Kwantumrun

BEELDKREDIET: Kwantumrun

Infrastructuur 3.0, de wederopbouw van de megasteden van morgen: Future of Cities P6

David Tal, uitgever, futurist
@DavidTalWrites
LinkedIn

Tue, 09 / 15 / 2020 - 08: 56

200,000 mensen migreren dagelijks naar steden over de hele wereld. Bijna 70 procent van de wereld zal tegen 2050 in steden wonen, in Noord-Amerika en Europa dichter bij 90 procent.

Het probleem?

Onze steden zijn niet ontworpen om tegemoet te komen aan de snelle toestroom van mensen die zich nu binnen hun netnummers vestigen. De belangrijkste infrastructuur waarvan veel van onze steden afhankelijk zijn om hun groeiende bevolking te ondersteunen, is grotendeels 50 tot 100 jaar geleden gebouwd. Bovendien zijn onze steden gebouwd voor een heel ander klimaat en niet goed aangepast aan de extreme klimaatgebeurtenissen die vandaag plaatsvinden, en dat zal de komende decennia blijven gebeuren naarmate de klimaatverandering intensiveert.

Over het algemeen moeten onze steden - onze huizen - om te overleven en te groeien in de volgende kwart eeuw, sterker en duurzamer worden herbouwd. In de loop van dit laatste hoofdstuk van onze Future of Cities-serie zullen we de methoden en trends onderzoeken die de wedergeboorte van onze steden stimuleren.

Infrastructuur brokkelt overal om ons heen af

In New York City (cijfers van 2015) zijn er meer dan 200 scholen gebouwd vóór de jaren 1920 en meer dan 1,000 mijl aan waterleidingen en 160 bruggen die meer dan 100 jaar oud zijn. Van die bruggen bleek uit een onderzoek uit 2012 dat 47 zowel structureel gebrekkig als breukkritiek waren. Het hoofdsignalisatiesysteem van de metro van NY overschrijdt zijn levensduur van 50 jaar. Als al dit rot bestaat in een van 's werelds rijkste steden, wat kun je dan aannemen over de staat van onderhoud in jouw stad?

Over het algemeen is de infrastructuur die tegenwoordig in de meeste steden te vinden is, gebouwd voor de 20e eeuw; nu ligt de uitdaging in hoe we deze infrastructuur voor de 21e eeuw gaan opknappen of vervangen. Dit zal geen gemakkelijke opgave zijn. De lijst met reparaties die nodig zijn om dit doel te bereiken, is lang. Ter perspectief: 75 procent van de infrastructuur die er in 2050 zal zijn, bestaat vandaag niet.

En het is niet alleen in de ontwikkelde wereld waar infrastructuur ontbreekt; men kan stellen dat de behoefte in de derde wereld nog dringender is. Wegen, snelwegen, hogesnelheidstreinen, telecommunicatie, sanitair en rioleringssystemen, sommige regio's in Afrika en Azië hebben de werken nodig.

Volgens een verslag door Navigant Research, bedroeg de wereldwijde gebouwenvoorraad in 2013 in totaal 138.2 miljard m2, waarvan 73% in woongebouwen. Dit aantal zal de komende 171.3 jaar groeien tot 2 miljard m10 en groeien met een samengestelde jaarlijkse groei van iets meer dan twee procent - een groot deel van deze groei zal plaatsvinden in China, waar jaarlijks 2 miljard m2 aan woning- en bedrijfsgebouwen wordt toegevoegd.

In totaal zal 65 procent van de wereldwijde bouwgroei voor het komende decennium plaatsvinden in opkomende markten, met minstens $ 1 biljoen aan jaarlijkse investeringen die nodig zijn om de kloof met de ontwikkelde wereld te overbruggen.

Nieuwe tools om infrastructuur opnieuw op te bouwen en te vervangen

Net als gebouwen zal onze toekomstige infrastructuur veel baat hebben bij de bouwinnovaties die voor het eerst zijn beschreven in hoofdstuk drie van deze serie. Deze innovaties omvatten het gebruik van:

Geavanceerde geprefabriceerde bouwcomponenten waarmee bouwvakkers structuren kunnen bouwen die lijken op het gebruik van Lego-stukken.
Robotachtige bouwvakkers die het werk van menselijke bouwvakkers aanvullen (en in sommige gevallen vervangen), waardoor de veiligheid op de werkplek, de bouwsnelheid, nauwkeurigheid en algehele kwaliteit worden verbeterd.
3D-printers op bouwschaal die het additieve fabricageproces zullen toepassen om levensgrote huizen en gebouwen te bouwen door cement laag voor laag op een nauwkeurig gecontroleerde manier uit te gieten.
aleatorische architectuur- een bouwtechniek in de verre toekomst - waarmee architecten zich kunnen concentreren op het ontwerp en de vorm van het uiteindelijke bouwproduct en vervolgens robots de structuur tot stand laten brengen met behulp van op maat ontworpen bouwstoffen.

