HOME | ÍNDICE POR TÍTULO | NORMAS PUBLICACIÓN Espacios. Vol. 37 (Nº 11) Año 2016. Pág. 12
Jaeme GONÇALVES dos Santos 1; Márcio Eduardo ZUBA 2; Décio Estevão do NASCIMENTO 3; Anderson CATAPAN 4
Recibido: 19/12/15 • Aprobado: 02/02/2016
4. Cidades digitais e inteligentes
RESUMO: Esta pesquisa tem por objetivo contribuir para a reflexão sobre a integração de energias renováveis na construção de cidades digitais inteligentes, que se constituem de edificações eficientes e sustentáveis, sob a perspectiva do mundo globalizado. Neste trabalho, utilizou-se metodologia exploratória e pesquisa bibliográfica sobre trabalhos científicos que exploram os conceitos de cidade digital, cidade inteligente e de energias renováveis, voltados à construção de cidades sustentáveis e eficientes. O desafio está na compreensão que se tem acerca de edificação eficiente nos tempos atuais, que exige conectividade digital e consciência sobre o uso de fontes de energia, de forma a contribuir para o meio ambiente sustentável. A pesquisa permitiu concluir que, com vistas a essa sustentabilidade, faz-se necessário que as edificações prevejam, preferencialmente desde a planta, a utilização de fontes de energia renováveis, algo que ainda está, no caso brasileiro, em seus estágios iniciais. |
ABSTRACT: This research aims to contribute to the reflection on the integration of renewable energy in building intelligent, digital cities, which are comprised of efficient and sustainable buildings, from the perspective of a globalized world. In this work, exploratory methodology and bibliographic research were used, from scientific works that explore concepts of digital city, smart city and renewable energy, aimed at building sustainable and efficient cities. The challenge lies in understanding what an efficient building is nowadays – a time when digital connectivity and the diligent use of energy sources is mandatory, in order to contribute to a sustainable environment. The research concluded that, with a view to such sustainability, it is necessary that buildings make provision for the use of renewable energy sources, ideally from scratch. In the Brazilian case, this is still in its infancy. |
Na década de 1970, o mundo experimentou uma crise de energia petrolífera, sobressaindo a percepção de finitude dos combustíveis fósseis, além do fato de que estavam subordinados aos anunciados conflitos relacionados ao decréscimo de produção, à escassez de reservas e ao controle político e econômico localizado (Lucon e Goldemberg, 2007; 2009; Pedrini e Trindade, 2010; Simas e Pacca, 2013).
Nesta época, o mundo já estava habituado aos avanços técnico-científicos; no caso, referentes à forma de se produzir energia, bens e serviços, e, ainda, sobre as formas de relacionamento entre as pessoas, de informação, de discurso e de interlocução (Andrade e Souza, 2015).
A restrição natural determinada pela limitação desta fonte de energia, que se somou aos estudos sobre a necessidade de se reduzir as emissões de gases nocivos ao meio ambiente, ao que posteriormente se adicionaram aos conceitos de cidades digitais e inteligentes, foram anúncios que fizeram com que os países buscassem novas fontes alternativas que extrapolassem a concentração energética fundada na exploração dos recursos fósseis (Silva et al., 2009; Simas, 2010; Nascimento, Mendonça e Cunha, 2012; Simas e Pacca, 2013).
Os esforços científicos, tecnológicos e políticos que se enveredaram nas décadas posteriores convergiram para o desenvolvimento de sistemas de energia solar, eólica, geotérmica, de biogás, de biomassa, entre outras fontes que foram denominadas de energias renováveis (Porto-Gonçalves, 2008; Goldemberg, 2009; Catapan et al., 2011; Brasil, 2012; 2015; Porto, Finamore e Ferreira, 2013; Lazaric, 2015).
O avanço científico e tecnológico na área de energia permitiu o vislumbre do desenvolvimento de concepções modelares inspiradas em cidades globais digitais e inteligentes, bem como a projeção de construções ou edifícios sustentáveis, que pudessem explorar energias renováveis, a serem utilizadas pelos setores industriais, comerciais e domésticos, e os esforços se concentraram na evolução e no desenvolvimento de sistemas para captação e conversão de energia para uso residencial e empresarial (Goldemberg, 2000; Bermann, 2008; Kanter e Litow, 2009; Harrison e Donnelly, 2011).
Essa possibilidade de exploração de fontes de energia renováveis passou a ser difundida por meio de políticas públicas fundadas no âmbito científico e informacional, e deixou o campo da mera publicidade para assumir valores que foram assimilados por diversas cidades, o que propiciou o despertar da consciência coletiva citadina para a questão (Perboli et al., 2014).
