Os efeitos do pré-aquecimento no consumo de combustível e nas emissões dos veículos parecem mínimos

Os resultados mostram que o arranque a frio é um desafio, especialmente para veículos movidos a diesel em condições frias de inverno. Durante a campanha de medição realizada na Finlândia, as temperaturas exteriores desceram até -28 graus Celsius, o que se reflectiu nas emissões dos veículos. A rota percorrida na campanha de medição teve como objetivo replicar cenários típicos de deslocamento, incluindo condução urbana e rodoviária, bem como paradas em cruzamentos e semáforos.

Os veículos circulavam no mesmo trajeto em três condições: após partida a frio, pré-aquecidos e com o motor já aquecido durante a condução. Após um arranque a frio, o líquido de arrefecimento do motor necessitou de quase todo o percurso (13,8 km, cerca de 19 minutos) para atingir a temperatura ideal de funcionamento (>60°C). Os veículos estudados foram equipados com pré-aquecedores elétricos ou movidos a combustível.

“Pré-aquecedores eficientes (pelo menos 1 kW) ajudaram a aquecer o líquido de arrefecimento do motor antes da partida, mas não aceleraram significativamente o alcance da temperatura operacional ideal. As temperaturas iniciais mais altas melhoraram principalmente o conforto do veículo, proporcionando uma cabine mais quente e evitando o congelamento das janelas. Além disso, , de acordo com os fabricantes de automóveis, o pré-aquecimento pode reduzir o desgaste do motor durante as partidas a frio”, afirma o pesquisador de pós-doutorado Ville Leinonen, da Universidade do Leste da Finlândia.

O estudo constatou um consumo geral de combustível ligeiramente inferior (10-20%) quando o veículo foi conduzido após aquecimento, em comparação com o arranque a frio. Apenas dois dos seis veículos estudados, ambos equipados com aquecedores auxiliares movidos a combustível, apresentaram pequena economia de combustível devido ao pré-aquecimento. Mesmo nestes veículos, o pré-aquecimento antes do arranque apenas ajudou a reduzir o consumo de combustível em menos de 4% em comparação com os arranques a frio.

“As economias de combustível calculadas não levaram em conta o consumo de combustível ou eletricidade dos aquecedores auxiliares durante o pré-aquecimento. Ao considerar o consumo de combustível durante o pré-aquecimento, o acionamento pós-pré-aquecimento resultou em um consumo geral de combustível 26-37% maior do que após uma partida a frio. O pré-aquecimento também teve um impacto nas emissões globais”, salienta o Diretor de Pesquisa Santtu Mikkonen, da Universidade do Leste da Finlândia.

Estas conclusões reforçam a noção de que a utilização de aquecedores auxiliares alimentados a combustível não pode ser justificada por uma melhor economia de combustível ou pela redução de emissões na condução a baixas temperaturas. No entanto, ao considerar toda a vida útil de um veículo, os benefícios do pré-aquecimento podem tornar-se aparentes através do prolongamento da vida útil do óleo do motor e da maior durabilidade do motor, embora estes factores não tenham sido examinados neste estudo.

Nenhuma evidência sobre o efeito positivo do pré-aquecimento nas emissões de partículas

O professor assistente Panu Karjalainen, da Universidade de Tampere, salienta que, como consequência natural das observações sobre o consumo total de combustível, o pré-aquecimento também não afetou significativamente as emissões de partículas. A concentração numérica de partículas excedeu os limites regulamentares para veículos novos em até cem vezes. Isto pode ser parcialmente explicado pelo facto de os regulamentos apenas terem em conta partículas sólidas com tamanho superior a 23 nanómetros e se aplicarem a emissões medidas em condições quentes. As medições realizadas sob condições frias de inverno mostraram altas concentrações de partículas menores, algumas das quais poderiam ser líquidas.

