Quantumrun

PILDIKrediit: Quantumrun

Infrastruktuur 3.0, homsete megalinnade ümberehitamine: linnade tulevik P6

David Tal, kirjastaja, futurist
@DavidTalWrites
LinkedIn

Teisipäev, 09 / 15 / 2020 - 08: 56

200,000 XNUMX inimest rändab iga päev linnadesse üle maailma. Peaaegu 70 protsenti maailmas elab 2050. aastaks linnades, Põhja-Ameerikas ja Euroopas ligikaudu 90 protsenti.

Probleem?

Meie linnad ei olnud loodud nii, et need mahuksid praegu oma suunakoodide alla elama asuvate inimeste kiirele sissevoolule. Peamine infrastruktuur, millest suur osa meie linnadest sõltub, et toetada oma kasvavat elanikkonda, ehitati suures osas 50–100 aastat tagasi. Veelgi enam, meie linnad on ehitatud täiesti erineva kliima jaoks ega ole hästi kohanenud praegu toimuvate äärmuslike kliimanähtustega ning see jätkub ka järgmistel aastakümnetel, kui kliimamuutused intensiivistuvad.

Üldiselt tuleb meie linnade – meie kodude – ellujäämiseks ja järgmise veerandsajandi kasvamiseks need tugevamaks ja jätkusuutlikumaks ümber ehitada. Selle sarja linnade tulevik lõpetava peatüki jooksul uurime meetodeid ja suundumusi, mis meie linnade taassündi soodustavad.

Infrastruktuur laguneb kõikjal meie ümber

New Yorgis (2015. aasta arvud) on rohkem kui 200 kooli, mis on ehitatud enne 1920. aastaid, ja üle 1,000 miili veetrassid ja 160 silda, mis on rohkem kui 100 aastat vanad. Nendest sildadest 2012. aasta uuring näitas, et 47 olid nii struktuuriliselt puudulikud kui ka murdumiskriitilised. NY-i metroo põhiliini signalisatsioonisüsteem ületab oma 50-aastase kasuliku eluea. Kui kõik see mädanik eksisteerib ühes maailma jõukaimas linnas, siis mida võite arvata teie linna remondiseisundi kohta?

Üldiselt on enamikus linnades tänapäeval leiduv infrastruktuur ehitatud 20. sajandiks; nüüd seisneb väljakutse selles, kuidas me seda infrastruktuuri 21. sajandiks renoveerime või asendame. See ei saa olema kerge saavutus. Selle eesmärgi saavutamiseks vajalike remonditööde nimekiri on pikk. Perspektiivis võib öelda, et 75 protsenti 2050. aastaks valmivast infrastruktuurist pole praegu olemas.

Ja see ei ole ainult arenenud maailmas, kus infrastruktuur puudub; võib väita, et vajadus on arengumaades veelgi tungivam. Teed, maanteed, kiirraudtee, telekommunikatsioon, torustiku- ja kanalisatsioonisüsteemid, mõned Aafrika ja Aasia piirkonnad vajavad töid.

Vastavalt aru Navigant Researchi andmetel oli 2013. aastal kogu maailmas hoonete kogupindala 138.2 miljardit m2, millest 73% oli elamutes. See arv kasvab järgmise 171.3 aasta jooksul 2 miljardi m10-ni, mis kasvab aastase liitkasvumääraga veidi üle kahe protsendi – suur osa sellest kasvust leiab aset Hiinas, kus aastas lisandub 2 miljardit m2 elu- ja ärihooneid.

Üldiselt toimub 65 protsenti järgmise kümnendi ülemaailmsest ehituse kasvust arenevatel turgudel, kusjuures iga-aastased investeeringud on vaja vähemalt 1 triljonit dollarit, et ületada vahe arenenud maailmaga.

Uued tööriistad infrastruktuuri taastamiseks ja asendamiseks

Nii nagu hooned, saab ka meie tulevane infrastruktuur palju kasu aastal kirjeldatud ehitusuuendustest kolmas peatükk sellest sarjast. Need uuendused hõlmavad järgmist:

Täiustatud kokkupandavad ehituskomponendid, mis võimaldavad ehitustöölistel ehitada konstruktsioone sarnaselt Lego tükkidega.
Robotehitustöölised, mis suurendavad (ja mõnel juhul asendavad) inimeste ehitustööliste tööd, parandades tööohutust, ehituse kiirust, täpsust ja üldist kvaliteeti.
Ehitusmastaabis 3D-printerid, mis rakendavad lisatootmisprotsessi elusuuruste kodude ja hoonete ehitamiseks, valades tsementi kiht-kihi haaval välja peenelt kontrollitud viisil.
Aleatoorne arhitektuur— kauge tuleviku ehitustehnika — mis võimaldab arhitektidel keskenduda ehituse lõpptoote disainile ja kujule ning seejärel lasta robotitel eritellimusel projekteeritud ehitusmaterjale kasutades konstruktsiooni ellu viia.

