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Smart Cities

Iluminação pública inteligente: o surgir de um mundo mais económico e sustentável

Iluminação pública inteligente

O conceito de Smart Cities com foco na eficiência energética e na sustentabilidade está a espalhar-se pelos municípios de Portugal. De Norte a Sul do país, os governos locais estão a investir em iluminação pública inteligente. O investimento inicial ainda é um empecilho para a expansão dos projetos, mas, a longo prazo, a economia gerada na fatura da eletricidade pode chegar a 80%.

Nos últimos anos, muito se tem falado sobre o conceito de iluminação pública inteligente. Muito mais do que uma simples troca das luminárias antigas pelas luminárias LED, este tipo de iluminação está incluído no conceito das Smart Cities (Cidades Inteligentes) e contribui de forma estratégica para incontáveis benefícios para os governos locais, como a diminuição do valor das faturas de eletricidade e a manutenção de uma iluminação pública mais eficiente.
A iluminação inteligente de vias e parques oferece, ainda, uma oportunidade para melhorar a segurança pública e rodoviária, eficiência energética e a comodidade do cliente por intermédio de um software de comando de redes e aplicativos, bem como a integração com outros aplicativos urbanos inteligentes, tais como a gestão de resíduos e conservação de água.
Para o professor do Departamento de Engenharia Eletrotécnica e de Computadores da Universidade NOVA de Lisboa, Pedro Pereira, a longo prazo, o uso de iluminação inteligente tem um impacto direto na redução das contas públicas das Câmaras Municipais com a eletricidade.
Segundo este professor, essa diminuição ocorre porque essas luminárias não precisam de ficar ligadas durante toda a noite. Elas podem ser desligadas automaticamente com a ausência de movimentação e voltarem a ligar-se ao captarem fluxo de pessoas, veículos ou animais nas vias. A depender do sistema e de quem controla ou define os cenários nesse sistema inteligente, é possível ter vários níveis de iluminação ao longo da noite de acordo com a informação que se tem do uso da via pública.
“A partir das duas horas da manhã, por exemplo, com a diminuição da circulação de pessoas pode, se calhar, diminuir o nível de iluminação das vias públicas. Logo, o equipamento consome menos energia e há uma redução do nível de iluminação, que volta a operar se houver fluxo. Para uma pessoa que caminha ou para um carro que circula não há um grande impacto visual, mas isso pode trazer poupanças do ponto de vista económico”, exemplifica Pedro Pereira.
A iluminação pública inteligente é fundamental para melhorar a qualidade de vida dos cidadãos e reduzir as emissões de carbono para a atmosfera. E o controlo da energia, da qualidade do ar, da água e do transporte requer sensores confiáveis de baixo custo numa rede robusta e económica.
De acordo com o professor Pedro Pereira, outra vantagem técnica da iluminação pública inteligente é que quase sempre “essas luminárias comunicam-se entre si ou com um computador central que agrega toda essa informação e isso quer dizer que quando uma dessas luminárias está fora de serviço devido a qualquer problema essa informação é passada a uma central e não é preciso que alguém que more naquela localidade ligue e comunique à distribuidora”.  Ou seja, automaticamente, essa informação é passada a uma central e isso permite uma correção mais ativa e mais rápida daqueles que têm a responsabilidade de zelar pela iluminação pública.
A tecnologia LED é parte essencial da iluminação pública inteligente. A utilização deste tipo de iluminação traz uma economia de custos de mais de 70% em relação às alternativas tradicionais. Contudo, ao somar a tecnologia LED com um sistema inteligente que os conecta, a economia é ainda maior e pode atingir aos 80% do consumo total de energia.

