Recolha inteligente de água da chuva

Descrição

A evidência clara de técnicas utilizadas para a recolha de água da chuva remonta a cerca de 4000 anos atrás. No entanto, o conceito de recolha de água da chuva pode remontar a quase 6000 anos na China Antiga(Che-Ani et al., 2009). É evidente que a recolha de água da chuva tem feito parte da história e da identidade humanas. Com a modernização e a urbanização maciça, a recolha de água da chuva tornou-se agora parte da identidade da cidade. Para aumentar a eficiência, o conceito de Recolha Inteligente de Água da Chuva está a ser introduzido nas principais cidades. A recolha inteligente de água da chuva é caracterizada pela recolha de dados em tempo real através de sensores em fontes de água, fases de recolha, fases de armazenamento e fases de aplicação (Behdazian et al., 2018). Os dados são recolhidos numa unidade centralizada de recolha de dados, onde são monitorizados e processados. Os dados processados são depois utilizados para tomar decisões e adaptar-se a circunstâncias específicas.

Os sistemas inteligentes de recolha de águas pluviais através de métodos automatizados podem libertar as águas pluviais antes da ocorrência de precipitação para aumentar os níveis de catividade da água(Behdazian et al., 2018). O principal objetivo dos sistemas de recolha de águas pluviais é recolher e armazenar a água da chuva durante os eventos de precipitação para utilização em aplicações de água não potável(Pradhan & Sahoo, 2019). A parte inteligente deste conceito consiste no desenvolvimento de activos comunicantes integrados no sistema global(Xu et al., 2020). O sistema utiliza sensores de baixo custo combinados com tecnologias de comunicação inovadoras. O enfoque tecnológico permite várias novas possibilidades para a gestão das infra-estruturas urbanas de água num quadro de cidade inteligente. O desempenho do sistema está fortemente dependente e interligado com a qualidade da previsão meteorológica. A quantidade de precipitação e os padrões de precipitação são integrados na estratégia de controlo para determinar o volume de descarga e a hora de fecho, respetivamente(Pradhan & Sahoo, 2019).

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Modelo de Valor

Contexto da Cidade

A atual urbanização crescente exige mais instalações e mais recursos, o que cria um desequilíbrio entre a procura e a oferta. Assim, a gestão dos recursos e das instalações (por exemplo, o abastecimento de água) nas zonas urbanas e rurais torna-se uma tarefa difícil para os responsáveis pelo planeamento urbano e para os órgãos de governo locais. Embora tenham sido desenvolvidas novas soluções para enfrentar alguns dos desafios, existem ainda algumas questões que não foram abordadas. Por exemplo, a maioria das cidades altamente urbanizadas está à beira de uma grave escassez de água, que poderá ser pior num futuro próximo. No entanto, nos últimos anos, os avanços tecnológicos e as oportunidades de reutilização para as cidades lidarem com o abastecimento e a retenção de água, adaptando métodos inteligentes de recolha de águas pluviais nos seus sistemas de gestão da água, têm vindo a aumentar. De acordo com Judeh et al., (2022), as fases mais comuns da recolha inteligente de água da chuva utilizadas no contexto da cidade ocorrem da seguinte forma:

1. Fase de recolha: Nesta fase, todo o escoamento gerado no telhado ou na superfície será recolhido.
2. Fase de armazenamento: O escoamento recolhido será armazenado em tanques (para cada família) e lagos (construídos num local apropriado na captação urbana ou nas proximidades). O excesso de água que exceda o limite de armazenamento será desviado para um curso de água natural através do sistema de drenagem ou encaminhado através de zonas de baixo impacte para promover a recarga das águas subterrâneas.
3. Fase de aplicação: Nesta fase, esta água armazenada pode ser utilizada para fins potáveis e não potáveis, como uso doméstico, indústria, jardinagem, paisagismo, etc. A reutilização das águas pluviais nas bacias urbanas reduz as necessidades de água, a quantidade de escoamento superficial, as inundações e os poluentes devidos às águas pluviais.

