Infrastruktuuri 3.0, huomisen megakaupunkien uudelleenrakentaminen: Future of Cities P6

200,000 XNUMX ihmistä muuttaa päivittäin kaupunkeihin ympäri maailmaa. Lähes 70 prosenttia Maailman väestöstä asuu kaupungeissa vuoteen 2050 mennessä, lähemmäs 90 prosenttia Pohjois-Amerikassa ja Euroopassa. 

Ongelma? 

Kaupunkejamme ei suunniteltu mukautumaan suuntanumeroidensa mukaan asettuvaan nopeaan ihmisvirtaan. Keskeinen infrastruktuuri, josta suurin osa kaupungeistamme on riippuvainen kasvavan väestönsä tukemisesta, rakennettiin suurelta osin 50–100 vuotta sitten. Lisäksi kaupunkimme rakennettiin täysin erilaiseen ilmastoon, eivätkä ne ole sopeutuneet hyvin nykypäivän äärimmäisiin ilmasto-ilmiöihin, ja tämä jatkuu tulevina vuosikymmeninä ilmastonmuutoksen voimistuessa. 

Kaiken kaikkiaan kaupunkimme – kotimme – selviytyäkseen ja kasvaakseen seuraavalle vuosisadalle, niitä on rakennettava uudelleen vahvemmiksi ja kestävämmiksi. Tämän Future of Cities -sarjan päättävän luvun aikana tutkimme menetelmiä ja trendejä, jotka edistävät kaupunkiemme uudestisyntymistä. 

Infrastruktuuri murenee kaikkialla ympärillämme

New York Cityssä (vuoden 2015 luvut) on yli 200 ennen 1920-lukua rakennettua koulua ja yli 1,000 mailia vesijohtoja ja 160 siltaa, jotka ovat yli 100 vuotta vanhoja. Näistä silloista vuonna 2012 tehdyssä tutkimuksessa havaittiin, että 47 oli sekä rakenteellisesti puutteellisia että murtumiskriittisiä. NY:n metron merkinantojärjestelmä ylittää 50 vuoden käyttöikänsä. Jos kaikki tämä mätä löytyy jossain maailman rikkaimmista kaupungeista, mitä voit olettaa kaupunkisi kuntoutumisesta? 

Yleisesti ottaen useimpien nykyisten kaupunkien infrastruktuuri rakennettiin 20-luvulle; nyt haaste on siinä, kuinka aiomme kunnostaa tai korvata tämän infrastruktuurin 21-luvulla. Tämä ei tule olemaan helppo suoritus. Tämän tavoitteen saavuttamiseksi tarvittavien korjausten luettelo on pitkä. Perspektiivistä voidaan todeta, että 75 prosenttia vuoteen 2050 mennessä rakennettavasta infrastruktuurista ei ole vielä olemassa. 

Eikä vain kehittyneissä maissa ole infrastruktuurin puutetta; voidaan väittää, että tarve on vieläkin painavampi kehitysmaissa. Tiet, moottoritiet, suurnopeusjunat, televiestintä, vesi- ja viemärijärjestelmät, jotkut Afrikan ja Aasian alueet tarvitsevat töitä. 

Mukaan raportti Navigant Researchin mukaan vuonna 2013 maailmanlaajuinen rakennuskanta oli 138.2 miljardia m2, josta 73 % oli asuinrakennuksissa. Tämä määrä kasvaa 171.3 miljardiin neliömetriin seuraavan 2 vuoden aikana ja kasvaa hieman yli kahden prosentin vuotuisella kasvuvauhdilla – suuri osa tästä kasvusta tapahtuu Kiinassa, jossa asuin- ja liikerakennuskantaa lisätään vuosittain 10 miljardilla m2:llä.

Kaiken kaikkiaan 65 prosenttia maailmanlaajuisesta rakentamisen kasvusta seuraavan vuosikymmenen aikana tapahtuu kehittyvillä markkinoilla, ja vähintään 1 biljoonan dollarin vuotuiset investoinnit tarvitaan umpeen kuromaan umpeen kehittynyt maailma. 

