Introdução

O planeamento urbano para o desenvolvimento de comunidades mais sustentáveis tem vindo progressivamente a assumir a necessidade de se operar uma transição para sistemas energéticos e de transportes mais eficientes. Designadamente, segundo diversos documentos estratégicos (como a Estratégia Energético-Ambiental de Lisboa ou o Pacto dos Autarcas da UE), as emissões associadas ao consumo de energia devem ser reduzidas através da mudança para fontes energéticas mais limpas com ênfase no aumento da eficiência dos sistemas energéticos e de transportes das cidades.

Mas a complexidade deste planeamento para um desenvolvimento sustentável nas cidades apela a modelos integrados e de larga escala. Nessa medida, os estudos que recorrem a técnicas de simulação que permitem predizer, com maior ou menor detalhe, os efeitos totais das políticas têm vindo a assumir maior relevância (ex. Paltsev et al., 2004; Bp-Imperial College Urban Energy Systems Project, 2008).

No entanto, se a micro-simulação energética se tem concentrado sobretudo nos modelos de transportes e de consumo energético residencial - particularmente ao nível das escolhas das famílias na aquisição de veículos (incluindo o tipo de combustível consumido por estes) e electrodomésticos e dos padrões de utilização associados a estes equipamentos - os comportamentos reais em termos de consumo de materiais e energia são muito mais complexos devido às interacções entre as actividades humanas e as tipologias de cidades, que são por sua vez resultado da influência de factores externos, como as políticas, a tecnologia, a economia, os investimentos e a legislação (para referir apenas aspectos socioeconómicos, deixando por agora de parte aspectos geográficos, históricos e culturais).

Assim, uma componente importante destas ferramentas de simulação deve, em nosso entender, ser no futuro constituída por modelos comportamentais detalhados que captem os efeitos das variáveis que afectam as actividades humanas nas cidades e os consumos de materiais e energia associados.

Por exemplo, o consumo de combustíveis pelos transportes é fortemente influenciado pelo preço dos combustíveis mas também por uma série de factores, como os padrões de uso do solo (ex. a especulação imobiliária pode afastar os habitantes dos centros das cidades para os arredores), as características dos veículos (nomeadamente a sua eficiência energética ou tipo de motorização), as condições e características da rede de tráfego (e consequente efeito nos níveis de congestionamento) ou as actividades diárias (deslocações, actividades profissionais, actividades no local de residência).

A relação entre estes factores e o consumo de materiais e energia é endógeno, na medida em que as decisões de consumo afectam estes factores no longo prazo. Um acréscimo não usual do preço da gasolina pode assim afectar uma série de decisões dos cidadãos. Por exemplo, se como consequência de um aumento dos combustíveis se pode dar no curto prazo uma passagem mais acentuada do transporte privado para o transporte público, no longo prazo as decisões podem passar por uma aproximação do local de habitação ao local de trabalho, pela aquisição de veículos mais eficientes e com motorizações preparadas para outro tipo de fontes energéticas (ex. híbridos ou eléctricos) ou pela opção pelo teletrabalho.

O Projecto iTEAM

iTEAM é o acrónimo de integrated Transportation and Energy Activity-based Model (ou Modelo Integrado para Simulação de Politicas Energéticas e Ambientais). Trata-se de um projecto financiado pelo Programa MIT Portugal na área dos Sistemas Sustentáveis de Energia e Transportes, envolvendo a Faculdade de Ciência e Tecnologia da Universidade de Coimbra (coordenadora do projecto), o Instituto Superior Técnico de Lisboa, a Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto e o Massachusetts Institute of Technology (MIT).

Neste projecto pretende-se desenvolver um modelo integrado de uso do solo, transportes e consumo de materiais e energia que permita avaliar um conjunto de políticas para a sustentabilidade, em geral, e para a qualidade de vida, em particular.

O modelo inclui a simulação de agentes individuais/agregados familiares e organizações/empresas. Os resultados do modelo serão traduzidos em consumos agregados de energia e recursos e analisados segundo a perspectiva da dinâmica de sistemas (nomeadamente através de modelos dinâmicos de metabolismo urbano). O modelo proposto será calibrado para os Concelhos da Área Metropolitana de Lisboa e usado para avaliar o impacto de um conjunto de "políticas ambientais" que se revelem de interesse para a área geográfica em causa.

