low carbon technology. City stakeholders and participating private companies perceived reducing global
and local emissions as strong motivations for both
evaluating hybrid/electric technologies, and as a
way of avoiding deployment of less efficient and
more polluting modes of transport.
The results from the technical phase of the Program show that adoption of hybrid buses could
reduce CO2 emissions by up to 35% (26% on
average) compared to diesel buses. Average reductions in local emissions of between 60-80%
were achieved, alongside a 30% reduction in fuel
consumption. Electric buses have zero local emissions and offer up to 77% reduction in energy
consumption, when comparing electricity use to
diesel fuels.
While the economic analysis shows that the purchase costs of hybrid and electric buses are higher
than those of traditional buses, lifecycle assessment shows that hybrid and electric buses may
reduce overall costs to cities and/or operators in
the long term. In particular, hybrids cost 50-60%
more and electric buses cost 125 - 150% more
than traditional buses at time of purchase. Under
current conditions, both battery-based technologies show comparable technological performance
and similar maintenance costs to diesel buses. It is
Os resultados confirmaram a necessidade da
adaptação tecnológica às condições locais e a importância de se considerar as variáveis individuais
que caracterizam cada cidade. Partindo de uma
perspectiva de mercado, a abordagem de múltiplas cidades permite a avaliação mais precisa da
demanda regional e abre a possibilidade de uma
estratégia conjunta para a negociação com fabricantes de ônibus.
As quatro cidades - Bogotá, Rio de Janeiro, São
Paulo e Santiago - expressaram interesse imediato
em participar do Programa e dedicaram recursos
profissionais significativos nesse intuito. Essas cidades demonstraram interesse na utilização dos
resultados de desempenho técnico e das análises de
viabilidade econômica, das tecnologias híbridas e
elétricas para ônibus, no planejamento estratégico
de seus sistemas de transporte.
Estavam ansiosas por conseguir entender os custos
associados a essas tecnologias, assim como as regulamentações básicas, as barreiras legais e institucionais para ampliar a utilização, especificamente,
dessas tecnologias de baixo carbono. Os interessados das cidades e as empresas privadas participantes perceberam que a redução das emissões globais
e locais são fortes motivadores para avaliação do
uso de ambas as tecnologias, híbrida e elétrica, e
como forma de evitar a implementação de meios
de transporte menos eficientes e mais poluentes.
Os resultados da fase técnica do Programa mostraram que a adoção de ônibus híbridos pode reduzir
as emissões de CO2 em até 35% (26% em média)
se comparadas as dos ônibus a diesel convencionais. Uma redução média entre 60% e 80% das
emissões locais é atingida, juntamente com a redução de 30% no consumo de combustível. Já os
ônibus elétricos não apresentam emissões locais e
reduzem o consumo de energia em até 77%, quando comparamos o uso de eletricidade com o diesel.
Enquanto as análises econômicas mostraram custos de aquisição mais altos para os ônibus híbridos
e elétricos, as avaliações dos ciclos de vida total
mostraram que os ônibus híbridos e elétricos podem reduzir os custos globais da cidade e dos operadores em longo prazo. Em particular, os híbridos
tem o custo de aquisição entre 50% e 60% maior
e os elétricos entre 125% e 150% maior do que os
convencionais a diesel.
Nas condições atuais, ambas as tecnologias com
base em baterias mostraram desempenhos tecnológicos comparáveis e custos de manutenção
semelhantes aos dos ônibus a diesel. Espera-se
que no futuro, essas condições melhorem para as
tecnologias híbridas e elétricas. Caso este mercado
“The results of the Hybrid & Electric Bus Test
Program in Rio are very promising and we will
continue working with C40-CCI to demonstrate that a business case for the introduction
of these technologies can be created. The use of
low carbon technologies for buses in the City of
Rio de Janeiro is part of an overarching strategy
to enhance the city mobility and its sustainability performance”.
Mayor Eduardo Paes, Rio de Janeiro
“Os resultados do Programa de Teste de Ônibus
Híbrido e Elétrico no Rio foram muito promissores
e vamos continuar trabalhando com a C40-CCI
para demonstrar que um modelo de negócios para
introduzir essas tecnologias pode ser criado. O uso
de tecnologias de baixo carbono para ônibus na cidade do Rio de Janeiro faz parte de uma estratégia
ampla para aperfeiçoar a mobilidade da cidade e
seu desempenho em sustentabilidade.”
Prefeito Eduardo Paes, Rio de Janeiro
hoped that conditions will improve for hybrid and
electric technologies in the future. If a market became established, hybrid and electric buses could
outperform traditional vehicles in the long run,
through savings on energy, emissions reductions,
lower maintenance costs, and increased durability.
The Program allowed transport authorities and
bus operators to learn from international experience with low carbon fleets performance in
cities (operators visited installations in Gothenburg, London, Mexico, Shanghai, Shenzhen, and
Stockholm). Although there are differences in
net performance amongst technologies - in some
cases after several years and in most after a few
months - overall performance is consistent with
the results obtained by the Program. At present,
many cities around the world are making radical
decisions regarding fleet increases to respond to
increasing passenger demand. Findings showing
that hybrid buses are in operation and the technology is performing as expected, with savings in
fuel of over 30% compared to conventional diesel buses, is strong evidence to encourage future
investment by cities in Latin America, as well as
more broadly(1).
Several cities are keen to adopt new low carbon
technology, with electric buses proving the most
attractive. Electric bus technology utilizing batteries or ultracapacitors is newer than hybrid technology, and in some cases has been in operation
just over two years. Operating costs are lower in all
cases compared to conventional diesel buses, with
maintenance costs close to 50% lower as compared
to diesel buses (2). Shanghai and Shenzhen, for example, are both enlarging their electric fleets, and
Shenzhen has made the decision to move to 100%
electric bus fleets within a short timeframe.
1. Since initial investments are higher for hybrids compared to conventional
buses and maintenance costs have proved 10% higher in practice, all these
fleets are subsidized.
1. Como os investimentos iniciais são mais elevados para os híbridos em
relação aos ônibus convencionais e os custos de manutenção se mostraram
10% maior, na prática, todas essas frotas são subsidiadas.
2. Capital costs and infrastructure for electric fleets are generally
government-subsidized.
2. Os custos de capital e infraestrutura para frotas elétricas são, geralmente,
subsidiados pelo governo.
The main challenge for implementation of new
electric technology is the battery: there is a need
for better performance and longer life span (currently less than 3,000 cycles - less than five years).
Iron phosphate and lithium ions provide a longer
lifespan - around 5,000 cycles - while price trends,
based on present market growth, seem unaffected.
On the one hand, developers are striving for increased efficiency. On the other, trends indicate
that the price of lithium-based batteries will fall
se estabeleça, os ônibus híbridos e elétricos
poderão superar, em longo prazo, os veículos tradicionais, por meio da economia de
energia, redução das emissões e dos custos
de manutenção, assim como em maior
durabilidade.
O Programa permitiu que autoridades em
transportes e operadores de ônibus pudessem aprender, com experiências internacionais, sobre o desempenho das frotas de
baixo carbono em outras cidades (operadores visitaram instalações em Gotemburgo, Londres, México, Xangai, Shenzhen e
Estocolmo). Embora existam diferenças
de desempenho inerentes às tecnologias,
pôde-se observar que em alguns casos, depois de vários anos e na maioria depois de
alguns meses, o desempenho geral mostrase em conformidade com os resultados obtidos pelo Programa.
Atualmente, muitas cidades ao redor do
mundo estão tomando decisões radicais
no que diz respeito ao aumento da frota
para responder à crescente demanda de
passageiros. Achados mostrando que os
ônibus híbridos estão em operação e que
a tecnologia está funcionando como esperado, com economia de combustível de
mais de 30% em relação aos ônibus a diesel convencionais, é uma forte evidência
para que as cidades da América Latina,
e do mundo, sejam incentivadas a fazer
investimentos futuros(1).
Várias cidades estão ansiosas para adotar as novas tecnologias de baixo Carbono, com o ônibus elétrico provando ser
o mais atrativo. A tecnologia dos ônibus
elétricos, que utilizam baterias ou ultracapacitores, é mais recente do que a tecnologia híbrida e em alguns casos estão
em operação por pouco mais de dois anos
somente. Os custos operacionais, em todos os casos, são menores em relação aos
ônibus convencionais a diesel, com custos
de manutenção chegando a ser 50% mais
baixos(2). Xangai e Shenzhen, por exemplo, estão ampliando suas frotas elétricas
e Shenzhen tomou a decisão de passar
100% de sua frota para ônibus elétricos,
dentro de um curto período.
O principal desafio para a implantação da
nova tecnologia elétrica são as baterias:
existe a necessidade de aumentar sua eficiência e vida útil (atualmente é de menos
11
12
in the future, perhaps by 50% by the end of the
decade. Mainstreaming of this technology would
open a secondary market for used batteries before recycling is required. However, especially in
the case of batteries containing lithium and heavy
metals, recycling requires very good environmental practices.
In addition, the use of electrical motors (that have
few moving pieces) increases the life of the buses,
as opposed to the active wearing of the many components associated with the combustion system of
diesel buses. Durability of hybrid or battery electric buses compared to conventional diesel vehicles has yet to be proven, although the consensus
is above 15 years.
b. Challenges and Opportunities for
Regions and Cities
Globally, GHG emissions are increasing most
rapidly in the transport sector. GHG emissions
are the primary driver of climate change, and at
the same time, transport demand is responsible
for most of the increased global demand for oil.
Further, a major portion of future increases in
transport GHG emissions will come from developing countries.
In Latin America, the transport sector is the largest contributor of CO2 emissions from energy
consumption, accounting for 35% of such emissions compared with a 24% share worldwide.
Road transport accounts for 90% of transport
emissions in the region, half produced by passenger traffic and the remainder by freight transport.
GHG emissions from the transport sector are ex-
de 3.000 ciclos, menos de cinco anos). As baterias
que utilizam Fosfato de ferro ou íons de lítio oferecem uma vida útil mais longa, cerca de 5.000
ciclos, porém a tendência dos preços, baseada no
crescimento do mercado atual, parece não ser afetada. Por outro lado, as tendências indicam que os
preços de baterias a base de lítio cairão no futuro,
talvez em 50% até o final da década. A integração
destas tecnologias abriria um mercado secundário para baterias usadas antes de ser necessária a
reciclagem, lembrando que, especialmente no caso
de baterias que contêm lítio e metais pesados, a
reciclagem requer grandes cuidados e boas práticas ambientais.
Além disso, o uso de motores elétricos, que possuem poucas peças móveis, aumenta a vida útil
dos ônibus, em oposição ao uso ativo dos muitos
componentes associados ao sistema de combustão
dos ônibus a diesel. A durabilidade dos ônibus híbridos ou elétricos à bateria em comparação com
os veículos diesel convencionais ainda está sendo
comprovada, embora exista um consenso de que
seja superior a 15 anos.
b. Desafios e Oportunidades para Regiões e
Cidades
Globalmente, as emissões de GEE estão aumentando mais rapidamente no setor dos transportes.
Essas emissões são a principal causa das mudanças climáticas e ao mesmo tempo, a demanda
de transporte é a responsável pela maior parte do
aumento da demanda por petróleo. Adicionalmente, a maior parte nos aumentos futuros das
emissões de GEE provenientes do transporte virá
de países em desenvolvimento.
Na América Latina, o setor dos transportes é o
maior contribuinte nas emissões de CO2 provenientes do consumo de energia, responsável por
35% das emissões em comparação com os 24% da
participação a nível mundial. O transporte rodo-
International Energy Agency (IEA) figures show
that transport worldwide is responsible for more
than 60% of oil consumption, 13% of global
GHG emissions, and 23% of global CO2 emissions from fuel combustion. Transport GHG
emissions are expected to increase by some 57%
worldwide by 2030, with 80% of this increase
coming from developing countries. By 2030, the
transport sector is expected to account for 75% of
increased demand for oil. Transport energy use
in developing countries will increase at a rate of
about 3% per year, four times faster than the rate
for developed countries (IEA, 2008).
Dados da Agência Internacional de Energia
(IEA) mostram que o transporte mundial é responsável por mais de 60% do consumo de petróleo, 13% das emissões globais de GEE e 23% das
emissões globais de CO2 provenientes da queima
de combustível. As emissões de GEE dos transportes devem aumentar em todo o mundo por volta
de 57% até 2030, sendo 80% deste aumento proveniente de países em desenvolvimento. Em 2030,
o setor dos transportes deverá responder por 75%
do aumento da demanda por petróleo. O uso de
energia nos transportes aumentará aproximadamente 3% por ano nos países em desenvolvimento, quatro vezes mais rápido do que nos países
desenvolvidos (IEA, 2008).
pected to increase as a result of urbanization, rapid motorization (vehicle ownership and use), and
growth in both domestic and international trade
in goods and services.
Latin America’s urban areas account for more
than 70% of its population and are presenting increasing rates of motorization. This motorization
trend is expected to be maintained, as it is strongly
correlated with increased personal income and
decline in the real value of vehicles. Overall, increases in car ownership, car use, and emissions in
the region will continue to grow, based on population and Gross Domestic Product (GDP) levels.