Uusia työkaluja infrastruktuurin rakentamiseen ja korvaamiseen

Kuten rakennukset, myös tulevaisuuden infrastruktuurimme hyötyy suuresti rakennusinnovaatioista, joita kuvattiin ensin luku kolme tästä sarjasta. Näihin innovaatioihin sisältyy: 

• Kehittyneet esivalmistetut rakennuskomponentit, joiden avulla rakennustyöntekijät voivat rakentaa rakenteita aivan kuten Lego-osien avulla.
• Robottirakennustyöntekijät, jotka täydentävät (ja joissakin tapauksissa korvaavat) ihmisten rakennustyöntekijöiden työtä parantaen työpaikan turvallisuutta, rakentamisen nopeutta, tarkkuutta ja yleistä laatua.
• Rakennuslaajuiset 3D-tulostimet, jotka soveltavat additiivista valmistusprosessia luonnollisen kokoisten kotien ja rakennusten rakentamiseen kaatamalla sementtiä kerros kerrokselta tarkasti kontrolloidusti.
• Aleatorinen arkkitehtuuri– kaukaisen tulevaisuuden rakennustekniikka – jonka avulla arkkitehdit voivat keskittyä lopullisen rakennustuotteen suunnitteluun ja muotoon ja saada sitten robotit kaatamaan rakenteen olemassaolon käyttämällä räätälöityjä rakennusaineita. 

Materiaalipuolella innovaatioita ovat rakennuslaatuisen betonin ja muovin edistysaskel, joilla on ainutlaatuiset ominaisuudet. Tällaisia ​​innovaatioita ovat mm. uusi betoni teihin hämmästyttävän läpäisevä, jolloin vesi pääsee kulkemaan sen läpi, jotta vältetään äärimmäiset tulvat tai liukkaat tieolosuhteet. Toinen esimerkki on betoni, joka voi parantua itsestään ympäristön tai maanjäristysten aiheuttamista halkeamista. 

Miten aiomme rahoittaa kaiken tämän uuden infrastruktuurin?

On selvää, että meidän on korjattava ja vaihdettava infrastruktuurimme. Olemme onnekkaita, että seuraavien kahden vuosikymmenen aikana esitellään erilaisia ​​uusia rakennustyökaluja ja -materiaaleja. Mutta kuinka hallitukset aikovat maksaa kaikesta tästä uudesta infrastruktuurista? Ja kun otetaan huomioon nykyinen, polarisoitunut poliittinen ilmapiiri, miten hallitukset aikovat hyväksyä valtavat budjetit, joita tarvitaan infrastruktuuriruuhkamme pienentämiseksi? 

Yleisesti ottaen rahan löytäminen ei ole ongelma. Hallitukset voivat tulostaa rahaa mielensä mukaan, jos ne katsovat sen hyödyttävän tarpeeksi äänestäviä äänestäjiä. Tästä syystä kertaluonteisista infrastruktuurihankkeista on tullut niitä, joita porkkanapoliitikot roikkuvat äänestäjien edessä ennen useimpia vaalikampanjoita. Vakiintuneet operaattorit ja haastajat kilpailevat usein siitä, kuka rahoittaa uusimmat sillat, moottoritiet, koulut ja metrojärjestelmät, usein unohtamatta maininta olemassa olevan infrastruktuurin yksinkertaisista korjauksista. (Uuden infrastruktuurin luominen saa yleensä enemmän ääniä kuin olemassa olevan infrastruktuurin tai näkymätön infrastruktuurin, kuten viemäri- ja vesijohtojen, korjaaminen.)

Tämän status quon vuoksi ainoa tapa parantaa kokonaisvaltaisesti kansallista infrastruktuurivajettamme on lisätä yleisön tietoisuutta asiasta ja yleisön halukkuutta (vihaa ja haarukoita) tehdä asialle jotain. Mutta kunnes niin tapahtuu, tämä uudistusprosessi pysyy parhaimmillaan hajanaisena 2020-luvun loppuun asti – silloin ilmaantuu joukko ulkoisia trendejä, jotka lisäävät infrastruktuurin rakentamisen kysyntää. 

Ensinnäkin hallitukset kaikkialla kehittyneessä maailmassa alkavat kokea ennätykselliset työttömyysluvut, mikä johtuu suurelta osin automatisoinnin kasvusta. Kuten meidän Työn tulevaisuus sarjat, kehittynyt tekoäly ja robotiikka tulevat yhä enemmän korvaamaan ihmistyön monilla eri tieteenaloilla ja toimialoilla.