Este modelo integrado pode ter uma série de aplicações, nomeadamente a avaliação dos impactos de investimentos em infra-estruturas (ex. novas linhas de metro, nova travessia do Tejo), impactos de medidas para o desenvolvimento do ambiente construído (ex. subsídios para a reabilitação), impactos dos cenários de preços (ex. diferenciação de preços da energia ao longo do dia) ou impactos de implantação de novas tecnologias (ex. veículos eléctricos, Smartphones avançados com informação em tempo real do estado do trânsito).

Uma das principais dificuldades verificadas na simulação do consumo urbano de recursos está em encontrar um bom balanço entre o âmbito e a resolução do modelo. A maioria dos estudos que contabilizam o consumo total de recursos (como os retratados pela Figura 1) recorre a métodos top-down na medida em que as suas fontes de dados são constituídas por dados estatísticos bastante agregados (ex. estatísticas referentes às importações de bens; estatísticas relativas à produção industrial).

Figura 1 - Fluxos totais de materiais, energia e água da cidade de Lisboa (Fonte: Lisboa E-Nova, 2005, 2006, 2007)

Assim sendo, estes estudos podem-se considerar completos em termos da abrangência da contabilização mas possuem geralmente um baixo poder explicativo.

Por outro lado, como foi já referido os modelos de micro-simulação não captam muitas vezes os comportamentos reais em termos de consumo de materiais e energia devidos às interacções entre as actividades humanas e as políticas, a tecnologia, a economia, os investimentos ou a legislação. Uma componente importante destas ferramentas de simulação é então constituída por modelos comportamentais detalhados que captam os efeitos das variáveis que afectam as actividades humanas.

Procurando ultrapassar as debilidades de cada uma das abordagens, o projecto iTEAM adoptou uma estratégia que consiste na combinação de uma abordagem bottom-up (microsimulação das actividades dos agentes) com uma abordagem top-down (contabilização dos fluxos de materiais), num modelo de larga escala que visa considerar os comportamentos individuais dos agentes relevantes que têm impacto no transporte urbano, nas actividades urbanas, no uso do solo, no consumo de recursos e nas interacções entre estes parâmetros (Figura 2).

Figura 2 - Conjugação entre uma abordagem top-down e uma abordagem bottom-up ao consumo de materiais e energia em resultado das actividades humanas nas cidades (Fonte: Almeida et al., 2009)

A interface entre estas duas abordagens (Figura 3) será a análise à escala das habitações/famílias (household). Partindo da escala da cidade, os dados respeitantes aos fluxos de recursos serão desagradados até à escala das habitações, recorrendo a estimativas. Recorrendo a bases de dados, como o Inquérito ao Orçamento Familiar do INE, serão definidos padrões de famílias de acordo com os seus padrões de consumo/despesa.

Os indivíduos (famílias) seguidos (por inquérito, registo das actividades através de smartphone e/ou através de equipamentos de telemetria instalados nas habitações) serão categorizados de acordo com os padrões de consumo definidos.

Figura 3 - Tipologia de dados e interface entre as duas abordagens

A recolha de dados por estas duas vias (directa e indirecta) tem o objectivo adicional de permitir calibrar e validar cada nível de análise.

Arquitectura e metodologia do projecto

A arquitectura do projecto encontra-se retratada na Figura 4:

Figura 4 - Arquitectura do projecto iTEAM (Fonte: Almeida et al., 2009)

O conjunto de iniciativas e fontes para a recolha de dados inclui:

1 - um inquérito às escolhas de localização da habitação e dos modos de mobilidade;

2 - um inquérito às preferências declaradas (afirmação directa) e reveladas (revelação indirecta por cruzamento de respostas) de modos de transportes utilizados actualmente e/ou possíveis de utilização no futuro, para diferentes situações;

3 - uma plataforma de inquérito online ("GreenHomes") a preencher por voluntários com um questionário de preenchimento periódico (Figura 5) - aqui os voluntários podem inserir manualmente os seus dados de consumo energético ou automaticamente através de equipamentos de telemetria instalados nas habitações e ligados online;

4 - uma monitorização por intermédio de smartphones (telemóveis avançados) com software base Android e tecnologia GPS, que registam cada paragem detectada e questionam o utilizador sobre a sua actividade no momento (o software de inquérito a ser desenvolvido permite no entanto um certo grau de aprendizagem, diminuindo ao longo do tempo a necessidade de registo de todas as actividades diárias em relação a locais mais frequentados - ex. paragens diárias para beber café, ou idas a supermercado). Ao fim de um dia, o utilizador descarrega os dados para um computador e confirma ou corrige as actividades registadas.

5 - recurso a estatísticas nacionais, regionais e municipais.