Simulação de um terminal de transporte urbano operando com ônibus elétrico híbrido: avaliação do consumo de energia e estratégias de recarga

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2021
Autor(a) principal: Souza, Gustavo Rodrigues de
Orientador(a): Não Informado pela instituição
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Dissertação
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Curitiba
Brasil
Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica e Informática Industrial
UTFPR
Programa de Pós-Graduação: Não Informado pela instituição
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Não Informado pela instituição
Palavras-chave em Português:
Link de acesso: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/27970
Resumo: Recently, the replacement of fossil fuel energy matrix for clean energy has received great attention in public transport. Several Brazilian cities have provided resources for the acquisition of electric or hybrid electric buses whose battery recharge can be made by an external source (plug-in). In this context, there is a great challenge in evaluating energy consumption and establishing strategies for recharging buses. In this dissertation, a simulation model from the literature for the operation of a hybrid-electric bus is used to evaluate the energy consumption of the bus from a given driving cycle. A driving cycle is determined by a speed profile during the journey taken by the bus. From GPS data acquired during the movement of buses in the public transport of Curitiba, a speed profile is built for different bus lines of Pinheirinho terminal. About 5,500 driving cycles are then obtained for buses of 21 lines of the terminal. The objective is to simulate the electric energy consumption of buses and obtain the State of Charge (SOC) of the batteries for each bus returning to the terminal. Based on this information, another (discrete event) simulation model was developed to simulate the operation of Pinheirinho terminal in Curitiba, by replacing buses of 11 bus lines of the terminal by hybrid electric ones. In the discrete event simulation, a charging station installed inside the terminal allows recharging batteries of the hybrid electric buses. Two scenarios of battery recharge are evaluated when buses enter the terminal: i) SOC below 30%; ii) opportunity recharge, when SOC is between 30-50% and the bus stop time at the terminal is greater than 10 min. The results show that the performance indicators for scenario 2 are slightly better than for scenario 1. The performance indicators are: average recharge time, average waiting time for recharge, average time spent in the terminal and size of the queue generated by using the charging station. In particular, scenario 2 is able to better distribute recharges throughout the day, reducing the length of the charging station queue at certain times of the day.
id UTFPR-12_d87d8a62159deff33d70aefdb4675aff
oai_identifier_str oai:repositorio.utfpr.edu.br:1/27970
network_acronym_str UTFPR-12
network_name_str Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT))
repository_id_str
spelling Simulação de um terminal de transporte urbano operando com ônibus elétrico híbrido: avaliação do consumo de energia e estratégias de recargaSimulation of an urban transport terminal operating with hybrid electric bus: energy consumption assessment and recharging strategiesTransporte urbanoÔnibus elétricoMétodos de simulaçãoPesquisa operacionalEnergia elétrica - ConsumoUrban transportationElectric busesSimulation methodsOperations researchElectric power consumptionCNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::CIENCIA DA COMPUTACAOEngenharia ElétricaRecently, the replacement of fossil fuel energy matrix for clean energy has received great attention in public transport. Several Brazilian cities have provided resources for the acquisition of electric or hybrid electric buses whose battery recharge can be made by an external source (plug-in). In this context, there is a great challenge in evaluating energy consumption and establishing strategies for recharging buses. In this dissertation, a simulation model from the literature for the operation of a hybrid-electric bus is used to evaluate the energy consumption of the bus from a given driving cycle. A driving cycle is determined by a speed profile during the journey taken by the bus. From GPS data acquired during the movement of buses in the public transport of Curitiba, a speed profile is built for different bus lines of Pinheirinho terminal. About 5,500 driving cycles are then obtained for buses of 21 lines of the terminal. The objective is to simulate the electric energy consumption of buses and obtain the State of Charge (SOC) of the batteries for each bus returning to the terminal. Based on this information, another (discrete event) simulation model was developed to simulate the operation of Pinheirinho terminal in Curitiba, by replacing buses of 11 bus lines of the terminal by hybrid electric ones. In the discrete event simulation, a charging station installed inside the terminal allows recharging batteries of the hybrid electric buses. Two scenarios of battery recharge are evaluated when buses enter the terminal: i) SOC below 30%; ii) opportunity recharge, when SOC is between 30-50% and the bus stop time at the terminal is greater than 10 min. The results show that the performance indicators for scenario 2 are slightly better than for scenario 1. The performance indicators are: average recharge time, average waiting time for recharge, average time spent in the terminal and size of the queue generated by using the charging station. In particular, scenario 2 is able to better distribute recharges throughout the day, reducing the length of the charging station queue at certain times of the day.Recentemente, a substituição da matriz energética de