SUSTAINABLE URBAN TRANSFORMATION: : THE CONNECTION BETWEEN ELECTRIC MOBILITY AND SMART GRID

Victor Hugo Souza de Abreu; Márcio  de Almeida D'Agosto; Lino  Guimarães Marujo

doi:10.29183/2447-3073.MIX2024.v10.n4.31-45

Autores/as

Victor Hugo Souza de Abreu UFRJ - UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO
Márcio de Almeida D'Agosto UFRJ - UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO
Lino Guimarães Marujo UFRJ - UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO

DOI:

https://doi.org/10.29183/2447-3073.MIX2024.v10.n4.31-45

Palabras clave:

Movilidad eléctrica integrada, Infraestructura inteligente, Adopción multinivel

Resumen

La integración de la movilidad eléctrica con las Smart Grids representa una estrategia transformadora para el desarrollo de sistemas urbanos sostenibles, caracterizados por una huella de carbono reducida y una alta eficiencia energética. Este artículo realiza una revisión sistemática con enfoque bibliométrico sobre la intersección entre estos dos conceptos, explorando no sólo las ventajas operativas y medioambientales, sino también las implicaciones sociales y económicas de esta sinergia en la construcción de ciudades inteligentes. Los resultados indican que la combinación de movilidad eléctrica y Smart Grids es un área de estudio en rápido crecimiento, con un aumento significativo de publicaciones en revistas científicas de alto impacto. Autores de instituciones de renombre mundial han contribuido a la consolidación de este campo de investigación, reforzando su relevancia en el contexto de las políticas urbanas sostenibles. Además, un análisis de la literatura revela que Smart Grids, al incorporar nuevas tecnologías de comunicación e información, no sólo permiten la adopción a gran escala de la movilidad eléctrica, sino que también promueven la gestión integrada y eficiente de las infraestructuras urbanas. Esta interconectividad entre sistemas permite optimizar mejor el uso de los recursos, así como apoyar la transición hacia una movilidad urbana más sostenible y resistente.

Biografía del autor/a

Victor Hugo Souza de Abreu, UFRJ - UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO

Atualmente, é Pesquisador de Pós-doutorado em Engenharia de Transportes com especialidade em Infraestrutura de Transporte Resiliente. Doutor com especialidade em Infraestrutura de Transportes, envolvendo inclusive Análise de Risco Climático, e Mestre, com especialidade em Planejamento e Infraestrutura de Transportes, envolvendo otimização computacional para localização ótima de sensores de tráfego na rede, pelo Programa de Engenharia de Transportes do Instituto Alberto Luiz Coimbra de Pós-Graduação e Pesquisa de Engenharia da Universidade Federal do Rio de Janeiro (PET/COPPE/UFRJ). Tem Pós-graduação em Meio Ambiente, em Petróleo e Gás e em Energias pela COPPE/UFRJ e é Graduado em Engenharia Civil, com Ênfase em Engenharia de Transportes, pela POLI/UFRJ. Atualmente, é Professor de Metodologia Científica, Transporte e Meio Ambiente, Análise de Risco Climático e Cadeia de Suprimentos do Curso de Pós-graduação executiva em Meio Ambiente da COPPE/UFRJ. Também é professor de Metodologia Científica, Transporte e Energia e Cadeia de Suprimentos do Curso de Pós-graduação executiva em Energias da COPPE/UFRJ e professor de Metodologia Científica do Curso de Pós-graduação executiva em Petróleo e Gás da COPPE/UFRJ. Pesquisador do Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) - Bolsista de Fixação de Recursos Humanos - Nível C, com foco na produção de Biocombustíveis - Transporte Sustentável. Além disso, é consultor do Projeto H2 Verde Brasil da Deutsche Gesellschaft für Internationale Zusammenarbeit (GIZ) e do Projeto de Assessoramento Técnico Especializado em Engenharia de Transportes para a Fundação Oswaldo Cruz (Fiocruz). Prestou apoio pedagógico às Disciplinas de Transporte Urbano, com foco em Pesquisa Operacional, na Graduação em Engenharia Civil da UFRJ e Simulação em Transportes, Metodologia Cientifica, Cidades Sustentáveis e Planejamento de Transportes e Mudanças Climáticas II no PET/COPPE/UFRJ. Além do mais, trabalhou no Plano Nacional de Contagem de Tráfego (PNCT) do Departamento Nacional de Infraestrutura de Transportes (DNIT), com foco em otimização computacional, e no Clima por Inteiro, área Transporte de Carga e Logística, do Instituto Talanoa.

