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Devido ao aumento da população e ao consequente aumento da densidade urbana por uma série de razões, as cidades, as nações e, de facto, o planeta enfrentam um desafio significativo: distribuir os recursos existentes uniformemente por toda a população e assegurar o futuro sustentável da economia, do ambiente e do tecido social. (Lai, et al., 2020) Nesta conjuntura, as cidades inteligentes surgem como um meio para enfrentar esta tarefa formidável, começando pelas áreas urbanas.

A dinâmica subjacente às tecnologias das cidades inteligentes está a acelerar com os avanços no domínio da Internet das Coisas (IoT), posicionando-as como uma ferramenta para enfrentar os desafios urbanos. A Internet das Coisas representa um sistema de rede em expansão e em constante evolução baseado na Internet. O principal objetivo desta rede é facilitar a interação em tempo real entre objectos e indivíduos através da implantação e do apoio de ferramentas tecnológicas. (Lv, et al., 2021)
Se as tecnologias das cidades inteligentes forem vistas apenas como soluções tecnológicas, ou seja, se forem consideradas isoladamente, torna-se improvável atingir o nível de sustentabilidade desejado. As iniciativas de cidades inteligentes muitas vezes não conseguem fornecer soluções abrangentes para questões importantes porque são concebidas por várias empresas, municípios e administrações e, devido à sua natureza altamente personalizável, não podem ser abordadas de forma integrada. Neste cenário, o conceito de Cidades Inteligentes Sustentáveis ganha destaque.

A procura de cidades inteligentes sustentáveis está a aumentar devido ao impacto crescente da urbanização nos sistemas. Apesar de ocuparem apenas 2% da superfície da Terra, as cidades são responsáveis por 80% do consumo total de energia. (Gago, Roldan, Pacheco-Torres, & Ordóñez, 2013) Numerosos estudos antecipam que as populações urbanas atingirão 6,9 mil milhões até 2050, intensificando ainda mais a pressão sobre os nossos sistemas. (Hoornweg & Pope, 2016) Uma grande parte dos recursos da Terra é consumida de forma insustentável. Por exemplo, de acordo com um relatório da Global Footprint Network, até 29 de julho de 2021, a humanidade já tinha esgotado todos os recursos básicos atribuídos para o ano. (WWF, sem data) Isto implica que temos estado a esgotar os recursos dos anos futuros para além de 29 de julho de 2021. As cidades inteligentes oferecem o potencial para esforços de colaboração utilizando várias ferramentas para garantir o consumo ótimo e a sustentabilidade dos recursos existentes, estando a otimização e a modernização da energia entre as principais aplicações dessas oportunidades.

A energia ocupa uma posição central nos "Objectivos de Desenvolvimento Sustentável" das Nações Unidas. (Assegurar o acesso a uma energia acessível, fiável, sustentável e moderna, sem data). Com a crise energética global e o consumo acelerado de combustíveis fósseis, há uma necessidade urgente de eficiência energética e de modernização e otimização dos sistemas energéticos. (Bibri, 2020)

O auge da construção de uma cidade sustentável reside na fusão do ambiente, da economia, da política e da cultura num estilo de vida sustentável, permitindo que estes elementos evoluam organicamente. (Afanasyeva, et al., 2020) A questão da energia é fundamental para alcançar este objetivo numa cidade sustentável. Ao aproveitar a energia de forma eficiente e otimizar os recursos energéticos de forma sustentável, uma cidade pode reduzir significativamente o seu impacto em questões críticas como as alterações climáticas. (Afanasyeva, et al., 2020)

O crescimento da urbanização aumenta correspondentemente a carga sobre os sistemas energéticos das cidades. O aumento da procura de energia põe em evidência os desafios da sustentabilidade nas zonas urbanas. (Ahuja & Tatsutani, 2009) A energia surge como uma preocupação central nos "Objectivos de Desenvolvimento Sustentável" das Nações Unidas. (Assegurar o acesso a uma energia acessível, fiável, sustentável e moderna, sem data). Num contexto de custos energéticos globais e de consumo acelerado de combustíveis fósseis, a necessidade de eficiência energética, a par da modernização e otimização dos sistemas energéticos, torna-se cada vez mais crucial. (Bibri, 2020)

Estão em curso iniciativas para explorar os impactos multidimensionais do consumo de energia e conceber soluções variadas para a sua atenuação. Identificar e otimizar os factores subjacentes à produção e ao consumo de energia deve ser uma prioridade para as cidades inteligentes e sustentáveis. Neste sentido, várias cidades estão a implantar e a integrar soluções energéticas inteligentes, ambientes inteligentes e uma série de sensores e sistemas de controlo automático no âmbito da Internet das Coisas. (Bibri, 2020)