combustíveis fósseis para energia limpa tem recebido grande atenção no transporte público. Várias cidades brasileiras têm destinado recursos para aquisição de ônibus elétricos ou elétrico-híbridos com capacidade de recarga por uma fonte externa (“plug-in”). Neste contexto, existe um grande desafio na avaliação do consumo de energia e estabelecimento de estratégias para recarga dos ônibus. Nesta dissertação, um modelo de simulação da literatura do funcionamento de um ônibus elétrico-híbrido é utilizado para avaliar o consumo de energia do ônibus a partir de um ciclo de condução dado. Um ciclo de condução é determinado por um perfil de velocidade durante o trajeto realizado pelo ônibus. A partir de dados de GPS adquiridos durante a movimentação dos ônibus do transporte público de Curitiba, um perfil de velocidade é construído para diferentes linhas de ônibus do terminal Pinheirinho. Cerca de 5.500 ciclos de condução são então obtidos para os ônibus de 21 linhas de ônibus do terminal. O objetivo é avaliar por simulação o consumo de energia elétrica dos ônibus e obter o “State of Charge” (SOC) das baterias de cada ônibus ao retornar ao terminal. A partir desta informação, um outro modelo de simulação (de eventos discretos) foi desenvolvido para simular a operação do terminal Pinheirinho de Curitiba, substituindo-se os ônibus de 11 linhas do terminal por ônibus elétrico-híbridos. Na simulação de eventos discretos, uma estação de recarga instalada dentro do terminal permite que as baterias dos ônibus elétrico-híbridos sejam recarregadas. Dois cenários de recarga das baterias são avaliados quando os ônibus entram no terminal: i) SOC abaixo de 30%; ii) recarga de oportunidade, quando o SOC está entre 30-50% e o tempo de parada do ônibus no terminal é maior que 10 min. Os resultados mostram que os indicadores de desempenho para o cenário 2 são um pouco melhores do que para cenário 1. Como indicadores de desempenho tem-se: tempo médio de recarga, tempo médio de espera para recarga, tempo médio de permanência no terminal e tamanho da fila gerada pela utilização da estação de recarga. Particularmente, o cenário 2 é capaz de distribuir melhor as recargas ao longo do dia, reduzindo o tamanho da fila da estação de recarga em determinados períodos do dia.Universidade Tecnológica Federal do ParanáCuritibaBrasilPrograma de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica e Informática IndustrialUTFPRLüders, Ricardohttps://orcid.org/ 0000-0001-6483-4694http://lattes.cnpq.br/5158617067991861Rosa, Marcelo de Oliveirahttps://orcid.org/ 0000-0002-8885-7003http://lattes.cnpq.br/0897919842779594Luders, Ricardohttps://orcid.org/ 0000-0001-6483-4694http://lattes.cnpq.br/5158617067991861Silveira, Semida.Souza, Gustavo Rodrigues de2022-04-12T17:11:30Z2022-04-12T17:11:30Z2021-12-15info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfSOUZA, Gustavo Rodrigues de. Simulação de um terminal de transporte urbano operando com ônibus elétrico híbrido: avaliação do consumo de energia e estratégias de recarga. 2021. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica e Informática Industrial) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2021.http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/27970porhttp://creativecommons.org/licenses/by/4.0/info:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT))instname:Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR)instacron:UTFPR2022-04-13T06:07:27Zoai:repositorio.utfpr.edu.br:1/27970Repositório InstitucionalPUBhttp://repositorio.utfpr.edu.br:8080/oai/requestriut@utfpr.edu.br || sibi@utfpr.edu.bropendoar:2022-04-13T06:07:27Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT)) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR)false
dc.title.none.fl_str_mv Simulação de um terminal de transporte urbano operando com ônibus elétrico híbrido: avaliação do consumo de energia e estratégias de recarga
Simulation of an urban transport terminal operating with hybrid electric bus: energy consumption assessment and recharging strategies
title Simulação de um terminal de transporte urbano operando com ônibus elétrico híbrido: avaliação do consumo de energia e estratégias de recarga
spellingShingle Simulação de um terminal de transporte urbano operando com ônibus elétrico híbrido: avaliação do consumo de energia e estratégias de recarga
Souza, Gustavo Rodrigues de
Transporte urbano
Ônibus elétrico
Métodos de simulação
Pesquisa operacional
Energia elétrica - Consumo
Urban transportation
Electric buses
Simulation methods
Operations research
Electric power consumption
CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::CIENCIA DA COMPUTACAO
Engenharia Elétrica
title_short Simulação de um terminal de transporte urbano operando com ônibus elétrico híbrido: avaliação do consumo de energia e estratégias de recarga
title_full Simulação de um terminal de transporte urbano operando com ônibus elétrico híbrido: avaliação do consumo de energia e estratégias de recarga
title_fullStr Simulação de um terminal de transporte urbano operando com ônibus elétrico híbrido: avaliação do consumo de energia e estratégias de recarga
title_full_unstemmed Simulação de um terminal de transporte urbano operando com ônibus elétrico híbrido: avaliação do consumo de energia e estratégias de recarga
title_sort Simulação de um terminal de transporte urbano operando com ônibus elétrico híbrido: avaliação do consumo de energia e estratégias de recarga
author Souza, Gustavo Rodrigues de
author_facet Souza, Gustavo Rodrigues de
author_role author
dc.contributor.none.fl_str_mv Lüders, Ricardo
https://orcid.org/ 0000-0001-6483-4694
http://lattes.cnpq.br/5158617067991861
Rosa, Marcelo de Oliveira
https://orcid.org/ 0000-0002-8885-7003
http://lattes.cnpq.br/0897919842779594
Luders, Ricardo
https://orcid.org/ 0000-0001-6483-4694
http://lattes.cnpq.br/5158617067991861
Silveira, Semida
.
