Quantumrun

BILDKREDIT: Quantumrun

Infrastructure 3.0, återuppbyggnad av morgondagens megastäder: Future of Cities P6

David Tal, Förläggare, Futurist
@DavidTalWrites
LinkedIn

Tis, 09 / 15 / 2020 - 08: 56

200,000 XNUMX människor migrerar till städer dagligen runt om i världen. Nästan 70 procent av världen kommer att bo i städer år 2050, närmare 90 procent i Nordamerika och Europa.

Problemet?

Våra städer var inte utformade för att tillgodose den snabba tillströmningen av människor som nu bosätter sig inom sina riktnummer. Nyckelinfrastruktur som många av våra städer är beroende av för att stödja sin växande befolkning byggdes till stor del för 50 till 100 år sedan. Dessutom byggdes våra städer för ett helt annat klimat och inte väl anpassade för de extrema klimathändelser som händer idag, och det kommer att fortsätta att hända under de kommande decennierna när klimatförändringarna intensifieras.

Sammantaget, för att våra städer – våra hem – ska överleva och växa in i nästa kvartssekel, måste de byggas upp starkare och mer hållbart. Under loppet av detta avslutande kapitel av vår Future of Cities-serie kommer vi att utforska metoderna och trenderna som driver återfödelsen av våra städer.

Infrastruktur rasar sönder runt omkring oss

I New York City (siffror från 2015) finns det mer än 200 skolor byggda före 1920-talet och över 1,000 160 miles av vattenledningar och 100 broar som är mer än 2012 år gamla. Av dessa broar fann en studie från 47 att 50 var både strukturellt bristfälliga och brottkritiska. NY:s tunnelbanesignalsystem överstiger sin XNUMX-åriga livslängd. Om all denna röta finns i en av världens rikaste städer, vad kan du anta om reparationsläget i din stad?

Generellt sett byggdes den infrastruktur som finns i de flesta städer idag för 20-talet; Nu ligger utmaningen i hur vi går tillväga för att renovera eller ersätta denna infrastruktur för 21-talet. Det här blir ingen lätt bedrift. Listan över reparationer som behövs för att uppnå detta mål är lång. För perspektiv, 75 procent av den infrastruktur som kommer att vara på plats 2050 existerar inte idag.

Och det är inte bara i den utvecklade världen där infrastruktur saknas; man kan hävda att behovet är ännu mer pressande i utvecklingsländerna. Vägar, motorvägar, höghastighetståg, telekommunikation, VVS och avloppssystem, vissa regioner i Afrika och Asien behöver arbetet.

Enligt en rapport av Navigant Research, 2013, uppgick det globala byggnadsbeståndet till 138.2 miljarder m2, varav 73 % i bostadshus. Detta antal kommer att växa till 171.3 miljarder m2 under de kommande 10 åren, och expandera med en sammansatt årlig tillväxttakt på drygt två procent – mycket av denna tillväxt kommer att ske i Kina där 2 miljarder m2 bostäder och kommersiella byggnader tillkommer årligen.

Sammantaget kommer 65 procent av den globala byggtillväxten under det kommande decenniet att ske på tillväxtmarknader, med minst 1 biljon dollar i årliga investeringar som behövs för att överbrygga klyftan med den utvecklade världen.

Nya verktyg för att bygga om och ersätta infrastruktur

Precis som byggnader kommer vår framtida infrastruktur att dra stor nytta av de bygginnovationer som först beskrevs i kapitel tre av denna serie. Dessa innovationer inkluderar användningen av:

Avancerade prefabricerade byggnadskomponenter som gör att byggnadsarbetare kan bygga strukturer ungefär som att använda legobitar.
Robotbyggarbetare som utökar (och i vissa fall ersätter) mänskliga byggarbetares arbete, vilket förbättrar säkerheten på arbetsplatsen, bygghastigheten, noggrannheten och den övergripande kvaliteten.
3D-skrivare i konstruktionsskala som kommer att tillämpa den additiva tillverkningsprocessen för att bygga hus och byggnader i naturlig storlek genom att hälla ut cement lager för lager på ett fint kontrollerat sätt.
Aleatorisk arkitektur—en långt framtida byggteknik — som gör det möjligt för arkitekter att fokusera på designen och formen av den slutliga byggprodukten och sedan låta robotar gjuta upp strukturen med hjälp av specialdesignade byggmaterial.

