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Edifícios e infraestruturas inteligentes e sustentáveis

As cidades pretendem ter edifícios regenerados e tirar partido dos dados para otimizar o consumo de energia e a utilização e gestão dos recursos nos edifícios e serviços públicos: resíduos, água e energia.

Imagine ter uma cidade onde os residentes têm um elevado nível de bem-estar e, ainda assim, não fazem uma utilização extensiva dos recursos do planeta. Em 2019, a Coligação para as Transições Urbanas estimou que deveria ser possível reduzir as emissões das cidades em cerca de 90% até 2050 (15,5 GtCO2e até 2050), utilizando tecnologias e práticas comprovadas, em especial no que respeita aos edifícios e às infraestruturas. Estima-se que 36,5% podem ser reduzidos nos edifícios residenciais e 21,2% nos edifícios comerciais1. Os edifícios são atualmente responsáveis por 30 a 40% das emissões totais das cidades e, para atingir o objetivo da COP21 até 2050, as emissões dos edifícios devem ser 80-90% inferiores às atuais2.

Muitos edifícios são ineficientes do ponto de vista energético e contribuem fortemente para as emissões de carbono. Na UE, em fevereiro de 2020, cerca de 75% do parque imobiliário era ineficiente do ponto de vista energéticos3. Por isso, há um longo caminho a percorrer: um relatório de 2019 da Navigant afirmava que apenas 5% dos projetos de cidades inteligentes que acompanhou se centravam principalmente na inovação dos edifícios e apenas 13% tinham "algum nível de foco"4.

O World Green Building Council define um edifício verde como um edifício que "na sua conceção, construção ou funcionamento, reduz ou elimina os impactos negativos e pode criar impactos positivos no nosso clima e ambiente natural; preserva recursos naturais preciosos e melhora a nossa qualidade de vida".5 Dada a pressão exercida sobre as cidades para atuarem sobre as alterações climáticas, os edifícios verdes vão invadir os nossos centros urbanos. Para além de serem construídos com materiais sustentáveis e éticos, serão eficientes em termos de energia, água e recursos, respeitadores do ambiente na sua conceção e capazes de produzir a sua própria energia (prosumidores de eletricidade). Os jardins verticais e/ou nos telhados favorecerão a qualidade de vida e o bom ambiente para quem os habita ou utiliza.

Os edifícios ecológicos também tirarão partido dos dados e da tecnologia digital para melhorar a eficiência dos componentes da infraestrutura e para se adaptarem melhor à utilização dos stakeholders. Operadores de escritórios flexíveis aplicarão uma abordagem "Office-as-a-Service" ou Real Estate-as-a-Service", envolvendo um modelo de receitas "pay as you go" e "pay as you grow", alinhado com um resultado de melhor experiência e produtividade.

A Gartner prevê que, até 2028, haverá mais de quatro mil milhões de dispositivos IoT ligados em edifícios comerciais inteligentes6. Estes serão alimentados por infraestruturas de telecomunicações, com 5G e Wi-Fi de alta eficiência (6 ou 6E) na vanguarda, e terão serviços públicos inteligentes para energia, resíduos e água.

Em maio de 2020, 28 grandes cidades tinham assinado o World Green Building Council’s Net Zero Carbon Buildings Commitment, que apela às cidades para que atinjam o carbono net-zero em funcionamento até 2030 para todos os ativos sob o seu controlo direto e para que defendam que todos os edifícios tenham carbono net-zero em funcionamento até 2050.

As infraestruturas inteligentes eficientes evoluirão com uma abordagem à construção centrada nas pessoas. Isto ajudará os líderes das cidades a implementar um conceito de bem-estar mais holístico para contribuir para uma melhor qualidade de vida através de edifícios inteligentes e sustentáveis e de uma infraestrutura urbana bem integrada e inteligente. De acordo com um estudo realizado pelo ESI ThoughtLab, os contadores de água inteligentes e as redes inteligentes têm uma taxa de adoção de cerca de 68% a nível mundial8.

