Recolha inteligente de água da chuva

Descrição

Existem provas claras da utilização de técnicas de captação de água da chuva que remontam a há cerca de 4 000 anos. No entanto, o conceito de captação de água da chuva poderá remontar a quase 6 000 anos na China Antiga (Che-Ani et al., 2009). É evidente que a captação de água da chuva tem feito parte da história e da identidade da humanidade. Com a modernização e a urbanização em grande escala, a captação de água da chuva tornou-se agora parte da identidade da cidade. Para aumentar a eficiência, o conceito de Captação Inteligente de Água da Chuva está a ser introduzido nas principais cidades. A Recolha Inteligente de Água da Chuva caracteriza-se pela recolha de dados em tempo real através de sensores nas fontes de água, nas fases de recolha, nas fases de armazenamento e nas fases de aplicação (Behdazian et al., 2018). Os dados são reunidos numa unidade centralizada de recolha de dados, onde são monitorizados e processados. Os dados processados são, em seguida, utilizados para tomar decisões e adaptar-se a circunstâncias específicas.

Os sistemas inteligentes de captação de águas pluviais, através de métodos automatizados, podem libertar águas pluviais antes da ocorrência de precipitação, de modo a aumentar os níveis de retenção de água (Behdazian et al., 2018). O principal objetivo dos sistemas de captação de água da chuva consiste em recolher e armazenar a água da chuva durante os eventos de precipitação, para utilização em aplicações que não envolvam água potável (Pradhan & Sahoo, 2019). A vertente inteligente deste conceito consiste no desenvolvimento de recursos de comunicação integrados no sistema global (Xu et al., 2020). O sistema recorre a sensores de baixo custo combinados com tecnologias de comunicação inovadoras. Esta abordagem tecnológica abre várias novas possibilidades para a gestão das infraestruturas hídricas urbanas num contexto de cidade inteligente. O desempenho do sistema depende fortemente da qualidade da previsão meteorológica e está intimamente interligado com a mesma. A quantidade de precipitação e os padrões de chuva são integrados na estratégia de controlo para determinar, respetivamente, o volume de descarga e o momento de encerramento (Pradhan & Sahoo, 2019).

Modelo de Valor

Contexto da Cidade

A atual urbanização crescente exige mais infraestruturas e mais recursos; isto cria um desequilíbrio entre a procura e a oferta. Assim, a gestão dos recursos e das infraestruturas (por exemplo, o abastecimento de água) nas zonas urbanas e rurais torna-se uma tarefa desafiante para os urbanistas e os órgãos de administração local. Embora tenham sido desenvolvidas soluções inovadoras para fazer face a alguns dos desafios, continuam a existir algumas questões que ainda não foram abordadas. Por exemplo, a maioria das cidades altamente urbanizadas encontra-se à beira de uma grave escassez de água, que poderá agravar-se num futuro próximo. No entanto, nos últimos anos, os avanços tecnológicos proporcionaram novas oportunidades para as cidades gerirem o abastecimento e a retenção de água, através da adoção de métodos inteligentes de captação de águas pluviais nos seus sistemas de gestão hídrica. De acordo com Judeh et al. (2022), as fases mais comuns da captação inteligente de águas pluviais utilizadas no contexto urbano decorrem da seguinte forma:

1. Fase de Recolha: Nesta fase, todo o escoamento gerado, quer provenha dos telhados quer da superfície, será recolhido.
2. Fase de armazenamento: O escoamento recolhido será armazenado em tanques (para cada agregado familiar) e em lagoas (construídas num local adequado dentro ou nas proximidades da bacia hidrográfica urbana). A água excedente que ultrapasse o limite de armazenamento é desviada para cursos de água naturais através do sistema de drenagem ou encaminhada por zonas de baixo impacto para promover a recarga das águas subterrâneas.
3. Fase de Aplicação: Nesta fase, a água armazenada pode ser utilizada para fins potáveis e não potáveis, tais como uso doméstico, indústria, jardinagem, paisagismo, etc. A reutilização da água da chuva nas bacias hidrográficas urbanas reduz a procura de água, a quantidade de escoamento superficial, as inundações e os poluentes decorrentes das águas pluviais.