LATTES: http://lattes.cnpq.br/5759310687521434

ORCID: https://orcid.org/0000-0002-2557-2721

Márcio de Almeida D'Agosto, UFRJ - UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO

Professor Titular de Mobilidade, Logística e Sustentabilidade. Graduado em Engenharia Mecânica e de Automóveis e mestre em Engenharia de Transportes pelo Instituto Militar de Engenharia (1989 e 1999). Doutor em Engenharia de Transportes pela COPPE/UFRJ (2004). Possui experiência profissional em empresas como Companhia Brasileira de Petróleo Ipiranga, SHV Energy/Minasgás S.A. Distribuidora de Gás Combustível e Coca-Cola. Ocupou cargo de Diretor de Planejamento de Transportes na Superintendência Municipal de Transportes Urbanos (SMTU) da Prefeitura Municipal do Rio de Janeiro. Foi professor do Instituto Militar de Engenharia (IME) e do Instituto Brasileiro de Mercado de Capitais (IBMEC). Desde 2006 é professor do Programa de Engenharia de Transportes da COPPE/UFRJ com experiência nas áreas Planejamento de Transporte de Carga, Logística e Transportes, Energia e Meio Ambiente, com ênfase em Gestão de Sistemas de Transporte. Foi Diretor (2007 a 2012), Presidente (2013 a 2016) e Diretor Executivo (2017 e 2018) da Associação Nacional de Pesquisa e Ensino em Transportes (ANPET). Desde 2016 ocupa a Presidência do Instituto Brasileiro de Transporte Sustentável (IBTS) desenvolvendo trabalho voluntário. É pesquisador de Produtividade 1A e consultor do Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) do Ministério de Ciência, Tecnologia, Inovação e Comunicações (MCTIC). Foi autor líder do Capítulo 8 (Transportes) do Relatório 5 do Painel Intergovernamental de Mudanças Climáticas (IPCC) das Nações Unidas. Coordenou o Capítulo de Transportes do Painel Brasileiro de Mudanças Climáticas (PBMC) do Ministério do Meio Ambiente. Tem desempenhado várias posições de pesquisador, consultor e coordenador de projetos junto de entidades públicas e privadas como: Ministério do Desenvolvimento Regional, Ministério da Ciência, Tecnologia e Inovação; Ministério da Economia; Agência Brasileira de Desenvolvimento Industrial; Fórum Brasileiro de Mudança do Clima; Federação das Empresas de Transportes de Passageiros do Estado do Rio de Janeiro; Instituto Militar de Engenharia; GIZ (Deutsche Gesellschaft für Internationale Zusammenarbeit GmbH); Fundação Getúlio Vargas; World Wide Fund for Nature; Greenpeace; Instituto Clima e Sociedade e Climate Works Foundation.