Os dados serão recolhidos em todas as fases da recolha de águas pluviais e enviados para uma unidade de armazenamento de dados centralizada, onde todos os dados recolhidos serão armazenados. Posteriormente, estes dados serão utilizados em duas classes diferentes para monitorização:

• Armazenamento versus consumo e entrada versus saída
• Afluxo versus escoamento e recarga de águas subterrâneas.

Estes dados monitorizados podem então ser processados na unidade de processamento para análise posterior e utilizados para obter resultados significativos. Em seguida, a decisão pode ser tomada para o planeamento futuro, considerando a variação da procura e da oferta ao longo do tempo. As alterações climáticas e o crescimento populacional devem ser incorporados na elaboração de estratégias a longo prazo.

Factores de Suporte

1. Implantação de infra-estruturas TIC, como contadores inteligentes e sensores, nos pontos de recolha de águas pluviais existentes e novos
2. Promover a normalização e protocolos de comunicação interoperáveis comuns para a coordenação entre operadores de sistemas
3. Introduzir regulamentos para obrigar à implementação de contadores inteligentes e de infra-estruturas de redes inteligentes
4. Estabelecer regras para a recolha e gestão dos dados
5. Introdução de mais pontos de recolha de águas pluviais para um sistema inteligente holístico e mais eficiente

Iniciativas do Governo

• Nas cidades europeias, a implementação de sistemas locais de gestão inteligente da água é apoiada por muitas iniciativas a nível europeu e nacional. Os projectos centrados em redes inteligentes, eficiência energética, gestão de redes inteligentes e gestão da água beneficiam de oportunidades de financiamento nacionais e europeias.
• A nível europeu, as iniciativas e a investigação sobre Sistemas de Água Mais Inteligentes, a categoria em que se insere a Recolha Inteligente de Água da Chuva, são financiadas através da Bolsa Synergy do Conselho Europeu de Investigação. Este subsídio atribuiu um total de 11 milhões de dólares para a investigação em sistemas de água inteligentes.
• Considerando que o sistema de recolha inteligente de água da chuva diminui a possibilidade de desastres naturais (secas e inundações), o sistema também beneficia de oportunidades de financiamento para a gestão do risco de desastres no âmbito da política de coesão da UE.

Mapeamento de Stakeholders

Potencial de Mercado

O mercado da recolha inteligente de águas pluviais ultrapassou os 296 milhões de USD em 2021 e crescerá a uma taxa anual de 4% entre 2021 e 2027(Oberarscher et al., 2019). O aumento da escassez de água, juntamente com o crescimento da população em todo o mundo, impulsionará a demanda do mercado. O aumento do consumo de água na agricultura também deve impulsionar a expansão do mercado de coleta inteligente de água da chuva. Prevê-se que o mercado de recolha inteligente de águas pluviais atinja os 328 milhões de dólares até 2027.

Os governos de todos os países começaram a implementar políticas de RWH para incentivar a conservação da água. Alguns países tornaram necessário que as novas construções incluam sistemas inteligentes de recolha de águas pluviais, como é o caso dos EUA e da Austrália(Pradhan & Sahoo, 2019).

Os principais participantes que operam no mercado incluem o GRAF Group, Kingspan Group, Heritage Tanks, Watts Water Technologies, Inc., Innovative Water Solutions LLC, Stormsaver, Water Field Technologies Pvt. Ltd., HarvestRain, WISY AG, D&D Ecotech Services, Rainharvesting Systems Ltd. e Climate, Inc. Estes intervenientes estão constantemente a concentrar-se na expansão da sua carteira de produtos e na oferta de produtos inovadores.

Dependendo da escala de aplicação, os clientes são diferentes. No entanto, são sobretudo as cidades e as regiões que estão a investir na recolha inteligente de águas pluviais.

Estrutura de Custos

Modelos de Funcionamento