Toiseksi, ilmastonmuutoksen vuoksi esiintyy yhä ankarampia ilmastomalleja ja tapahtumia, kuten kirjoituksessamme on kuvattu Ilmastonmuutoksen tulevaisuus sarja. Ja kuten kerromme myöhemmin, äärimmäiset sääolosuhteet aiheuttavat olemassa olevan infrastruktuurimme epäonnistumisen paljon nopeammin kuin useimmat kunnat ovat varautuneet. 

Vastatakseen näihin kaksinkertaisiin haasteisiin epätoivoiset hallitukset kääntyvät vihdoin hyväksi koettuun teko-strategiaan – infrastruktuurin kehittämiseen – valtavilla kassoilla käteistä. Maasta riippuen nämä rahat voivat tulla yksinkertaisesti uusien verojen, uusien valtion obligaatioiden, uusien rahoitusjärjestelyjen kautta (kuvataan myöhemmin) ja yhä enemmän julkisen ja yksityisen sektorin kumppanuuksista. Kustannuksista huolimatta hallitukset maksavat sen – sekä hidastaakseen laajalle levinneen työttömyyden aiheuttamia yleisiä levottomuuksia että rakentaakseen ilmastonkestävää infrastruktuuria seuraavaa sukupolvea varten. 

Itse asiassa 2030-luvulla, kun työn automatisoinnin aika kiihtyy, suuret infrastruktuuriprojektit voivat olla yksi viimeisistä suurista valtion rahoittamista aloitteista, jotka voivat luoda satoja tuhansia ei-vietäväksi kelpaavia työpaikkoja lyhyessä ajassa. 

Ilmastonkestävä kaupunkimme

2040-luvulle mennessä äärimmäiset ilmastomallit ja tapahtumat korostavat kaupunkimme infrastruktuuria äärimmilleen. Äärimmäisestä kuumuudesta kärsivillä alueilla tiellä voi olla vakavia urautumista, yleisten rengasvaurioiden aiheuttamia liikenneruuhkia, rautateiden vaarallista vääntymistä ja ilmastointilaitteiden ylikuormitettuja sähköjärjestelmiä räjähtää.  

Alueilla, joilla on kohtalaista sadetta, myrsky- ja tornadoaktiivisuus voi lisääntyä. Voimakkaat sateet aiheuttavat ylikuormitettuja viemärijohtoja ja aiheuttavat miljardeja tulvavahinkoja. Talvella näillä alueilla voi nähdä äkillisiä ja suuria lumisateita jaloista metreihin mitattuna. 

Ja niissä asutuissa keskuksissa, jotka sijaitsevat rannikolla tai alavilla alueilla, kuten Chesapeake Bayn alueella Yhdysvalloissa tai suurimmassa osassa eteläistä Bangladeshia tai kaupungeissa, kuten Shanghaissa ja Bangkokissa, nämä paikat voivat kokea äärimmäisiä myrskytulvia. Ja jos merenpinnat nousevat odotettua nopeammin, se voi myös aiheuttaa valtavia ilmastopakolaisten muuttoliikettä näiltä tuhoisilta alueilta sisämaahan. 

Kaikki nämä tuomiopäivän skenaariot syrjään, on reilua huomata, että kaupunkimme ja infrastruktuurimme ovat osittain syyllisiä tähän kaikkeen. 

Tulevaisuus on vihreä infrastruktuuri

47 prosenttia maailmanlaajuisista kasvihuonekaasupäästöistä tulee rakennuksistamme ja infrastruktuuristamme; ne kuluttavat myös 49 prosenttia maailman energiasta. Suuri osa näistä päästöistä ja energiankulutuksesta on täysin vältettävissä olevaa jätettä, joka johtuu rahoituksen puutteesta laajamittaiseen rakennusten ja infrastruktuurin ylläpitoon. Ne ovat olemassa myös 1920-50-luvuilla vallinneiden vanhentuneiden rakennusstandardien rakenteellisten tehottomuuden vuoksi, jolloin suurin osa olemassa olevista rakennuksistamme ja infrastruktuuristamme rakennettiin. 

