Por que os ‘Edifícios Inteligentes’ precisam se tornar verdadeiramente inteligentes

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Shrikant B. Sharma, fundador e CEO da SmartViz, investiga as ineficiências inerentes aos edifícios, examina a dura realidade por trás do seu fraco desempenho e os desafios e insights sobre como podemos revolucionar a indústria da construção e tornar os edifícios verdadeiramente inteligentes

Sejamos realistas: afinal, os edifícios inteligentes não são assim tão inteligentes. Ok, então eles podem ter as tecnologias mais recentes, os mais recentes sistemas de gerenciamento predial e sensores. Luzes LED, controles inteligentes, elevadores inteligentes e assim por diante.

No entanto, esses edifícios são burros. Eles não sabem quantos ocupantes estão presentes. Ou onde eles estão. Assim, continuam a aquecer e a arrefecer os pisos e as divisões mesmo quando estão vazios ou meio vazios. Os sensores e o BMS podem ligar e desligar as luzes, mas não regulam o CO2 para se adequar à ocupação, nem posicionam os elevadores de forma inteligente para se adequarem aos movimentos em horários de pico, ou simplesmente rastreiam a energia em relação à ocupação para reduzir a emissão de carbono.

Os dados recolhidos por estes sistemas “inteligentes” são muitas vezes inacessíveis. Os componentes supostamente “inteligentes” são frequentemente bloqueados pelo fornecedor e não estão interconectados. Suas ações dificilmente são transparentes, então você nunca sabe se estão funcionando bem ou mesmo se estão funcionando! Veja se você consegue fazer com que esses sistemas inteligentes realmente conversem entre si. Você não consegue...

A dura verdade é que a maioria dos edifícios inteligentes não são tão inteligentes, nem orientados por dados, e definitivamente não são centrados nas pessoas!

A percepção equivocada de edifícios inteligentes

Os edifícios inteligentes, em teoria, possuem um imenso potencial para otimizar o consumo de energia, melhorar a experiência do usuário e agilizar as operações. Contudo, na prática, muitas vezes não cumprem estas promessas.

Ignorar o elemento humano: uma das principais razões pelas quais os edifícios inteligentes falham é a sua incapacidade de dar prioridade a este elemento humano. Os edifícios devem ser projetados e operados tendo em mente o conforto, a produtividade e o bem-estar dos ocupantes. No entanto, muitos edifícios inteligentes concentram-se exclusivamente na automação e em processos baseados em dados, sem considerar o impacto nas pessoas dentro desses espaços. Esta supervisão resulta em ambientes abaixo do ideal e numa desconexão geral entre o edifício e os seus ocupantes.

O resultado? Síndrome do edifício doente, baixa produtividade e aumento do absentismo no local de trabalho, saúde e bem-estar comprometidos na residencias, ambiente de aprendizagem deficiente nas escolas, faculdades e universidades.

Transformando edifícios estúpidos em espaços inteligentes

Transformar a paisagem dos edifícios inteligentes envolve transcender a mera implementação de tecnologia. É necessária uma mudança de paradigma no sentido da criação de estruturas que integrem perfeitamente a tecnologia com as experiências humanas.

Enquanto o BIM, o BMS e o BEMS não conseguiram cumprir a promessa de melhorar o desempenho dos edifícios, a IoT, os gémeos digitais e a IA estão a abrir caminho para a verdadeira inteligência dos edifícios. Sensores simples e de baixo custo, integrados com gêmeos digitais simples e intuitivos e análises de edifícios em tempo real podem revolucionar o conceito de edifícios inteligentes, abordando essas limitações inerentes.

O que será necessário para que estas tecnologias tornem os edifícios verdadeiramente inteligentes?

Revolucionando a indústria: quais seriam os blocos de construção de edifícios verdadeiramente inteligentes?

Os blocos de construção fundamentais que precisamos para entregar um edifício verdadeiramente inteligente:

1) IoT para inteligência conectada. Sensores simples e de baixo custo podem ser facilmente adaptados a qualquer edifício, com um nível de sensibilidade ajustável.