Os edifícios inteligentes e sustentáveis abrem o futuro a ambientes que não se limitam a apoiar os nossos modos de vida, mas que os aumentam e melhoram. Os edifícios inteligentes funcionarão como infraestruturas sociais ambientais que ligam e interagem com os ocupantes para melhorar a sua situação, trazendo funcionalidades, serviços e informações diretamente para o local onde se encontram. Através dos edifícios inteligentes, as pessoas deixam de ocupar um espaço e passam a interagir com um lugar. Com os edifícios inteligentes, a arquitetura evoluiu da conceção de estruturas e objetos para a conceção de sistemas e interações. Isto conduz a um futuro centrado no ser humano, em que cada interação do edifício inteligente com os seus ocupantes se torna uma oportunidade para aprender e melhorar ou aperfeiçoar essa interação na próxima vez. Os edifícios tendem a ser integrados como nunca antes na forma como trabalhamos e vivemos — em resultado de uma correlação entre o desempenho dos edifícios e o desempenho humano.

"Para cumprirmos os objetivos do Acordo de Paris para limitar o aquecimento global, precisamos de ver, nos próximos dez anos, a maioria dos nossos edifícios tornar-se net-zero. Sabe quantas cidades cumprem atualmente esse objetivo? Menos de um por cento. O desafio é enorme".

— Jeff Merritt, Diretor de IoT e Transformação Urbana no World Economic Forum

Reduza o consumo de energia, materiais e outros recursos através da construção sustentável, da tecnologia inteligente e da utilização otimizada dos dados: A construção de um edifício é altamente intensiva em termos energéticos e poluente. Um relatório de 2018 da Aliança Global para Edifícios e Construção, da Agência Internacional de Energia e do Programa das Nações Unidas para o Ambiente concluiu que a construção e as operações de edifícios eram responsáveis por 36% da utilização de energia a nívelmundial9. Um relatório do WEF também afirmou que, dos 40% de emissões de gases com efeito de estufa geradas pelos edifícios, três quartos provêm das operações de construção e dos seus materiais. Foram criados sistemas de classificação como o LEED, o BREEAM, o G-SEEK, o CASBEE e o Green Star para avaliar a utilização de materiais de construção. A sustentabilidade na utilização de materiais de construção e de processos eficientes do ponto de vista energético e tecnológico ajudaria a estabelecer uma abordagem da construção mais consciente do ponto de vista ambiental.

Capacidade de adaptação e ajustamento às circunstâncias e necessidades: Para que um ambiente construído seja sustentável, tem de ser resiliente na sua utilidade e relevância. Um edifício energeticamente eficiente e desocupado não é um edifício sustentável. Num mundo digital de trabalho remoto e compras online, a proposta de valor dos edifícios tem de mudar para satisfazer as necessidades em evolução da mão de obra e da sociedade no geral. Por conseguinte, um edifício inteligente presta-se a ser mais sustentável do ponto de vista operacional, uma vez que pode adaptar-se e reconfigurar-se mais facilmente à evolução das condições. Pode fornecer serviços digitais aos ocupantes e, em última análise, utilizar informações baseadas em dados sobre o desempenho e a utilização do edifício para introduzir melhorias e adaptar-se com precisão ao longo do tempo. Além disso, o edifício inteligente é capaz de utilizar estes novos conhecimentos para compreender como o desempenho energético do edifício se relaciona com a atividade humana e com a área útil. Assim, será possível medir a sustentabilidade e a eficiência de um edifício para apoiar os resultados dos utilizadores, a sua produtividade e experiência.

Reduzir as emissões de gases com efeito de estufa para contribuir para o net-zero: As grandes cidades já estão conscientes do impacto ambiental dos edifícios e infraestruturas de má qualidade e estão a tomar medidas para resolver o problema. Em 2019, Bill de Blasio, Presidente da Câmara Municipal de Nova Iorque, anunciou a proibição da construção de novos edifícios totalmente em vidro. Organizações como o Painel Intergovernamental sobre as Alterações Climáticas (IPCC) também defendem a proibição de arranha-céus "totalmente em vidro" e uma maior utilização de materiais de construção alternativos e soluções alternativas, como janelas solares fotovoltaicas que podem ser integradas na envolvente de um edifício.10 11 A Comissão Europeia tem um programa Renovation Wave para promover ações eficazes no parque imobiliário público e privado, a fim de ajudar a tornar a Europa neutra em termos climáticos até 2050. Atualmente, cerca de 75% do parque imobiliário é ineficiente do ponto de vista energético, mas quase 85-95% dos edifícios atuais continuarão a ser utilizados em 2050.12