In addition, the rate at which Latin American cities are growing is too fast for the current levels of
investment in infrastructure to keep pace, and
there is a growing trend towards urban sprawl and
decentralization from urban centres. This rapid
urban development is resulting in less available
public transport services, and increased personal
vehicle use and kilometres travelled, and is further
accelerating the growth in GHG emissions.
The above-mentioned realities call for fast action. The evidence suggests that comprehensive
and integrated strategies would be most efficient
and would work simultaneously to reduce transport emissions and fuel consumption through the
adoption of more energy efficient technologies.
Reducing the transportation carbon footprint
through the adoption of an integrated strategy
could bring other benefits for cities, including better air quality, less road congestion, reduced traffic
noise, better road safety, and greater social inclusion as a result of more accessible, more efficient
public transport.
Some Latin American cities have been actively
promoting sustainable transport measures, mainly through the implementation of Bus Rapid Transit (BRT) systems, but also other initiatives incorporating coordinated urban planning strategies
for sustainable mobility and urban development.
BRT refers to high-speed bus services that usually operate from city suburbs to central business
districts, often using designated bus lanes and elevated metro-style pre-paid passenger access with
sheltered bus stops. Bogota and Curitiba have
13
viário é responsável por 90% das emissões de uma
região, sendo metade produzida por veículos de
passageiros e o restante pelo transporte de mercadorias. É esperado que as emissões dos GEE do
setor de transportes aumentem como resultado da
urbanização, a rápida motorização da população
(compra de veículos e utilização) e crescimento
tanto no comércio nacional como no internacional
de bens e serviços.
As áreas urbanas da América Latina concentram
mais de 70% de sua população total e apresentam
crescentes taxas de motorização. Esta tendência
deve ser mantida, uma vez que está fortemente
correlacionada com o aumento da renda pessoal
e a queda no valor real dos veículos. No geral, o
número de proprietários de veículos, seu uso e suas
emissões vão continuar a crescer regionalmente,
com base nos níveis populacionais e do Produto
Interno Bruto (PIB).
Além disso, a velocidade de crescimento das cidades latino-americanas é muito alta para os atuais
níveis de investimentos em infraestrutura, além da
tendência crescente da expansão urbana e sua descentralização. O rápido desenvolvimento urbano
resulta na diminuição da disponibilidade dos serviços de transportes públicos, no aumento do uso
do carro e dos quilômetros percorridos, acelerando
ainda mais as emissões de GEE.
Os fatos acima mencionados exigem ação rápida.
As evidências sugerem que estratégias integradas
e abrangentes são mais eficientes e trabalham simultaneamente na redução de suas emissões e do
consumo de combustível por meio da adoção de
tecnologias mais eficientes energeticamente. A redução da pegada de carbono dos transportes, por
meio da adoção de estratégias integradas, poderão
trazer outros benefícios para as cidades, como
por exemplo: melhor qualidade do ar, congestionamentos menores, redução do ruído do tráfego,
maior segurança rodoviária e maior inclusão
social, como resultado de um transporte público
mais acessível e eficiente.
Algumas cidades da América Latina vêm promovendo ativamente avaliações de transportes
sustentáveis, principalmente por meio da implementação de sistemas de corredores exclusivos
para ônibus (BRT), e também outras iniciativas
que incorporam estratégias coordenadas de planejamento urbano visando a mobilidade e o desenvolvimento urbano sustentável. Os corredores
BRTs referem-se a serviços de ônibus com alta
velocidade, geralmente operando da periferia para
os centros de negócios da cidade, normalmente
utilizando corredores de ônibus e vias elevadas
exclusivas, com o acesso dos passageiros sendo
14
“Improving public transport system is an absolute priority for Sao Paulo. Over the coming
years, we intend to create more than 150 km
bus lanes (BRT) and significantly improve operational speed and quality of the buses that run
in the city. The results of tests with hybrid and
electrical buses undertaken by C40/SPTRANS in
Sao Paulo, with IDB financing, demonstrated the
economic and environmental benefits of using
clean vehicles. Our municipal legislation already
requires the use of 100% of clean vehicles by 2018
and we have just incorporated these goals into
our government plan. We will work hard to improve public transport in the city. “
Mayor Fernando Haddad, Sao Paulo
“Melhorar o transporte público é prioridade absoluta para São Paulo. Nos próximos anos, pretendemos criar mais 150 km de corredores de ônibus
(BRT) e melhorar significativamente a velocidade
operacional e a qualidade dos ônibus que rodam
na cidade. Os resultados dos testes com ônibus híbridos e elétricos realizados pela C40/SPTRANS
em São Paulo, com financiamento do BID, demonstraram os benefícios econômicos e ambientais do uso de veículos limpos. Nossa legislação
municipal já requer o uso de 100% de veículos
limpos até 2018 e acabamos por incorporar esses
objetivos em nosso plano de metas. Vamos trabalhar muito para melhorar significativamente o
transporte público na cidade”.
Prefeito Fernando Haddad, São Paulo
both implemented BRT systems, and development is underway in several C40 cities including
Mexico, Rio de Janeiro, and Sao Paulo.
The window of opportunity for investment in
hybrid and electric bus technology is now, when
cities have plans for expansion and replacement
of their bus fleets, when the technology is increasingly mature, and is proving to be economically
competitive over the long run.
c. About Hybrid & Electric Bus
Technologies
Hybrid and electric bus technologies are recognized as low carbon technologies. Hybrid buses
combine a conventional internal combustion
engine with an electric propulsion system. These
types of buses normally use a diesel-electric power-train and are also described as hybrid dieselelectric buses. The electric power-train is intended
to achieve better fuel economy than in a conventional vehicle. Modern hybrid diesel-electric buses
make use of efficiency-improving technologies
such as regenerative braking, which converts the
vehicle’s kinetic energy into electric energy to
charge the battery rather than being dissipated as
heat energy, every time acceleration is reduced.
15
pré-pago (como no metrô), com paradas definidas
e abrigadas. As cidades de Bogotá e Curitiba já
operam sistemas de BRT enquanto, outras cidades participantes da C40 encontram-se em fase de
desenvolvimento de seus sistemas, como o México,
Rio de Janeiro e São Paulo.
Existe uma janela para investimentos em tecnologias de ônibus híbridos e elétricos agora, quando
as cidades estão planejando a expansão e substituição de suas frotas de ônibus, as tecnologias
estão cada vez mais maduras e provando serem
economicamente competitivas em seu ciclo de vida
completo.
c. Sobre as Tecnologias dos Ônibus Híbridos
e Elétricos
As tecnologias dos ônibus híbridos e elétricos são
conhecidas como tecnologias de baixo carbono.
Os ônibus híbridos combinam um motor a combustão interna convencional e um sistema de
propulsão elétrico, chamados de ônibus híbridos
diesel-elétrico. A propulsão elétrica destina-se a
conseguir uma maior economia de combustível se
comparada a um veículo convencional. Os ônibus
híbridos diesel-elétrico modernos utilizam novas
tecnologias para melhorar sua eficiência, como a
frenagem regenerativa, que converte a energia cinética do veículo em energia elétrica que carrega
a bateria, ao invés de ser dissipada como energia
térmica, como ocorre quando o freio é utilizado.
In general, hybrid electric vehicles can be classified according to how the power is supplied to
the drive-train: in parallel or in series. In parallel
hybrids, both the internal combustion engine and
the electric motor are connected to the mechanical transmission and can simultaneously transmit
power to drive the wheels, usually through a conventional transmission. In series hybrids, only the
electric motor drives the drive-train, and the internal combustion engine works as a generator to
power the electric motor or to recharge the batteries. Series hybrids usually have smaller combustion engines and larger battery packs compared
to parallel hybrids. Parallel hybrids have smaller
engines compared to the equivalent diesel bus.
Em geral, os veículos híbridos elétricos podem ser
classificados de acordo com a forma como a energia é fornecida à unidade de tração: em paralelo
ou em série. Em híbridos paralelos, tanto o motor a combustão interna quanto o motor elétrico
estão ligados à transmissão mecânica e podem
transmitir, simultaneamente, energia para mover
as rodas, o que geralmente ocorre por meio de
uma transmissão convencional. Nos híbridos em
série, apenas o motor elétrico impulsiona o veículo, o motor a combustão interna funciona somente
como um gerador para alimentar o motor elétrico
ou para recarregar as baterias. Híbridos em série
costumam ter motores a combustão menores e o
pacote de baterias maior do que os híbridos em
paralelo. Já os híbridos paralelos possuem motores
menores em comparação aos motores dos veículos
convencionais equivalentes.
Hybrid buses do not require any additional investments in infrastructure. The hybrid system consumes less fuel and correspondingly reduces CO2,
nitrogen oxides and particulate matter emissions.
Os ônibus híbridos não exigem maiores investimentos em infraestrutura, apresentam um consumo de combustível menor e consequentemente
reduzem as emissões de CO2, óxidos de nitrogênio
e material particulado.
16
Electric buses are powered by electricity and propelled by electric motors that respond to control
systems to regulate power to the motors. These
buses can either run by permanently connecting
to wires (catenaries) or temporarily collecting
electricity from an overhead charging structure
or complex wireless systems, or run on batteries
that need to be plugged into an electricity source
and recharged over several hours and/or several
times a day for either seconds (ultracapacitors,
low autonomy) or minutes (batteries, from 30
to 300 km of autonomy). Battery-based vehicles
run on chemical energy stored in rechargeable
battery packs and do not have an internal combustion engine. These battery electric vehicles
(BEV) or electric buses are dependent on the battery being plugged in at a charging station. Best
motor efficiency is obtained with a wheel hub
motor, conferring additional savings by eliminating the need for a transmission differential, and
related mechanical parts. This reduces both the
overall weight of the bus and energy losses due
to friction.
Tail pipe emissions generated by an electric bus
are zero, and emissions from the electric network
can be close to zero if generation comes from
low-carbon sources such as hydroelectricity, solar, or wind.
Depending on the technology chosen, a fleet of
electric buses requires installation of long catenary infrastructure on the roads, charging stations in bus terminals, a combination between
quick-charging and slow-overnight charging
schemes, or multiple recharging per day installed
at bus stops; in any of these cases changes must
be made to the operator’s garages.
Os ônibus elétricos são alimentados por eletricidade e impulsionados por motores elétricos que
respondem a sistemas controladores da energia
enviada aos motores. Esses ônibus podem funcionar com formas diferentes de fontes de energia:
conectados permanentemente à eletricidade, por
meio de fios elétricos (Trólebus); temporariamente
coletando energia elétrica a partir de uma estrutura aérea de carga; complexos sistemas sem fio; ou
ainda utilizando baterias que precisam ser conectadas a uma fonte de eletricidade fixa e recarregadas. Essas recargas podem ser de várias horas
ininterruptas ou em pequenos períodos durante o
dia, alguns segundos (ultracapacitores, com baixa
autonomia) ou minutos (baterias, com autonomia
entre 30 e 300 km).
Os veículos a bateria são movidos pela energia
química armazenada nos conjuntos de baterias
recarregáveis e não possuem motor de combustão
interna. Estes Veículos Elétricos à Bateria (VEB)
ou ônibus elétricos são dependentes de uma estação de recarga para que a bateria possa ser plugada. A melhor eficiência do motor é obtida com
o uso do motor elétrico incorporado ao cubo da
roda, conferindo uma economia adicional ao eliminar a necessidade da transmissão diferencial e
das respectivas peças mecânicas. Isto reduz tanto o
peso total do ônibus quanto as perdas resultantes
do atrito.
Ônibus elétricos não possuem emissões de escapamento e as emissões provenientes de sua cadeia
produtiva podem chegar próximas a zero, se a geração de eletricidade para carregá-los utilizar fontes de baixo carbono, como hidroelétricas, solares
e eólicas.
Dependendo da tecnologia escolhida, uma frota
de ônibus elétricos pode requerer instalações de
sistemas de cabos elétricos ao longo das ruas (trólebus), estações de carregamento nos terminais de
ônibus, uma combinação entre sistemas de carga
rápida e lenta (durante a noite) ou múltiplas recargas por dia diretamente nos pontos de ônibus.
Em qualquer destes casos, algumas alterações devem ser realizadas às garagens dos operadores.
17
The Program results show better performance of
hybrid and electric buses compared to conventional diesel buses in relation to exhaust emissions
and energy efficiency.
In Latin America the adoption of new low carbon technologies is subject to various policy
scenarios regarding regulation and tax systems.
For example, current subsidies for diesel tip the
balance towards investing in conventional diesel
technology, and import barriers in the form of
duties favour continuation of established local
production of diesel buses. Long-term evaluations of operating and maintenance costs strongly affect economic life-cycle analysis, as well as
market scenarios analysis, showing that second-
Part II
The Case for Action: Why Hybrid or Electric Buses?
18
ary markets at the end of the bus or battery life
can have important impacts.