På materialsidan kommer innovationer att omfatta framsteg inom konstruktionsgodkänd betong och plast som har unika egenskaper. Sådana innovationer inkluderar en ny betong för vägar otroligt genomsläpplig, vilket låter vatten passera rakt igenom det för att undvika extrema översvämningar eller hala vägförhållanden. Ett annat exempel är betong som kan läka sig själv från sprickor orsakade av miljön eller av jordbävningar.

Hur ska vi finansiera all denna nya infrastruktur?

Det är klart att vi måste fixa och byta ut vår infrastruktur. Vi har turen att de kommande två decennierna kommer att se introduktionen av en mängd nya konstruktionsverktyg och material. Men hur ska regeringarna betala för all denna nya infrastruktur? Och med tanke på det nuvarande, polariserade politiska klimatet, hur kommer regeringarna att klara av de gigantiska budgetar som behövs för att göra ett hack i vår infrastruktureftersläpning?

Generellt sett är det inte frågan om att hitta pengarna. Regeringar kan trycka pengar efter behag om de anser att det kommer att gynna tillräckligt många röstberättigade. Det är av denna anledning engångsinfrastrukturprojekt har blivit morotspolitikerna dinglande inför väljarna inför de flesta valkampanjer. Sittande företag och utmanare tävlar ofta om vem som ska finansiera de nyaste broarna, motorvägarna, skolorna och tunnelbanesystemen, och ignorerar ofta omnämnandet av enkla reparationer av befintlig infrastruktur. (Som regel lockar att skapa ny infrastruktur fler röster än att fixa befintlig infrastruktur eller osynlig infrastruktur, som avlopp och vattenledningar.)

Detta status quo är varför det enda sättet att heltäckande förbättra vårt nationella infrastrukturunderskott är att öka allmänhetens medvetenhet om frågan och allmänhetens drivkraft (ilska och högaffel) att göra något åt det. Men tills det händer kommer denna förnyelseprocess i bästa fall att förbli styckevis fram till slutet av 2020-talet – det är då ett antal externa trender kommer att dyka upp, vilket driver efterfrågan på infrastrukturbyggande på ett stort sätt.

För det första kommer regeringar i hela den utvecklade världen att börja uppleva rekordnivåer av arbetslöshet, till stor del på grund av den växande automatiseringen. Som förklarat i vår Framtid för arbetet serier, avancerad artificiell intelligens och robotik kommer i allt högre grad att ersätta mänsklig arbetskraft inom ett brett spektrum av discipliner och industrier.

För det andra kommer allt allvarligare klimatmönster och händelser att inträffa på grund av klimatförändringar, som beskrivs i vår Klimatförändringarnas framtid serier. Och som vi kommer att diskutera vidare nedan kommer extremt väder att få vår befintliga infrastruktur att misslyckas i en mycket snabbare takt än de flesta kommuner är beredda på.

För att ta itu med dessa dubbla utmaningar kommer desperata regeringar äntligen att vända sig till den beprövade make-work-strategin – infrastrukturutveckling – med enorma kassar med pengar. Beroende på land kan dessa pengar komma helt enkelt genom ny beskattning, nya statsobligationer, nya finansieringsarrangemang (beskrivs senare) och alltmer från offentlig-privata partnerskap. Oavsett kostnaden kommer regeringar att betala det – både för att få ner offentlig oro från utbredd arbetslöshet och för att bygga klimatsäker infrastruktur för nästa generation.

Faktum är att på 2030-talet, när tidsåldern för arbetsautomatisering accelererar, kan stora infrastrukturprojekt representera ett av de sista stora statligt finansierade initiativen som kan skapa hundratusentals icke-exporterbara jobb på kort tid.

Klimatsäkra våra städer

Fram till 2040-talet kommer extrema klimatmönster och händelser att stressa vår stadsinfrastruktur till dess gränser. Regioner som lider av extrem värme kan se allvarliga spårbildningar på vägarna, ökad trafikstockning på grund av utbredda däckfel, farlig skevhet av järnvägsspår och kraftsystem överbelastade från luftkonditioneringsanläggningar som har sprängts.