Tämä nykytila ​​tarjoaa kuitenkin mahdollisuuden. A raportti Yhdysvaltain hallituksen National Renewable Energy Laboratory laski, että jos maan rakennuskanta jälkiasennettaisiin käyttämällä viimeisintä energiatehokasta teknologiaa ja rakennusmääräyksiä, se voisi vähentää rakennusten energiankäyttöä 60 prosenttia. Lisäksi, jos aurinkopaneelit ja aurinkoiset ikkunat Lisättiin näihin rakennuksiin, jotta ne voisivat tuottaa suuren osan tai kokonaan omasta sähköstään, energian vähennys voisi nousta 88 prosenttiin. Samaan aikaan YK:n ympäristöohjelman tutkimuksessa todettiin, että samankaltaiset aloitteet, jos ne toteutetaan maailmanlaajuisesti, voisivat vähentää päästöjä ja saavuttaa yli 30 prosentin energiansäästö. 

Mikään näistä ei tietenkään olisi halpaa. Näiden energiansäästötavoitteiden saavuttamiseksi tarvittavien infrastruktuurin parannusten toteuttaminen maksaisi noin 4 biljoonaa dollaria 40 vuoden aikana pelkästään Yhdysvalloissa (100 miljardia dollaria vuodessa). Mutta toisaalta, näiden investointien pitkän aikavälin energiansäästö olisi 6.5 biljoonaa dollaria (165 miljardia dollaria vuodessa). Olettaen, että investoinnit rahoitetaan tulevaisuuden energiansäästöillä, tämä infrastruktuurin uusiminen on vaikuttava sijoitetun pääoman tuotto. 

Itse asiassa tällainen rahoitus, ns Yhteiset säästösopimukset, jossa laitteet asennetaan ja loppukäyttäjä maksaa ne kyseisten laitteiden tuottaman energiansäästön kautta, on se, mikä ajaa asuinrakentamisen aurinkobuumia suuressa osassa Pohjois-Amerikkaa ja Eurooppaa. Yritykset, kuten Ameresco, SunPower Corp. ja Elon Muskiin sidoksissa oleva SolarCity, ovat käyttäneet näitä rahoitussopimuksia auttaakseen tuhansia yksityisasunnonomistajia pääsemään pois verkosta ja alentamaan sähkölaskujaan. Samoin Vihreät asuntolainat on samanlainen rahoitustyökalu, jonka avulla pankit ja muut lainayhtiöt voivat tarjota alhaisempia korkoja yrityksille ja asunnonomistajille, jotka asentavat aurinkopaneeleja.

Triljoonia tienatakseen lisää biljoonia

Maailmanlaajuisen infrastruktuurivajeemme odotetaan nousevan 15–20 biljoonaan dollariin vuoteen 2030 mennessä. Mutta kuten aiemmin mainittiin, tämä vajaus on valtava mahdollisuus, koska tämän aukon sulkeminen voi luoda jopa 100 miljoonaa uutta työpaikkaa ja tuottaa 6 biljoonaa dollaria vuodessa uutta taloudellista toimintaa.

Tästä syystä ennakoivat hallitukset, jotka jälkiasentavat olemassa olevia rakennuksia ja korvaavat ikääntyvän infrastruktuurin, eivät ainoastaan ​​aseta työmarkkinoitaan ja kaupunkejaan menestymään 21-luvulla, vaan käyttävät paljon vähemmän energiaa ja aiheuttavat paljon vähemmän hiilidioksidipäästöjä ympäristöömme. Kaiken kaikkiaan infrastruktuuriin investoiminen on voitto kaikin puolin, mutta sen toteuttaminen vaatii merkittävää julkista sitoutumista ja poliittista tahtoa.

Kaupunkien tulevaisuus -sarja

Tulevaisuutemme on kaupunkilainen: Future of Cities P1

Huomispäivän megakaupunkien suunnittelu: Kaupunkien tulevaisuus P2

Asuntojen hinnat romahtavat, kun 3D-tulostus ja maglevit mullistavat rakentamisen: Future of Cities P3    

Kuinka kuljettajattomat autot muokkaavat huomisen megakaupungit: Future of Cities P4 

Tiheysvero kiinteistöveron korvaamiseksi ja ruuhkautumisen lopettamiseksi: Kaupunkien tulevaisuus P5