The economic analysis shows that over the life
cycle of the technology (over a 10 year period) a
hybrid or electric bus has a higher initial purchase
cost, but a competitive operating cost, plus very
low maintenance costs, particularly in the case of
electric buses. Potentially the greatest advantages
of these technologies are their environmental,
health, and social benefits. Additionally, adopting
electric vehicles at a large scale aids in the development of low carbon bus markets while increasing
operational stability, as energy price uncertainty
is reduced due to the more predictable nature of
electricity cost over any liquid fuel.
a. Technical Results
The Program involved 16 buses undergoing 30
hours of testing under real-world driving conditions for emissions and energy consumption, running along bus routes defined by each participating city’s local authority and transport operators.
Pioneering bus manufacturers, such as Volvo,
Eletra, Youngman, Hankuk, and BYD, made
buses available to the C40-CCI team for testing.
Bus testing included different hybrid (diesel/elec-
Os resultados do programa mostraram melhor desempenho dos ônibus híbridos e elétricos quando
comparados aos ônibus a diesel convencionais em
relação às emissões provenientes do escapamento e
a eficiência energética.
Na América Latina, a adoção de novas tecnologias
de baixo carbono está sujeita aos diversos cenários
políticos relacionados à regulamentação e sistemas
fiscais. Por exemplo, os subsídios atuais dados ao
diesel, que direcionam os investimentos para tecnologias a diesel convencional e as barreiras à importação de novas tecnologias, na forma de impostos
que favorecem a continuidade da produção local
dos ônibus a diesel.
Avaliações de maior prazo nos custos de operação
e manutenção afetam intensamente as análises do
ciclo de vida econômico, assim como, avaliações de
diferentes cenários de mercados mostram que os
mercados secundários, ao final do ciclo de vida dos
ônibus e das baterias, podem desempenhar um impacto significativo.
Análises econômicas mostraram que ao longo do
ciclo de vida da tecnologia (mais de 10 anos) um
ônibus híbrido ou elétrico apresenta o custo inicial
de compra maior, mas um custo operacional competitivo e baixíssimos custos de manutenção no caso
dos ônibus elétricos.
Potencialmente, as maiores vantagens destas tecnologias são os benefícios sociais, ao meio ambiente
e a saúde. Adicionalmente, a adoção de veículos
elétricos em larga escala, ajuda no desenvolvimento de mercados para os ônibus de baixo carbono e
aumenta a estabilidade operacional, diminuindo
a incerteza dos preços, já que os custos da energia
elétrica são mais previsíveis do que os de qualquer
combustível líquido.
a) Resultados Técnicos
O Programa envolveu 17 ônibus que foram submetidos a 30 horas de testes de emissões e consumo energético, em condições reais de condução,
percorrendo rotas de ônibus pré-definidas pelas
autoridades locais e pelos operadores de transporte
de cada cidade participante. Os ônibus utilizados
nos testes foram disponibilizados, para a equipe
do C40-CCI, por indústrias pioneiras na fabricação de ônibus, como Volvo, Eletra, Youngman,
Hankuk, e BYD.
Part II: The Case for Action: Why Hybrid or Electric Buses?
tric) and full battery electric vehicles(3) compared
against a diesel bus (reference case). Following
detailed planning, testing was undertaken in each
city. Both Brazilian cities tested two hybrid technologies, a serial and a parallel bus. Bogota tested
two examples of parallel hybrid technologies. One
parallel hybrid bus was tested in Santiago. Electric
buses were tested in Bogota and Santiago, and a
trolley bus was evaluated in Sao Paulo.
Three main components were measured to assess
bus performance: direct exhaust emissions, fuel
and energy consumption and the role of drivers,
routes, topography, and altitude.
3. One bus manufacturer made its parallel-hybrid technology available in all four
cities, other manufacturers made vehicles available to individual cities.
3. Um dos fabricantes de ônibus disponibilizou sua tecnologia híbrida paralela para
todas as quatro cidades, os outros fabricantes disponibilizaram os veículos para cada
cidade individualmente.
The Program received the support of local bus
operators or representatives in each city, including Express del Futuro in Bogota, Real Auto Ônibus, Viação Saens Peña and Fetranspor in Rio,
Subus Chile in Santiago, and Transpass and Ambiental in Sao Paulo, and each provided drivers.
Bus routes were identified and agreed upon with
local authorities, taking into account criteria such
as specific local policies, normal operating conditions for public transport services, topography
and maximum coverage of the main urban area.
Tests were carried out under normal traffic conditions at maximum loading capacity using simulated weights.
19
Os testes incluíram diferentes tipos de ônibus híbridos (diesel/elétrico) e de totalmente elétricos
com baterias(3), sempre comparados a um ônibus
convencional a diesel (referência). Os testes foram
realizados em cada uma das cidades seguindo um
planejamento detalhado. Em ambas as cidades
brasileiras foram testadas duas tecnologias híbridas para ônibus, uma serial e outra paralela. Em
Bogotá foram testadas dois exemplos de tecnologia
híbrida paralela. Somente um ônibus híbrido foi
testado em Santiago. Dois ônibus elétricos à bateria
diferentes foram testados em Bogotá e em Santiago,
e um Trolley em São Paulo.
Três componentes principais foram medidos para
avaliar o desempenho dos ônibus: emissões diretas
do escapamento; o consumo de energia e de combustível; e o papel dos motoristas, das rotas, da topografia e da altitude no desempenho dos ônibus.
O Programa teve suporte de operadores de ônibus
locais e órgãos do governo de cada cidade, Incluindo Express del Futuro, em Bogotá; Real Auto
Ônibus, Viação Saens Peña e Fetranspor, no Rio
de Janeiro; Subus Chile, em Santiago; Transpass e
Ambiental em São Paulo. Todas ofereceram apoio
operacional, técnico e de motoristas para realização
dos testes. As rotas de ônibus foram identificadas e
definidas em comum acordo com as autoridades
locais, utilizando os seguintes critérios como base:
políticas locais específicas, as condições normais de
operação dos serviços de transporte público, tipo de
20
Figure 1
Figura 1
Emissions reductions for carbon dioxide and criteria pollutants
100%
Rio de Jaineiro
90%
Average
80%
Santiago
Emission reduction parallel-hybrid versus diesel
Sao Paulo
Bogota
Redução nas emissões de CO2 e poluentes critério
80%
72%
73%
PM1,5
THC
62%
70%
60%
50%
40%
26%
30%
20%
10%
0%
CO2
i. Direct Exhaust Emissions
Results varied by city, but in all cases, emissions
performance was better for parallel hybrid buses
than traditional diesel buses (full electric buses are
not included in this analysis because this technology has zero direct exhaust pipe emissions).
Figure 1 compares CO2 and criteria pollutant reduction emissions for parallel-hybrid technologies and the respective reference diesel bus. On
average, parallel-hybrid bus technologies registered 26% lower CO2 emissions than the standard diesel technology, under comparable weights,
routes, and traffic conditions (all results have been
normalized using a common driving cycle). For
criteria pollutants, when comparing the parallelhybrid versus diesel-only technologies, average
reductions were 62% for nitrogen oxides, 72% for
fine particulate matter, 73% for unburnt hydrocarbons, and 80% for carbon monoxide.
Emission reductions for gases and fine particulate
matter were always greater than 50% for all parallel and improved-serial hybrid technologies, with
increased performance of over 70% reduction
in all criteria pollutants analysed. The results for
NOX
topografia e a máxima representatividade da malha urbana. Os testes foram realizados em condições
normais de operação com capacidade máxima de
carga simulada.
i) Emissões Diretas do Escapamento
Os resultados variaram de cidade para cidade,
mas em todos os casos, o desempenho nas emissões
dos ônibus híbridos em paralelo foi melhor do que
o dos ônibus convencionais a diesel (os ônibus elétricos não foram incluídos nestas análises porque
esta tecnologia não possui emissões de poluentes
diretas do escapamento).
A Figura 1 compara a redução das emissões de CO2
e dos poluentes critério (poluentes considerados
importantes para o monitoramento da qualidade
do ar) para os ônibus híbridos paralelos com seus
respectivos ônibus diesel convencionais de referência. Em média, os ônibus com tecnologias híbridas
em paralelo registraram redução de 26% nas emissões de CO2 quando comparados aos de tecnologia
diesel convencional, lembrando que os testes foram
realizados com pesos, rotas e condições de trânsito
comparáveis (todos os resultados foram normalizados usando um ciclo de condução comum). Para os
poluentes critério, as reduções médias foram de 62%
para os Óxidos de nitrogênio, 72% para o material
particulado, 73% para os hidrocarbonetos não queimados e 80% para o monóxido de carbono.
CO
PM1.5 are particularly interesting, showing an almost constant 70% reduction for all cities(4). These
improvements would have an important impact
on local air quality as low carbon fleets become
dominant, resulting in major health benefits (the
combined population of the four cities is around
50 million). Therefore, introducing economic
valuations based on health impact analysis, and
assuming fleet turnovers in favour of hybrid technologies, should be considered as part of an assessment framework.
ii. Energy Efficiency
The Program tested fuel consumption for
diesel-only and hybrid diesel-electric buses,
as well as electric energy consumption for full
electric buses and a trolley bus. The analysis
includes comparisons of fuel consumption by
bus (FC) and by passenger (FC/pax), using
a corresponding reference diesel bus in each
city. Electric energy consumption is converted
into equivalent litres of diesel fuel.
Four reference diesel, seven hybrid, and three
full electric vehicles were tested in the four
cities participating in the Program. Reference
diesel buses are denominated RDB; hybrid
buses are denominated PHB and SHB for parallel and serial technologies, respectively; fullelectric vehicles are FEB, whose equivalent
fuel consumption is estimated by converting
kWh and litres into kcal of energy (to avoid
distortions to or fluctuations in local energy
market prices(5)). As already explained, the
4. Values for Bogota are averages of results from two parallel hybrid brands.
4. Valores para Bogotá são médias de resultados de dois híbridos paralelos de marcas
diferentes.
5. Note that these acronyms do not necessarily refer to the same vehicles among
cities.
5. Essas siglas não necessariamente se referem aos mesmos veículos entre as cidades.
hybrid buses were provided by three different manufacturers, one serial (SHB) and two
parallel (PHB) configurations, and in relation
to the full-electric vehicles (FEB), Sao Paulo
provided a conventional in-use trolley bus; in
Bogota and Santiago brand new full-electric
buses were tested in the form of a single bus
from a different manufacturer in each city. A
representative diesel bus (RDB) was identified
at each location.
21
Para todas as tecnologias híbridas em paralelo e
em série aprimoradas, observaram-se reduções
nas emissões de gases e material particulado fino
sempre superiores a 50% e com mais de 70% de
redução em todos os poluentes critério analisados.
Os resultados encontrados para PM1.5 foram particularmente interessantes, mostrando uma redução
quase constante de 70% em todas as cidades estudadas(4). Os avanços terão um importante impacto na
qualidade do ar local conforme as frotas de baixo
carbono forem se tonando dominantes, resultando
em grandes benefícios para a saúde da população (a
soma das populações nas quatro cidades estudadas
está em torno de 50 milhões de pessoas). As avaliações econômicas baseadas nos impactos à saúde
e em simulações de mudança da frota em favor de
tecnologias híbridas devem ser incorporadas ao escopo das análises.
ii) Eficiência Energética
Foram testados os consumos de combustível de ônibus a diesel convencionais e híbridos, bem como o
consumo de energia elétrica de ônibus elétricos puros e Trólebus. As análises incluem comparações de
consumo de combustível por ônibus (FC) e por passageiro (FC/pax), usando um ônibus diesel como
referência em cada uma das cidades. O consumo de
energia elétrica foi convertido em litros equivalentes
de diesel.
Sete ônibus referência a diesel, sete híbridos (um
deles em duas cidades) e três elétricos puros foram
testados nas cidades que participaram do Programa.
Os ônibus foram denominados de acordo com suas
tecnologias: o de referência a diesel, RDB; os híbridos, PHB e SHB para as tecnologias paralela e serial,
respectivamente; e os elétricos puros foram denominados de FEB, cujo consumo de combustível equivalente foi estimado pela conversão de kWh e litros em
kcal de energia (para evitar distorções ou flutuações
nos preços do mercado local de energia) (5).
Os ônibus híbridos foram fornecidos por três diferentes fabricantes nas seguintes configurações, um
em série (SHB) e dois em paralelo (PHB). Em relação aos veículos elétricos puros (FEB), São Paulo
forneceu um Trolley convencional e já em uso, em
Bogotá e Santiago foram testados dois ônibus elétricos puros novos de fabricantes diferentes. Um
ônibus a diesel de referência (RDB) foi utilizado em
cada local.
22
Figure 2
Figura 2
Fuel and energy consumption results
RDB Reference Diesel Bus
SHB Serial Hybrid Bus
PHB Parallel Hybrid Bus
Resultados de consumo de combustível e energia
1.6
1.4
1.2
1.0
FEB Full Electric Bus
0.8
0.6
0.4
0.2
0.0
Rio de Jaineiro
Figure 2 shows that results vary by city, but in
all cases energy efficiency from parallel-hybrid
and full-electric buses was higher than the traditional diesel bus. Average fuel consumption
was 31% less for the parallel-hybrid technologies
compared to the diesel bus. This increases to 38%
if the value for Rio de Janeiro is excluded.
