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As soluções BABLE são projectos de cidades inteligentes, selecionados por especialistas, que podem ser implementados de forma eficiente. Cada Solução para Cidades Inteligentes contém informação detalhada e relevante, ao mesmo tempo que estabelece ligações a Casos de Utilização e Produtos Inovadores relevantes.
Solução
Um sistema de partilha de bicicletas pretende fornecer a uma comunidade uma frota partilhada de bicicletas. Assim, os utilizadores individuais não têm de possuir uma bicicleta, mas todos podem utilizar a frota de forma flexível. As opções flexíveis de utilização de bicicletas em diferentes locais podem aumentar a atratividade da bicicleta - e, por conseguinte, a quota modal da bicicleta numa cidade - ao proporcionar opções mais convenientes para os utilizadores pendulares e recreativos. Para cada sistema de partilha de bicicletas, é necessário garantir a acessibilidade das bicicletas e gerir a localização e o funcionamento das bicicletas. Os sistemas europeus de partilha de bicicletas utilizam sobretudo um conceito baseado em docas, em que as bicicletas podem ser levantadas e deixadas em locais específicos. Os novos operadores estão também a perturbar o mercado europeu com sistemas flutuantes e híbridos. Os sistemas de partilha de bicicletas são mais vantajosos como parte dos sistemas de Mobilidade como Serviço (MaaS). Através da colaboração com outras empresas de mobilidade partilhada, bem como com os transportes públicos, o bike sharing pode ser convenientemente encaixado nas plataformas de mobilidade existentes através da integração de bilhetes e preços. Problemas a resolver Congestionamento Qualidade do ar Alterações climáticas Colisão Espaço de estacionamento Atividade física inadequada O congestionamento, a qualidade do ar, as alterações climáticas, as colisões, os lugares de estacionamento e a atividade física inadequada são todos males que afectam a qualidade de vida dos cidadãos. A partilha de bicicletas reduz o consumo de solo e as emissões poluentes ao permitir que as viagens que de outra forma seriam feitas em carros particulares sejam feitas através do transporte partilhado de bicicletas. Mesmo em áreas urbanas que já têm níveis mais elevados de ciclismo e caminhadas, a investigação sustenta que o aumento de viagens activas substitutas das viagens motorizadas - incluindo ciclismo e e-biking - pode reduzir substancialmente as emissões de CO2 do ciclo de vida relacionadas com a mobilidade (Brand et al., 2021 ). As bicicletas partilhadas alugadas percorrem até 10.000 quilómetros por ano e são, por isso, utilizadas com mais frequência do que a maioria das bicicletas privadas.
Solução
A agricultura mundial tem um elevado impacto ambiental (30% das emissões globais). Este facto deve-se principalmente às longas cadeias de abastecimento. Atualmente, a distância média percorrida pelos produtos agrícolas é superior a 2400 km (Urban Farming in the City of tomorrow, 2018) . Utilizando uma abordagem de Agricultura Urbana, esta distância pode idealmente ser reduzida para menos de 10 km. Isto oferece uma nova opção atractiva para um sistema de distribuição alimentar descarbonizado. Além disso, garantir o abastecimento urbano de alimentos e recursos está a tornar-se cada vez mais um desafio, especialmente em cidades densamente povoadas com acesso limitado às áreas agrícolas circundantes. Assim, os alimentos produzidos em áreas urbanas oferecem várias oportunidades para as cidades. Existem diferentes tipos de explorações agrícolas urbanas, por exemplo, diferenciadas pela localização da exploração (como telhado, janela, estufa, varanda, contentor, interior ou agricultura vertical), diferenciadas pelo método de cultivo (como agricultura hidropónica, aeropónica ou misofónica) ou diferenciadas pelas pessoas que cultivam as plantas (como explorações comunitárias, institucionais, comerciais ou pessoais). As informações que se seguem dão-lhe uma panorâmica geral, mas centram-se principalmente na agricultura vertical e de interior.
Solução
Especialmente em zonas menos densamente povoadas ou para pessoas com menos mobilidade, um sistema de videoconferência pode facilitar o acesso a muitos serviços de aconselhamento, educação, governamentais ou jurídicos. Todos estes serviços podem ser utilizados sem sair de casa quando um sistema de comunicação por vídeo doméstico inteligente é implementado com êxito. As possíveis vantagens de um sistema de videoconferência incluem a possibilidade de autenticação das partes participantes, serviços públicos mais facilmente acessíveis para pessoas com deficiência, evitar longas filas de espera em edifícios públicos e cuidados mais abrangentes do que os que podem ser prestados por telefone. Uma vez instalado, este sistema pode também ser utilizado para fins educativos, para comunicar com a família ou para permitir a vigilância dos seus bens.