2) Plataforma em nuvem como fonte única de verdade. A tecnologia em nuvem amadureceu bastante e fornece uma solução robusta para agregar, processar e integrar dados usando uma variedade de serviços de armazenamento, análise e segurança de dados.

3) Digital Twin como plataforma de construção inteligente. Os gêmeos digitais são uma réplica virtual do edifício – porém são muito mais do que representações 3D. Eles são um modelo vivo e respirante do edifício – transmitindo dados de sensores, regulando controles em tempo real, otimizando o desempenho do edifício. Eles também fornecem informações sobre quais partes dos edifícios são bem utilizadas ou não, quais partes têm bom ou mau desempenho e onde economias substanciais podem ser alcançadas. Além disso, eles também permitirão planejar cenários e otimizar os elementos de construção para economizar custos e melhorar a experiência do usuário.

4) Inteligencia Artificial. A IA está se tornando cada vez mais acessível como tecnologia. Ela pode detectar tendências a partir de dados históricos e em tempo real. Pode também prever o desempenho futuro e acionar alertas. Pode avisá-lo com antecedência e regular os sistemas com base em condições meteorológicas e eventos futuros.

Ao construir uma plataforma eficaz, existem algumas considerações fundamentais, como segue:

1) Mantenha simples. Na verdade, quanto mais simples, melhor. Isso se aplica a todos os componentes – dispositivos IoT, armazenamento de dados, visualizações… tudo!

2) Torne-o acessível. Semelhante ao acima. A maioria dos sistemas de construção inteligentes não cumprem os seus requisitos porque são demasiadamente complexos, necessitando de competências técnicas profundas, o que os torna inutilizáveis.

3) Mantê-lo aberto. Plataformas abertas permitem fácil extensibilidade, por exemplo, usando painéis flexíveis e dinâmicos para obter insights de processamento adicionais.

4) Insight, não dados. Os dados são o novo petróleo – mas, tal como o petróleo antigo, necessitam de processamento e refinação para se transformarem em valor. Portanto, concentre-se em insights.

O poder do design centrado no ser humano

No cerne de um edifício verdadeiramente inteligente está o reconhecimento de que os edifícios devem adaptar-se às necessidades e preferências dos seus ocupantes. Ao aproveitar dados em tempo real e insights baseados em IA, você pode otimizar as condições ambientais, como iluminação, temperatura e qualidade do ar, para criar espaços que melhorem o conforto, a produtividade e o bem-estar geral. Esta abordagem de design centrada no ser humano garante que os edifícios se tornem verdadeiramente inteligentes e respondam às pessoas que servem.

A estrada à frente

O estado atual dos edifícios inteligentes deixa muitas vezes a desejar, com a sua inteligência limitada e sistemas desconectados. No entanto, o futuro reserva um imenso potencial para transformar estes edifícios em espaços inteligentes, sustentáveis ​​e centrados no utilizador. A IoT, a IA e os gémeos digitais lideram esta transformação, capacitando os edifícios para se libertarem das suas limitações e desbloquearem o seu verdadeiro potencial.

Utilizar novas tecnologias para edifícios antigos significa maior eficiencia e ganhos para o clima

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Pesquisas e programas da União Europeia em andamento revelam detalhes envolvendo os próprios usuários e moradores

Eles podem não ter o fator ambiental surpreendente da mudança para um carro elétrico ou de desistir de voar, mas as melhorias energéticas nos edifícios já em uso reduzem as emissões que causam o aquecimento global e tornam a vida mais confortável para os ocupantes.

Os edifícios são os maiores consumidores de energia na União Europeia (UE), sendo muitos deles aquecidos por combustíveis fósseis ou geradores de poliuição. Além de serem economicamente um desperdício e ambientalmente prejudiciais, tais estruturas são cada vez mais inadequadas para trabalhadores e famílias numa época de ondas de calor mais frequentes e severas.