Materjalide poolel hõlmavad uuendused ainulaadsete omadustega ehituskvaliteediga betooni ja plastide edusamme. Sellised uuendused hõlmavad uut betooni teedele, mis on hämmastavalt läbilaskev, mis võimaldab vett sellest otse läbi voolata, et vältida äärmuslikke üleujutusi või libedaid teeolusid. Teine näide on betoon, mida saab ise ravida keskkonnast või maavärinatest põhjustatud pragudest.

Kuidas me kavatseme kogu seda uut infrastruktuuri rahastada?

On selge, et peame oma infrastruktuuri korda tegema ja välja vahetama. Meil on vedanud, et järgmise kahe aastakümne jooksul tutvustatakse mitmesuguseid uusi ehitustööriistu ja -materjale. Kuid kuidas kavatsevad valitsused kogu selle uue infrastruktuuri eest maksta? Ja arvestades praegust polariseerunud poliitilist kliimat, kuidas kavatsevad valitsused võtta vastu tohutud eelarved, mis on vajalikud meie infrastruktuuri mahajäämuse vähendamiseks?

Üldiselt ei ole raha leidmine probleem. Valitsused võivad oma äranägemise järgi raha trükkida, kui nad arvavad, et sellest on kasu piisavalt hääleõiguslikele valijatele. Just sel põhjusel on ühekordsetest taristuprojektidest saanud porgandipoliitikud enne enamikke valimiskampaaniaid valijate ees. Turgu valitsevad operaatorid ja väljakutsujad võistlevad sageli selle üle, kes rahastab uusimaid sildu, kiirteid, koole ja metroosüsteeme, jättes sageli tähelepanuta mainida olemasoleva infrastruktuuri lihtsaid remonditöid. (Reeglina kogub uue infrastruktuuri loomine rohkem hääli kui olemasoleva infrastruktuuri või nähtamatu infrastruktuuri, näiteks kanalisatsiooni- ja veetorustike korrastamine.)

See status quo on põhjus, miks ainus viis meie riikliku infrastruktuuri puudujäägi igakülgseks parandamiseks on tõsta üldsuse teadlikkust sellest probleemist ja avalikkuse soovi (viha ja kahvlid) sellega midagi ette võtta. Kuid kuni seda ei juhtu, jääb see uuendamisprotsess parimal juhul tükiliseks kuni 2020. aastate lõpuni – just siis ilmnevad mitmed välised suundumused, mis suurendavad nõudlust infrastruktuuri ehitamise järele.

Esiteks hakkavad valitsused kogu arenenud maailmas kogema rekordilist tööpuudust, mis on suuresti tingitud automatiseerimise kasvust. Nagu on selgitatud meie Töö tulevik seeriad, arenenud tehisintellekt ja robootika asendavad üha enam inimtööjõudu paljudes teadusharudes ja tööstusharudes.

Teiseks ilmnevad kliimamuutuste tõttu üha karmimad kliimamustrid ja -sündmused, nagu on kirjeldatud meie artiklis Kliimamuutuste tulevik seeria. Ja nagu me allpool pikemalt arutame, põhjustavad äärmuslikud ilmad meie olemasoleva infrastruktuuri rikke palju kiiremini, kui enamik omavalitsusi on valmis.

Nende topeltprobleemide lahendamiseks pöörduvad meeleheitel valitsused lõpuks läbiproovitud ja tõelise strateegia – infrastruktuuri arendamise – poole, pakkudes tohutuid sularahakotte. Olenevalt riigist võib see raha tulla lihtsalt uute maksude, uute valitsuse võlakirjade, uute rahastamiskorralduste (kirjeldatakse hiljem) ja üha enam avaliku ja erasektori partnerluste kaudu. Vaatamata kuludele maksavad valitsused selle kinni – nii laialt levinud tööpuudusest tingitud avalike rahutuste leevendamiseks kui ka järgmise põlvkonna jaoks kliimakindla infrastruktuuri ehitamiseks.

Tegelikult võivad 2030. aastateks, kui töö automatiseerimise ajastu kiireneb, suured infrastruktuuriprojektid olla üks viimaseid suuri valitsuse rahastatavaid algatusi, mis võivad lühikese aja jooksul luua sadu tuhandeid mitteeksportivaid töökohti.

Meie linnade kliimakindlus

2040. aastateks panevad äärmuslikud kliimamustrid ja sündmused meie linna infrastruktuuri piiridesse. Äärmusliku kuumuse käes vaevlevates piirkondades võivad maanteedel tekkida tugev roopad, laialt levinud rehvirikke tõttu suurenevad liiklusummikud, raudteerööbaste ohtlik kõverdumine ja õhukonditsioneeridest ülekoormatud elektrisüsteemid võivad lõhkeda.