“Estas luminárias comunicam-se entre si ou com um computador central que agrega toda essa informação e isso quer dizer que quando uma dessas luminárias está fora de serviço devido a qualquer problema essa informação é passada a uma central”
Pedro Pereira, professor do Departamento de Engenharia Eletrotécnica e de Computadores da Universidade NOVA de Lisboa

A iluminação pública inteligente em Portugal

Em Portugal, alguns governos locais já estão a implementar esta nova tecnologia. O município de Tomar foi pioneiro na iluminação pública inteligente. Segundo dados divulgados pela Arquiled, empresa especializada em iluminação pública por LED com foco na eficiência energética, e que é responsável pela implementação do sistema de iluminação inteligente em Tomar, o investimento total do programa foi de 8,9 milhões de euros. A poupança gerada no período do projeto – que é de 16 anos – está estimada em cerca de 11,5 milhões de euros.
O projeto iniciou-se em 2019 e tem uma gestão centralizada em plataforma Internet of Things (IoT) e Inteligência Artificial de, aproximadamente, 14 mil luminárias conectadas por LoRaWAN, que permite regular, ponto a ponto, toda a rede de iluminação de forma remota. A implementação da iluminação inteligente em Tomar está fortemente conectada ao objetivo de tornar o município numa Smart Human City, onde estão a ser integradas as áreas científica, tecnológica, inteligente e humana.
Se uma das propostas da iluminação pública inteligente é fazer com que a população se conecte mais à cidade, Coimbra inovou ao propor uma seleção para receber as propostas que mais se adequariam às necessidades da Câmara Municipal e das pessoas. Em 2021, foi lançado o concurso “The Future City Challenge – Coimbra” para escolher o melhor projeto de iluminação inteligente para o concelho.
Segundo a vereadora Ana Bastos (que tem competências delegadas nas áreas do planeamento territorial, infraestruturas e espaços públicos, transportes e mobilidade), dos vários projetos apresentados no concurso, dez chegaram à fase final da competição, sendo que o Projeto “Luxifer” foi o vencedor. “Este projeto consta de um controlador de luminária com controlo remoto e mecanismos de recolha de dados locais, a acoplar nas luminárias instaladas na rede de iluminação pública. O equipamento permite o controlo e monitorização remota, ponto a ponto, luminária a luminária, portanto. Deste modo é possível implementar metodologias de predição de avarias”, explica Ana Bastos.
Coimbra já está a investir no sistema de iluminação pública inteligente há alguns anos. De acordo com a vereadora, o sistema utilizado no município pretende que “o nível de iluminação emitido pela luminária se adapte ao tipo de via ou zona onde esta será instalada, variando o seu fluxo e consequentemente a sua potência e consumo numa perspetiva de eficiência energética”. Para Ana Bastos, é ainda possível o ajuste automático do nível de luminosidade consoante a temperatura nos circuitos de controlo dos LED. “Caso haja uma temperatura elevada, a potência é diminuída até se atingirem níveis aceitáveis. Esta solução permitirá um aumento significativo do tempo de vida dos LED”, sintetizou.
As trocas das luminárias antigas pelas novas com tecnologia LED está a ser feita de forma gradual em conjunto com a E-Redes. Neste momento, está em fase a implementação de dois Living Labs, com a colocação de luminárias LED que integram controladores que permitem comunicação ponto a ponto. “Uma das zonas selecionada será a Baixa de Coimbra e a outra será um bairro residencial. Todos os equipamentos comunicam com uma plataforma de gestão, e vice-versa, que permite monitorizar e controlar o funcionamento das luminárias. Pretende-se igualmente instalar nessas zonas vários sensores que permitam integrar soluções inteligentes e sustentáveis, nomeadamente, qualidade do ar, Smart Parking, Smart Irrigation e Smart Waste”, divulgou a vereadora Ana Bastos.

“Este projeto consta de um controlador de luminária com controlo remoto e mecanismos de recolha de dados locais, a acoplar nas luminárias instaladas na rede de iluminação pública”
Ana Bastos, vereadora da Câmara Municipal de Coimbra