Embora os filtros de partículas diesel devam capturar quase todas as partículas das emissões, foram observadas emissões significativas de partículas durante a condução de veículos a diesel equipados com aquecedores auxiliares alimentados a combustível. Isto pode ser atribuído às emissões produzidas por estes aquecedores durante o funcionamento, uma vez que fornecem automaticamente calor adicional ao motor ou ao habitáculo durante a condução. O efeito dos aquecedores auxiliares nas emissões durante a utilização é mais pronunciado porque não existe pós-tratamento de emissões para os aquecedores como existe para as emissões dos motores.

Em contraste com as emissões do número de partículas, houve diferenças nas emissões de massa de partículas, carbono negro e óxidos de azoto em diferentes situações de condução. A massa de partículas e as emissões de carbono negro foram menores ao dirigir com o motor quente em comparação com partidas a frio, especialmente em veículos movidos a gasolina. As maiores reduções na massa de partículas foram observadas em 85% ao longo de toda a rota e 99% durante as seções iniciais de marcha lenta e iniciais da rota.

As emissões de óxido de azoto foram até 90% inferiores ao conduzir com o motor quente em comparação com o arranque a frio, dependendo do veículo. No entanto, os benefícios do pré-aquecimento na redução das emissões de massa de partículas apenas foram observados num veículo a gasolina, onde estas emissões diminuíram 72%, e num veículo a gasóleo, onde a redução foi de 24%. Para as emissões de carbono negro, o pré-aquecimento apresentou apenas benefícios mínimos. Relativamente às emissões de óxido de azoto, foram observados benefícios significativos do pré-aquecimento apenas num veículo a gasolina, onde a redução foi de 41%. Vale ressaltar que, considerando também as emissões dos aquecedores auxiliares, a redução nas emissões de óxido de nitrogênio é de apenas 15%. É importante ressaltar que os pré-aquecedores elétricos não ofereceram benefícios significativos em termos de consumo de combustível ou redução de emissões.

Para os veículos a diesel, o papel dos aquecedores auxiliares nas emissões totais de óxido de azoto não foi tão significativo como nos veículos a gasolina, uma vez que os veículos a diesel apresentavam emissões de óxido de azoto em utilização significativamente mais elevadas. Embora todos os veículos estudados tenham excedido os limites de emissão de óxido de azoto, as maiores excedências foram observadas em veículos a diesel, até 21 vezes o limite. É importante notar que as emissões de óxido de azoto de um veículo diesel excederam o limite regulamentar por um factor de 12, apesar de estar equipado com um sistema de redução catalítica selectiva (SCR). Isto sugere que o sistema SCR não funcionou adequadamente em temperaturas frias.

Todos os benefícios e desvantagens do pré-aquecimento não são conhecidos

Em resumo, a utilização do pré-aquecimento apenas com o objectivo de melhorar a economia de combustível e reduzir as emissões não encontra apoio em condições reais de condução a baixas temperaturas. No entanto, em diferentes cenários de condução e considerando toda a vida útil dos veículos, a redução das emissões pode levar a conclusões um pouco diferentes. As emissões estudadas, incluindo emissões de partículas e óxidos de nitrogênio, indicaram algumas reduções para veículos com aquecedores auxiliares movidos a combustível. No entanto, estes benefícios diminuem significativamente ou mesmo são anulados quando se contabiliza o consumo de combustível e as emissões do aquecedor auxiliar durante o ciclo de pré-aquecimento.

Além disso, é importante notar que o pré-aquecimento pode trazer benefícios em relação às emissões que não foram medidas neste estudo, como as emissões de hidrocarbonetos específicos. Além disso, as emissões dos aquecedores auxiliares alimentados a combustível podem ser mais elevadas devido ao pós-tratamento limitado, potencialmente compensando também quaisquer vantagens em termos destas emissões.

O estudo foi financiado pela fundação Jane e Aatos Erkko e constitui parte da pesquisa conduzida no âmbito da ACCC Flagship da Academia da Finlândia.