Solução
Os sistemas de aquecimento e arrefecimento urbano distribuem energia térmica sob a forma de vapor, água quente ou líquidos refrigerados, a partir de fontes de produção centrais ou descentralizadas, através de uma rede, a vários edifícios ou locais, para utilização no aquecimento ou arrefecimento de espaços ou processos. Para um menor impacto ambiental, os sistemas de aquecimento urbano centram-se numa combinação de calor reciclado e renovável. Na sequência do Acordo de Paris de 2015 e do objetivo da UE de reduzir as emissões em, pelo menos, 40% abaixo dos níveis de 1990 até 2030, tem havido um esforço acrescido dos Estados-Membros para promover o aquecimento e a refrigeração urbanos utilizando fontes de combustível alternativas e tecnologias de produção de calor neutras em termos de carbono. Esta transição constitui um desafio, uma vez que o aquecimento urbano fornece apenas 12% do abastecimento de calor da UE, sendo a maior parte da energia produzida em centrais de PCCE alimentadas a gás natural e a combustíveis sólidos como a lenhite. Problemas a resolver Emissões de carbono Fornecimento de calor pouco eficiente Dependência de combustíveis fósseis Emissões de gases com efeito de estufa
Solução
Os sistemas energéticos locais são efetivamente controlados por accionistas ou membros locais, geralmente orientados para o valor e não para o lucro, envolvidos na produção distribuída e na realização de actividades de um operador de sistema de distribuição, fornecedor ou agregador a nível local, incluindo transfronteiras. O termo engloba tanto os elementos organizacionais como tecnológicos necessários. A implementação de um sistema energético local transfere a produção de energia de um sistema centralizado para um sistema descentralizado. Num sistema energético local, a energia é produzida perto do local onde vai ser utilizada, ao contrário de um sistema de produção de energia centralizado ou de uma rede nacional em que a produção é centralizada. A produção local reduz as perdas de transmissão e é capaz de se adaptar às necessidades locais. O sistema inclui a produção, o armazenamento e o consumo de energia. Para otimizar o consumo de energia, é possível visualizar o consumo ou controlar o consumo de energia. Os sistemas energéticos locais também podem promover o envolvimento cívico, permitindo que as pessoas participem ativamente na tomada de decisões relacionadas com a energia. E como as fontes de energia renováveis, como a eólica e a solar, são normalmente mais descentralizadas do que as fontes de energia tradicionais, os sistemas energéticos locais descentralizados oferecem uma maior oportunidade para aumentar a utilização de fontes de energia com baixo teor de carbono. Problemas a resolver Perdas de transmissão Dependência de combustíveis fósseis Gestão da energia Emissões de carbono Dependência de fontes distantes Distribuição local de energia Concorrência nos preços da energia
Solução
Em 2017, 70 por cento dos resíduos globais foram gerados nas cidades - e espera-se uma tendência crescente nos próximos anos. Um dos passos para processar estes resíduos de forma eficiente e económica é a separação dos resíduos na fonte. É fundamental para a reutilização e reciclagem de recursos, pois evita a contaminação dos materiais, aumentando assim a sua qualidade. Como este sistema depende da participação ativa dos cidadãos, tem de ser simples e fácil de compreender pelos utilizadores. O principal aspeto é que os utilizadores separem os resíduos de acordo com os materiais de que são feitos, mas também que os cidadãos possam ser identificados, permitindo assim preços diferenciados quando as pessoas reciclam mais ou menos. Além disso, este sistema pode também facilitar a compostagem e a reciclagem de outros materiais, como a eletrónica ou a roupa.
