Dossier Smart Cities

As cidades são hoje o epicentro de grandes desafios globais, nomeadamente no que diz respeito às alterações climáticas. As cidades são grandes consumidores de energia e responsáveis por mais de 70% das emissões de gases de efeito de estufa (GEE) a nível europeu. A forma como as cidades são desenhadas, como se organizam e como funcionam, determina em grande escala as suas necessidades de energia, por exemplo nas habitações, nos transportes, nos serviços, nas instituições municipais, e nas infraestruturas públicas, entre outros.

As cidades são por excelência os locais onde as pessoas vivem, trabalham, onde estão localizadas as principais atividades económicas e estruturas socias. Num mundo cada vez mais urbanizado, torna-se de extrema importância reforçar a eficiência e a sustentabilidade energética das cidades através de mecanismos e políticas adequados e eficazes. Neste contexto, o conceito de smart city surge como uma solução integradora, capaz de conjugar tecnologia, inovação e sustentabilidade.

Como sublinha Isabel Azevedo, “As cidades são a escala natural para a implementação de soluções de transição energética, porque é nelas que se concentram tanto os problemas como as oportunidades”.

Nos últimos anos, o conceito de smart city evoluiu de uma abordagem centrada apenas na digitalização de serviços urbanos para um paradigma mais abrangente, que integra objetivos de neutralidade carbónica, resiliência climática e participação ativa dos cidadãos. Reflexo disso é a EU Mission on Climate-Neutral and Smart Cities que pretende apoiar um conjunto de cidades a tornarem-se neutras em carbono até 2030, testando abordagens intersetoriais e novos modelos de governança que privilegiam a co-criação com stakeholders locais e com os cidadãos. Em Portugal, várias autarquias têm vindo a assumir compromissos claros neste caminho, alinhando-se com as metas europeias e nacionais de mitigação das alterações climáticas.

No âmbito da Agenda Aliança para a Transição Energética (ATE), financiada pelo Plano de Recuperação e Resiliência nacional, o INEGI está envolvido em dois projetos que pretendem apoiar os municípios no cumprimento dos compromissos de neutralidade carbónica, com recurso a uma camada de digitalização e inovação.

Isabel Azevedo, diretora da Unidade de Energia no INEGI.

“As cidades são a escala natural para a implementação de soluções de transição energética, porque é nelas que se concentram tanto os problemas como as oportunidades”

Um dos projetos é a Plataforma de Otimização de Energia Municipal, liderado pela BrightCity. O seu objetivo é apoiar os municípios na gestão eficiente de energia, integrando num único interface diferentes funcionalidades como gestão de iluminação pública, mobilidade, e gestão de energia dos edifícios municipais. O contributo do INEGI é focado no desenvolvimento das funcionalidades associadas à gestão de consumo e produção de energia dos edifícios municipais, tendo como objetivo oferecer uma visão integrada sobre consumos, qualidade do ar interior e microgeração renovável.

Na vertente de monitorização do consumo de energia em edifícios municipais, o objetivo da plataforma será mitigar ineficiências, reduzir o consumo de energia e melhorar a sustentabilidade dos edifícios sob gestão municipal. Nesse sentido, a plataforma irá permitir a monitorização continuada da energia utilizada nos edifícios públicos, como o edifício da Câmara Municipal, bibliotecas, escolas e piscinas, de forma agregada e por edifício. Os dados de consumo são analisados com recurso a algoritmos de inteligência artificial, desenvolvidos no âmbito do projeto, que permitem identificar padrões de consumo por edifício. Estes algoritmos permitem a criação de modelos preditivos do consumo para a semana seguinte, e a identificação de anomalias na utilização de energia (com a criação de alarmística dedicada). A informação obtida facilita a identificação de ineficiências e orienta intervenções direcionadas para a melhoria do desempenho.

Imagem de dashboard geral do protótipo da plataforma de gestão de energia (bloco de consumo e produção de energia de edifícios municipais).