Aan de materiaalkant zullen innovaties onder meer vooruitgang in constructiebeton en kunststoffen met unieke eigenschappen omvatten. Dergelijke innovaties omvatten een nieuw beton voor wegen dat verbazingwekkend doorlatend, waardoor water er dwars doorheen kan om extreme overstromingen of gladde wegen te voorkomen. Een ander voorbeeld is beton dat kan zichzelf genezen van scheuren veroorzaakt door het milieu of door aardbevingen.

Hoe gaan we al deze nieuwe infrastructuur financieren?

Het is duidelijk dat we onze infrastructuur moeten repareren en vervangen. We hebben het geluk dat de komende twee decennia de introductie zal zijn van een verscheidenheid aan nieuwe constructiegereedschappen en materialen. Maar hoe gaan regeringen al deze nieuwe infrastructuur betalen? En hoe gaan regeringen, gezien het huidige, gepolariseerde politieke klimaat, de gigantische budgetten wegwerken die nodig zijn om onze achterstand in de infrastructuur weg te werken?

Over het algemeen is het vinden van het geld niet het probleem. Regeringen kunnen naar believen geld drukken als ze denken dat het genoeg kiezers ten goede zal komen. Het is om deze reden dat eenmalige infrastructuurprojecten de wortel zijn geworden die politici voor de kiezers bungelen voorafgaand aan de meeste verkiezingscampagnes. Gevestigde en uitdagers wedijveren vaak over wie de nieuwste bruggen, snelwegen, scholen en metrosystemen zal financieren, vaak negerend de vermelding van eenvoudige reparaties aan bestaande infrastructuur. (In de regel trekt het creëren van nieuwe infrastructuur meer stemmen dan het repareren van bestaande infrastructuur of onzichtbare infrastructuur, zoals riolering en waterleidingen.)

Deze status-quo is de reden waarom de enige manier om ons nationale infrastructuurtekort volledig te verbeteren, is om het niveau van het publieke bewustzijn over het probleem en de drang van het publiek (woede en hooivorken) om er iets aan te doen, te vergroten. Maar totdat dat gebeurt, zal dit vernieuwingsproces op zijn best fragmentarisch blijven tot het einde van de jaren 2020 - dit is wanneer een aantal externe trends naar voren zullen komen, waardoor de vraag naar infrastructuurbouw enorm zal toenemen.

Ten eerste zullen regeringen in de hele ontwikkelde wereld recordpercentages van werkloosheid gaan ervaren, grotendeels als gevolg van de groei van automatisering. Zoals uitgelegd in onze Future of Work series, geavanceerde kunstmatige intelligentie en robotica zullen in toenemende mate menselijke arbeid vervangen in een breed scala van disciplines en industrieën.

Ten tweede zullen er steeds ernstigere klimaatpatronen en gebeurtenissen optreden als gevolg van klimaatverandering, zoals uiteengezet in onze Toekomst van klimaatverandering serie. En zoals we hieronder zullen bespreken, zal door extreem weer onze bestaande infrastructuur in een veel sneller tempo falen dan de meeste gemeenten zijn voorbereid.

Om deze dubbele uitdagingen het hoofd te bieden, zullen wanhopige regeringen zich eindelijk wenden tot de beproefde strategie voor het maken van werk - infrastructuurontwikkeling - met enorme zakken contant geld. Afhankelijk van het land kan dit geld eenvoudigweg komen door nieuwe belastingen, nieuwe staatsobligaties, nieuwe financieringsregelingen (later beschreven) en in toenemende mate door publiek-private samenwerkingen. Ongeacht de kosten zullen regeringen het betalen - zowel om de publieke onrust als gevolg van wijdverbreide werkloosheid te bedwingen en om klimaatbestendige infrastructuur voor de volgende generatie te bouwen.

In de jaren 2030, terwijl het tijdperk van werkautomatisering versnelt, kunnen grote infrastructuurprojecten een van de laatste grote door de overheid gefinancierde initiatieven zijn die in korte tijd honderdduizenden niet-exporteerbare banen kunnen creëren.

Onze steden klimaatbestendig maken

Tegen de jaren 2040 zullen extreme klimaatpatronen en gebeurtenissen onze stadsinfrastructuur tot het uiterste belasten. Regio's die te lijden hebben onder extreme hitte, kunnen ernstige spoorvorming van hun wegen zien, meer verkeersopstoppingen als gevolg van wijdverbreide bandenstoringen, gevaarlijke kromtrekken van spoorlijnen en overbelasting van elektriciteitssystemen door airconditioners die op scherp worden gezet.