Essa recente conformação compreensiva sobre os valores que sedimentam a cidade digital e inteligente, assimilada por determinadas cidades, tem-se ampliado para o compromisso social sobre meio ambiente sustentável e saudável, no qual se insere o uso de energias alternativas renováveis, e esta missão coletiva reproduziu-se às demais cidades, com vistas à redução da utilização ou dependência de energias fósseis e de outras fontes de energia que comprometem em demasia o meio ambiente (Abdala et al., 2014).
A consciência ambiental vem despertando interesse em cidades de todo o mundo, inclusive brasileiras, para a utilização dessas fontes de energia renováveis, como forma de se reduzir o impacto ambiental local e universal, por meio de ações responsáveis com o planeta pela coletividade (Brasil, 2015). As fontes renováveis são consideradas, para qualquer efeito prático, como inesgotáveis, e variam, em relação às matrizes disponíveis, em razão das condições climáticas e geográficas específicas das diversas cidades mundiais (Monzoni et al., 2010; Bezerra et al., 2013).
Nesta concepção conjuntural, várias administrações, por meio de suas políticas públicas, incentivam os construtores/incorporadores e proprietários a incluir, em seus projetos, sistemas integrados voltados à utilização de energias renováveis. Trata-se, pois, de medidas eficientes, econômicas e duradouras, que contribuem para a preservação ambiental e para que a cidade digital e inteligente seja também sustentável (Ishida, 2000; Jucevicius, Patašiene e Patašius, 2014).
Diante desta exposição inicial é que se busca responder à seguinte pergunta de pesquisa: há contribuição significativa das energias renováveis na construção de cidades digitais e inteligentes?
É neste aspecto que se pretende analisar a viabilidade técnica de se implementar algumas fontes de energia renováveis nas edificações, como contribuição à desejável sustentabilidade ambiental que integra e compõe o conceito, o contexto e a realidade da cidade digital e inteligente, que se exterioriza por meio do predomínio da inovação tecnológica e da velocidade informacional no tempo presente, e que se projeta ao futuro.
É neste contexto que se assenta a proposta do estudo, qual seja, verificar a possibilidade de integração tecnológica para a captação de energias renováveis nas construções residenciais, comerciais e demais edifícios, com vistas ao aproveitamento de fontes de energia renováveis – em especial, a solar, de forma a contribuir para a construção de cidades digitais e inteligentes, nas quais se consubstancia o compromisso sensato das populações quanto à sustentabilidade ambiental.
E, para essa pretendida finalidade, a composição deste artigo, na qual se inclui esta introdução, está ordenada e sistematicamente organizada em seis partes sequenciais e concatenadas, seguidas pela lista de referências. Na segunda parte são destacados os aspectos metodológicos da pesquisa; na terceira, discute-se a importância das fontes de energia renováveis; na quarta, apresentam-se os conceitos de cidade digital e inteligente; na quinta, discutem-se os resultados que foram compreendidos, assimilados e alcançados por meio desta pesquisa. Por fim, na sexta parte, apresentam-se as conclusões da pesquisa e sugestões para estudos futuros.
A metodologia utilizada neste estudo foi desenvolvida sob três aspectos distintos, que se qualificam como a caracterização das energias renováveis, a identificação dos conceitos existentes de cidade digital e de cidade inteligente, e, por final, a análise sobre a possibilidade de implementação de energias renováveis nas construções e edificações das cidades digitais e inteligentes.
Em relação ao objetivo a pesquisa é tipificada como exploratória, pois busca proporcionar maior familiaridade com o problema, tornando-o mais explícito e fomentando a construção de hipóteses (Gil, 2010).
A pesquisa também pode ser caracterizada como bibliográfica, porque proporciona o conhecimento abrangente e geral das bibliografias já publicadas em relação ao tema em estudo, possibilitando ao pesquisador o contato direto com o material já publicado, propiciando assim o exame de um tema sob novo enfoque ou abordagem (Marconi e Lakatos, 2010).
A investigação sobre o tema proposto para a pesquisa exigiu que as terminologias conceituais e textuais sobre as energias renováveis, cidades digitais e cidades inteligentes fossem organizadas, para que houvesse compreensão transparente sobre as terminologias.
Essa forma de investigação demandou o acesso às diversas plataformas de dados digitais disponíveis na rede mundial de computadores para que o propósito fosse alcançado. A seleção de diversos documentos, artigos acadêmicos e literaturas foi realizada entre os meses de outubro e novembro de 2015, por meio de bancos de dados disponíveis no Google, no Google Scholar e no Portal de Periódicos Capes/MEC por meio do proxy da Universidade Tecnológica Federal do Paraná.
