No dia 17 de junho decorreu a DEEC TALK "Cidades do Século XXI sobre Infraestruturas do Século XIX: Um Paradigma em Rutura". A sessão contou com a participação de Miguel Lima, alumnus de engenharia eletrotécnica e de computadores e atualmente CEO da Arquiled. O seu trabalho centra-se na modernização e otimização dos sistemas como de redes de abastecimento de água e de iluminação pública.

A palestra teve início com uma breve introdução do orador por parte de Jorge Sousa, professor associado do DEEC com agregação e investigador sénior no INESC-ID.

Miguel Lima começou por destacar que, segundo as Nações Unidas, dois terços da população mundial viverá em cidades até 2050. Está igualmente previsto que, até 2030, existam aproximadamente 43 megacidades com mais de 10 milhões de habitantes, algo que causará um aumento significativo da procura de recursos e terá impacto sobre os diferentes tipos de infraestruturas das cidades. Como exemplos dos sistemas complexos que operam nas cidades, o orador destacou as infraestruturas que são utilizadas para o abastecimento de energia, gás e água, as redes de telecomunicações, os sistemas de saneamento, as estradas e os sistemas de iluminação pública. Com o crescimento das cidades, será necessário ter em consideração principalmente cinco factores: a capacidade atual dos sistemas, o planeamento em relação à sua utilização nos próximos anos, a viabilidade dos mesmos, nomeadamente se possuem a robustez necessária em caso de falhas, a eficiência, considerando os recursos necessários e os respetivos custos, e a segurança, incluindo cenários de possíveis ciberataques.

Atualmente, os desafios nesta área incluem a falta de dados e a dificuldades de acesso aos diferentes sistemas (uma vez que grande parte das infraestruturas encontra-se soterrada), a degradação das construções e as modificações, em diferentes momentos e locais, que não são atualizadas na documentação do sistema.

Miguel Lima acrescentou ainda que, em 2023, 191 milhões de m³ de água foram perdidos em Portugal, o que corresponde a cerca de 21% da água fornecida, tendo como consequência a perda energética de 52 GWh e a emissão de 470 mil toneladas dióxido de carbono. Por outro lado existem descargas durante períodos de chuva, inundações e um elevado consumo energético nas estações de bombagem devido à acumulação de sedimentos e à degradação das tubagens dos sistemas de saneamento. No que diz respeito à iluminação pública, embora o recurso a luzes LED contribua para a redução de perdas energética, a utilização de sistemas inteligentes de regulação da intensidade luminosa (smart dimming) pode reduzir adicionalmente 30% do consumo.*

Neste sentido, para melhorar a eficiência dos sistemas, o investigador apresentou uma breve reflexão sobre duas abordagens possíveis: o investimento - que, além de ser dispendioso, é apenas uma solução a curto prazo, uma vez que os problemas voltarão a surgir à medida que ocorra a degradação das estruturas, continuando também a existir uma falha no conhecimento sobre as mesmas - e o recurso à recolha e análise de dados - que é menos dispendioso, contribui para o controlo do sistema em tempo real, para o planeamento e para a previsão de ocorrências e correlações, tendo em conta diferentes etapas do processo. Esta proposta inclui a colocação de sensores, de baixa potência, ao longo da rede.

Estes sensores podem ser utilizados, por exemplo, nas redes de abastecimento de água, de forma a detetar perdas em tempo real ou situações de fraude e, consequentemente, a evitar perdas de energia no processo. No entanto, a sua colocação requer a utilização de baterias de baixo consumo energético, uma baixa taxa de transmissão de dados e CPU ou memória reduzida, devido à escassez de recursos, a criação de códigos de autorrecuperação, a redundância no armazenamento de dados críticos e código e a atualização automática, de forma a aumentar a resiliência do sistema, e a proteção contra água, poeira, variações de temperatura, impactos e vibrações.

Por outro lado, além da utilização de sensores, Miguel Lima destacou que também existem vários benefícios no desenvolvimento de sistemas inteligentes para iluminação pública: a utilização das infraestruturas pode ser potencializada, por exemplo, através da integração de antenas de 5G ou de wi-fi, carregadores para veículos elétricos, medidores de qualidade do ar, sistemas de videovigilância... entre outros. O investigador realçou ainda que estes sistemas poderão também ser usados para medição de emissões de radiofrequência e, eventualmente, para a deteção de acidentes rodoviários, através da integração de microfones.

Em conclusão, Miguel Lima destacou que, embora a investigação e o desenvolvimento destes sensores esteja numa fase inicial, a evolução tecnológica e a progressiva digitalização têm permitido reduzir os custos necessários.

Atualmente, a Bright Science, a equipa de investigação e desenvolvimento associada à Arquiled, está disponível para apoiar a realização de teses de mestrado, estágios e outros trabalhos académicos.

A sessão contou ainda com a resposta a perguntas, colocadas pela audiência.

*Fontes: ERSAR Annual Report, ERSE, Arquiled, ADENE GT Uso eficiente de Energia nos Serviços de Água