Electric technologies showed differences between cities and vehicle types. An average 77%
more efficient equivalent fuel consumption was
achieved in the two cities testing electric buses
(81% for Bogota; 73% for Santiago). Equivalent
fuel consumption for the in-use trolley bus tested
in Sao Paulo was 56% lower than the diesel bus.
Similar to the results for exhaust emissions, the
fuel consumption results for the serial hybrid bus
were poor compared to diesel in Rio de Janeiro
(+51%) but improved and were better than diesel
in Sao Paulo (-22%). This might have been due
to a learning process triggered by the Program,
which could be on-going and may produce even
better results in the future. In fact, the bus manufacturer providing this technology learned and
tuned buses to improve performance following
the experience in Rio.
Sao Paulo
A Figura 2 mostra que os resultados variam de
cidade para cidade, mas em todos os casos a eficiência energética dos ônibus híbridos em paralelo
e dos elétricos puros foram maiores do que as dos
ônibus a diesel. As tecnologias híbridas em paralelo
mostraram-se 31% mais eficientes do que a tecnologia diesel convencional, aumentando para 38% se
excluirmos os valores do Rio de Janeiro;
As tecnologias elétricas mostraram diferenças entre as cidades e os tipos de veículo. Nas duas cidades que os ônibus elétricos puros foram testados, a
melhora na eficiência de consumo de combustível
equivalente chegou a 77% em média (81% para
Bogotá; 73% para Santiago). O consumo de combustível equivalente para o Trólebus, testado em
São Paulo, foi 56% menor se comparado ao ônibus
a diesel convencional.
Acompanhando os resultados das emissões provenientes do escapamento, o consumo de combustível
para o ônibus híbrido em série, no Rio de Janeiro, foi
menos eficiente em comparação ao ônibus a diesel
convencional (+51%), mas foi aprimorado, e mostrou melhor eficiência do que o diesel convencional
já na campanha de São Paulo (-22%). Essa melhora pode ser atribuída ao processo de aprendizagem
desencadeado pelo Programa, o que poderia ser
contínuo e produzir resultados ainda melhores no
futuro. Neste caso específico, a fabricante de ônibus
que ofereceu esta tecnologia aprendeu e aperfeiçoou
seu ônibus e conseguiu melhorar o desempenho
após sua experiência no Rio de Janeiro.
Bogota
Santiago
Figure 3
Fuel and energy consumption results per passenger.
Figura 3
23
Resultados do consumo de combustível e energia equivalente por passageiro
1.4
1.2
1.0
0.8
0.6
0.4
0.2
0.0
Rio de Jaineiro
Sao Paulo
The values reported above change when calculated based on consumption per passenger due to
the smaller passenger capacity of the type of electric buses tested compared to diesel-only vehicles.
Diesel buses have a larger passenger capacity
given their comparatively lighter weight. Hybrid
buses that were utilized in the tests have a 10%20% smaller capacity than diesel buses, and electric buses accommodate 40%-50% fewer passengers to comply with weight regulations, mainly
due to the extra load of the battery packs. Figure
3 shows fuel and equivalent energy consumption
per passenger.
The serial hybrid technologies maintain their
benefits, with 29% average reduction compared
with the diesel buses. Electric buses lose some
of their advantage over the reference diesel bus,
going from 77% average reduction to 61% taking
account of load carrying capacity. Local operators were concerned about the smaller passenger
capacity of the new and cleaner technologies, not
only because of the reduced benefit in energy savings but also on operational logistical grounds.
This is a problem that low carbon technology bus
manufacturers are tackling.
Bogota
Santiago
Os valores apresentados acima mudam quando calculados com base no consumo por passageiro, devido à capacidade de passageiros ser reduzida nos tipos de ônibus elétricos testados, quando comparados
à capacidade dos ônibus a diesel. Os ônibus a diesel
tem capacidade maior de passageiros devido ao seu
peso relativamente menor.
Os ônibus híbridos testados apresentaram redução na capacidade de passageiros entre 10%
e 20% quando comparados aos diesel convencionais, enquanto os ônibus elétricos puros apresentaram redução entre 40% e 50%, para cumprir as
exigências legais de peso máximo, principalmente
devido à carga extra de baterias. A Figura 3 mostra o consumo de combustível e de energia equivalente por passageiro.
A tecnologia dos híbridos em série manteve seus
benefícios, com redução média de 29% em comparação aos ônibus a diesel. Os ônibus elétricos perdem algumas de suas vantagens sobre os ônibus a
diesel, passando de 77% de redução média a 61%,
considerando a capacidade de carga. Operadores
locais mostraram-se preocupados com a menor capacidade de passageiros oferecida pelas novas e mais
limpas tecnologias, não só por causa da redução na
economia de energia, mas também por motivos
logísticos operacionais. Este é um problema que os
fabricantes dos ônibus de tecnologias de baixo carbono estão enfrentando.
24
iii. Role of Drivers, Routes, Topography,
and Altitude
The Bus Test Program included different operators, and a mix of drivers - inexperienced, experienced, trained, untrained. The results showed
important differences in driving patterns. Different driving behaviours in Sao Paulo resulted in a
+/-10% variation in overall average fuel consumption for the parallel hybrid bus. The driver’s level
of training and familiarity with and knowledge of
new propulsion and regenerative braking systems
may explain these differences. There are opportunities for designing driver training programs that
could be implemented by cities adopting the new
technologies.
Topography was a concern for participating city
authorities because of uncertainties about hybrid
bus performance in cities with steep inclines. The
results show that hybrid and electric buses perform as well as diesel buses in hilly environments.
Efficiency and emissions tests showed similar results between technologies.
Testing buses at higher altitudes, where oxygen is
less available for combustion, was one of the Program’s main goals. Most hybrid buses in use are
operating at low altitudes, but the Program demonstrates to suppliers that simply tuning the engines through on-board computers help buses to
perform better in mountainous areas like Bogota
(at 2,600m above sea level).
b. Economic Analysis
Hybrid and electric buses involve higher initial
costs compared to diesel alternatives if batteries
are included in the overall cost. However, a 10year life cycle analysis shows that they should be
competitive in the long run, and that financial and
regulatory systems will play an important part in
their evaluation. Because hybrid and electric buses
iii) O Papel dos Motoristas, Rotas, Topografia
e Altitude
Participaram do Programa, diferentes operadores
e motoristas com diversos níveis de experiência
- inexperientes, experientes, treinados e não treinados. Os resultados mostraram diferenças significativas nos padrões de condução. As diferentes
maneiras de conduzir em São Paulo resultaram em
uma variação de +/-10% na média geral, sobre o
consumo de combustível para o ônibus híbrido em
paralelo. Essa diferença pode ser explicada pela
disparidade entre os níveis de formação dos motoristas, da familiaridade e conhecimento da nova
tecnologia de propulsão e do sistema de frenagem
regenerativa. Isso mostra a necessidade de elaborar
programas para formação de condutores nos municípios que adotarem as novas tecnologias.
As autoridades mostraram preocupação com a
topografia, devido às dúvidas sobre o desempenho
dos ônibus híbridos e elétricos em cidades com subidas íngremes. Os resultados indicaram que os ônibus híbridos e elétricos têm o mesmo desempenho
dos ônibus a diesel em ambientes montanhosos. Os
testes de eficiência energética e emissões mostraram
resultados semelhantes entre as tecnologias.
Testar ônibus em grandes altitudes, onde a disponibilidade de oxigênio para a combustão é menor,
foi um dos objetivos do Programa. A maioria dos
ônibus híbridos já em uso está operando em baixas
altitudes, mas o Programa demonstrou aos fornecedores que é possível melhorar o desempenho dos
ônibus em áreas montanhosas como Bogotá (a
2.600 m acima do nível do mar), ajustando os motores por meio dos computadores de bordo.
b) Análises Econômicas
Os ônibus híbridos e elétricos apresentam custos iniciais mais elevados, se comparados às alternativas a
diesel convencional, caso as baterias estejam inclusas no custo total. No entanto, a análise de um ciclo
de vida de dez anos, mostrou que eles devem ser
competitivos em longo prazo, sendo que os sistemas
financeiros e regulatórios deverão desempenhar um
papel importante nestas avaliações. Isso ocorre devido aos ônibus híbridos e elétricos apresentarem
menor custo de combustível e energia, que é acumu-
incur lower fuel/energy costs, savings accrue over
time so the need for fuel subsidies is reduced and
is not counterbalanced by electricity taxes. The
absence of an active secondary market for hybrid
and electric buses reduces their attractiveness for
some cities (although not in the case of Bogota)
and increases the risks involved in moving away
from diesel. Allowing for much longer operating
life-cycles for these kinds of buses compared to
conventional buses could reverse this trend, and
would involve minimal changes to regulations or
contracts with operators.
A ausência de um mercado secundário ativo para
os ônibus híbridos e elétricos reduz sua atratividade
para algumas cidades (não sendo o caso de Bogotá), aumentando os riscos envolvidos na adoção de
tecnologias de transporte mais limpas que o diesel.
Admitindo ciclos de vida operacionais mais longos,
para estes tipos de ônibus em comparação com os
diesel convencionais, essa tendência poderia ser
revertida e envolveria poucas alterações nas regulamentações ou nos contratos com as operadoras.
ings and competitive rates of return(6).
i. Life-Cycle Costing
i) Custos do Ciclo de Vida
Life-cycle costing considers initial costs, energy
Os custos do ciclo de vida consideraram os gastos
iniciais, o consumo de energia e os custos de manutenção ao longo da vida útil da tecnologia, neste caso
um período de dez anos. Esta análise foi utilizada
para comparar as três tecnologias: diesel convencional, híbrido-elétrico e elétrico puro e é o principal
resultado do cálculo de retorno do investimento ou
o tempo necessário para recuperar o capital inicial
investido ou para equiparar o investimento.
IDB’s own analysis, which shows that concessional
financing for hybrid buses makes them competitive with diesel vehicles, achieving significant sav-
consumption, and maintenance costs over the life
of the technology – in this case a 10-year period.
It is a main output of the calculation of the payback period of the investment, or the time needed
to recover the initial capital or equity investment.
Life-cycle cost analysis was used to compare the
three technologies: pure diesel, hybrid-electric,
and pure electric.
The analysis was based on actual fuel and energy
costs and reasonable estimates of the maintenance
costs of hybrid and electric buses compared with
conventional diesel systems. On energy inputs
(electricity vs. diesel fuel) the figures are clear
for each city. Maintenance costs are higher for
hybrid than for conventional diesel buses, given
that there is an additional component to be main-
6. Os Fundos para Tecnologia Limpa podem ser administrados pelo Bancoldex, o
banco colombiano responsável por promover investimentos internacionais no país.
No Brasil, a estratégia se baseia no BNDES e suas taxas de concessão para linhas de
crédito específicas.
lado ao longo do tempo, reduzindo a necessidade de
subsídios aos combustíveis e que não é igualado aos
impostos na energia elétrica.
Esta estratégia econômica é apoiada também pelo
modelo financeiro do BID, que mostra que o financiamento preferencial para ônibus híbridos e elétricos os tornam competitivos em relação aos veículos
a diesel, conseguindo economias significativas e taxas de retorno competitivas.
This economic evaluation is supported also by
6. Clean Technology Funds could be administered by Bancoldex, the second tier
Colombian bank responsible for fostering supporting international investment in
the country. In Brazil the strategy relies in BNDES and its concessional rates for
specific credit lines.
25
tained. In the case of hybrid buses, if the maintenance cost is 20% higher than the maintenance
cost for a diesel bus, as is the case of Bogota, the
total present cost is slightly higher than the diesel
A análise foi realizada utilizando valores atuais de
combustíveis e energia, com estimativas razoáveis
dos custos de manutenção para ônibus híbrido e
elétrico em comparação ao sistema a diesel convencional. Para os ingressos de energia (eletricidade vs.
Diesel) os números são claros para cada cidade. Os
custos de manutenção de um ônibus híbrido são
superiores aos de um ônibus a diesel convencional,
devido à existência de componentes adicionais a
serem mantidos.
No caso dos ônibus híbridos, se o custo de manutenção for 20% maior do que o custo de manutenção
de um ônibus a diesel, como é o caso de Bogotá, o
custo total presente é um pouco maior do que o valor do a diesel em 10 anos, mas para as outras três
26
value in 10 years, but for the other three cities, is
slightly lower. If maintenance costs are below 20%,
the total present cost favours hybrid buses in the
long run. This is consistent with findings for other
cities around the world.
Experience with electric buses worldwide is
scarce, except for trolley buses, a proven technology with cheaper maintenance costs than diesel
buses - without considering investment in catenaries and their maintenance. There are very few
fleets of autonomous electric vehicles in operation, which are mostly found in China and Korea.
Some operators claim that maintenance costs for
electric buses are well below the costs of diesel
buses, although they do not quote precise figures.
An operator in Shenzhen, for example, claims
that the cost of maintaining electric buses is 25%
lower than that of diesel buses. There is evidence
that the electric motors require less frequent lubricant changes (between 25,000 and 100,000 km),
and brake parts life is longer since the motor slows
down the bus while regenerating energy when acceleration is reduced.
In economic analysis terms, a 20% lower maintenance cost results in almost 15% lower lifecycle cost in 10 years for the electric bus. The
economics improve in all cases as maintenance
costs are reduced.