Regio's met matige neerslag kunnen een toename van storm- en tornado-activiteit ervaren. Zware regenval zal leiden tot overbelaste rioleringsleidingen, met miljarden schade als gevolg. Tijdens de winter kunnen deze gebieden plotselinge en omvangrijke sneeuwval zien, gemeten in voet tot meter.

En voor die bevolkte centra langs de kust of laaggelegen gebieden, zoals het Chesapeake Bay-gebied in de VS of het grootste deel van Zuid-Bangladesh of steden als Shanghai en Bangkok, kunnen deze plaatsen extreme stormvloeden ervaren. En als de zeespiegel sneller stijgt dan verwacht, kan dit ook leiden tot massale migraties van klimaatvluchtelingen uit deze getroffen gebieden landinwaarts.

Afgezien van al deze doemscenario's, is het eerlijk om op te merken dat onze steden en infrastructuur hier deels verantwoordelijk voor zijn.

De toekomst is groene infrastructuur

47 procent van de wereldwijde uitstoot van broeikasgassen is afkomstig van onze gebouwen en infrastructuur; ze verbruiken ook 49 procent van de energie in de wereld. Veel van deze emissies en energieverbruik zijn volledig vermijdbare verspilling die ontstaat door een gebrek aan financiering voor grootschalig onderhoud aan gebouwen en infrastructuur. Ze bestaan ook als gevolg van structurele inefficiënties ten gevolge van de verouderde bouwnormen die in de jaren 1920-50 heersten, toen de meeste van onze bestaande gebouwen en infrastructuur werden gebouwd.

Deze huidige toestand biedt echter een kans. EEN verslag door het National Renewable Energy Laboratory van de Amerikaanse regering berekende dat als de voorraad gebouwen van het land zou worden aangepast met behulp van de nieuwste energie-efficiënte technologieën en bouwvoorschriften, dit het energieverbruik van gebouwen met 60 procent zou kunnen verminderen. Bovendien, als zonnepanelen en zonne ramen aan deze gebouwen werden toegevoegd zodat ze hun eigen energie grotendeels of volledig zelf konden produceren, zou de energiebesparing kunnen oplopen tot 88 procent. Ondertussen bleek uit een onderzoek van het Milieuprogramma van de Verenigde Naties dat vergelijkbare initiatieven, indien wereldwijd geïmplementeerd, de emissiewaarden zouden kunnen verlagen en een energiebesparing van meer dan 30 procent zouden kunnen opleveren.

Dit alles zou natuurlijk niet goedkoop zijn. Het implementeren van de infrastructuurverbeteringen die nodig zijn om deze doelstellingen voor energiereductie te bereiken, zou alleen al in de VS in 4 jaar tijd ongeveer $ 40 biljoen kosten ($ 100 miljard per jaar). Maar aan de andere kant zouden de energiebesparingen op lange termijn van deze investeringen gelijk zijn aan $ 6.5 biljoen ($ 165 miljard per jaar). Ervan uitgaande dat de investeringen worden gefinancierd door de toekomstige energiebesparingen, vertegenwoordigt deze vernieuwing van de infrastructuur een indrukwekkend rendement op de investering.

In feite is dit soort financiering, genaamd Gedeelde spaarovereenkomsten, waar apparatuur wordt geïnstalleerd en vervolgens wordt betaald door de eindgebruiker via de energiebesparingen die door deze apparatuur worden gegenereerd, is de drijvende kracht achter de residentiële zonne-boom in een groot deel van Noord-Amerika en Europa. Bedrijven zoals Ameresco, SunPower Corp. en aan Elon Musk gelieerde SolarCity hebben deze financieringsovereenkomsten gebruikt om duizenden particuliere huiseigenaren te helpen van het net af te komen en hun elektriciteitsrekening te verlagen. Insgelijks, Groene Hypotheken is een vergelijkbaar financieringsinstrument waarmee banken en andere kredietverstrekkers lagere rentetarieven kunnen bieden aan bedrijven en huiseigenaren die zonnepanelen installeren.

Triljoenen om meer biljoenen te maken

Wereldwijd wordt verwacht dat ons wereldwijde tekort aan infrastructuur in 15 $ 20-2030 biljoen zal bedragen. Maar zoals eerder vermeld, vertegenwoordigt dit tekort een enorme kans omdat het dichten van deze kloof zou kunnen leiden tot tot 100 miljoen nieuwe banen en het genereren van $ 6 biljoen per jaar aan nieuwe economische activiteit.

Dit is de reden waarom proactieve regeringen die bestaande gebouwen renoveren en verouderde infrastructuur vervangen, niet alleen hun arbeidsmarkt en steden zullen positioneren om te gedijen in de 21e eeuw, maar dit ook doen met veel minder energie en veel minder COXNUMX-uitstoot in ons milieu. Over het algemeen is investeren in infrastructuur een overwinning op alle punten, maar het zal een aanzienlijke publieke betrokkenheid en politieke wil vergen om het te laten gebeuren.