Impulsionar a saúde pública e a qualidade de vida, tanto no interior como no exterior: Os edifícios inteligentes e sustentáveis, capazes de se adaptarem às especificidades dos seus ocupantes, têm um impacto positivo na sua saúde física e mental. Uma melhor qualidade do ar e a redução do ruído ambiente ajudam os ocupantes a melhorar a produtividade, a sua capacidade de decisão e de reação a crises; e aliviam o sofrimento psicológico. De acordo com o relatório 2021 Net Zero Carbon Cities do WEF, a Europa tem potencial para obter cerca de 29 mil milhões de euros em benefícios cumulativos para a saúde humana até 2030 devido à redução dos poluentes atmosféricos. A tecnologia inteligente nos edifícios também melhora a conveniência e a acessibilidade, promovendo a inclusão e aumentando a qualidade de vida.

Melhoria global da paisagem urbana: As práticas inteligentes e sustentáveis aplicadas aos edifícios e às infraestruturas alteram completamente a paisagem urbana, tornando-a mais verde e mais atrativa. Os edifícios inteligentes são grandes geradores de informação, sendo que um edifício comercial de escritórios médio produz cerca de 150 GB de dados por dia. Isto cria uma oportunidade para as cidades se tornarem mais granulares no planeamento urbano. Com cada novo desenvolvimento ou edifício, os planeadores e as autoridades municipais podem avaliar o impacto global no contexto circundante e nas circunstâncias sociais e oferecer orientações mais precisas sobre a melhor forma de se adaptar ao contexto, estabelecendo simultaneamente normas para a partilha de dados operacionais. Além disso, as autoridades municipais também podem incentivar a inclusão de equipamentos sociais sempre que a análise dos dados indicar que tal seria benéfico, por exemplo, exigindo a inclusão de espaços verdes ou de uma biblioteca em troca de autorização para construir mais espaço comercial para escritórios, criando assim um cenário vantajoso para a cidade e para os proprietários dos edifícios. Esta economia de partilha de conhecimentos é o futuro do ambiente construído inteligente e sustentável.

Defina uma visão, directrizes tecnológicas e desenvolva uma rota: Não se trata de tecnologia, mas de transformação digital promovida pela tecnologia - e começa com a visão. Inclui uma análise e seleção de desenvolvimentos tecnológicos inteligentes que trarão valor a todos os stakeholders, o estabelecimento de orientações tecnológicas às quais os fornecedores de infraestruturas terão de responder, permitindo sinergias; e o desenvolvimento de uma rota de implementação.

Estimular e dar prioridade a projetos de renovação, construção e restauro orientados para a sustentabilidade, a fim de garantir uma maior eficiência energética operacional e a redução das emissões de carbono. Isto pode ser feito através de políticas, regulamentos, sanções ou impostos sobre o carbono. As cidades de todo o mundo estão a assumir compromissos em matéria de desenvolvimento sustentável. Por exemplo, num evento global de sensibilização e ativação do World Green Building Council (WorldGBC) em 2021, dez novas empresas comprometeram-se a agir de acordo com o Net Zero Carbon Buildings Commitment. O esforço deve ser liderado pelos governos locais, mas envolve promotores, empresas imobiliárias e fornecedores de tecnologia. De acordo com uma análise da Deloitte, num edifício recém-criado, um acréscimo de 20% nos custos de construção para fins de otimização traz uma redução de 30% nos custos operacionais ao longo de três anos, levando a uma redução de 10% no custo total de propriedade do edifício. Os incentivos devem ser criados de acordo com o objetivo de utilização do edifício. A ferramenta "calculadora de revitalização" também ajuda o processo de tomada de decisão da cidade relativamente à utilização ou reutilização posterior do imóvel, respondendo a questões sobre se deve revitalizar o edifício ou deixá-lo como está.