Economizando de forma sensata

À medida que a Europa acelera as reduções dos gases com efeito de estufa e os esforços para se livrar do outrora abundante petróleo e gás natural russos no meio da guerra na Ucrânia, as poupanças de energia nos edifícios estãorecebendo um impulso da UE nas frentes legislativas e de investimento.

«A era da energia muito barata na Europa acabou», afirmou Fergal Purcell, diretor-gerente da Arden Energy, uma empresa irlandesa que procura reduzir as contas de energia das famílias e dos escritórios. ‘A era da energia inteligente está chegando.’

A UE comprometeu-se este ano com metas mais rigorosas de poupança de energia, ao mesmo tempo que procura reduzir as emissões em pelo menos 55% em 2030, em comparação com os níveis de 1990, e tornar-se neutra para o clima até meados do século.

Os governos da UE e o Parlamento Europeu concordaram em reduzir o consumo final de energia na Europa em 38% nesta década, em comparação com as projeções de 2007 para 2030. A meta de redução anterior para 2030 era de 32,5%.

Juntamente com uma iniciativa para duplicar as taxas anuais de renovação de edifícios durante a próxima década, as tecnologias “inteligentes” que estão sendo testadas e implementadas em projectos de investimentos europeus têm um papel a desempenhar no cumprimento da nova meta de eficiência energética da UE.

Jogando de forma inteligente

Um projeto denominado SMART2B recebeu financiamento da UE para monitorizar e controlar equipamentos existentes em edifícios – sejam novos aparelhos, sistemas de aquecimento antigos ou painéis solares em telhados – através de sensores e interruptores conectados.

‘Estamostentando integrar equipamentos já em uso, sem inteligência, bem como eletrodomésticos inteligentes’, disse Nuno Mateus, coordenador do SMART2B, que funciona durante três anos, até agosto de 2024.

Edifícios em vários climas e com características diferentes estão sendo usados como casos de teste: um centro de repouso na Dinamarca, lares de acolhimento e apartamentos Airbnb em Portugal, escritórios na Espanha e um centro comercial na Suécia.

Nos lares de acolhimento de Lisboa, cerca de 40 residentes com idades entre os cinco e os 25 anos participaram nos workshops preparatórios e mostraram-se particularmente entusiasmados, segundo Mateus.

“Eles serão os adultos e os tomadores de decisão do futuro e é uma boa maneira de começar a espalhar estas ideias”, disse ele. «É interessante que uma abordagem, uma aplicação, possa envolver as crianças em Portugal e as pessoas mais velhas na Dinamarca. O foco principal deve ser nas pessoas que utilizam os edifícios, se quisermos ter sucesso.”

A equipa SMART2B espera que, até ao final do projeto, a instalação tenha demonstrado ganhos de eficiência energética de até 40%.

Um aplicativo para tudo

Na configuração, os usuários recebem um aplicativo de smartphone ou sistema baseado na web para monitorar dados sobre consumo e desempenho de energia.

A técnica é baseada na nuvem e na Internet das Coisas – uma rede de objetos conectados, como sensores ou dispositivos de medição. Inclui o uso de inteligência artificial, modelagem de dados e software conhecido como “interfaces de programação de aplicativos” que permite que diferentes dispositivos se comuniquem entre si.

Equipamentos legados desconectados, como aquecedores elétricos e tecnologias mais modernas, como painéis solares, podem ser monitorados e controlados na mesma configuração. Os equipamentos mais antigos são conectados por meio de plugues e medidores inteligentes.

“Estamos desenvolvendo dispositivos que sejam independentes do tipo de equipamento que ligam”, disse Mateus, gestor de projetos do NOVO braço de pesquisa e desenvolvimento da empresa portuguesa de energia EDP.

Motivando mais

Manter o público envolvido tem sido um objetivo fundamental do SMART2B, pois enfrenta um desafio típico de muitos usuários de aplicativos, independentemente do setor: após uma explosão inicial de entusiasmo, eles perdem o interesse.