Outro elemento distintivo na monitorização do uso de energia é a integração de sensores de qualidade do ar interior, que medem parâmetros como temperatura, concentração de CO₂ e material particulado em tempo real. Esta funcionalidade não apenas permite correlacionar as condições ambientais com os consumos de energia, como também gera alertas em tempo real para gestores e utilizadores dos edifícios. “A combinação entre previsão de consumos e monitorização da qualidade do ar interior permite não só poupança de energia, mas também melhores condições de conforto e saúde”, destaca Isabel Azevedo.

Imagem de dashboard de qualidade do ar interior do protótipo da plataforma de gestão de energia (bloco de consumo e produção de energia de edifícios municipais).

A segunda vertente da plataforma foca-se na produção de eletricidade de base renovável. Esta funcionalidade tem como objetivo principal facilitar a monitorização e gestão das iniciativas de autoconsumo individual e coletivo, assim como a criação de comunidades de energia renovável (CER) por parte das autoridades locais. Nesse sentido, foram desenvolvidos algoritmos de previsão com inteligência artificial que analisam de forma contínua os dados de produção de eletricidade nos edifícios considerados, e preveem a quantidade de eletricidade produzida para os próximos sete dias. Esta previsão permite otimizar a utilização da eletricidade produzida localmente, seja em regime de autoconsumo individual, coletivo ou em comunidades de energia renovável, e permite identificar anomalias na performance das centrais de produção fotovoltaica. De forma a facilitar esta monitorização, a plataforma integra um sistema de alarmística para sinalizar quedas de produção ou necessidades de manutenção preventiva.

Imagem de dashboard de produção e autoconsumo do protótipo da plataforma de gestão de energia (bloco de consumo e produção de energia de edifícios municipais).

De forma geral, pretende-se que estes desenvolvimentos apoiem os municípios da gestão de energia dos edifícios públicos, garantindo assim o cumprimento das metas de redução no uso de energia definidas pela Revisão da Diretiva Europeia para a Performance Energética dos Edifícios, assim como o reforço no papel dos municípios de “liderança pelo exemplo”.

Paralelamente, o INEGI está responsável pelo desenvolvimento de uma Etiqueta Energética para as Cidades, uma metodologia inovadora de avaliação e comparação do desempenho energético e ambiental dos centros urbanos.

Não obstante o reconhecimento da importância das cidades na mitigação das alterações climáticas, não existe, à data, nenhum sistema capaz de avaliar, medir e comunicar de forma clara o desempenho energético das cidades. Apesar de existirem alguns índices de sustentabilidade globais ou indicadores compósitos (grande parte à escala nacional), estes são muitas vezes demasiado abrangentes e complexos, tornando difícil identificar ações concretas de melhoria, e por outro lado, raramente chegam aos decisores ou aos cidadãos por forma a influenciar as suas decisões e escolhas, no que toca por exemplo a investimentos públicos, ou ao local de residência, respetivamente.

Como destaca Mafalda Silva, “Falta criar mecanismos que apontem direções concretas de melhoria nas cidades. As etiquetas de desempenho energético têm tido um papel fundamental na promoção da eficiência noutros contextos, é urgente transportá-las para os sistemas urbanos”.

Mafalda Silva, investigadora sénior no INEGI, coordenadora Técnico-Científica da Etiqueta Energética das Cidades.

“Falta criar mecanismos que apontem direções concretas de melhoria nas cidades. As etiquetas de desempenho energético têm tido um papel fundamental na promoção da eficiência noutros contextos, é urgente transportá-las para os sistemas urbanos”

Noutros contextos, a medição e respetiva classificação do desempenho energético de outros sistemas (por exemplo de edifícios e de equipamento elétrico e eletrónico), apoiadas por normas de desempenho energético mínimo (Minimum Energy performance standards - MEPS) e por etiquetas energéticas, tornou-se uma das principais políticas de eficiência energética contribuindo para uma melhoria significativa do seu desempenho energético ao longo da última década.