LATTES: http://lattes.cnpq.br/8875361042998659

ORCID: https://orcid.org/0000-0003-4364-7480

Lino Guimarães Marujo, UFRJ - UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO

Obteve o título de Engenharia Industrial Metalúrgica pela Universidade Federal Fluminense, Volta Redonda, Brasil, em 2000. Recebeu um MBA da Fundação Getúlio Vargas, São Paulo, Brasil, em 2002, e Mestrado em Pesquisa Operacional e Engenharia de Produção pelo CEFET/RJ, Rio de Janeiro, Brasil, em 2003. Doutorou-se em engenharia naval pela COPPE/UFRJ, Rio de Janeiro, Brasil, em 2008. Atualmente é coordenador do Programa de Logística Verde Brasil. Ele também coordena uma linha de pesquisa com o SCALE-MIT focada em cadeias de suprimentos sustentáveis. Fez seu pós-doutorado em Transportes e Logística no Megacity Logistics Lab no MIT, Cambridge, MA, em 20142015, desenvolvendo modelos para avaliar o transporte de carga em redes de transporte público. Atualmente, é Professor Associado de Logística e Simulação no Departamento de Engenharia Industrial da Escola Politécnica da UFRJ, e também Professor do Programa de Engenharia de Produção e Engenharia de Transportes da COPPE/UFRJ. Sua pesquisa se concentra em modelagem estocástica e otimização por meio de simulação, tomada de decisões baseada em dados (analytics) e quantificação de incertezas. As áreas de aplicação de interesse incluem gestão de cadeia de suprimentos, logística e transportes, pesquisa operacional urbana, cidades inteligentes e gestão de operações sustentáveis.

LATTES: http://lattes.cnpq.br/7462427889613544

ORCID: https://orcid.org/0000-0002-0355-6501

Citas

Ala, G., Di Filippo, G., Viola, F., Giglia, G., Imburgia, A., Romano, P., … Miceli, R. (2020). Different Scenarios of Electric Mobility: Current Situation and Possible Future Developments of Fuel Cell Vehicles in Italy. Sustainability, 12(2), 564. https://doi.org/10.3390/su12020564

Ameen, W., Ghaleb, A. M., Alatefi, M., Alkhalefah, H., & Alahmari, A. (2018, October 2). An overview of selective laser sintering and melting research using bibliometric indicators. Virtual and Physical Prototyping, Vol. 13, pp. 282–291. Taylor and Francis Ltd. https://doi.org/10.1080/17452759.2018.1489973

Augenstein, K. (2015). Analysing the potential for sustainable e-mobility – The case of Germany. Environmental Innovation and Societal Transitions, 14, 101–115. https://doi.org/10.1016/j.eist.2014.05.002

Aziz, M., Oda, T., & Ito, M. (2016). Battery-assisted charging system for simultaneous charging of electric vehicles. Energy, 100, 82–90. https://doi.org/10.1016/j.energy.2016.01.069

Biresselioglu, M. E., Demirbag Kaplan, M., & Yilmaz, B. K. (2018). Electric mobility in Europe: A comprehensive review of motivators and barriers in decision making processes. Transportation Research Part A: Policy and Practice, 109, 1–13. https://doi.org/10.1016/j.tra.2018.01.017

Carvalho, M., Perez, C., & Granados, A. (2012). An adaptive multi-agent-based approach to smart grids control and optimization. Energy Systems, 3(1), 61–76. https://doi.org/10.1007/s12667-012-0054-0

Caviggioli, F., & Ughetto, E. (2019, February 1). A bibliometric analysis of the research dealing with the impact of additive manufacturing on industry, business and society. International Journal of Production Economics, Vol. 208, pp. 254–268. Elsevier B.V. https://doi.org/10.1016/j.ijpe.2018.11.022

Cecati, C., Mokryani, G., Piccolo, A., & Siano, P. (2010). An overview on the smart grid concept. IECON 2010 - 36th Annual Conference on IEEE Industrial Electronics Society, 3322–3327. IEEE. https://doi.org/10.1109/IECON.2010.5675310

Chen, X. (2010). The Declining Value of Subscription-based Abstracting and Indexing Services in the New Knowledge Dissemination Era. Serials Review, 36(2), 79–85. https://doi.org/10.1080/00987913.2010.10765288

Costa, E., Horta, A., Correia, A., Seixas, J., Costa, G., & Sperling, D. (2021). Diffusion of electric vehicles in Brazil from the stakeholders’ perspective. International Journal of Sustainable Transportation, 15(11), 865–878. https://doi.org/10.1080/15568318.2020.1827317