Para evitar que isso aconteça, os pesquisadores promoveram um senso de competição por meio de desafios e missões dentro do aplicativo.

No que Mateus descreve como a “gamificação” do sistema, os usuários podem ganhar pontos com determinados tipos de comportamento, como diminuir o consumo ou limitá-lo aos horários fora de pico.

A ideia é que, ao comparar desempenhos, os participantes aumentem o seu conhecimento sobre padrões de consumo mais ecológicos e sejam incentivados a segui-los.

Divulgando a palavra

Mateus considera a actual crise energética na Europa como um provável catalisador para mais acções neste domínio.

“Precisamos aproveitar este momento para passar a mensagem”, disse ele. ‘É a maneira mais fácil de ver a diferença no final do mês na sua conta de luz e melhorar as condições de vida no seu prédio.’

Purcell, da Arden Energy, concorda.

“O aumento dos preços da energia certamente ajuda a aumentar a consciencialização e a concentrar a atenção no consumo de energia”, disse ele.

Purcell faz parte de um caso de teste irlandês noutro projeto europeu – PHOENIX – que também recebeu financiamento da UE para melhorar a eficiência energética em edifícios.

PHOENIX foi encerrado em agosto de 2023, após três anos. Seus pesquisadores compartilharam experiências e informações com a equipe SMART2B.

‘Nossa abordagem é facilitar a operabilidade entre nosso sistema e outros sistemas’, disse Antonio Skarmeta, coordenador do PHOENIX. ‘Não esperamos que nosso sistema seja o único.’

Assumir o comando

A digitalização tornou possível a interoperabilidade e a partilha de dados, ajudando a mudar as atitudes dos consumidores em relação aos serviços, incluindo a energia.

“Éramos clientes, agora estamos nos tornando fornecedores”, disse Skarmeta, professor do departamento de engenharia da informação e comunicação da Universidade de Múrcia, em Espanha. ‘Os usuários querem estar no controle.’

Além da Irlanda, a tecnologia PHOENIX está sendo também testada na Grécia, Espanha e Suécia.

Os locais incluem residências e o Centro Nacional para a Economia Circular na Irlanda; quatro apartamentos residenciais e um centro empresarial em Espanha; um edifício renovado pertencente ao exército na Grécia; e uma estrutura dupla comercial e residencial no norte da Suécia.

A equipe está realizando os testes finais nos locais e espera que os resultados mostrem que é viável uma redução no consumo de energia de 20% a 25% com a tecnologia, segundo Skarmeta.

A tecnologia reúne dados de equipamentos existentes em edifícios em uma plataforma central de software. Pode então analisar as informações e oferecer conselhos aos ocupantes do edifício sobre como melhorar a eficiência ou os serviços de gestão de energia através de uma aplicação web ou para smartphone.

O sistema pode ser configurado para oferecer incentivos como tarifas mais baixas se os usuários concordarem em limitar o consumo de energia em horários de pico, por exemplo. Ou pode permitir que os usuários vendam à rede a energia gerada por painéis solares.

As pessoas podem obter consultorias sob a forma de alertas de smartphones, optando por carregar o seu carro elétrico numa noite de vento, quando as turbinas eólicas estão ocupadas e os preços da eletricidade estão baixos. Os consumidores também podem transferir o controle das decisões sobre quando carregar seu carro para o aplicativo, que selecionará o horário mais barato e mais ecológico com base nas previsões de demanda.

Garantir que os consumidores possam utilizar novos sistemas de poupança de energia em casa pode ser tão importante como implementá-los, de acordo com Purcell.

“As pessoas compram tecnologia energeticamente eficiente, mas não lhes é dito como utilizá-la e geri-la de forma otimizada”, disse ele.

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A pesquisa neste artigo foi financiada pela UE. Este artigo foi publicado originalmente na Horizon, a revista de investigação e inovação da UE.