Lance planos de incentivo para promover materiais alternativos e criar um ecossistema de grande envolvimento: Através de programas e financiamento disponíveis, como a Renovation Wave da Comissão Europeia, devem ser desenvolvidas oportunidades de colaboração e iniciativas de troca de conhecimento centradas na gestão urbana e no investimento em infraestruturas de qualidade.

Para além de investir em buzzwords como 5G ou soluções de tecnologia sensorial, extraia valor dos dados: Tenha em conta as necessidades da cidade e assegure-se de que os dados são utilizados e transformados em valor para alcançar a otimização.

Promover normas e políticas de partilha de dados: Como exemplo das iniciativas atuais para integrar as tecnologias da informação e da comunicação no desenvolvimento sustentável, a Agenda Digital da Comissão Europeia é um dos sete pilares identificados para o crescimento na União Europeia, no âmbito do qual um aspeto fundamental é o reforço da interoperabilidade e das normas. A simples produção de dados não é suficiente para apoiar as agendas de sustentabilidade. A disponibilidade de dados deve ser combinada com um conhecimento profundo da forma de os utilizar. A passagem dos dados ao conhecimento acontece quando a informação se torna acionável.

Singapura

Singapura foi um dos primeiros a adotar iniciativas de arquitetura verde e de planeamento urbano sustentável. Em 2005, introduziu o sistema de certificação Green Mark, uma iniciativa destinada a orientar a indústria da construção de Singapura para edifícios mais respeitadores do ambiente. Este sistema destinava-se a promover a sustentabilidade no setor da construção e a sensibilizar os promotores, os projetistas e os construtores para as questões ambientais, tanto no início da concetualização e conceção do projeto como durante a construção. O objetivo era que "pelo menos 80% dos edifícios em Singapura fossem ecológicos até 2030".14 A cidade alargou a certificação a distritos, como parques industriais e campus educativos.

Um exemplo importante de um edifício inteligente é o Sands Expo and Convention Centre em Marina Bay Sands, em Singapura. Este foi galardoado com o LEED Platinum em 2019 para operações e manutenção de edifícios, tornando-se o primeiro local MICE na Ásia-Pacífico a obter um prémio pelas suas iniciativas de construção ecológica sustentável, que abrangem sistemas de poupança de energia, iluminação e ar condicionado, gestão de resíduos, canalização interior, a sua pegada de carbono e educação. O Sands Expo and Convention Centre foi também a primeira instalação MICE no Sudeste Asiático a obter a certificação ISO 20121 Sustainable Events Management System em 2014, além de ter sido certificado pela Autoridade de Construção Civil de Singapura.

De acordo com o Ministério do Desenvolvimento Nacional, "em janeiro de 2018, cerca de 3200 projetos de construção em Singapura cumpriam as normas da BCA Green Mark. Estes projetos abrangem mais de 94 milhões de metros quadrados, o que representa cerca de um terço da área bruta total do parque imobiliário de Singapura "15.

Desde então, Singapura introduziu uma nova conceção de construção denominada conceção biofílica, que está a ser utilizada para aumentar a conetividade dos ocupantes com o ambiente natural, utilizando a natureza direta, a natureza indireta e as condições de espaço e lugar. Richard Hassel, cofundador da WOHA, afirmou numa entrevista recente que "um edifício biofílico tenta substituir paredes, janelas, colunas, sinais e néon por folhas, cascas de árvores, pássaros e insetos". Referiu o Hospital Khoo Tech Park como exemplo: este é atualmente o hospital mais biofílico da Ásia, com 700 espécies de plantas nativas no local.

Uma das melhores histórias de sucesso atuais é o edifício Oasis Downtown, que tem um rácio de terreno verde de 1100%, ou seja, há 11 vezes mais natureza no edifício do que haveria se não houvesse qualquer edifício no terreno. Richard Hassel calcula que, se apenas dez por cento dos novos edifícios seguirem a mesma tendência e atingirem um rácio de 1.000% de parcelas verdes, a cidade pode ser rapidamente reequipada para atingir o equivalente a 100% de cobertura verde.16