Economic analysis deals with uncertainty in lifecycle performance by considering various scenarios and assumptions (see Figures 4 to 7). In the
case of Bogota, the life-cycle costs for hybrid and
electric buses could be lower than those of diesel
buses. Life-cycle costs should reduce over time as
a result of learning and because all sources forecast
that, in the long run, the cost of lithium-based batteries will fall. Preferential financing could speed
adoption of the technology and the scale and
scope of learning.
cidades, é ligeiramente mais baixo. Se os custos de
manutenção forem inferiores a 20%, o custo total
a valores presentes favorecerá os ônibus híbridos no
longo prazo. Isto é consistente com os resultados de
outras cidades ao redor do mundo.
As experiências com ônibus elétricos no mundo
ainda são escassas, exceto para os Trolley, uma tecnologia já comprovada com custos de manutenção
menores que dos ônibus a diesel convencional, sem
considerar o investimento em cabos elétricos e sua
manutenção. Existem poucas frotas de ônibus elétricos puros em operação no mundo, a maioria
pode ser encontrada na China e na Coréia.
Alguns operadores afirmaram que os custos de manutenção de ônibus elétricos puros são bem menores do que os custos dos ônibus a diesel, apesar de
não apresentarem números precisos. Um operador
em Shenzhen, por exemplo, afirma que os custos de
manutenção dos ônibus elétricos são 25% menor do
que os de um ônibus a diesel. Existem evidências
de que os motores elétricos exijam trocas menos
frequentes de lubrificantes (entre 25.000 e 100.000
km) e como o motor elétrico auxilia na frenagem do
ônibus enquanto regenera energia, a vida útil dos
freios também é maior.
Em termos econômicos, a redução de 20% nos custos de manutenção resulta na diminuição de quase
15% dos custos do ciclo de vida em dez anos, para
ônibus elétricos. A economia melhora em todos
os casos conforme os custos de manutenção diminuem.
A análise econômica trabalha com as incertezas de
um ciclo de vida, considerando diversos cenários
e hipóteses (ver Figuras 4 a 7). No caso de Bogotá,
os custos do ciclo de vida dos os ônibus híbridos e
elétricos são menores do que os dos ônibus a diesel.
Os custos do ciclo de vida de ônibus híbridos e elétricos podem reduzir ao longo do tempo, resultado
da aprendizagem e das previsões de mercado que
mostram uma queda nos preços das baterias a base
de lítio. Financiamentos preferenciais poderiam
acelerar a adoção das novas tecnologias, aumentando em escala tanto o mercado quanto o escopo
de aprendizagem.
Manteinance
Figure 4
Lifecycle costs for Bogota ( ‘000 USD, 10-Year Net Present Value)
Figura 4
Custos do ciclo de vida para Bogotá (em milhares de dólares, Valor Presente Líquido para 10 anos)
43
30
213
256
30
192
62
171
Fuel/Energy
406
313
313
200
200
81
71
Financing
Capital Investment
and Salvage Value
170
40
Diesel
Hybrid High Case
Hybrid Low Case
806
98
321
93
Electric
872
880
744
FINANCING
10% Interest
10 Year Term
5% Interest
10 Year Term
6% Interest
10 Year Term
6% Interest
10 Year Term
MAINTENANCE
COSTS
Baseline
+20% Higher
than Diesel
-10% Lower
than Diesel
-20% Lower
than Diesel
SALVAGE VALUE
Zero
10% of Battery
Value
30% of Battery
Value
30% of Battery
Value
CAPITAL COSTS
U$180,000
U$290,000
U$290,000
U$450,000
10 Years Total
27
28
In the case of Sao Paulo, the life-cycle costs of hy-
Em São Paulo, os custos do ciclo de vida comple-
brid and electric buses are lower than the costs
to dos ônibus híbridos e elétricos são mais baixos
for conventional diesel buses due to preferen-
que os dos ônibus a diesel convencionais, devido às
tial financing options. It is assumed that electric buses will achieve approximately 30% lower
life-cycle costs than diesel. Thus, even with 20%
higher maintenance costs, hybrids are a more attractive option.
opções de financiamento preferenciais. Assume-se
que os custos do ciclo de vida dos ônibus elétricos
chegarão a ser 30% menores do que os do diesel
convencional. Assim, mesmo com os custos de manutenção 20% mais elevados, os híbridos seriam
uma opção mais atraente.
Figure 5
Lifecycle costs for Sao Paulo (‘000 BRL, 10-Year Net Present Value)
Figura 5
Custos do ciclo de vida para São Paulo (em milhares de dólares, Valor Presente Líquido para 10 anos)
Manteinance
100
29
217
260
29
195
61
472
472
108
85
503
503
57
43
Fuel/Energy
613
Financing
Capital Investment
and Salvage Value
280
158
Diesel
Hybrid High Case
Hybrid Low Case
717
48
Electric
1,367
1,321
1,242
1,018
10% Interest
5 Year Term
5% Interest
10 Year Term
5% Interest
10 Year Term
5% Interest
10 Year Term
MAINTENANCE
COSTS
Baseline
+20% Higher
than Diesel
-10% Lower
than Diesel
-50% Lower
than Diesel
SALVAGE VALUE
20% of Bus Value
(BRL 98,600)
10% of Battery
Value
30% of Battery
Value
30% of Battery
Value
CAPITAL COSTS
U$148,000
U$246,500
U$246,500
U$367,500
10 Years Total
FINANCING
In the case of Rio de Janeiro, if electric buses
achieve energy savings and lower maintenance
costs - around 20% - compared to diesel, and assuming part local production and preferential
rates for imported components, then electric buses would achieve significant savings in life-cycle
costs compared to diesel.
Figure 6
Lifecycle costs for Rio de Janeiro ( ‘000 USD, 10-Year Net Present Value)
Figura 6
Custos do ciclo de vida para o Rio de Janeiro (em milhares de dólares, Valor Presente Líquido para 10 anos)
Manteinance
113
217
Fuel/Energy
441
29
260
No Rio de Janeiro, se tecnologias mais eficientes
forem adotadas para os ônibus elétricos, em comparação ao equivalente em óleo diesel, se baixarem
os custos de manutenção em torno de 20% comparados ao do ônibus a diesel, se assumir parte da
produção local e adotarem taxas especiais para os
componentes importados, então, os ônibus elétricos
conseguiriam reduções significativas nos custos do
ciclo de vida.
29
195
340
340
507
507
57
44
54
108
127
Financing
Capital Investment
and Salvage Value
313
161
Diesel
Hybrid High Case
Hybrid Low Case
1,115
717
48
Electric
1,246
1,194
FINANCING
10% Interest
10 Year Term
5% Interest
10 Year Term
5% Interest
10 Year Term
5% Interest
10 Year Term
MAINTENANCE
COSTS
Baseline
+20% Higher
than Diesel
-10% Lower
than Diesel
-50% Lower
than Diesel
SALVAGE VALUE
30% of Bus Value
(BRL 123,280)
10% of Battery
Value
30% of Battery
Value
30% of Battery
Value
CAPITAL COSTS
U$164,500
U$246,500
U$246,500
U$367,500
10 Years Total
29
1,054
30
In all cases, the analysis includes a battery salvage
value, lower for lithium-based storage systems
than for those based on a matrix of iron phosphate. The disparity stems from the different lifespan of each type of battery related to secondary
use that would generate value in the market.
Em todos os casos, a análise incluiu um valor residual para as baterias, menor para os sistemas de armazenamento à base de lítio do que para aqueles a
base de Fosfato de ferro. Esta divergência decorre do
tempo de vida de cada tipo de bateria, relacionada
com a utilização secundária que poderá gerar um
valor no mercado.
To summarize, over a 10-year life-cycle, investing
in hybrid and electric buses could be advantageous
compared to investment in diesel vehicles. In addition, a business model in which the batteries and
the motor were priced as separate components of
the vehicle, and paid for through leasing contracts,
would equate the costs of new tech buses with a
conventional bus. This would increase the attractiveness of hybrid or electric buses compared to
traditional diesel vehicles.
Em suma, ao longo de um ciclo de vida de 10 anos,
investir em ônibus híbridos e elétricos pode ser vantajoso comparado ao investimento em veículos a
diesel. Além disso, um modelo de negócio em que
as baterias e o motor sejam valorados como componentes separados do veículo e pagos por meio de
contratos de leasing, igualariam os custos das novas
tecnologias com as de um ônibus a diesel convencional. Isso aumentaria a atratividade dos ônibus híbridos e elétricos comparados aos tradicionais.
ii. Financing and Investment Scenarios
ii) Cenário para Investimentos e Financiamentos
The Program found that economic and regulatory barriers are limiting the adoption of hybrid and electric buses across Latin America.
The primary barrier to adoption of low carbon
emissions technologies is the significantly higher
upfront purchase cost compared to conventional
diesel buses if the vehicles are bought as a single
component, at a single cost. Hybrid buses can
cost up to 50-60% more than equivalent diesel
buses. Electric buses cost 125-150% more than
equivalent diesel vehicles, and import and other
taxes can further increase the price premiums for
hybrid and electric buses.
Segundo os estudos do Programa, as barreiras
econômicas e regulatórias são os principais limitantes à adoção de ônibus híbridos e elétricos na
América Latina. Um dos principais entraves para a
utilização das tecnologias de baixo carbono é o custo
inicial significativamente maior dos ônibus híbridos
e elétricos, quando comprados a um ônibus diesel
convencional, caso os veículos sejam valorados como
um componente único, a um custo único. Os ônibus
híbridos podem custar de 50% a 60% mais do que
os ônibus a diesel equivalentes. Os elétricos podem
custar de 125% a 150% mais do que um veículo a
diesel equivalente. Os impostos e outras taxas podem
aumentar ainda mais os preços dos ônibus híbridos
e elétricos.
Another barrier to the adoption of these technologies is scepticism from operators, who are not yet
convinced about the savings from improved fuel
efficiency and lower maintenance costs. Operators perceive the change to new technologies to
be risky. Operators who have the opportunity to
see low carbon technologies in use around the
world and talk to their counterparts in these cities
are more enthusiastic. In most cases, the support
of government is required to make investment
in these new technologies attractive. One option
under consideration is implementing a package of
financial incentives, which the IDB is prepared to
assist with.
Outra barreira na adoção dessas tecnologias é o ceticismo dos operadores, que não estão convencidos
sobre as economias geradas pela maior eficiência no
uso do combustível e dos menores custos de manutenção. Os operadores creem que a mudança para
as novas tecnologias seja arriscada. Aqueles que
tiveram a oportunidade de ver essas tecnologias
em uso ao redor do mundo e tiveram contato com
profissionais que as utilizam, se mostraram mais
entusiasmados. Dessa forma, o apoio do Governo
faz-se necessário para tornar atrativos os investimentos nas novas tecnologias. Uma opção que está
sendo considerada é a implementação de um pacote
de incentivos financeiros, que o BID está preparado
para auxiliar.
Part II: The Case for Action: Why Hybrid/Electric Buses
31
32
There are also specific national barriers. In Brazil high import taxes (35%+) protect local production and since the batteries are nearly always
manufactured internationally and constitute some
50% of the value of an electric bus, manufacturers
cannot meet the necessary local content requirements in bus production or assembly to avoid the
costs of these taxes. Local policies provide generous financing for diesel buses through BNDES,
which would have a major negative impact on
economic evaluations if operators try to move to
other energy sources. The requirement of an average age of five years for bus fleets makes it difficult
for hybrids or electrics to even achieve break-even
cost-benefit analysis.
Existem também as barreiras específicas de cada
país. No Brasil, os impostos para importação são elevados (mais de 35%) visando proteger a produção
local. Uma vez que as baterias são quase sempre
fabricadas internacionalmente e constituem cerca
de 50% do valor de um ônibus elétrico, impossibilita
aos fabricantes satisfazerem as demandas locais de
produção ou de montagem desses ônibus.
In all countries, certification is a barrier, mainly
because these hybrid and electric buses weigh
more than current regulation allows. Local hybrid
manufacturers have made adjustments to their
design in order to comply with Brazilian specifications. Current electric models require adjustments
to meet the criteria in current regulation in Brazil and Colombia. These adjustments cannot be
made to the carrying capacity of the buses since
this would have a major effect on the number of
buses required to meet passenger demand. Therefore, the weight challenge needs to be faced jointly
by cities and suppliers in the near future.
Em todos os países, a homologação é um desafio,
principalmente porque ônibus com novas tecnologias são mais pesados do que, normalmente, as regulamentações permitem. Os fabricantes brasileiros
estão adaptando o design dos ônibus híbridos para
cumprir as especificações nacionais. Os modelos
atuais dos ônibus elétricos requerem ajustes para
atender aos critérios da regulamentação vigente
no Brasil e Colômbia. Esses ajustes não podem ser
realizados comprometendo sua capacidade de carga, uma vez que esta teria um grande impacto no
número de veículos necessários para atender a demanda de passageiros. Portanto, o desafio do peso
precisa ser enfrentado em conjunto por cidades e
fornecedores em um futuro próximo.