Curiale, M. (2014). From smart grids to smart city. 2014 Saudi Arabia Smart Grid Conference (SASG), 1–9. IEEE. https://doi.org/10.1109/SASG.2014.7274280

da Costa, M. G., de Abreu, V. H. S., de Assis, T. F., da Costa, V. X., de Almeida D’Agosto, M., & Santos, A. S. (2022). Life Cycle Assessment and Circular Economy Strategies for Electric Vehicle: A Systematic Review on Mitigating Climate Change and Reducing Resource Depletion in Road Transportation. In Environmental Footprints and Eco-Design of Products and Processes (pp. 113–137). Springer. https://doi.org/10.1007/978-981-19-7226-3_5

De Abreu, V. H. S., D’Agosto, M. de A., Angelo, A. C. M., Marujo, L. G., & Carneiro, P. J. P. (2023). Action Plan Focused on Electric Mobility (APOEM): A Tool for Assessment of the Potential Environmental Benefits of Urban Mobility. Sustainability, 15(13), 10218. https://doi.org/10.3390/su151310218

De Abreu, V. H. S., D’Agosto, M. de A., Marujo, L. G. (2024). Strategic Connection: Exploring the Relationships between Electric Mobility and Smart Grid to Transform Urban Mobility. ENSUS 2024 - XII Encontro de Sustentabilidade em Projeto, Belo Horizonte, MG. https://doi.org/ 10.29183/2596-237x.ensus2024.v12.n1.p504-517

de Assis, T. F., Monteiro, T. G. M., de Abreu, V. H. S., D’Agosto, M. de A., & Santos, A. S. (2022a). Enabling the Green Bonds Market for Sustainable Transport Projects Based on the Measure/Monitoring, Reporting and Verification Method. https://doi.org/10.1007/978-981-19-7226-3_1

de Assis, T. F., Ricci, L. M., Monteiro, T. G. M., de Abreu, V. H. S., D’Agosto, M. de A., & Santos, A. S. (2022b). Sustainable Transport Indicators and Mitigation Actions Applied to the Green Bond Principles. https://doi.org/10.1007/978-981-19-7226-3_6

Deilami, S., Masoum, A. S., Moses, P. S., & Masoum, M. A. S. (2011). Real-Time Coordination of Plug-In Electric Vehicle Charging in Smart Grids to Minimize Power Losses and Improve Voltage Profile. IEEE Transactions on Smart Grid, 2(3), 456–467. https://doi.org/10.1109/TSG.2011.2159816

D’elia, A., Viola, F., Montori, F., Di Felice, M., Bedogni, L., Bononi, L., … Salmon Cinotti, T. (2015). Impact of Interdisciplinary Research on Planning, Running, and Managing Electromobility as a Smart Grid Extension. IEEE Access, 3, 2281–2305. https://doi.org/10.1109/ACCESS.2015.2499118

Department Of Energy & Climate Change. (2014). Smart Grid Vision and Routemap.

Di Santo, K. G., Kanashiro, E., Di Santo, S. G., & Saidel, M. A. (2015). A review on smart grids and experiences in Brazil. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 52, 1072–1082. https://doi.org/10.1016/j.rser.2015.07.182

Dileep, G. (2020). A survey on smart grid technologies and applications. Renewable Energy, 146, 2589–2625. https://doi.org/10.1016/j.renene.2019.08.092

European Commission. (2011). E-mobility and Smart Grids at the JRC. The European Commission’s in-house science service.

Gungor, V. C., Sahin, D., Kocak, T., Ergut, S., Buccella, C., Cecati, C., & Hancke, G. P. (2011). Smart Grid Technologies: Communication Technologies and Standards. IEEE Transactions on Industrial Informatics, 7(4), 529–539. https://doi.org/10.1109/TII.2011.2166794

Hu, J., Morais, H., Sousa, T., & Lind, M. (2016). Electric vehicle fleet management in smart grids: A review of services, optimization and control aspects. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 56, 1207–1226. https://doi.org/10.1016/j.rser.2015.12.014

International Energy Agency – IEA. (2020). Global EV Outlook 2020, IEA, Paris.

