[pt] ESTUDO DO IMPACTO DA SUBSTITUIÇÃO DE ÓLEO DIESEL POR HIDROGÊNIO NO PERFIL DE EMISSÃO EM UM VEÍCULO PESADO

[en] EXPERIMENTAL STUDY ON THE IMPACT OF SUBSTITUTING DIESEL OIL WITH HYDROGEN ON THE EMISSION PROFILE IN A HEAVY-DUTY VEHICLE

[pt] LUCAS RODINE BARROSO DE CARVALHO

[pt] EMISSOES

[pt] MOTORES BICOMBUSTIVEIS

[pt] HIDROGENIO SUSTENTAVEL

[pt] DESCARBONIZACAO

[pt] DIESEL

[en] EMISSIONS

[en] DUAL FUEL ENGINES

[en] SUSTAINABLE HYDROGEN

[en] DECARBONIZATION

[en] DIESEL

[pt] O Brasil está em sintonia com o esforço global para combater o agravamento do aquecimento global devido às emissões de gases de efeito estufa causadas pela atividade humana. Em 2021, quase metade das emissões relacionadas ao uso de energia no Brasil provieram da queima de combustíveis fósseis no setor de transporte, com destaque para o diesel. Nesse contexto, este estudo buscou examinar experimentalmente a substituição parcial do diesel comercial pelo hidrogênio em um motor de combustão interna de ignição por compressão. O objetivo foi avaliar como essa substituição afetaria o desempenho do motor e, consequentemente, as emissões produzidas por um veículo pesado. Para realizar esse estudo, foi realizado um levantamento de pesquisas anteriores que investigaram os efeitos da adição de hidrogênio em motores de ignição por compressão. Com base nesses estudos, foi possível gerar um benchmark e estabelecer as condições de teste. A fim de estimar o potencial de redução das emissões, foram definidos cenários nos quais o hidrogênio substituiria em até 30% da energia usada em veículos com tecnologia bicombustível. Além disso, um estudo teórico que simula a combustão considerando a Energia Livre de Gibbs foi feito como suplemento aos dados experimentais. O aumento do HES e da razão ar/combustível não geraram impacto nas emissões de 𝐻2. Já as emissões de 𝐶𝑂 e 𝐶𝑂2 tenderam a 0 ppm e decresceram 5% quando se aumentou o HES e a razão ar/combustível, respectivamente. Por fim, as emissões de 𝐻2𝑂 e 𝑁𝑂 cresceram 8.33% e diminuíram com o aumento da razão ar/combustível e do HES, respectivamente.

[en] Brazil is aligned with the global effort to combat the worsening of global warming due to anthropogenic emissions of greenhouse gases. In 2021, nearly half of the emissions associated with energy usage in Brazil was originated from the burning of fossil fuels in the transportation sector, with diesel being the primary focus. In this context, this study aimed to experimentally investigate the partial replacement of conventional diesel with hydrogen in a compression ignition internal combustion engine. The objective was to assess how this substitution would impact the engine s performance and, consequently, the emissions produced by a heavy-duty vehicle.To conduct this study, the findings of previous research into the effects of hydrogen addition in compression ignition engines were taken into account. Based on these studies, it was possible to select the vehicle to be used in the tests and establish the testing conditions. In order to estimate the potential emissions reduction, scenarios were defined in which hydrogen would replace up to 30% of the energy used in vehicles with dual-fuel technology. Furthermore, a theoretical study that simulates combustion considering Gibbs Free Energy was carried out as a supplement to the experimental data. The increase in HES and air/fuel ratio had no impact on 𝐻2 emissions. 𝐶𝑂 e 𝐶𝑂2 emissions tended to 0 ppm and decreased by 5% when the HES and the air/fuel ratio increased, respectively. Finally, 𝐻2𝑂 and 𝑁𝑂 emissions increased by 8.33% and decreased with increasing air/fuel ratio and HES, respectively.

FLORIAN ALAIN YANNICK PRADELLE

EPIFANIO MAMANI TICONA

2023-12-21

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