TransMilenio, Bogota’s BRT authority, requires
additional data/testing to evaluate the economics of contracts for transport concessions. Hybrid
and electric buses must significantly outperform
the average diesel bus before operators will consider a major switch to new technologies. In Bogota, hybrids are likely to be cost-competitive with
diesel buses over time; financing would speed up
the transition and the Clean Technology Fund set
forth by the IDB for Colombia can play an important role in providing concessional finance for low
carbon technologies.
In Bogota nearly 30% of the bus fleet will be renewed by 2015-2016 under the new integrated
public transport plan (SITP), including old TransMilenio contracts. By 2025, Bogota’s urban bus
fleet will include around 12,000 new buses. Today,
Políticas locais preveem financiamentos generosos
para ônibus a diesel por meio do BNDES, que apresenta grande impacto sobre avaliações econômicas
de ônibus movidos a outras fontes de energia. A
exigência atual de um ciclo de vida de cinco anos
para análise de financiamento de frotas de ônibus
faz com que seja difícil para os híbridos ou elétricos
até mesmo alcançar o ponto de equilíbrio.
TransMilenio, responsável pelas BRTs de Bogotá,
solicitou dados adicionais dos testes para avaliar
economicamente os contratos de concessão do transportes. Os ônibus híbridos e elétricos devem superar o desempenho dos a diesel em termos de custo,
antes que os operadores decidam pela troca para as
tecnologias novas. Em Bogotá, os híbridos tendem
a ser competitivos, em custo, com os ônibus a diesel
ao longo do tempo. Financiamentos acelerariam a
transição e o Fundo de Tecnologia Limpa, estabelecido pelo BID para a Colômbia, pode desempenhar
um papel importante no fornecimento de financiamento para as tecnologias de baixo carbono.
Cerca de 30% da frota de ônibus de Bogotá será
renovada entre 2015 e 2016 sob o novo sistema
integrado de transporte público (SITP), incluindo
os contratos antigos da TransMilenio. Cerca de
12.000 novos ônibus serão incluídos na frota de
electric and hybrid buses tested are likely to be
suitable for the BRT feeder lines and for SITP
urban routes provided there is a solution for the
additional weight of the vehicles. In the future,
electric and hybrid buses may also be a good option for the BRT trunk lines when articulated or
bi-articulated models become available. In this
context, IDB is moving forward with a technical cooperation with the Global Environmental
Facility (GEF) to support the development and
testing of an electric articulated vehicle model.
Strict environmental and fuel performance
standards to increase energy efficiency and reduce polluting emissions, coupled with financing incentives, could significantly increase uptake in Bogota. In Rio de Janeiro and Sao Paulo,
policy and favourable financing could increase
uptake and conversion to hybrid and electric
buses. Sao Paulo’s regulation banning the use of
diesel fuel by 2020 should force adoption of low
carbon technologies. Possible local production
of electric buses could also accelerate adoption
in Brazil.
A broad approach, addressing technology, market and regulatory risks is needed to overcome
resistance to change. Potential solutions for dealing with the technological risks should involve
providing information on technological performance and encouraging manufacturers to provide performance guarantees (e.g. maintenance
contracts). Market and financing risks could be
reduced through provision of preferential financing, concessional financing and public financing,
and tight administration to ensure operators recover their investments in new bus technologies.
City leaders should set and communicate a clear
long-term vision favouring cleaner technologies,
and establish a regulatory framework to support
this vision. Increasing the market for hybrid and
electric buses could help operators and manufacturers offset the initial barriers (e.g. higher initial
investment, absence of a secondary market), and
this could be achieved by consolidating the demand from several cities.
33
ônibus urbanos de Bogotá até 2025. Atualmente,
os ônibus elétricos e híbridos testados tendem a ser
utilizados nas linhas de alimentação das BRTs e
para as rotas urbanas do SITP desde que haja uma
solução para o excesso de peso desses veículos. No
futuro, quando os modelos de ônibus híbridos e elétricos articulados ou bi-articulados estiverem disponíveis, poderão ser uma opção interessante para
as linhas tronco das BRTs.
Neste contexto, o BID está indo adiante em uma
cooperação técnica com o Fundo Global para o Meio
Ambiente (GEF) para ajudar o desenvolvimento e
testes de ônibus elétricos articulados.
Rígidos padrões de desempenho ambiental e de
combustível para aumentar a eficiência energética
e reduzir as emissões de poluentes, juntamente com
incentivos de financiamento, poderiam aumentar
significativamente a absorção dessas tecnologias em
Bogotá. No Rio de Janeiro e São Paulo, a política e
financiamento favoráveis poderiam aumentar a
adoção e conversão para frotas híbridas e elétricas.
Uma regulamentação de São Paulo que proíbe o uso
de óleo diesel a partir de 2020 deve forçar a adoção
de tecnologias de baixo carbono. Também, a produção local de ônibus elétricos possivelmente poderá
acelerar a adoção no Brasil.
Uma abordagem ampla das tecnologias, dos riscos
de mercado e das regulamentações é necessária para
superar as resistências às mudanças. Possíveis soluções para lidar com os riscos tecnológicos devem
envolver informações sobre seu desempenho, incentivando os fabricantes a fornecer garantias (por
exemplo, os contratos de manutenção).
Riscos financeiros e de mercado poderão ser reduzidos com uso de financiamentos preferenciais, por
concessão e públicos, otimizando a administração e
garantindo que os operadores recuperem seus investimentos nas novas tecnologias.
Os governantes devem ter uma visão de longo prazo,
definindo e informando claramente o favorecimento das tecnologias mais limpas e estabelecendo um
quadro regulatório para apoiar esta visão. Aumentar o mercado de ônibus híbridos e elétricos pode
ajudar às operadoras e fabricantes a superarem as
barreiras iniciais (por exemplo, o investimento inicial maior e a ausência de um mercado secundário),
e isso pode surgir com a consolidação da demanda
de mais cidades.
34
Another possible mechanism to foster uptake of
low carbon technologies is to utilize individual
financing for the separate components of the vehicle structure, batteries, and main electric parts.
In this scenario, the costs of the vehicle structure
would be the same as those of a conventional diesel bus and the supplier would bear the technological risks though a leasing model.
In Bogota the process of adoption of electric buses
could be accelerated by new rules for certification
of the technology and definition of the conditions
of use (i.e. roads, routes). Bogota’s city government
could push for strict fuel efficiency standards for
new concessions (and renewals) which would
force the transition to hybrid and electric fleets.
Based on health benefits, the city could also offer
higher payments to operators that adopt hybrid
and electric technologies within the contracted
remuneration formulas.
Rio de Janeiro and Sao Paulo could encourage
the adoption of low carbon technologies by imposing fuel efficiency standards for new concessions. In Sao Paulo this could apply to four new
inter-municipal BRTs and five new BRTs for the
city. Preferential loans could be made available for
hybrid and electric buses at lower rates of interest
than loans for diesel buses. Rio de Janeiro is implementing three new BRTs for the city. Rio could
also take advantage of the opportunity presented
by the 2016 Olympics and the accompanying resolutions, to establish a new low carbon transport
fleet. The Football World Cup in 2014 is another
great opportunity for Brazilian cities to move
ahead in low carbon techs.
Outro mecanismo para promover as tecnologias de
baixo carbono seria o financiamento dos componentes estruturais do veículo separadamente, como as
baterias e os principais componentes elétricos. Neste
cenário, os custos estruturais do veículo seriam os
mesmos que em um ônibus a diesel convencional,
passando ao fornecedor os riscos tecnológicos por
meio de um modelo de arrendamento (leasing).
Em Bogotá o processo de adoção dos ônibus elétricos
poderia ser acelerado com novas regras para a certificação da tecnologia e definição das condições de
uso (estradas, rotas). O governo da cidade de Bogotá
poderia forçar padrões de eficiência de combustível
mais restritos para as novas concessões e renovações,
que forçariam a transição para frotas de híbridos e
elétricos. Com base nos benefícios para a saúde, a cidade também pode oferecer pagamentos mais elevados para os operadores que adotarem as tecnologias
híbridas e elétricas, dentro das fórmulas de remuneração acordadas.
Rio de Janeiro e São Paulo poderiam encorajar a
adoção de tecnologias de baixo carbono impondo
padrões mais restritos de eficiência de combustível
para novas concessões. Em São Paulo, isto poderia
ser aplicado aos quatro novos corredores BRTs intermunicipais e aos cinco novos corredores BRTs
da cidade. Empréstimos preferenciais poderiam ser
disponibilizados para operadores que optassem pelos ônibus híbridos e elétricos a taxas de juros mais
baixas do que empréstimos para os que adotarem os
ônibus a diesel.
O Rio de Janeiro está implementando três novos
corredores BRTs na cidade e poderia aproveitar a
oportunidade apresentada pelos Jogos Olímpicos de
2016 e suas resoluções, para formar uma nova frota
de transporte de baixo carbono. A Copa do Mundo
em 2014 é outra grande oportunidade para as cidades brasileiras avançarem no uso de tecnologias de
baixo carbono.
c. Global Perspective
c) Perspectiva Global
The C40 Climate Leadership Group is a network
of the world’s megacities taking action to reduce
greenhouse gas emissions (GHG). With a unique
set of assets, the C40 works with participating cities to address climate risks and impacts locally and
globally. This includes reducing traffic congestion,
pollution, and fossil fuel consumption.
O Grupo de Cidades Líderes pela Mudança Climática (Rede C40) é uma rede de megacidades do mundo que age para reduzir suas emissões de GEE. Com
um conjunto de ativos único, a C40 trabalha com as
cidades participantes para tratar dos riscos climáticos e impactos tanto localmente quanto globalmente.
Isto inclui reduzir os congestionamentos, a poluição
e o consumo de combustíveis fósseis.
35
The C40 cities of Chicago, Curitiba, London,
Mexico, New York, San Francisco, Seattle, Shanghai, Tokyo, and Toronto, have pioneered the use
of hybrid buses and are helping manufacturers to
understand what cities need, and how to improve
their technologies. The first hybrid buses operating in C40 cities - although much cleaner than
standard diesel buses - were not economically
viable based on a simple economic evaluation.
However, C40 cities have invested resources and
time in helping manufacturers to achieve economies of scale and to develop the market for hybrid
and electric buses. As a result, the technologies
have matured and are gaining momentum across
the world.
As cidades do C40, como Nova York, Seattle, Xangai, Chicago, São Francisco, México, Curitiba, Tóquio, Toronto e Londres, foram as pioneiras no uso
de ônibus híbridos, estão ajudando os fabricantes a
compreenderem o que as cidades necessitam e como
melhorarem suas tecnologias.
In November 2012, key participants in the C40CCI Hybrid & Electrical Bus Test Program in
Latin America, including city government officials and 12 local bus operators, joined in a unique
fact-finding trip covering a number of C40 cities
around the world, to investigate best practice in
transport policy, and study the performance and
economics of different bus technologies, including
hybrid, electric, and biofuel powered buses.
Em novembro de 2012, os principais participantes
do Programa de Testes de ônibus híbridos e elétricos da C40-CCI na América Latina, incluindo
funcionários do governo e 12 operadores de ônibus, uniram-se para uma viagem de averiguação
por algumas das cidades ao redor do mundo, que
participam do C40, para conhecerem melhores
práticas na política de transportes, estudar o desempenho e a economia de diferentes tecnologias
utilizadas em ônibus, incluindo híbridas, elétricas
e os biocombustíveis.
Os primeiros ônibus híbridos que circularam nas
cidades do C40, embora muito mais limpos do que
os ônibus a diesel convencionais, não eram financeiramente viáveis na visão puramente econômica. No
entanto, estas cidades têm investido tempo e recursos
para ajudar os fabricantes a atingir escalas economicamente viáveis e desenvolver um mercado de
ônibus híbridos e elétricos. Como resultado, essas
tecnologias amadureceram e estão ganhando força
em todo o mundo.
Amid growing confidence in new technologies,
the group met operators, transit authorities, and
bus suppliers in Gothenburg, London, Mexico
City, Shanghai, Shenzhen, and Stockholm. Visits showed that technology of battery-powered
buses could be implemented immediately. Market
growth, innovative business models, and public
incentives should counteract the higher price of
this low carbon option, which will produce savings in health care costs due to reduced pollution
and CO2 emissions.
Em meio à crescente confiança nas novas tecnologias, o grupo conheceu operadores, autoridades de
trânsito, e fornecedores de ônibus em Gotemburgo,
Londres, Cidade do México, Xangai, Shenzhen, e
Estocolmo. As visitas realizadas mostraram que a
tecnologia dos ônibus movidos à bateria pode ser
implantada imediatamente. O crescimento do mercado, modelos de negócios inovadores e incentivos
públicos devem contrapor o preço elevado desta
opção de baixo carbono, o que produzirá economia
nos custos de saúde devido à redução da poluição e
das emissões de CO2.
Authorities in Bogota, Curitiba, Rio de Janeiro,
and Sao Paulo, are keen to adopt low carbon technologies. IDB and C40-CCI are working closely
with city officials in each municipality to enable
these Latin American cities to realize the many
benefits of low carbon sustainable transport.
Other cities will be watching how those pioneer
metropolises overcome barriers and create appropriate policy and financial frameworks to accelerate the shift.