Solução
A procura mundial de energia aumentou fortemente na última década, devido ao crescimento económico, ao aumento da população e à industrialização dos países em desenvolvimento. Esta procura de energia deve ser satisfeita da forma mais estável e sustentável possível, utilizando energias renováveis (Proton OnSite, 2016 ). A produção variável de eletricidade é um fenómeno comum quando se trata de recursos renováveis, por exemplo, o vento e o sol. Assim, pode haver um desfasamento entre a energia produzida e os padrões de consumo, o que leva a que a energia não seja necessariamente produzida no momento em que é necessária. Além disso, devido à produção descentralizada e generalizada de energia por fontes renováveis, a energia não é necessariamente produzida em locais com procura. Os sistemas de armazenamento de energia dissociam a produção e o consumo de energia e, por conseguinte, podem ajudar a equilibrar o sistema, armazenando a energia disponível no momento, que não é imediatamente necessária, para utilização futura (Distributed Control Methods and Cyber Security Issues in Microgrids, 2020 ). Problemas a resolver Indiretamente através de uma maior integração das energias renováveis: Produção de energia a partir de combustíveis fósseis Emissões de carbono Qualidade do ar prejudicial Dependência de combustíveis fósseis Diretamente através de soluções de armazenamento: Regulação da tensão e da frequência Instabilidade da rede Desequilíbrios geográficos Redução de picos Eficiência das energias renováveis Taxa de utilização da produção renovável
Solução
A infraestrutura da cidade deve ser capaz de responder a vários desafios, incluindo eventos catastróficos, catástrofes naturais, ataques terroristas e outros casos de emergência. Para esse efeito, é necessário um sistema integrado de gestão de emergências que possa colmatar o fosso entre os centros de emergência e os cidadãos. Por um lado, este sistema deve ser capaz de obter informações dos cidadãos e em torno deles, com base, por exemplo, nas redes sociais ou em vários sensores distribuídos nas proximidades em causa. Por outro lado, o sistema pode fornecer meios para enviar notificações e informações relevantes aos cidadãos que estão potencialmente em perigo.
Solução
Os Pólos de Mobilidade são locais de conetividade onde diferentes modos de transporte - desde a deslocação a pé até ao trânsito rápido - se juntam sem problemas. Um dos principais componentes dos centros de mobilidade é a presença de uma grande área de influência, que é conseguida através da concentração de emprego, habitação, centros comerciais e/ou recreativos. Este conjunto integrado de serviços de mobilidade destina-se a satisfazer as necessidades da primeira à última milha dos utilizadores de transportes públicos através de transportes partilhados e sustentáveis. Oferece diferentes opções aos utilizadores e assegura uma conetividade óptima. As plataformas de mobilidade intermodal mais vantajosas são implementadas principalmente perto de cruzamentos de mobilidade existentes, como estações de comboio, bem como de outras estações de trânsito. Outros elementos dos centros de mobilidade incluem espaços dedicados ao passeio para táxis, produção de energia a partir de células solares, estações de carregamento de veículos eléctricos, quiosques interactivos e comodidades como cafés ou praças para criar um espaço ativo que seja acolhedor durante as paragens. Problemas a resolver Acessibilidade Emissões de carbono Segurança e proteção Congestionamento Conveniência Orientação
Solução
Os gémeos digitais são cada vez mais utilizados para apoiar os processos de planeamento urbano - através da visualização de dados urbanos, da apresentação de cenários futuros e de muitos outros casos de utilização. Em geral, os gémeos digitais são representações virtuais de um objeto, processo ou sistema que podem ser utilizadas para executar simulações para otimizar a eficiência e examinar cenários hipotéticos. A tecnologia tem sido utilizada principalmente no fabrico para testar produtos (por exemplo, em 2018, a GE tinha 1,2 milhões de gémeos digitais para 300 000 tipos de activos), mas está a expandir-se rapidamente para edifícios, cadeias de abastecimento e cidades inteiras à medida que a tecnologia de planeamento digital avança (Castro, 2019 ). A integração de dados da Internet das Coisas (IoT) com as capacidades avançadas de modelação de tecnologias como os sistemas de informação geoespacial (GIS), a realidade virtual e aumentada (VR/AR) e a modelação da informação da construção (BIM) permite que os governos e a indústria criem previsões sobre a forma como os sistemas reagirão e responderão aos dados do mundo real. A criação de um ciclo de feedback entre os mundos virtual e real resulta em melhorias substanciais dos processos e impactos, com poupança de tempo e benefícios financeiros. O conceito de gémeos digitais não é novo; por exemplo, a NASA tem vindo a realizar simulações de naves espaciais há décadas, mas o rápido crescimento de sensores e pontos finais ligados com o aumento da IoT e os avanços na inteligência artificial abriram uma miríade de possibilidades para a ferramenta de planeamento e análise. As potenciais utilizações dos gémeos digitais ainda estão a ser imaginadas. Atualmente, as utilizações para as cidades incluem a utilização de gémeos digitais para planear sistemas de transporte, preparar-se para catástrofes naturais e identificar as melhores localizações para instalar painéis solares. As utilizações futuras podem incluir a previsão da propagação de uma doença e a otimização de confinamentos e reservas de hospitais ou a utilização da ferramenta para facilitar a colaboração com outras cidades que tenham problemas e objectivos comuns. Problemas a resolver: Facilitar a tomada de decisões complexas Permitir um planeamento urbano mais eficiente Permitir uma implementação e monitorização de projectos mais eficientes Criar uma melhor preparação para situações de emergência Tornar os dados urbanos mais fáceis de compreender