O referencial teórico é dedicado à fundamentação dos princípios e regras que embasam e explicam o tema proposto, os quais possibilitarão conhecer as circunstâncias e particularidades centradas na matéria que influi na relevância do objeto de pesquisa científica.
Para que essa percepção seja evidenciada, faz-se necessário explicitar a compreensão que se tem sobre as energias renováveis e sobre as cidades digitais e inteligentes, viabilizando o estudo e tornando-o inteligível, compreensível e conclusivo.
A seleção do material que compõe o referencial centrou-se nas palavras-chave energias renováveis, renewable energy, energia, energy, cidade digital, digital city, cidade inteligente, smart city, cidade digital inteligente, intelligent digital city, cidade digital e inteligente, digital and intelligent city, cidade sustentável, sustainable city, biotecnologia nas construções e biotechnology buildings.
Essa forma de pesquisa permitiu que fossem conhecidos e superficialmente analisados 628 documentos datados a partir de 1990, nos quais estão incluídos artigos científicos, livros digitais, revistas digitais, teses, dissertações, monografias, páginas eletrônicas e outros documentos, escritos principalmente em inglês, português e espanhol.
Os documentos que se distanciavam do objetivo, incompletos ou carentes de fontes indicativas confiáveis para citação, foram excluídos, o que resultou na eliminação de 234 documentos, contabilizando-se 394 documentos que possibilitavam análise com maior profundidade, elaborando-se a seleção daqueles que compõe a referência bibliográfica.
Os documentos foram armazenados por meio da palavra-chave principal ou assunto principal, como energia, inteligente, digital, sustentável e biotecnologia, com a identificação de um dos nomes do autor ou do título da página eletrônica no qual se encontrava disponível. O objetivo dessa forma de identificação foi possibilitar a leitura por ordem de assunto, facilitando a compreensão dos conceitos e do contexto do material sob análise. Após a leitura, os materiais que demonstraram utilidade à pesquisa foram redirecionados para outro arquivo, e aqueles cujo conteúdo não seria absorvido pela pesquisa foram descartados. Finalmente, reduziu-se a pesquisa à forma escrita, momento em que as páginas eletrônicas dos artigos selecionados foram novamente consultadas, para a devida certificação da correção da URL ou endereço eletrônico.
A análise centrou-se nas definições e no contexto literário e histórico e, após, ponderou-se sobre as relações convergentes e as discrepâncias existentes entre os materiais, para possibilitar segurança à futura redação do artigo proposto.
As fontes de energia renováveis, encontradas e disponíveis na natureza, constituem-se em matriz energética, que se caracteriza pelo conjunto de fontes de energia que possibilita a transformação, a distribuição e o consumo de energia; ou seja, é uma representação quantitativa da oferta de fontes de energia que se tem em uma determinada cidade, região ou país, e que são consideradas renováveis, regulares e inesgotáveis, podendo ser utilizadas pela população local (Jannuzzi, 2001; Flavin, 2006; Monzoni et al., 2010; Viana et al., 2012; Brasil, 2015; Bezerra et al., 2013).
São várias as fontes de energia renováveis consideradas ambientalmente corretas pela comunidade científica, podendo-se destacar as fontes solar, eólica, geotérmica, a biomassa, o biogás, o biodiesel, o etanol e as marés, dentre outras que permitem a indução de energias de igual qualificação ambiental (Krasinski, 2010; Jones e Bouamane, 2012; CCEE, 2015). Os produtos energéticos providos pela natureza na sua forma direta são denominados de energia primária, dentre os quais se inclui o gás natural, os resíduos vegetais e animais, a energia solar e a eólica, etc. (Brasil, 2015, Bezerra et al., 2013; Simas e Pacca, 2013).
A energia, o ar e a água são ingredientes essenciais à vida humana, e a eficiência energética é uma maneira efetiva de se reduzir os custos e os impactos ambientais locais e globais, dada a limitação imposta aos efeitos nocivos ao meio ambiente e ao aquecimento global (Goldemberg e Lucon, 2007; Alves, 2014). As fontes renováveis têm interferência negativa reduzida na qualidade do meio ambiente e na vida saudável, e, com isso, afirma-se que não agravam de forma ostensiva o problema do aquecimento global do planeta, possibilitando o desenvolvimento sustentável local e mundial (Simas e Pacca, 2013).
Embora sejam diversas as fontes de energia renováveis com potencial atual de exploração, Catapan et al. (2011) observa que algumas delas ainda são pouco exploradas.
Não obstante, a energia é um ingrediente essencial para o desenvolvimento. Os países têm a tarefa de readaptar as construções em relação à energia, o que inclui o aspecto regulatório, como os códigos de construção, os certificados energéticos e os incentivos financeiros destinados a prédios energeticamente eficientes (Goldemberg, 2000).