As autoridades de Bogotá, Curitiba, Rio de Janeiro
e São Paulo estão ansiosas em adotar as novas tecnologias de baixo carbono. O BID e a C40-CCI estão trabalhando diretamente com os governantes de
cada município para que estas cidades latino-americanas percebam os diversos benefícios do transporte
sustentável de baixo carbono e sirvam de exemplo
para outras cidades que estarão observando como
essas metrópoles pioneiras superaram as barreiras,
criaram políticas adequadas e mecanismos financeiros para acelerar a mudança.
a. Setting a Benchmark for
Technology Companies
a) Definir um Modelo de Referência para
Empresas de Tecnologia
Electricity-powered transportation is rapidly be-
O transporte movido à eletricidade está rapidamente se tornando uma solução viável para a redução
significativa da poluição e das emissões de GEE. Os
resultados do Programa permitem, com alta confiabilidade, dizer que os novos ônibus de 12 metros
(capacidade de 85 passageiros) movidos a combustíveis fósseis apresentaram médias menores dos seguintes fatores de emissão em gramas/km, ou seja,
emitem menos do que: 1000 para o CO2; 0,1 para
os hidrocarbonetos totais; 3,0 para o CO; 7,0 para
NOx e 0,1 para PM1.5. Ônibus elétricos puros não
emitem poluentes quando estão em operação.
coming a viable solution for significant pollution
abatement and GHG emissions reductions. The
results of the Program allow high confidence in
the fact that new 12 metre buses (85 passenger capacity) powered by fossil fuels perform better than
the following average emissions factors in grams/
kilometre, i.e. produce fewer emissions than: 1000
for CO2; 0.1for total hydrocarbons; 3.0 for CO; 7.0
Part III
Key Outcomes, Findings, and Recommendations
36
for NOx, and 0.1 for PM1.5. 100% electric buses
should not produce on-road emissions.
The Program confidently suggests a benchmark
for fuel consumption of a maximum of 10 gallons
(37.8 litres) per 100 km in the case of buses still
using diesel fuel, and in the case of electric buses,
energy consumption of less than 1.2 kWh per km
or 4.1 gallons (15.3 litres) of diesel fuel equivalent
per 100 km. The next recommended step for the
O Programa sugere uma referência para o consumo
de combustível de no máximo 10 galões (37,8 litros) por 100 km no caso dos ônibus que continuem
utilizando o diesel e no caso dos ônibus elétricos, o
consumo de energia inferior a 1,2 kwh por km ou
4,1 galões (15,3 litros) de diesel equivalente de combustível por 100 km.
conventional transport fleets.
O próximo passo recomendado para as cidades é
adotar estes números como padrões de desempenho
energético mínimos para todos os novos ônibus que
ingressarem nas frotas de transporte convencionais.
b. Employing New Tools for
City-level Decision-making
b) Empregando Novas Ferramentas para
Tomada de Decisões em Âmbito Municipal
Public decision-making in Latin America is often driven by the goal of identifying solutions to
poverty, public transportation, and public health.
However there are two additional challenges that
are increasingly impacting decision-making:
As decisões do poder público na América Latina
muitas vezes são impulsionadas pelo objetivo de
identificar soluções para a pobreza, transportes e
saúde pública. No entanto, existem dois desafios
adicionais que estão impactando cada vez mais as
tomadas de decisão:
cities is to adopt these figures as minimum energy
performance standards for all new buses entering
i) The majority of those people who rely on
public transportation are the same population
who experiences the greatest health consequences from pollution; and
ii) Low-income populations are often the most
exposed to the effects of climate change, another problem that must be tackled in the immediate future.
i) A maioria das pessoas que dependem do transporte público faz parte da mesma população que sofre as maiores consequências na saúde decorrentes
da poluição e;
ii) As populações de baixa renda são, frequentemente, as mais expostas aos efeitos das mudanças
climáticas, outro problema que deve ser enfrentado
em um futuro próximo.
It is precisely in this context that low carbon
É precisamente neste contexto que a tecnologia de
technology should be seen as an important op-
baixo carbono deve ser vista como uma importante
portunity. As cleaner transportation technologies
oportunidade. As tecnologias mais limpas de trans-
reduce the carbon impact from public transpor-
porte reduzem o impacto do carbono proveniente
tation, they thereby reduce some of the expendi-
dos transportes públicos, reduzindo assim parte das
ture on health. Consequently, if the impacts on
despesas com a saúde. Se os impactos sobre a saúde
health and the associated costs of care are taken
e os custos para os sistemas de saúde pública asso-
into account, the discussion on clean technologies
ciados forem levados em conta, a discussão sobre
becomes more compelling. These benefits have
tecnologias limpas se torna ainda mais atraente.
already been proven by several studies, including
estudos(7), incluindo este Programa.
To incorporate all of these complexities into their
Para incorporar todas essas complexidades em suas
tools to support the combined evaluation of environmental and health solutions. It is no longer
viable to employ old technologies for bus transport, or to continue to extend urban highways
for private cars, and then increase the capacity of
healthcare systems to cope with avoidable diseases
7.Veja por exemplo, a revisão da pesquisa internacional em Alcaldía Mayor de Bogotá Secretaría Distrital de Ambiente, 2010. Plano Decenal de Descontaminación.
Esses benefícios foram comprovados por diversos
this Program(7).
decision-making, cities are working with new
7. See, e.g. the review of international research in Alcaldía Mayor de Bogota - Secretaría Distrital de Ambiente, 2010. Plan Decenal de Descontaminación.
37
associated with those transport technologies. For
this reason several C40 cities are developing policies and plans to tackle the problem of pollution in
decisões, as cidades estão trabalhando com novas
ferramentas para apoiar a avaliação conjunta das
soluções ambientais e da saúde. Não é viável continuar empregando antigas tecnologias no transporte ou continuar a ampliar ruas e avenidas para
fomentar o uso dos veículos privados e assim, aumentando a conta dos sistemas de saúde que lidam
com as doenças evitáveis, associadas às tecnologias
antigas de transporte. Por esta razão, várias cidades
participantes do C40 estão desenvolvendo políticas
e planos para combater os problemas da poluição de
38
an integrated way, including working to make their
forma integrada, o que inclui trabalhar para tornar
transportation systems cleaner and more efficient.
seus sistemas de transporte mais eficientes e limpos.
The IDB and C40 are helping cities to integrate
criteria for decision-making in order to facilitate
a move to an Avoid-Shift-Improve approach. This
approach recognizes that reducing/avoiding motorized travel requires better integration of land
use and transport planning policies coupled with
Travel Demand Management (TDM) measures.
Where travel is unavoidable, it will be important
to enable a shift from private vehicles to public
transport and non-motorized transport modes.
Finally, the efficiency of transport must improve
via stricter energy/fuel standards and the introduction of new technologies. It is in this area that
the results of the Program should enable cities to
plan transport systems centred around BRTs – the
new paradigm for transportation which will reduce the numbers of buses required and increase
capacity in relation to passenger numbers and
trips, reduce fuel consumption, and reduce or
eliminate tail pipe and GHG emissions. The result
will be major reductions in health costs and climate change risks.
O BID e a C40 estão ajudando as cidades a integrar seus critérios de tomada de decisão, a fim
de facilitar a mudança para uma abordagem
“Evitar-Mudar-Melhorar”. Esta visão reconhece
que para reduzir ou evitar viagens motorizadas é
necessário melhorar a integração das políticas de
uso da terra e o planejamento do transporte, juntamente com medidas de Gestão da Demanda de
Viagens (GVD). Quando a viagem for inevitável,
é importante permitir a troca do uso do veículo
privado pelo transporte público e meios de transporte não-motorizados.
Enfim, a eficiência do transporte deve melhorar
por meio do uso de padrões mais rigorosos de
energia/combustíveis e da introdução de novas
tecnologias. É nesta área que os resultados do Programa deverão permitir que as cidades planejem
seus sistemas de transporte centrados em BRTs,
o novo paradigma para os transportes que irão
reduzir a quantidade de ônibus necessários, aumentar a capacidade do transporte de passageiros
e de viagens, diminuir o consumo de combustível e
reduzir ou eliminar tanto as emissões dos poluentes provenientes dos escapamentos, quanto as dos
GEE. Como resultado haverá redução significativa
dos custos para o setor da saúde e dos riscos trazidos pelas mudanças climáticas.
The Program has shown the potential value of
employing electric and hybrid powered buses in
cities in Latin America. The evidence provided by
the Program can be used with confidence to support decision-making, demonstrate true costs of
deployment, and promote efforts to make these
new technologies affordable for operators and
transit authorities. Although it may be necessary
to offer incentives to operators in order for these
technologies to be cost effective in the short term,
the IDB and the C40 are confident that increased
demand will reduce costs and therefore, the need
for subsidies from the public sector.
O Programa mostrou o valor potencial do uso de
ônibus movidos à eletricidade e híbridos nas cidades da América Latina. As evidências fornecidas
pelo Programa podem ser usadas com confiança
para apoiar decisões, demonstrar custos reais de implantação e promover esforços com o intuito de que
as novas tecnologias sejam acessíveis, tanto para
operadores, quanto para gestores de trânsito. Embora, talvez haja a necessidade de oferecer incentivos
para os operadores para que essas tecnologias sejam
rentáveis em curto prazo, tanto o BID quanto o C40
estão confiantes que o aumento da demanda reduzirá os custos e consequentemente a necessidade
de subsídios do setor público.
c. Key Findings and
Recommendations
39
c) Principais Resultados e Recomendações
The Program has demonstrated the significant effects of hybrid and electric buses as compared to
conventional diesel vehicles:
i) Emissions fade-out of criteria pollutants
including PM1.5, which shows reductions of
75% on average;
ii) Reductions in CO2 emissions of 26%
on average;
iii) More efficient fuel consumption based on
reductions of between 31% and 40% depending on the city´s altitude in the case of hybridelectric buses, and up to 77% in the case of
full electric battery powered buses (equivalent fuel consumption).
Table 1 shows 10 years estimated reductions in
CO2 and PM1.5, and fuel savings as fleets migrate
progressively towards hybrid and electric buses in
some C40 Latin American cities.
O estudo mostrou efeitos benéficos significativos no
uso dos ônibus híbridos e elétricos em comparação
aos ônibus a diesel convencionais:
i) Atenuação das emissões dos poluentes critério, incluindo PM1.5, que apresentou redução de 75% em
média;
ii) Redução de 26%, em média, das emissões de CO2;
iii) Maior eficiência no consumo de combustível,
com reduções entre 31% e 40%, dependendo da altitude da cidade no caso dos ônibus híbridos e até
77% no caso dos ônibus elétricos puros (a bateria),
utilizando consumo de combustível equivalente.
A Tabela 1 mostra a redução estimada, para um período de 10 anos, de CO2 e PM1.5 e a economia de
combustível conforme a migração progressiva das
frotas de ônibus para tecnologias híbridas e elétricas
em algumas das cidades latino-americanas participantes do C40 .
Table 1
Emissions reductions and fuel savings over 10 years under a realistic scenario of 30,000 diesel buses
replaced by hybrid and electric vehicles
Tabela 1
Redução das emissões e economia de combustível em 10 anos, sob um cenário realista de 30.000 ônibus a diesel
substituídos por veículos híbridos e elétricos
CO2:
(Million tons)
PM1,5
(Tons)
Fuel
Equivalent
(Million gal)
Fuel
Equivalent
(Million liters)
USD
Savings in fuel
(Million)
Bogota
3,3
280
300
1,100
1,200
Buenos Aires
0,9
150
70
300
300
Rio de Janeiro
1,9
220
150
600
500
Sao Paulo
3,8
1,000
320
1,200
1,100
Total
10
1,650
840
3,200
3,100
Source: C40 calculation from Program’s data.
40
As cities migrate towards low carbon fleets in
public transport, Latin America will become a
significant contributor to actions mitigating CO2
emissions and black carbon. Citizens throughout
the region will reap the benefits of improved air
quality and financial savings by conserving fuel.
Com as cidades migrando para frotas de baixo carbono no transporte público, a América Latina se
tornará um contribuinte significativo das ações de
mitigação das emissões de CO2 e de Black Carbon.
Os cidadãos de toda a região vão colher os benefícios da melhora na qualidade do ar e da economia
financeira pela conservação de combustível.
The Program also found that:
O Programa também mostrou que:
i) Driving patterns, driver competence, and
steepness of the terrain affect the performance
of low carbon buses;
i. Padrões de condução, competência do motorista e a declividade do terreno afetam o desempenho dos ônibus de baixo carbono;
ii) Ten-year life-cycle analysis of hybrid and
electric buses results in lower total present cost
compared to conventional diesel buses, in several scenarios.
ii. Os resultados da análise de um ciclo de vida
de 10 anos apontou que os ônibus híbridos e
elétricos apresentam custo presente total menor
quando comparados ao ônibus a diesel convencional, em diversos cenários;
Results reveal that these technologies can compete with conventional buses, particularly when
coupled with initial incentives, financing arrangements, and creative business models for the elec-
Os resultados revelaram que as novas tecnologias de
ônibus podem competir com as convencionais, particularmente quando associadas a incentivos iniciais, mecanismos de financiamentos e modelos de
negócios criativos para seus componentes elétricos.
tric vehicle’s components.
