WP1 – Urban analytics


Os sistemas urbanos são os motores do consumo e do crescimento económico. O desenvolvimento sustentável depende, assim, uma melhor compreensão de como se relaciona a utilização de recursos naturais com as atividades económicas urbanas. Os principais objetivos do WP1 são fornecer avaliações quantitativas destas correlações através do desenvolvimento e aplicação de um novo conjunto de modelos relativas ao consumo de energia, utilização de material e necessidades de mobilidade. Os modelos irão abordar o consumo de energia, a utilização de materiais, as necessidades de mobilidade e as implicações transversais entre a conexão material-energia através da energia incorporada no ciclo de vida dos materiais. O objetivo final é identificar e avaliar o mérito de soluções urbanas sustentáveis candidatas.

Este WP (pacote de trabalho) está organizado em 5 tarefas, relacionadas com a energia, metabolismo urbano, mobilidade e requalificação de edifícios:

Tarefa 1

Modelo Energético

As simulações de energia urbanas serão baseadas na interface do modelo urbano do MIT (UMI). UMI é uma ferramenta de última geração de simulação de desempenho urbano e que pode eficientemente modelar o desempenho ambiental de vários edifícios, os efeitos do microclima de vizinhança, e considerar várias métricas de desempenho sustentável. UMI é compatível como dados provenientes de outros softwares de utilização e simulação de edifícios US DOE EnergyPlus (link) incorporando a utilização de energia e desempenho do ciclo de vida ao longo de vários anos; disponibilidade anual de luz e o comportamento em viagens convencionais e não motorizadas. Iremo-nos concentrar em melhorar a integração destas ferramentas e testar diversas opções do lado da oferta de energia, como uma ferramenta para projetar e testar opções sustentáveis para o espaço urbano. Vamos validar e melhorar o modelo da zona de teste de Lisboa. Os resultados de UMI serão compartilhados e convertidos em formatos de dados para ser utilizados em outras tarefas e pacotões de trabalho (WP).

Tarefa 2

UMS

Esta tarefa concentra-se no desenvolvimento de um Simulador de Metabolismo Urbano (UMS), com base em estudos econométricos que caracterizam os indicadores socioeconómicos chave e infraestruturas direcionadas para o consumo de recursos. A principal inovação consiste na caracterização de um conjunto de intervenções urbanas candidatos que serão parametrizados em termos de custo e economia de recursos potenciais de energia e utilização de materiais. Exemplos destas intervenções incluem intervenções locais na produção de alimentos e na eficiência de recursos (por exemplo, recolha de águas pluviais, estufas na cobertura dos telhados, fachadas verdes, resíduos orgânicos de valorização local, etc.). Esta intervenção será acompanhada pelos cálculos de um algoritmo de otimização para fornecer as melhores soluções para cada conjunto de restrições definidas pelos decisores políticos. Este UMS também será utilizado para quantificar indicadores de sustentabilidade que podem permitir competições de vizinhança e para apoiar a avaliação comparativa dos diferentes sistemas urbanos em termos de consumo de recursos, contribuindo para a conceção de sistemas de certificação urbanos com base em vários recursos para além da energia.

Tarefa 3

Modelo de Mobilidade

Esta tarefa se concentra em melhorar o modelo de mobilidade que apresenta uma visão sistémica para avaliar os fluxos de pessoas e bens, a fim de fornecer informação base para a política e planeamento. O modelo irá correlacionar os dados de construção de ocupação com as exigências de mobilidade dos seus ocupantes e analisar os diários de viagem ocorrentes e assim como os dados recolhidos a partir equipamentos para a medição da mobilidade, para desenvolver cadeias de atividade associadas às necessidades de transporte. O modelo será estruturado em quatro blocos principais: a modelação dos padrões de atividade e mobilidade de famílias; o desenvolvimento do mercado imobiliário; o projeto e regulamentação de infraestruturas do sistema de transporte; e a operação de transporte públicos (especificação dos atributos dos serviços prestados). Vamos relacionar as nossas observações de procura de viagens individuais e em modo de partilha, com novas métricas de “pontuação de percursos pedestres” relacionadas com a conceção do projeto da paisagem urbana, a eficiência dos transportes públicos, e a taxa de proprietários de veículos. Os proprietários das residências analisadas serão os potenciais destinatários das alternativas de mobilidade eficientes propostas no WP5. As soluções de transporte propostas serão exibidas numa plataforma web interativa finalizada no pacote de trabalho WP6.

Tarefa 4

Economia potencial de energia em edifícios

Esta tarefa está focada no redimensionamento do modelo energético da tarefa 1 para fazer previsões de poupança de energia em escala urbana resultantes de potenciais reconversões de edifícios. Para melhorar a eficiência energética nas cidades é de contributo vital um método computacional que pode estimar padrões de energia de todos os seus edifícios exclusivamente pela avaliação do consumo de energia. Este método constrói-se numa plataforma computacional recentemente desenvolvida para fazer simulações físicas e análise de dados em larga escala, em milhares de edifícios em relação às suas contas de energia. Estes resultados constituem os blocos de uma simulação urbana (Energy Saver) dos edifícios que analisam as perdas empíricos de cada edifício, para calcular uma função substituta com um conjunto reduzido de variáveis físicas e nos permite enfrentar o domínio físico a que pertence cada edifício analisado. O objetivo é refinar e testar este simulador, validando suas previsões com medições de campo na zona de teste de Lisboa. Um dos desenvolvimentos fundamental é explorar cenários complementares com uma melhor compreensão do impacto do clima e do projeto do edifício nos resultados do simulador UMI (tarefa 1) no consumo de energia resultante.

Tarefa 5

Modelo 3D

Iremos desenvolver uma reprodução em 3D da zona de bairros testada, onde os resultados dos modelos pode ser projetada e analisados. Esta representação será baseada na Cityscope, que é um sistema avançado de apoio à decisão para cidades, desenvolvido no MIT o Media Lab (link) pode ser utilizado por especialistas e por partes interessadas não especialistas. Cityscope utiliza a projeção de vídeos da elevada definição, a modelação e simulação avançada, o mapeamento de projeção 3D e modelos físicos para criar um observatório de dados palpável, interativo, em tempo real, constituindo um simulador de intervenção urbana. Isto permitirá a simulação de intervenções urbanas utilizando modelos desenvolvidos nas tarefas anteriores, do estado e topologia das redes elétricas e fornecendo um tipo específico de informação para os operadores da rede.

Componente da zona de teste – este WP vai contribuir com a modelação detalhada de centenas de edifícios no “Parque das Nações” (link), uma área de 5,44 km2 e cerca de 21.000 cidadãos. Informações serão fornecidas no ArcGIS, incluindo as bases de dados referente aos edifícios, contendo arquivos de forma e idades dos edifícios. Tarefa 5 irá fornecer um modelo 3D exclusivo da área a explorar a Cityscope MIT que irá representar a dinâmica dos resultados obtidos referentes às dimensões de energia ou de mobilidade, incluindo o impacto das intervenções sugeridas.

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