Künle, E., & Minke, C. (2022). Macro-environmental comparative analysis of e-mobility adoption pathways in France, Germany and Norway. Transport Policy, 124, 160–174. https://doi.org/10.1016/j.tranpol.2020.08.019

Liu, C., Chau, K. T., Wu, D., & Gao, S. (2013). Opportunities and Challenges of Vehicle-to-Home, Vehicle-to-Vehicle, and Vehicle-to-Grid Technologies. Proceedings of the IEEE, 101(11), 2409–2427. https://doi.org/10.1109/JPROC.2013.2271951

Morte, M. (2016). E-mobility and multiagent systems in smart grid. 2016 17th International Scientific Conference on Electric Power Engineering (EPE), 1–4. IEEE. https://doi.org/10.1109/EPE.2016.7521718

Mwasilu, F., Justo, J. J., Kim, E.-K., Do, T. D., & Jung, J.-W. (2014). Electric vehicles and smart grid interaction: A review on vehicle to grid and renewable energy sources integration. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 34, 501–516. https://doi.org/10.1016/j.rser.2014.03.031

Pavić, I., Pandžić, H., & Capuder, T. (2020). Electric vehicle based smart e-mobility system – Definition and comparison to the existing concept. Applied Energy, 272, 115153. https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2020.115153

Rahimi-Eichi, H., Ojha, U., Baronti, F., & Chow, M.-Y. (2013). Battery Management System: An Overview of Its Application in the Smart Grid and Electric Vehicles. IEEE Industrial Electronics Magazine, 7(2), 4–16. https://doi.org/10.1109/MIE.2013.2250351

Richardson, D. B. (2013). Electric vehicles and the electric grid: A review of modeling approaches, Impacts, and renewable energy integration. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 19, 247–254. https://doi.org/10.1016/j.rser.2012.11.042

Ruggieri, R., Ruggeri, M., Vinci, G., & Poponi, S. (2021). Electric Mobility in a Smart City: European Overview. Energies, 14(2), 315. https://doi.org/10.3390/en14020315

Saber, A. Y., & Venayagamoorthy, G. K. (2012). Resource Scheduling Under Uncertainty in a Smart Grid With Renewables and Plug-in Vehicles. IEEE Systems Journal, 6(1), 103–109. https://doi.org/10.1109/JSYST.2011.2163012

Santos, A. S., de Abreu, V. H. S., de Assis, T. F., Ribeiro, S. K., & Ribeiro, G. M. (2021). An Overview on Costs of Shifting to Sustainable Road Transport: A Challenge for Cities Worldwide. In Environmental Footprints and Eco-Design of Products and Processes (pp. 93–121). Springer. https://doi.org/10.1007/978-981-15-9577-6_4

Su, W., Eichi, H., Zeng, W., & Chow, M.-Y. (2012). A Survey on the Electrification of Transportation in a Smart Grid Environment. IEEE Transactions on Industrial Informatics, 8(1), 1–10. https://doi.org/10.1109/TII.2011.2172454

Tan, K. M., Ramachandaramurthy, V. K., & Yong, J. Y. (2016). Integration of electric vehicles in smart grid: A review on vehicle to grid technologies and optimization techniques. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 53, 720–732. https://doi.org/10.1016/j.rser.2015.09.012

Tie, S. F., & Tan, C. W. (2013). A review of energy sources and energy management system in electric vehicles. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 20, 82–102. https://doi.org/10.1016/j.rser.2012.11.077

TRANSFORMACIÓN URBANA SOSTENIBLE: LA CONEXIÓN ENTRE MOVILIDAD ELÉCTRICA Y RED INTELIGENTE