41
Key Recommendations:
Principais Recomendações:
Bus manufacturers are encouraged to pay at-
Os fabricantes de ônibus devem ser encorajados
a seguir as regulamentações e a adaptar seus
produtos às diretrizes do mercado latino-americano, especialmente no que se refere ao peso dos
veículos, que pode afetar as avaliações econômicas pelos operadores. Os fornecedores devem ser
convidados a participar do desenvolvimento das
soluções financeiras que facilitarão as aquisições
dos novos veículos por parte dos operadores de
ônibus da cidade.
tention to current regulations and to adapt their
products to the Latin American market directives,
especially regarding vehicle architecture weights,
which can affect economic evaluations of bus operations. Suppliers should be invited to participate
in the development of financial solutions to facilitate the acquisition of these new vehicles by city
bus operators.
Cities and national governments should be encouraged to introduce and maintain certain incentives, such as low or zero VAT, import duty,
and local taxes, in order to facilitate the initial up-
As cidades e o governo federal devem ser motivados a introduzir e manter os incentivos adequados,
como baixar ou zerar os impostos de importação e
locais, a fim de facilitar a arrancada inicial para
implementação de ônibus de baixo carbono.
take of low carbon vehicles.
Given the positive effect of the new technologies
on population health and health sector costs, governments should, for example, consider contributing to the initial capital costs through direct subsidies or by allowing marginal increases to fares.
Such are the models adopted in cities where lowcarbon technology bus fleets have been deployed.
Additionally, diesel prices should be corrected to
reflect the real price of the fuel and pollution taxes
should be imposed on this energy source.
Cities in Latin America are renewing their bus
fleets, creating a market of not less than 30,000
buses within the next 10 years. Old vehicles should
be scrapped and replaced by low carbon technologies. Governments should develop, implement,
and enforce strict fuel performance regulations
for buses to encourage the building of clean public
transportation. The data provided by the Program
are strong and persuasive. Results support firm
benchmarks that cities can apply with confidence
when setting regulation.
Dado os efeitos positivos das novas tecnologias sobre a saúde da população e os custos do setor, os
governos poderiam, por exemplo, considerar contribuir para os custos iniciais de capital por meio
de subsídios diretos ou permitindo aumento marginal das tarifas, tais como os modelos adotados
em cidades onde as tecnologias de baixo carbono
têm sido implementadas nas frotas de ônibus. Adicionalmente, o preço do diesel deve ser corrigido
para refletir o valor real do combustível e impostos
sobre a poluição devem ser atribuídos a esta fonte
de energia.
As cidades da América Latina estão renovando
suas frotas de ônibus, criando um mercado não
menor que 30.000 ônibus dentro dos próximos
10 anos. Veículos antigos devem ser destruídos e
substituídos por tecnologias de baixo carbono. Os
governos devem desenvolver, implementar e fazer
cumprir rigorosos regulamentos de desempenho
de combustível para ônibus, incentivando a consolidação de um sistema de transporte público
limpo. Os dados fornecidos pelo Programa são
fortes e persuasivos, propondo referências sólidas
que podem ser utilizadas com confiança nas definições normativas.
In summary, Latin American cities have a great
in low carbon sustainable mobility.
Por fim, as cidades latino-americanas têm uma
grande oportunidade de liderar os mercados das
tecnologias de transporte de baixo carbono, particularmente ônibus híbridos e elétricos. Os esforços
econômicos necessários serão compensados pelos
intangíveis benefícios ambientais e à saúde que
virão. Tanto o BID quanto o C40-CCI têm o profundo compromisso de ajudar as cidades a guiar
seus setores de transporte para a vanguarda da
mobilidade sustentável de baixo carbono.
Authorship & Acknowledgements
Autoria e Agradecimentos
This document was prepared extracting the main
Este documento foi elaborado extraindo os prin-
data and findings of the studies carried out by
cipais dados e conclusões dos estudos realizados
opportunity to drive the markets for low carbon
transport technologies, and particularly hybrid
and electric buses. The economic effort required
would far outweigh the large environmental and
health benefits that will accrue. Both the IDB and
C40 have a deep commitment to helping lead cities to move their transport sectors to the frontier
ISSRC and Dalberg, contractors of the C40-CCI
Hybrid Electric Bus Test Program, which was
made possible by financial support from the IDB.
The following people worked on the production
of the publication: Manuel Olivera, C40-CCI
Regional Director and HEBTP Manager; Mauricio Osses and James Lents from ISSRC; Sergio
Deambrosi and Carlos Mojica from IDB; Adalberto Maluf, C40-CCI CD in Sao Paulo; Cristina
Mendonça, C40-CCI CD in Rio; Amanda Eichel,
C40 Director of Initiatives and Regions; Brooke
Russell, C40 Communications; Mike Marinello,
C40 Communications Director; Sarah Potts, C40
Deputy Director of Initiatives and Regions; and
Emily Morris, C40 Communications. Also involved in the preparation of this document: Sistemas Sustentables, Cecilia Ibarra, Marco Martins, Danilo Sasaki, Cynthia Little, Mariana Paes,
Tamara Osses and Javier Henriquez.
pela ISSRC e Dalberg, contratados pelo C40-CCI
Programa de Testes de Ônibus híbridos e elétricos,
o qual foi possível graças ao apoio financeiro do
BID. As seguintes pessoas trabalharam na produção deste documento: Manuel Olivera, Diretor
regional da C40-CCI e Administrador do HEBTP; Mauricio Osses e James Lents pela ISSRC,
Sergio Deambrosi e Carlos Mojica do BID; Adalberto Maluf, C40-CCI CD em São Paulo; Cristina Mendonça, C40-CCI CD no Rio de Janeiro;
Amanda Eichel, C40 Diretora de iniciativas e
regiões; Brooke Russell, C40 Comunicações; Mike
Marinello, C40 Diretor de comunicações; Sarah
Potts, C40 Vice-diretora de iniciativas e regiões; e
Emily Morris, C40 Comunicações. Também estão
envolvidas na preparação deste documento: Sistemas Sustentables, Cecilia Ibarra, Marco Martins e
Danilo Sasaki. E agradecimentos pelo suporte de
Cynthia Little, Mariana Paes, Tamara Osses e Javier Henríquez.
44
Special acknowledgements to the
following institutions:
Agradecimentos especiais para as
seguintes instituições:
Bogota:
• Alcaldía Mayor de Bogotá
• TransMilenio S.A.
• Secretaría de Movilidad
• Secretaría de Ambiente
• Ministerio de Transporte
• Ministerio de Ambiente y Desarrollo Sostenible
• Express del Futuro S.A.
Rio de Janeiro:
• Secretaria Municipal de Transporte da Prefeitura da
Cidade do Rio de Janeiro
• Secretaria Municipal de Meio Ambiente da Prefeitura
da Cidade do Rio de Janeiro
• Gabinete do Prefeito, Prefeitura da Cidade do Rio
de Janeiro
• Federação das Empresas de Transportes de
Passageiros do Estado do Rio de Janeiro
• Rio Ônibus - Empresas de Ônibus da Cidade do Rio
de Janeiro
• Instituto Nacional de Eficiência Energética
• Programa Nacional da Racionalização do Uso dos
Derivados de Petróleo e do Gás Natural
• Centro de Pesquisas Leopoldo Américo Miguez de Mello
• Banco Nacional de Desenvolvimento Econômico e
Social, BNDS
• Secretaria de Estado de Transporte
• Secretaria de Estado do Ambiente, Subsecretaria de
Economia Verde
Sao Paulo
• Prefeitura da Cidade do Sao Pãulo
• Secretaria Municipal de Transportes
• Secretaria do Verde e Meio Ambiente do Sao Pãulo
• São Paulo Transportes
• Transpass
• Ambiental e Elektro Eletricidade e Serviços S.A.
Santiago de Chile
• Transantiago
• Subus Chile S.A.
• Ministerio de Transportes y Telecomunicaciones
• Centro de Innovación del Litio, Universidad de Chile
45
Special gratitude to the following companies that
accepted the challenge of providing test buses to the
program, and to their always supportive staff and
professional teams:
Agradecimento especial às seguintes empresas que
aceitaram o desafio de fornecer ônibus de teste para
o Programa, e para a suas equipes de profissionais,
sempre solidários:
• Volvo do Brasil Veículos Ltda.
• BYD y PracoDidacol S.A., su concesionario
en Colombia
• YoungMan y Rattan Holding S.A., su
concesionario en Colombia
• Eletra Industrial Ltda. (Brazil)
• Hankuk Fiber (Korea)
Special acknowledgments to the following people
who made this program happen:
Agradecimentos especiais às seguintes pessoas que
fizeram este programa acontecer:
• Felipe Targa, Ex Viceministro de
Transporte, Colombia
• Deysi Rodríguez, Especialista Ambiental,
TransMilenio S.A.
• Steve Crolius, Director del Programa de Transporte
de CCI
• Andrew Kessel, Director Financiero de la WJCF
• Antiguos directivos de CCI: Linn Schenk, Kristin
Wadhwa, Corrie Martin
• Fabio Lorençon, Senior Sales Engineer, Volvo
• Eduardo Behrentz, Professor, University of
Los Andes
• IDB Staff: Juan Pablo Bonilla, Teodoro Clemente Noel,
Maria Paola Bustos, Andrea Giraldo, Paula Castillo,
Francisco Arango, Laura Mondragón
And finally to the C40 staff, whose support
was essential:
Finalmente, agradecimentos aos funcionários da C40,
cujo apoio foi essencial:
• Jay Carson, Director Ejecutivo
• Amanda Eichel, Directora de Iniciativas
y Regiones
• Johanna Partin, Directora Regional para Norte
América y,
• David Cusack, Director Administrativo
46
Abbreviations
Siglas
BEV Battery electric vehicles
VEB: Veículo Elétrico a Bateria
BNDES Brazilian Development Bank
BNDES: Banco Nacional do Desenvolvimento
BRT Bus Rapid Transit
BRT: Ônibus de Transito Rápido
CO2 Carbon dioxide (always understood in this
publication as equivalent -e)
CO2: Dióxido de carbono (Sempre entendido
nesta publicação como equivalente -e)
CCI Clinton Climate Initiative, a program of the
William J. Clinton Foundation
IDB Inter-American Development Bank
CCI: Clinton Climate Initiative, Iniciativa
Climática Clinton, um programa da fundação
William J. Clinton
BID: Banco Interamericano de Desenvolvimento
FC Fuel consumption
FEB: Ônibus Elétrico Puro
FC/Pax Fuel consumption by passenger
FC: Consumo de Combustível
GEF Global Environment Facility
FC/Pax: Consumo de Combustível por Passageiro
GHG Green House Gases
GEF: Fundo Global para o Meio Ambiente
GDP Gross Domestic Product
GEE: Gases de Efeito Estufa
HEBTP Hybrid Electric Bus Test Program
PIB: Produto Interno Bruto
IEA International Energy Agency
ISSRC International Sustainable Systems
Research Center
NPV Net present value
PM Particulate matter
SITP (Sistema Integrado de Transporte)
Integrated Public Transport System
TDM Travel Demand Management
VAT Value Aggregated Tax
HEBTP: Programa para Testes de Ônibus
Híbridos e Elétricos (Siglas em Inglês)
IEA: Agência Internacional de Energia
(Siglas em Inglês)
ISSRC: International Sustainable Systems
Research Center
RDB: Ônibus a Diesel de Referência
(Siglas em Inglês)
PHB: Ônibus Híbrido em Paralelo
(Siglas em Inglês)
SHB: Ônibus Híbrido em Série (Siglas em Inglês)
PM: Material Particulado (Siglas em Inglês)
SITP: Sistema Integrado de Transporte
GVD: Gestão da Demanda de Viagens
47
tapa 3
About C40
The C40 Cities Climate Leadership Group (C40) is a network of large and engaged cities from around the world committed to implementing
meaningful and sustainable climate-related actions locally that will help address climate change globally. C40 was established in 2005 and
expanded via a partnership in 2006 with President William J. Clinton’s Climate Initiative (CCI). The current chair of the C40 is New York City Mayor
Michael R. Bloomberg. To learn more about the work of C40 and our Cities, please visit www.c40.org, follow us on Twitter @c40cities and like us
on Facebook at http://www.facebook.com/C40Cities.
Sobre o C40
O Grupo C40 de Grandes Cidades para Liderança Climática (C40) é uma rede de grandes cidades ao redor do mundo comprometidas na
implementação de ações, em nível local, significativas e sustentáveis relacionadas ao clima que ajudarão a enfrentar as mudanças climáticas no
mundo. O C40 foi criado em 2005 e ampliado através de uma parceria em 2006 com a Iniciativa Climática do Presidente William J. Clinton (CCI). O
atual presidente do C40 é o prefeito de Nova York Michael R. Bloomberg. Para saber mais sobre o trabalho do C40 e as cidades participantes, por
favor visite www.c40.org, siga-nos no Twitter @c40cities, e curta nossa página no Facebook em http://www.facebook.com/C40Cities.
www.issrc.org
www.indivisual.cl

Low carbon technologies can transform Latin America`s bus

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