Regioner som upplever måttlig nederbörd kan uppleva en ökning av storm- och tornadoaktivitet. Kraftiga regn kommer att orsaka överbelastade avloppsledningar som leder till miljarder i översvämningsskador. Under vintern kunde dessa områden se plötsliga och betydande snöfall mätt i fot till meter.

Och för de befolkade centra som ligger längs kusten eller låglänta områden, som Chesapeake Bay-området i USA eller de flesta av södra Bangladesh eller städer som Shanghai och Bangkok, kan dessa platser uppleva extrema stormfloder. Och skulle havsnivån stiga snabbare än väntat kan det också orsaka massiva migrationer av klimatflyktingar från dessa drabbade områden inåt landet.

Bortsett från alla dessa domedagsscenarier är det rimligt att notera att våra städer och infrastruktur delvis är skyldiga till allt detta.

Framtiden är grön infrastruktur

47 procent av de globala växthusgasutsläppen kommer från våra byggnader och infrastruktur; de förbrukar också 49 procent av världens energi. Mycket av dessa utsläpp och energiförbrukning är helt undvikbart avfall som finns på grund av bristande finansiering för storskaligt underhåll av byggnader och infrastruktur. De existerar också på grund av strukturell ineffektivitet från de föråldrade byggstandarder som rådde på 1920-50-talet, då de flesta av våra befintliga byggnader och infrastruktur byggdes.

Men detta nuvarande tillstånd erbjuder en möjlighet. A rapport av den amerikanska regeringens National Renewable Energy Laboratory beräknat att om landets bestånd av byggnader eftermonterades med hjälp av de senaste energieffektiva teknikerna och byggnormerna, skulle det kunna minska byggnadernas energianvändning med 60 procent. Dessutom, om solpaneler och solfönster tillfördes dessa byggnader så att de kunde producera mycket eller hela sin egen kraft, att energiminskningen kunde öka till 88 procent. Samtidigt fann en studie från FN:s miljöprogram att liknande initiativ, om de genomförs över hela världen, kan minska utsläppen och uppnå energibesparingar på över 30 procent.

Naturligtvis skulle inget av detta vara billigt. Att implementera de infrastrukturförbättringar som behövs för att nå dessa energiminskningsmål skulle kosta ungefär 4 biljoner dollar under 40 år bara i USA (100 miljarder dollar per år). Men på baksidan skulle de långsiktiga energibesparingarna från dessa investeringar motsvara 6.5 biljoner dollar (165 miljarder dollar per år). Förutsatt att investeringarna finansieras genom de framtida energibesparingar som genereras, representerar denna infrastrukturförnyelse en imponerande avkastning på investeringen.

I själva verket kallas denna typ av finansiering Delade sparavtal, där utrustning installeras och sedan betalas av slutanvändaren genom de energibesparingar som genereras av nämnda utrustning, är det som driver upp solenergiboomen för bostäder i stora delar av Nordamerika och Europa. Företag som Ameresco, SunPower Corp. och Elon Musk-anslutna SolarCity har använt dessa finansieringsavtal för att hjälpa tusentals privata husägare att ta sig av nätet och sänka sina elräkningar. Likaså, Gröna bolån är ett liknande finansieringsverktyg som gör att banker och andra låneföretag kan erbjuda lägre räntor för företag och husägare som installerar solpaneler.

Biljoner för att göra fler biljoner

Globalt förväntas vårt globala infrastrukturunderskott uppgå till 15-20 biljoner dollar år 2030. Men som tidigare nämnts representerar detta underskott en enorm möjlighet eftersom att stänga denna lucka skulle kunna skapa upp till 100 miljoner nya jobb och genererar 6 biljoner dollar per år i ny ekonomisk aktivitet.

Det är därför proaktiva regeringar som renoverar befintliga byggnader och ersätter åldrande infrastruktur inte bara kommer att positionera sin arbetsmarknad och sina städer för att blomstra under 21-talet utan gör det med mycket mindre energi och bidrar med mycket färre koldioxidutsläpp till vår miljö. Sammantaget är investeringar i infrastruktur en vinst på alla punkter, men det kommer att krävas betydande offentligt engagemang och politisk vilja för att få det att hända.