Neste sentido, o INEGI encontra-se a desenvolver uma metodologia que permita avaliar o desempenho energético dos sistemas urbanos, propondo-se a criar uma etiqueta de desempenho urbano que funcione como catalisador de uma maior eficiência e sustentabilidade a nível local. Pretende-se que a classificação contante desta etiqueta seja capaz de reconhecer diferentes perfis ou tipologias urbanas e que seja, por isso, justa, no sentido em que não penalizará maiores consumos de energia ou emissões de gases de efeito de estufa resultantes de diferenças estruturais entre as cidades.

A primeira parte do trabalho assentará num levantamento da diversidade de fatores que influenciam o uso de energia em contexto urbano, e dos seus respetivos indicadores. Tais fatores poderão incluir aspetos como a configuração do ambiente construído e dos espaços verdes, os consumos e desempenho do parque edificado e dos transportes, digitalização (enquanto facilitador de maior eficiência), educação e literacia energética, paisagem política e regulatória, entre ouros. Simultaneamente, é fundamental que a eficiência energética seja articulada com princípios de economia circular, uma vez que a transição energética implica frequentemente um aumento da procura de materiais e da consequente geração de resíduos (por exemplo para isolamento de edifícios, painéis solares, baterias automóveis, etc…). 

O levantamento a executar pretende ser tão abrangente quanto possível, de modo a capturar as principais dimensões relevantes, que simultaneamente estejam dentro do domínio e âmbito de atuação municipal, de forma a dar direções e recomendações concretas, de forma a possibilitar aos decisores e autoridades locais implementar medidas de melhoria nas dimensões com maior potencial.

Por outro lado, a diversidade de fatores a ter em conta e a complexidade inerente dos sistemas urbanos representa um desafio para a avaliação e medição do desempenho energético urbano. Por este motivo, a metodologia a desenvolver será apoiada em técnicas de inteligência artificial, capazes de encontrar padrões em grandes bases de dados e interpretar sistemas complexos. Pretende-se ainda que o trabalho desenvolvido seja ancorado numa forte interação com atores locais e nacionais, de forma a perceber os principais desafios e necessidades, aquilo que valorizam e como é que uma etiqueta de desempenho urbano poderia facilitar a transição energética das cidades portuguesas.

Dado o papel chave das cidades na transição energética, espera-se que este trabalho venha a contribuir para encetar um mecanismo de avaliação sistemático do desempenho energético das cidades, e que este seja visível e comunicado de forma clara, objetiva e transparente aos cidadãos, empresas, turistas e investidores, de maneira a que passe a constituir um critério de decisão para estes stakeholders. Desta forma, representa também um incentivo à promoção de cidades mais sustentáveis e responsáveis social e ambientalmente.

Ao longo das últimas décadas, o INEGI tem apoiado os municípios, diretamente ou através da colaboração com as agências de energia locais, na transição para a neutralidade carbónica. São exemplos desse trabalho, a elaboração de matrizes energéticas e planos de ação para o desenvolvimento sustentável, assim como com a realização de estudos para melhorar a eficiência de edifícios municipais. Além disso, a participação em projetos de investigação e desenvolvimento nacionais e internacionais, como o CircEUlar e o DECARBONIZE, tem permitido ao INEGI contribuir de forma ativa para o avanço do conhecimento científico e para a definição de boas práticas no domínio da transição energética e das smart cities.

Este percurso consolidou metodologias que agora são transpostas para soluções acessíveis e escaláveis, ao serviço das cidades portuguesas.

O caminho para cidades mais inteligentes e sustentáveis exige não apenas tecnologia, mas também visão estratégica e ferramentas adaptadas à realidade nacional. Portugal tem vindo a dar passos consistentes nesta direção, através de projetos que posicionam os municípios como protagonistas da transição energética.

INEGI 

www.inegi.pt/pt/investigacao/energia-ambiente-sustentabilidade/

 

Agenda Aliança para a Transição Energética

https://aate.pt/