Os dados serão recolhidos em todas as fases da captação de água da chuva e enviados para uma unidade centralizada de armazenamento de dados, onde todos os dados recolhidos serão armazenados. Posteriormente, estes dados serão utilizados em duas categorias diferentes para efeitos de monitorização:

• Armazenamento versus consumo e afluência versus escoamento
• Entrada versus saída e recarga das águas subterrâneas.

Estes dados monitorizados podem, em seguida, ser processados na unidade de processamento para análise mais aprofundada e utilizados para obter resultados significativos. Na sequência disso, poderá ser tomada uma decisão para o planeamento futuro, tendo em conta a variação da procura e da oferta ao longo do tempo. As alterações climáticas e o crescimento populacional devem ser tidos em conta na elaboração de estratégias a longo prazo.

Factores de Suporte

1. Implantação de infraestruturas de TIC facilitadoras, tais como contadores inteligentes e sensores, em pontos de recolha de águas pluviais existentes e novos
2. Promover a normalização e protocolos de comunicação comuns e interoperáveis para a coordenação entre os operadores do sistema
3. A introdução de regulamentação que torne obrigatória a implementação de contadores inteligentes e de infraestruturas de redes inteligentes
4. Estabelecer regras para a recolha e gestão de dados
5. Introduzir mais pontos de captação de águas pluviais para um sistema inteligente holístico e mais eficiente

Iniciativas do Governo

• Nas cidades europeias, a implementação de sistemas inteligentes de gestão da água de âmbito local é apoiada por numerosas iniciativas a nível europeu e nacional. Os projetos centrados em redes inteligentes, eficiência energética, gestão inteligente de redes e gestão da água beneficiam de oportunidades de financiamento tanto a nível nacional como europeu.
• A nível europeu, as iniciativas e a investigação sobre «Sistemas de Água Mais Inteligentes» — categoria na qual se insere a «Recolha Inteligente de Água da Chuva» — são financiadas através da subvenção «Synergy Grant» do Conselho Europeu de Investigação. Esta subvenção atribuiu um total de 11 milhões de dólares à investigação sobre sistemas de água inteligentes.
• Tendo em conta que o sistema de recolha inteligente de águas pluviais reduz a probabilidade de catástrofes naturais (secas e inundações), o sistema beneficia igualmente de oportunidades de financiamento para a gestão do risco de catástrofes no âmbito da política de coesão da UE.

Mapeamento de Stakeholders

Potencial de Mercado

O mercado da recolha inteligente de água da chuva ultrapassou os 296 milhões de dólares em 2021 e deverá crescer a uma taxa anual de 4 % entre 2021 e 2027 (Oberarscher et al., 2019). A crescente escassez de água, aliada ao aumento da população a nível mundial, irá impulsionar a procura no mercado. O consumo crescente de água na agricultura deverá também impulsionar a expansão do mercado de recolha inteligente de água da chuva. Prevê-se que o mercado de recolha inteligente de água da chuva atinja os 328 milhões de dólares até 2027.

Os governos de vários países começaram a implementar políticas de captação de águas pluviais para incentivar a conservação da água. Alguns países, como os EUA e a Austrália, tornaram obrigatória a inclusão de sistemas inteligentes de captação de águas pluviais nas novas construções (Pradhan & Sahoo, 2019).

Entre os principais intervenientes que operam no mercado contam-se o GRAF Group, o Kingspan Group, a Heritage Tanks, a Watts Water Technologies, Inc., a Innovative Water Solutions LLC, a Stormsaver, a Water Field Technologies Pvt. Ltd., HarvestRain, a WISY AG, a D&D Ecotech Services, a Rainharvesting Systems Ltd. e a Climate, Inc. Estes intervenientes estão constantemente empenhados em expandir o seu portfólio de produtos e em oferecer produtos inovadores.

Dependendo da escala de aplicação, os clientes variam. No entanto, são principalmente as cidades e as regiões que estão a investir na recolha inteligente de água da chuva.

Estrutura de Custos

Modelos de Funcionamento