As energias renováveis tornaram-se, portanto, um tema recorrente no discurso público nas últimas duas décadas, havendo consenso sobre sua adequação ambiental e a indicação de que o auxílio tecnológico contribui para o crescimento desta exploração sustentável e mercadologicamente competitiva (Delicado et al., 2012; ENEI, 2014).
O futuro da energia será o resultado de um confronto entre os fatos da natureza, princípios políticos e programas, somados à evolução da tecnologia e da sociedade. De fato, os avanços tecnológicos podem ser fundamentais para definir o futuro, porém, dadas as diferentes características geográfica, econômica, pessoal, legal, local, territorial, ambiental, dentre outras variantes, as análises permitem a compreensão de que não se vislumbra a possibilidade de definição e desenvolvimento de um sistema unificado de política global energética (Wachter, 2012; Martínez-Val Piera, 2015), cabendo a cada local a escolha sobre a fonte renovável a ser explorada (Martínez-Val Piera, 2015).
A despeito disso, não se discute, dada a questão ambiental já referida, sobre a imperativa necessidade de se utilizar prioritariamente fontes de energia renováveis (Monzoni et al., 2010). A análise de Lucon e Goldemberg (2009) aponta, assim, que as energias renováveis não são e não devem ser consideradas "alternativas", mas prioritárias.
Observa-se, assim, que a ampliação da exploração das fontes de energia renováveis se insere no âmbito da responsabilidade ambiental exigida pela comunidade mundial, devendo ser objeto do planejamento das cidades.
Desde o final do século passado o Brasil tem implementado políticas de investimento em várias fontes de energia, das quais se destacam os biocombustíveis, como o etanol, e a energia solar; porém, conforme se discutirá, ainda não alcançou o potencial desejável sobre as fontes que compõem a matriz energética renovável disponível nas cidades brasileiras, e que são possíveis de serem incorporadas às edificações, tornando-as energeticamente eficientes (Brasil, 2012, 2015; Alves, 2014). Como exemplo relativamente simplificado, mencione-se a análise do setor energético brasileiro feita por Lucon e Goldemberg (2007; 2009), na qual se afirma que, com os recentes desenvolvimentos da energia solar, é possível gerar eletricidade nos telhados das edificações, utilizando-a imediatamente ou alimentando a rede elétrica com excedentes. É sobre esta fonte de energia que se discutirá a seguir.
Entre as fontes de energia renováveis, a solar merece especial atenção, especialmente quando se considera a possibilidade de utilização em nível local, residência a residência – algo ainda tecnicamente inviável às outras fontes do mesmo tipo, como a eólica, considerando-se que as áreas urbanas apresentam rugosidade consideravelmente elevada, de forma que os ventos próximos à superfície são fracos e muito turbulentos, inadequados à utilização de aerogeradores, ainda que de pequeno porte (CRESESB, 2000a).
Os chamados geradores fotovoltaicos são fontes de energia elétrica bem estabelecidas, com cerca de 21 GW de capacidade mundial instalada em 2010, e com taxas de crescimento anuais projetadas de 25-30% para as próximas duas décadas (Deng et al., 2013).
A tecnologia básica por trás da transformação da energia luminosa em eletricidade é conhecida e dominada há muito tempo. A possibilidade de conversão de energia dos fótons (subproduto da fusão do hidrogênio no núcleo do sol) em energia elétrica é um fenômeno que foi descoberto em 1839 pelo físico francês Edmond Becquerel (1820-1891), tendo sido aperfeiçoado pelo físico alemão Heinrich Hertz (1857-1894) em 1887 (El-Sharkawi, 2012). Ao atingir determinado material, a energia dos fótons é absorvida pelos elétrons desse material e, se esta energia absorvida é superior à energia de ligação dos elétrons, estes separam-se de seus átomos. A eletricidade resultante nada mais é que a energia desses elétrons separados dos átomos.
O dispositivo capaz de utilizar este processo foi inventado em meados do século XX nos Laboratórios Bell, nos Estados Unidos, tendo sido chamado de célula solar, e foi utilizado pelo Laboratório para substituir parte das baterias químicas (acumuladores elétricos) que alimentavam sua rede telefônica (El-Sharkawi, 2012).
Inicialmente cara, o desenvolvimento de novos materiais e processos de fabricação levou, ao longo dos anos, ao barateamento e consequente disseminação da tecnologia, que hoje pode ser (e tem sido) utilizada cada vez mais em aplicações residenciais (IEA, 2011).