Como parte da estratégia para tornar a paisagem da cidade mais verde e melhorar a sustentabilidade ambiental, a cidade tem também em vigor o Programa de Cidades Verdes do Conselho de Habitação e Desenvolvimento (autoridade pública de habitação de Singapura) - um plano de dez anos para tornar as cidades HDB mais sustentáveis e habitáveis até 2030. Destacam-se dois projetos:

  • Punggol. Punggol inteligente e sustentável é um dos marcos do Strategic National Programs of Smart Nation Singapore: trata-se do plano para desenvolver Punggol como a primeira cidade ecológica de Singapura desde 2010. Tal como se afirma no website da Smart Nation, Punggol será "uma cidade verde e sustentável que minimiza o desperdício e maximiza a eficiência dos recursos. (...) Os residentes que vivem na zona habitacional de Punggol Northshore podem esperar que as suas casas sejam equipadas com tomadas inteligentes incorporadas e quadros de distribuição inteligentes que permitem aplicações inteligentes para a casa, tais como uma melhor monitorização do consumo doméstico de energia. Em redor da propriedade, recursos como a iluminação inteligente ajudarão a poupar energia. Para além do fornecimento de painéis solares pela HDB nos telhados dos blocos habitacionais, a JTC, a SIT e o SP Group irão também colaborar em soluções de redes energéticas inteligentes para integrar sistemas de produção e armazenamento de energia, como a energia solar fotovoltaica e as baterias, no PDD, de modo a otimizar o consumo de energia e reduzir a pegada de carbono até 1 500 toneladas por ano. A implementação de sistemas pneumáticos de transporte de resíduos também beneficiará a comunidade de Punggol no geral. Este sistema permite que os resíduos sejam recolhidos por sucção de ar em condutas subterrâneas, minimizando o tráfego, o ruído, as pragas e os odores incómodos associados à recolha tradicional de resíduos. "17
  • Tengah. Esta cidade eco-inteligente com 42.000 habitações pretende ser um estado limpo, cooler by design18 - a primeira cidade inteligente e sustentável de Singapura. Algumas das suas características são:
    • Smart energy management, using artificial intelligence
    • A iluminação inteligente será utilizada para gerir a quantidade de níveis de iluminação no recinto, com base nos volumes de tráfego humano.
    • Automated waste collection, a system that uses high-speed air to transport household waste.
    • Casas inteligentes, cada uma equipada com tomadas com interrutor inteligente e um quadro de distribuição inteligente. O consumo de energia pode ser gerido através de uma aplicação móvel.
    • O HDB irá pilotar um sistema de refrigeração centralizado para regular a temperatura nos apartamentos dos residentes, com o objetivo de ser mais eficiente em termos energéticos do que as unidades de ar condicionadoindividuais19.
Adelaide, Austrália

Adelaide está concentrada em melhorar a qualidade de vida na cidade através de iniciativas inovadoras para re-desenvolver e utilizar o espaço, de modo a melhorar o acesso a ambientes inteligentes, limpos e inclusivos. A U-City é um exemplo disso mesmo.

Em 2020, a Uniting Communities (uma organização sem fins lucrativos) lançou um projeto inovador e futurista de U-city (com um custo de 82 milhões de euros), conhecido como "a cidade vertical, dentro de uma cidade". Trata-se de uma estrutura de 20 andares que inclui componentes comunitários integrados, juntamente com instalações comunitárias locais. O imóvel utiliza tecnologia de sensores para otimizar a eficiência energética operacional, gerindo os sistemas de iluminação, aquecimento e ventilação em função dos níveis de ocupação. Também dispõe de uma rede elétrica integrada com um painel solar fotovoltaico de 55 quilowatts no telhado, abastecimento de água quente solar a gás e ventilação natural em todos os espaços habitacionais.

Para além de dispor de soluções avançadas de eficiência energética, o imóvel promove uma abordagem de desenvolvimento sustentável e multiusos, combinando tecnologia de assistência para deficientes e idosos com um centro de serviços sociais, um café, apartamentos residenciais, escritórios e espaços comerciais.

Graças às soluções tecnológicas incorporadas e ao design, o edifício pode oferecer um desempenho energético e ambiental ótimo, sendo ao mesmo tempo energeticamente eficiente e sustentável. Atualmente, é o projeto de edifício mais "verde" da Austrália do Sul e é provável que utilize menos 45% de energia e menos 30% de água do que um edifício novo comparável.