dc.contributor.author.fl_str_mv Souza, Gustavo Rodrigues de
dc.subject.por.fl_str_mv Transporte urbano
Ônibus elétrico
Métodos de simulação
Pesquisa operacional
Energia elétrica - Consumo
Urban transportation
Electric buses
Simulation methods
Operations research
Electric power consumption
CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::CIENCIA DA COMPUTACAO
Engenharia Elétrica
topic Transporte urbano
Ônibus elétrico
Métodos de simulação
Pesquisa operacional
Energia elétrica - Consumo
Urban transportation
Electric buses
Simulation methods
Operations research
Electric power consumption
CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::CIENCIA DA COMPUTACAO
Engenharia Elétrica
description Recently, the replacement of fossil fuel energy matrix for clean energy has received great attention in public transport. Several Brazilian cities have provided resources for the acquisition of electric or hybrid electric buses whose battery recharge can be made by an external source (plug-in). In this context, there is a great challenge in evaluating energy consumption and establishing strategies for recharging buses. In this dissertation, a simulation model from the literature for the operation of a hybrid-electric bus is used to evaluate the energy consumption of the bus from a given driving cycle. A driving cycle is determined by a speed profile during the journey taken by the bus. From GPS data acquired during the movement of buses in the public transport of Curitiba, a speed profile is built for different bus lines of Pinheirinho terminal. About 5,500 driving cycles are then obtained for buses of 21 lines of the terminal. The objective is to simulate the electric energy consumption of buses and obtain the State of Charge (SOC) of the batteries for each bus returning to the terminal. Based on this information, another (discrete event) simulation model was developed to simulate the operation of Pinheirinho terminal in Curitiba, by replacing buses of 11 bus lines of the terminal by hybrid electric ones. In the discrete event simulation, a charging station installed inside the terminal allows recharging batteries of the hybrid electric buses. Two scenarios of battery recharge are evaluated when buses enter the terminal: i) SOC below 30%; ii) opportunity recharge, when SOC is between 30-50% and the bus stop time at the terminal is greater than 10 min. The results show that the performance indicators for scenario 2 are slightly better than for scenario 1. The performance indicators are: average recharge time, average waiting time for recharge, average time spent in the terminal and size of the queue generated by using the charging station. In particular, scenario 2 is able to better distribute recharges throughout the day, reducing the length of the charging station queue at certain times of the day.
publishDate 2021
dc.date.none.fl_str_mv 2021-12-15
2022-04-12T17:11:30Z
2022-04-12T17:11:30Z
dc.type.status.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.type.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/masterThesis
format masterThesis
status_str publishedVersion
dc.identifier.uri.fl_str_mv SOUZA, Gustavo Rodrigues de. Simulação de um terminal de transporte urbano operando com ônibus elétrico híbrido: avaliação do consumo de energia e estratégias de recarga. 2021. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica e Informática Industrial) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2021.
http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/27970
identifier_str_mv SOUZA, Gustavo Rodrigues de. Simulação de um terminal de transporte urbano operando com ônibus elétrico híbrido: avaliação do consumo de energia e estratégias de recarga. 2021. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica e Informática Industrial) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2021.
url http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/27970
dc.language.iso.fl_str_mv por
language por
dc.rights.driver.fl_str_mv http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
info:eu-repo/semantics/openAccess
rights_invalid_str_mv http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
eu_rights_str_mv openAccess
dc.format.none.fl_str_mv application/pdf
dc.publisher.none.fl_str_mv Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Curitiba
Brasil
Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica e Informática Industrial
UTFPR
publisher.none.fl_str_mv Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Curitiba
Brasil
Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica e Informática Industrial
UTFPR
dc.source.none.fl_str_mv reponame:Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT))
instname:Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR)
instacron:UTFPR
instname_str Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR)
instacron_str UTFPR
institution UTFPR
reponame_str Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT))
collection Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT))
repository.name.fl_str_mv Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT)) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR)
repository.mail.fl_str_mv riut@utfpr.edu.br || sibi@utfpr.edu.br
_version_ 1850498256309583872