Os percentuais de utilização dessa fonte de energia têm sido assim drasticamente aumentados, superando ano após ano as previsões, mesmo as mais otimistas. Em 2002, a Agência Internacional de Energia (IEA, na sigla em inglês) previa uma capacidade global de 4.000 megawatts de energia fotovoltaica até 2020, mas os níveis reais ultrapassaram, em 2008 os 9.000 megawatts (IEA, 2011).
O líder global em utilização de energia elétrica fotovoltaica é a Alemanha. O programa alemão de 1999, destinado a cobrir 100.000 telhados com células solares, é considerado o primeiro do mundo destinado a promover a tecnologia fotovoltaica em grande escala, e previa empréstimos a juro zero e diferimento dos pagamentos, que iniciavam apenas a partir do terceiro ano de implementação do sistema. Adicionalmente, os prazos de pagamento eram mais longos que os usuais (Scheer, 2012).
Em suas metas para o ano de 2050 relacionadas à energia, a Agência Federal Alemã do Meio Ambiente também concluiu que, em termos de fornecimento de energia elétrica, é tecnicamente possível àquele país, industrializado e altamente desenvolvido [5], utilizar-se totalmente de fontes de energia renováveis a partir daquele ano, mantendo-se os padrões de consumo e comportamento atuais (Scheer, 2012).
Dos 687 bilhões de kWh que, presume-se, serão necessários à Alemanha em 2050, prevê-se que 35% serão na forma de energia fotovoltaica, 26% de energia eólica terrestre e 26% de energia eólica marinha, 3,5% de hidroeletricidade, 7% de energia geotérmica e, finalmente, 2,5% a partir de matéria orgânica de resíduos. Para isso, o País tem apertado as regras quanto às emissões, concentrando-se mais fortemente na tributação de emissões de C02, e promovendo a integração das fontes de energia renováveis. O exemplo alemão deixa claro que a adoção de matrizes de energia elétrica compostas unicamente de fontes renováveis está longe de ser uma utopia (Scheer, 2012).
Ainda em relação à energia fotovoltaica, convém lembrar que a Alemanha tem cerca de metade da insolação solar disponível em outros lugares mais iluminados (Norte de África, por exemplo), o que afasta os discursos, congelados no tempo, que pregam a inviabilidade desta matriz em locais com pouca insolação. Estima-se ainda que, se as tendências de redução de custos continuarem, a tecnologia poderá ser implementada, e inclusive prescindindo de medidas particulares de apoio financeiro, em um número crescente de regiões e países – calcula-se que, por volta de 2030, o custo financeiro global da energia fotovoltaica (instalação, produção, manutenção e amortização) deverá ser competitivo com aqueles dos modais tradicionais atuais (hidroelétrico, por exemplo) de energia elétrica (IEA, 2011).
Não por acaso, estudo recente (Deng et al., 2013) traz a estimativa de que, em 2030, a energia fotovoltaica deverá representar 6,5% da energia elétrica disponível no mundo (em 2010, o valor era de 0,1%), alcançando 37% em 2050.
Adicione-se, ainda, que o momento é especialmente propício ao investimento em geração de energia elétrica fotovoltaica, e isso ocorre, entre outros fatores, pela queda no valor do barril de petróleo. Em anos recentes, conseguia-se um valor excedente de mais de US$50 por barril, o que equivale, em termos globais, a cerca de dois trilhões de dólares anuais. Atualmente, mal se consegue um valor bruto de US$50 por barril, e o fato de que a quantidade de energia solar que chega à Terra e sobre ela exerce alguma ação – basicamente, na forma de energia hidráulica, eólica e da fotossíntese – equivale anualmente, em termos energéticos, a mais do que toda a reserva acumulada de petróleo, passa a compor os cálculos de viabilidade das matrizes energéticas (Sauer, Amado, Mercedes, 2010). Em outras palavras, a energia solar passa a ser, inclusive devido à questão econômica, seriamente considerada nos investimentos da área de produção de energia.
O fato de a radiação solar depender das condições climáticas, atmosféricas e orbitais para atingir a superfície terrestre é autoevidente – desnecessário, pois, instrumental científico para essa constatação. Esse fato ocorre devido à reflexão e absorção dos raios solares pela atmosfera, somadas à inclinação da Terra em relação ao sol e também, em menor grau, à eclíptica. Ainda assim, a energia solar incidente sobre a superfície total do planeta é estimada em cerca de 10 mil vezes o consumo energético mundial (CRESESB, 2000b).