Fukuoka, Japão

Fukuoka tem sido uma inspiração internacional para a arquitetura verde e o paisagismo urbano. A cidade continua a desenvolver a sua estratégia de infraestruturas inteligentes e sustentáveis, com destaque para a sustentabilidade da água.

Enquanto iniciativa recente, a cidade desenvolveu um sistema que pode monitorizar e controlar simultaneamente o fluxo e a pressão da água em cada área através de sensores especiais. Este sistema pode aumentar e diminuir a pressão da água em áreas específicas, conforme necessário, com um funcionamento preciso. Monitoriza e controla as fugas de água. Além disso, utilizando modelos de previsão baseados na análise dos dados dos sensores do sistema, a cidade pode prever a quantidade de água necessária para cada área, de modo a conseguir uma distribuição eficaz por toda a cidade.

A cidade entende que os projectos de sensibilização do público, bem como a otimização técnica, são essenciais para alcançar um desenvolvimento urbano consciente da água. Por conseguinte, foram lançadas várias iniciativas de partilha de conhecimentos e de sensibilização do público para educar os cidadãos de Fukuoka sobre a importância de poupar água, nas escolas e através de vários compromissos cívicos.

Como resultado, 90% dos cidadãos da cidade dedicam-se à poupança de água. Além disso, a quantidade de água utilizada pelos cidadãos de Fukuoka é a mais pequena de todas as grandes cidades do Japão.

"Exemplos de infraestruturas inteligentes incluem sistemas de tráfego inteligentes e outros dados e informações geoespaciais que podem tornar o planeamento de infraestruturas mais sensível às necessidades dos cidadãos e permitir a eficiência da prestação de serviços, a recolha de lixo, o saneamento da água...."

— Sameh Wahba, Diretor Global de Práticas Urbanas, Gestão de Catástrofes Risk, Resiliência e Terras do Banco Mundial

Notas finais :

  1. Coalition for Urban Transitions. Climate Emergency, Urban Opportunity. (2019)
  2. C40: Summary for Urban Policy Makers. (2018)
  3. European Commission: In focus: Energy Efficiency in Buildings. (2020)
  4. Navigant Research: Navigant Research’s Smart City Tracker 2Q19 Highlights 443 Projects Spanning 286 Cities Around the World. (2019)
  5. World Green Building Council: What is green building?; About green building.
  6. Gartner: Hype Cycle for Smart City Technologies and Solutions. (2019)
  7. CNBC: O planeta tem um problema com os edifícios: Veja como as ideias inteligentes, a tecnologia e o design podem mudar isso. (2020)
  8. ESI ThoughtLab: Soluções para cidades inteligentes num mundo mais arriscado. (2021)
  9. CNBC: O planeta tem um problema com os edifícios: Veja como as ideias inteligentes, a tecnologia e o design podem mudar isso. (2020)
  10. MicroShade: Should all-glass skyscrapers be banned?. (2020)
  11. ArchDaily: De Blasio's Glass Skyscraper Ban: What Alternative Materials Could Take its Place? (2020)
  12. European Commission: Renovation wave. (2021)
  13. Conselho Mundial da Construção Verde: A 11.ª Semana Mundial da Construção Ecológica anual promove mais de 200 eventos em 40 países. (2020)
  14. Autoridade para a Construção Civil, Singapura: 3º Plano Diretor para a Construção Verde. (2014)
  15. Ministry of National Development, Singapore: BCA Green Mark.
  16. World Economic Forum: Singapore has an innovative new way to design its buildings. (2020)
  17. Smart Nation and Digital Government Office, Singapore: Punggol to be a full-fledged Smart Town. (2021)
  18. CNN Style: Singapore is building a 42,000-home eco 'smart' city. (2021)
  19. Habitação & Conselho de Desenvolvimento: Tengah; Apresentação de Tengah pelo Conselho de Desenvolvimento da Habitação &.

Pode aceder às ligações para estas fontes, quando disponíveis, na página 148 do estudo Urban Future with a Purpose.

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