Piirkondades, kus esineb mõõdukaid sademeid, võib tormi ja tornaado aktiivsus suureneda. Tugevad vihmad põhjustavad kanalisatsioonitorustike ülekoormamist, mis põhjustab miljardeid üleujutuskahjustusi. Talvel võis nendel aladel näha ootamatuid ja suuri lumesadu, mõõdetuna jalgadest meetriteni.

Ja need asustatud keskused, mis asuvad piki rannikut või madalaid alasid, nagu Chesapeake'i lahe piirkond USA-s või suurem osa Lõuna-Bangladeshist või linnadest nagu Shanghai ja Bangkok, võivad need kohad kogeda äärmuslikke tormihooge. Ja kui meretase peaks tõusma oodatust kiiremini, võib see põhjustada ka kliimapõgenike massilist rännet nendest mõjutatud piirkondadest sisemaale.

Kui kõik need viimsepäeva stsenaariumid kõrvale jätta, on õiglane tõdeda, et selles kõiges on osaliselt süüdi meie linnad ja infrastruktuur.

Tulevik on roheline infrastruktuur

47 protsenti ülemaailmsetest kasvuhoonegaaside heitkogustest pärineb meie hoonetest ja infrastruktuurist; nad tarbivad ka 49 protsenti maailma energiast. Suur osa nendest heitkogustest ja energiatarbimisest on täielikult välditav raiskamine, mis tekib laiaulatusliku hoonete ja infrastruktuuri hoolduse rahastamise puudumise tõttu. Need on olemas ka 1920.–50. aastatel valitsenud aegunud ehitusstandardite struktuuriliste ebaefektiivsuste tõttu, mil ehitati suurem osa meie olemasolevatest hoonetest ja infrastruktuurist.

Praegune olukord annab aga võimaluse. A aru USA valitsuse riikliku taastuvenergia laboratoorium arvutas, et kui riigi hoonete varu moderniseeritakse uusimate energiatõhusate tehnoloogiate ja ehitusnormide abil, võib see vähendada hoonete energiakasutust 60 protsenti. Veelgi enam, kui päikesepaneelid ja päikeseaknad Nendele hoonetele lisati, et nad saaksid suure osa või täielikult oma võimsust toota, võib see energia vähenemine tõusta 88 protsendini. Vahepeal leidis ÜRO keskkonnaprogrammi uuring, et kui sarnased algatused rakendatakse kogu maailmas, võivad need vähendada heitkoguseid ja saavutada üle 30 protsendi energiasäästu.

Loomulikult poleks see ükski odav. Nende energia vähendamise eesmärkide saavutamiseks vajalike infrastruktuuri parenduste rakendamine maksaks ainuüksi USA-s 4 aasta jooksul ligikaudu 40 triljonit dollarit (100 miljardit dollarit aastas). Kuid teisest küljest oleks nende investeeringute pikaajaline energiasääst 6.5 triljonit dollarit (165 miljardit dollarit aastas). Eeldusel, et investeeringuid rahastatakse tulevase energiasäästu kaudu, on see infrastruktuuri uuendamine muljetavaldav investeeringutasuvus.

Tegelikult selline rahastamine, nn Ühised säästulepingud, kus seadmed paigaldatakse ja lõppkasutaja maksab selle eest nende seadmete energiasäästu kaudu, on see, mis põhjustab elamute päikeseenergia buumi suures osas Põhja-Ameerikas ja Euroopas. Sellised ettevõtted nagu Ameresco, SunPower Corp. ja Elon Muskiga seotud SolarCity on kasutanud neid rahastamislepinguid, et aidata tuhandetel eramajaomanikel võrgust välja tulla ja elektriarveid vähendada. Samamoodi Rohelised hüpoteegid on sarnane rahastamisvahend, mis võimaldab pankadel ja teistel laenufirmadel pakkuda madalamaid intressimäärasid ettevõtetele ja majaomanikele, kes paigaldavad päikesepaneele.

Triljoneid, et teenida veel triljoneid

Kogu maailmas peaks meie ülemaailmne infrastruktuuri puudujääk 15. aastaks ulatuma 20–2030 triljoni dollarini. Kuid nagu varem mainitud, kujutab see puudujääk endast tohutut võimalust. selle lõhe kaotamine võib tekitada kuni 100 miljonit uut töökohta ja aastas 6 triljonit dollarit uut majandustegevust.

See on põhjus, miks ennetavad valitsused, kes moderniseerivad olemasolevaid hooneid ja asendavad vananevat infrastruktuuri, mitte ainult ei sea oma tööturgu ja linnu 21. sajandil edukaks, vaid kasutavad seda palju vähem energiat ja panustavad meie keskkonda palju vähem süsinikdioksiidi heitmeid. Üldiselt on infrastruktuuri investeerimine kõigis punktides võit, kuid selle elluviimiseks on vaja märkimisväärset avalikkuse kaasamist ja poliitilist tahet.