No caso brasileiro, a maior parte do território está localizada relativamente próxima da linha do equador, não ocorrendo variações extremas na duração solar do dia. Contudo, a maior parte da população brasileira e as atividades socioeconômicas mais relevantes do País estão localizadas em regiões relativamente distantes da linha equatorial. Em Porto Alegre (capital brasileira mais ao sul, a aproximadamente 30º S), por exemplo, o dia solar varia de 10 horas e 13 minutos a 13 horas e 47 minutos, aproximadamente, entre 21 de junho e 22 de dezembro, respectivamente (ANNEL, 2002).
Isso não inviabiliza, absolutamente, o aproveitamento da radiação solar, que pode ser maximizado com o ajuste dos painéis conforme a latitude local e o período do ano em que a demanda de energia é maior.
A despeito disso, a matriz de energia elétrica brasileira é fortemente dependente da hidroeletricidade (1.196 usinas e capacidade instalada de 91.061.968 kW, 61,714% do total). Quanto à energia fotovoltaica, há 31 usinas solares, com capacidade instalada de 21.318 kW, 0,0144% da capacidade instalada total do País (ANEEL, 2015).
A restrição técnica à difusão de projetos de aproveitamento de energia solar mais frequentemente mencionada é a baixa eficiência dos sistemas de conversão, o que torna necessário o uso de grandes áreas para a captação de energia, de forma a tornar o empreendimento economicamente viável (ANEEL, 2002).
Contudo, a comparação com a hidroeletricidade indica que a limitação de espaço está longe de representar restrição ao aproveitamento da energia solar. A partir do índice médio global de radiação solar no Brasil de 1.800 kWh/m2 ao ano, do consumo total de energia elétrica em 2014 (cerca de 465 TWh) (EPE, 2015) e tomando-se por base uma eficiência de conversão de conservadores 12% (IEA, 2011), seriam necessários, ao atendimento de toda a demanda de eletricidade nacional, 2.153 km2 de coletores solares, o que corresponde a menos de 8% da área alagada por usinas hidrelétricas no Brasil – as quais, repise-se, respondem por 62% da demanda de eletricidade.
Percebe-se, de pronto, que os empecilhos, se há, não são relacionados ao espaço disponível a instalação dos painéis solares, mesmo porque boa parte deles poderia, por óbvio e ao contrário dos reservatórios das hidrelétricas, ser instalada em locais que não sofreriam qualquer interferência com tal instalação – os telhados das casas, por exemplo.
Para que seja conduzida a análise científica em relação ao uso das energias renováveis, faz-se necessário o conhecimento das definições ou conceitos sobre as cidades digitais e sobre as cidades inteligentes, obtendo-se informação contextual que possibilite a conclusão do estudo.
A análise evidencia que o conceito de cidade digital nasceu antes do de cidade inteligente, tendo sido concebido na década de 1990, enquanto o de cidade inteligente eclodiu no ano de 1994. O Programa Cidades Sustentáveis [6], que dissemina experiências de sustentabilidade bem-sucedidas conduzidas em várias cidades do mundo, descreve que a cidade digital é fundada na rede de tecnologia da informação e comunicação, e sua estratégia é disponibilizar e propiciar informação, comunicação e serviços, além de conectar a população à administração pública. A cidade inteligente, por sua vez, também se utiliza desta tecnologia, mas vai além, abarcando a sustentabilidade relacionada aos recursos energéticos, hídricos e ao meio ambiente (Ishida, 2000; Dameri e Cocchia, 2013).
Há três requisitos externos exigidos à transição da cidade digital para a cidade inteligente. São eles: capacidade e identidade, serviços oferecidos e articulação social. O primeiro se refere ao reconhecimento do usuário por um sistema de permissão de acesso, aliado à capacitação tecnológica; o segundo, aos serviços disponíveis, fundados no conjunto de aplicativos e conteúdos digitais, como pré-requisito da integração, incluindo o sistema de gestão pública, serviços públicos e privados, transporte, educação, saneamento e meio ambiente; o terceiro, refere-se à alteração da ordenação do espaço urbano, contribuindo para a construção de modelos local e global (Brito, 2006).
Assim, a cidade digital e inteligente pode ser conceituada como aquela que se orienta pelo uso de tecnologia de informação e comunicação voltado ao desenho de espaços urbanos de maneira eficaz e sustentável, com o gerenciamento eficiente dos recursos (Wolfram, 2012; Jucevicius, Patašiene e Patašius, 2014; Komninos, 2015).
Saliente-se, contudo, que o conceito de cidade inteligente ainda está emergindo, e o trabalho de definição está em andamento. O conceito é utilizado em todo o mundo com diferentes nomenclaturas, contextos e significados. Uma cidade inteligente denota vários instrumentos e instâncias interligados, nos quais estão incluídas a gestão e a organização, a tecnologia, a governança, os processos políticos, as pessoas e as comunidades, a economia, a infraestrutura e o meio ambiente (Chourabi et al., 2012; Cocchia, 2014; Dameri e Ricciardi, 2015).