Outra Câmara que também está a investir no sistema de iluminação inteligente é a da Figueira da Foz. Serão aplicados cerca de sete milhões de euros na implementação do projeto através da tecnologia Smart IP, tornando-se no primeiro concelho português a instalar este conceito. Após ter testado a tecnologia na freguesia de Vila Verde, a Câmara já está a trocar todas as luminárias do município. O investimento é de, aproximadamente, sete milhões de euros. Contudo, a mudança vai representar uma poupança anual aos cofres municipais na ordem dos 2,8 milhões de euros.
De Norte a Sul do país, aumentam a cada ano o número de governos locais a investir neste tipo de tecnologia: das praias da Costa da Caparica, em Almada, a Portalegre, no Alentejo; de Braga, no Norte, a Lagos, no Algarve. “Diria que é uma prática recorrente em muitas cidades e espaços públicos”, avalia o professor do Departamento de Engenharia Eletrotécnica e de Computadores da Universidade NOVA de Lisboa, Pedro Pereira.
Contudo, há ainda muito espaço para o crescimento da iluminação pública inteligente em Portugal. Para o professor da NOVA, Pedro Pereira, os altos custos de investimentos iniciais impede a ampliação da tecnologia. “O orçamento é limitado e todos os anos as autarquias têm de tomar decisões no que investem. O sistema não é barato, mas uma pequena zona de uma cidade tem centenas de luminárias e fazer toda essa substituição tem um custo que depende das prioridades dos governos”, sintetiza.
O professor lembra, no entanto, que em Portugal, muitas das autarquias já têm apostado na iluminação LED nas zonas mais centrais e mais visitadas, mas ainda não está amplamente utilizado. “Iluminação LED pode existir, mas não temos o sistema inteligente em zonas puramente residenciais. Isso é uma coisa que leva tempo, pois a quantidade de luminárias é enorme e o investimento é uma questão a ponderar”, analisa Pedro Pereira.
Em Portugal, a iluminação pública por LED (inteligente ou não) gera aos municípios uma poupança anual de 10 milhões de euros e contribui para a redução de 20 mil toneladas de CO2 emitidas na atmosfera. Isso equivale à retirada de 12 mil veículos das estradas portuguesas.

Iluminação pública inteligente

Um mundo inteiro mais inteligente

Diversas cidades pelo mundo já adotam o sistema de iluminação inteligente. Em Lemgo, cidade localizada na região oeste da Alemanha, está a ser construído um laboratório de ensaios em tamanho real, com o Instituto Fraunhofer IOSB, onde as empresas testam as suas soluções digitais para tornar a iluminação pública mais inteligente e eficaz.
Os postes de eletricidade são dotados de sensores que, também, fazem o controlo dos sinais luminosos. As luzes automatizadas estão a contribuir para a diminuição do impacto das emissões de C02 resultantes do tráfego ocioso nos cruzamentos. E como eles usam controlo por computador de borda localizado diretamente na caixa de controlo de junção, eles oferecem escalabilidade.
Testes iniciais realizados num cruzamento congestionado de Lemgo demonstraram que mudanças em algo tão pequeno quanto um semáforo podem melhorar o fluxo de tráfego em até 15%. Os algoritmos aprendem com o tempo e melhoram na previsão e na escolha da sequência de fases mais eficiente.
Em Montevideu, no Uruguai, está em andamento um projeto para substituir cerca de 70 mil postes por novas luminárias em toda a cidade. Toda a população de 1,3 milhões de habitantes será beneficiada com o novo sistema de iluminação inteligente, que irá impactar na segurança da comunidade e das estradas e reduzir em até 80% as emissões de carbono.
Na capital uruguaia, a empresa responsável pela substituição das luminárias é a espanhola Wellness TechGroup, que já implantou mais de 300 projetos de iluminação inteligente em todo o mundo, administrando remotamente cerca de um milhão de pontos de luz em municípios ao redor do planeta.
Outro projeto de grande dimensão no ramo da iluminação inteligente está a ser implementado na Índia pela empresa CitiLight. Mais de um milhão de postes de iluminação pública foram automatizados com a solução de iluminação inteligente que, segundo a empresa, economizou até 1,29 mil milhões de quilowatts-hora (kWh) de energia em mais de 100 cidades indianas.
Através do sistema de controlo de iluminação Velociti LSM, a CitiLight consegue resolver as necessidades de hardware e de rede devido à necessidade de medição de cada iluminação pública, enquanto contabiliza dados adicionais, como luz do dia, movimento da via e temperatura. Qualquer comando dado às luzes da rua, como mudança de horário de iluminação ou mudança de intensidade, é executado em segundos, pois o sistema oferece menos de cinco segundos de latência de comando e 0,5-1% de precisão nos dados medidos.