Solução
O conceito de Centrais Elétricas Virtuais (VPP) rompe com a ideia mais tradicional de depender de centrais elétricas centralizadas (frequentemente emissoras de CO₂) para uma produção de energia previsível e fiável. À medida que cada vez mais produtores de energia independentes, de pequena e grande dimensão, entram em cena, a energia solar, eólica e outras fontes de energia renováveis (FER) têm vindo a integrar-se na rede elétrica em toda a Europa, abrindo caminho para a transição para uma infraestrutura energética limpa e sustentável. No entanto, a integração destes Recursos Energéticos Distribuídos (RED) na rede está a colocar vários desafios relacionados com o congestionamento da transmissão e/ou com a estabilidade da tensão e da frequência; as energias renováveis, em particular, estão a criar problemas de fiabilidade devido à sua natureza incerta e intermitente. Esta energia limpa revolucionou a rede elétrica e criou a necessidade de novos modelos e soluções para a sua integração. Um VPP agrega muitos DER dispersos e independentes num único agente operacional que funciona como uma central elétrica tradicional, com uma capacidade de produção considerável semelhante, permitindo-lhe participar nos mercados do sistema elétrico (tanto grossista como retalhista) ou vender serviços ao operador. Uma VPP representa, assim, um portfólio flexível de DER para permitir que agentes de menor dimensão do sistema elétrico (ou seja, consumidores, produtores, prosumidores ou qualquer combinação destes) participem nos mercados de eletricidade e prestem serviços à rede. Central Elétrica Virtual (IRENA, 2019) As VPP podem contribuir para a integração das FER, prestando serviços de flexibilidade tanto do lado da procura como da oferta à rede principal. As VPP podem agregar recursos de resposta à procura ou unidades de armazenamento de energia que respondam aos requisitos da rede (flexibilidade do lado da procura), bem como incorporar unidades de resposta rápida, tais como condensadores e baterias, a par de centrais de cogeração e centrais de biogás, para otimizar a produção de energia (flexibilidade do lado da oferta). Através destes dois tipos de serviços essenciais, as VPP podem proporcionar benefícios tangíveis, tais como (IRENA, 2019): Apoio ao funcionamento da rede através de vários serviços auxiliares Gestão do lado da procura e transferência de carga em tempo real com base em sinais de preço para reduzir a procura de pico – justificando, do ponto de vista económico, o adiamento de investimentos em infraestruturas da rede de transporte e distribuição Prestação de serviços de equilíbrio e satisfação dos requisitos de variação de potência através de plataformas de otimização, para compensar as flutuações da produção variável proveniente de fontes de energia renováveis (FER) Aumento da flexibilidade local ao nível da rede de distribuição, caso exista um mercado regional de flexibilidade em funcionamento Diminuição do custo marginal da energia Através da redução ou do deslocamento da carga durante os picos de procura, para evitar o recurso a grandes centrais elétricas (a combustíveis fósseis) para satisfazer uma pequena quantidade de procura de eletricidade a um custo elevado, ou Substituindo completamente a central de pico pelo despacho das DER agregadas e das baterias carregadas Otimizar o investimento em infraestruturas do sistema elétrico Através da poupança nos custos de novas adições de capacidade e/ou reforço da rede, com o fornecimento de capacidade de reserva operacional em tempo real a partir de DER já ligadas, proporcionando-lhes simultaneamente receitas adicionais através da sua participação em mercados auxiliares, quando necessário. Problemas a resolver Aumentar a estabilidade e a fiabilidade da rede Aumento da procura pela integração de fontes renováveis Mercado restrito Aumento e evolução da procura de energia Aumento dos custos e das emissões decorrentes do atual abastecimento energético Necessidade de maior resiliência e flexibilidade da rede
Solução
Um espaço público inteligente e conectado recolhe dados em áreas públicas e apresenta ou reage a esses dados. Os dados podem ser transferidos de forma segura via Wi-Fi ou outras tecnologias semelhantes, ou seja, combinados com um sistema central. Os dados recolhidos com sensores podem ser dados sobre a qualidade do ar, os movimentos e as pessoas no espaço público ou informações relevantes para a segurança. Os subserviços frequentemente implementados são hotspots Wi-Fi ou balizas de orientação para navegação às cegas. Os ecrãs públicos podem, por exemplo, dar acesso a mapas locais, a um registo de lojas e serviços ou à planificação multimodal de percursos. Estas funções obrigatórias e adicionais do espaço público inteligente e conectado são apresentadas a seguir. Os sensores e tecnologias utilizados para realizar as diferentes funcionalidades podem ser fixados em postes de iluminação inteligente e utilizar a infraestrutura de base subjacente.