De qualquer forma, a adoção de cidades digitais e inteligentes é uma oportunidade ímpar para elevar a qualidade de vida dos cidadãos, e emerge como um grande desafio aos gestores públicos. A cidade inteligente é sinônimo de cidade resiliente e sustentável, com flexibilidade e capacidade de adaptação, composta por construções inteligentes, cujas premissas de elaboração tenham por objetivo a harmonia entre arquitetura, pessoas, ambientes, tecnologias avançadas e regionalidades – circunstâncias que promovem a criação de ambientes de convivência sustentáveis, projetos ecológicos e sistemas de tecnologias com características adaptativas e reativas (Abdala et al., 2014).
Percebe-se, portanto, que a busca pela integração das fontes de energia renováveis nas construções edilícias ou unitárias, comerciais, industriais ou residenciais, tornou-se um desafio às administrações das cidades, que devem ter por objetivo a composição de edificações eficientes que permitam a incorporação de sistemas de aproveitamento de fontes de energia renováveis, que possibilitem a autossuficiência energética e a eficiência da edificação, contribuindo, assim, com a preservação ambiental e com a plenitude do conceito de cidade digital e inteligente (Abdala et al., 2014).
As observações científicas conduzem à reflexão de que as edificações das cidades podem contemplar o potencial energético local e, para isto, fazem-se necessárias estratégias de arquitetura que maximizem o perfil receptor em relação às diversas fontes de energia disponíveis, possibilitando a captação dessas fontes e a transformação em energia utilizável, alcançando, com isso, a sustentabilidade da construção (Gonçalves e Duarte, 2006).
Conforme exposto, a pesquisa permitiu concluir que o conceito de cidade digital nasceu antes do conceito de cidade inteligente. Porém, ambos emergiram na mesma década, e guardam proximidade de data quanto ao início de sua sedimentação, a qual ainda não está consolidada (Ishida, 2000; Harrison e Donnelly, 2011; Schuurman et al., 2012; Dameri e Cocchia, 2013; Jucevicius, Patašiene e Patašius, 2014).
Verificou-se que a cidade inteligente é um estágio superior da cidade digital, porque, para ser inteligente, necessariamente deve ser digital, e daí se conclui que uma cidade digital pode não ser inteligente, mas, para ser inteligente, é imprescindível que seja digital (Komninos, 2002; Weiss, Bernardes e Consoni, 2015).
A cidade digital está amparada nos conceitos e ferramentas da tecnologia da informação implementadas e disponibilizadas ao público em geral, enquanto que a cidade inteligente se harmoniza com essa tecnologia, agregando-lhe valor ao associá-la à sustentabilidade e à eficiência, que abarcam a responsabilidade ambiental, na qual se inserem as fontes de energia renováveis (Droege, 1997; Eger, 2003; Komninos, 2008; Bell, Jung e Zacharilla, 2009; Kanter e Litow, 2009; Dameri e Cocchia, 2013; Perboli et al., 2014; Weiss, Bernardes e Consoni, 2015).
Neste aspecto, entende-se plausível destacar a bioarquitetura, que se revelou na década de 1960, e que no presente estágio preconiza a edificação das cidades mediante a adoção de materiais ecológicos, projetos estratégicos e recursos técnicos que minimizem os impactos ambientais, potencializando a utilização dos recursos naturais, valorizando os conceitos hídricos racionalizados, de climatização natural e de captação de fontes de energia renováveis, bem como maximizando a interação tecnológica para a obtenção de um melhor aproveitamento geral da construção.
Esse conceito edilício exige uma conciliação entre os objetivos da cidade digital, inteligente e sustentável e a forma da edificação, e poderá ser estendido às construções convencionais, para valorizar a captação de fontes de energia renováveis, tornando a cidade digital eficiente, em fase de transição para a condição de cidade inteligente (Pensamento Verde, 2014).
Nesta compreensão convém salientar o conceito de arquitetura bioclimática ou sustentável, que se apresenta com o objetivo de harmonizar as construções com o meio ambiente, ao estruturar o projeto de arquitetura de acordo com as características geográficas e climáticas de cada cidade e de cada local de construção, em conjunto com o fator tecnológico, como forma de se otimizar a utilização dos recursos energéticos e naturais da localidade, os quais igualmente possibilitam a harmonia com a natureza, a eficiência das edificações e a redução dos impactos ambientais (Lanham, Gama, Braz, 2004; Gonçalves e Duarte, 2006; Barbosa e Lima, 2011).
Conforme Pedrini e Trindade (2010), a climatologia, além de se preocupar com o conforto térmico dos usuários, atua diretamente na redução do consumo energético dos edifícios; por exemplo, priorizando soluções passivas de ventilação e iluminação.
O formato que se consolida na estratégia da arquitetura bioclimática valoriza, ainda, a geografia, os espaços, a eficiência energética renovável, a racionalidade do uso dos recursos naturais, o ciclo de vida da estrutura edificada, o uso de materiais ecológicos e a minimização de desperdícios em geral, para que se tenha a interação edilícia com o meio que a envolve e a cidade que a recepciona (Araújo e Caram, 2006).
Tem-se, assim, a utilização tecnológica potencializada, com estratégias geográficas e climáticas formuladas conforme as características particulares de cada cidade, de forma a empregar de forma correta os elementos arquitetônicos, minimizando os impactos ao meio ambiente e integrando, portanto, os conceitos de cidade digital inteligente (Wachter, 2012; Fernandes, 2009).
Essa integração de fontes de energia renováveis no projeto das construções, em conjunto com a inovação tecnológica, é vista como um desafio que as cidades digitais inteligentes poderão superar por meio do consenso entre as administrações públicas, inclusive locais, da rede do mercado da construção civil e da ampla divulgação informacional sobre os atuais conceitos de cidade.
A partir do contexto apresentado, pode-se argumentar, com boa razoabilidade, que a cidade inteligente é aquela que se vale apropriadamente de sistemas de inovação tecnológica e que agrega os conceitos de eficiência energética e hídrica e de responsabilidade ambiental, os quais são fatores indissociáveis e determinantes da sustentabilidade. Pode-se argumentar, ainda, que as fontes de energia renováveis estão intrinsecamente vinculadas ao conceito de cidades digitais e inteligentes.
A pesquisa permitiu a identificação conceitual existente entre a cidade digital e a cidade inteligente. Os conceitos por trás de uma e outra ainda não estão perfeitamente sedimentados, seja pelo fato de tratar-se de assunto relativamente recente, seja porque a dinamicidade da tecnologia envolvida torna igualmente dinâmicos os assuntos que lhe são afeitos.
A percepção adquirida no decorrer da pesquisa é de que o conceito de cidade digital provém da utilização da rede de tecnologia da informação e comunicação, para estabelecer conexão digital entre administração pública, privada, população e cidades; porém, limita-se a disponibilizar meios digitais para comunicação e informação.
O conceito de cidade inteligente, por sua vez, aponta para cidades digitais que potencializam a inovação tecnológica com vistas à valorização da infraestrutura, facilitação da mobilidade, estímulo à captação, nas construções, de fontes de energia renováveis, racionalização na utilização dos recursos hídricos, fomento às construções bioclimatizadas e valorização da responsabilidade ambiental – todos requisitos inerentes à sustentabilidade e indissociáveis da eficiência. As cidades, neste caso, são inteligentes na medida em que as construções individuais, interligadas entre si, também o sejam.
Os trabalhos científicos consultados à elaboração desta pesquisa demonstram, de forma pacífica, que a utilização de fontes de energia renováveis é vital ao conceito de cidade inteligente, podendo-se responder, de forma categórica, à questão que norteou o estudo: a viabilidade das cidades inteligentes depende, no mundo atual, dessas fontes de energia sustentáveis, das quais, em nível local e individual, as células solares fotovoltaicas, por suas características, apresentam evidente protagonismo.
Constata-se que, no caso brasileiro, a utilização dessa matriz energética ainda é incipiente, principalmente se comparado com o exemplo da Alemanha, país que possui níveis de insolação menores que os do Brasil, mas que investe pesadamente em energia solar desde 1999, antevendo uma confortável panorama energético, do ponto de vista da sustentabilidade, a ser consolidado em 2050.
A verificação do nível de dependência de energias renováveis, o qual, conforme se viu, é variável conforme o desenvolvimento atual de cada sociedade e as características geográficas e espaciais locais, pode e deve ser objeto de estudos futuros, indispensáveis à definição de estratégias públicas e privadas específicas que busquem, de forma harmoniosa, o desenvolvimento de cidades sustentáveis, que assegurem assim uma melhor qualidade de vida aos habitantes.
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4. Universidade Tecnológica Federal do Paraná – Brasil – catapan@utfpr.edu.br
5. Como exemplo, chama-se atenção ao fato de que o consumo de energia elétrica per capita anual, na Alemanha, é de 7.192 kWh, mais de três vezes superior ao do Brasil. Cf. CIA, 2015.
6. Cf. <http://www.cidadessustentaveis.org.br/>. Acesso em: 10 nov. 2015.