Quantenlauf

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Infrastruktur 3.0, Wiederaufbau der Megastädte von morgen: Future of Cities P6

David Tal, Verleger, Futurist
@DavidTalWrites
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Di, 09 / 15 / 2020 - 08: 56

Täglich ziehen weltweit 200,000 Menschen in die Städte. Fast 70 Prozent der Welt werden bis 2050 in Städten leben, fast 90 Prozent in Nordamerika und Europa.

Das Problem?

Unsere Städte waren nicht darauf ausgelegt, den schnellen Zustrom von Menschen aufzunehmen, die sich jetzt innerhalb ihrer Vorwahlen niederlassen. Wichtige Infrastruktur, auf die viele unserer Städte angewiesen sind, um ihre wachsende Bevölkerung zu ernähren, wurde größtenteils vor 50 bis 100 Jahren gebaut. Darüber hinaus wurden unsere Städte für ein völlig anderes Klima gebaut und sind nicht gut auf die extremen Klimaereignisse eingestellt, die heute stattfinden, und das wird in den kommenden Jahrzehnten mit zunehmendem Klimawandel weiter passieren.

Damit unsere Städte – unsere Häuser – im nächsten Vierteljahrhundert überleben und wachsen können, müssen sie insgesamt stärker und nachhaltiger wieder aufgebaut werden. Im Verlauf dieses abschließenden Kapitels unserer Serie Future of Cities werden wir die Methoden und Trends untersuchen, die die Wiedergeburt unserer Städte vorantreiben.

Um uns herum bröckelt die Infrastruktur

In New York City (Zahlen von 2015) gibt es mehr als 200 Schulen, die vor den 1920er Jahren gebaut wurden, und über 1,000 Meilen Wasserleitungen und 160 Brücken, die mehr als 100 Jahre alt sind. Von diesen Brücken ergab eine Studie aus dem Jahr 2012, dass 47 sowohl strukturell mangelhaft als auch bruchkritisch waren. Das Hauptsignalsystem der U-Bahn in New York hat seine Nutzungsdauer von 50 Jahren überschritten. Wenn all diese Fäulnis in einer der reichsten Städte der Welt existiert, was können Sie dann über den Reparaturzustand in Ihrer Stadt annehmen?

Im Allgemeinen wurde die Infrastruktur, die man heute in den meisten Städten findet, für das 20. Jahrhundert gebaut; Jetzt liegt die Herausforderung darin, wie wir diese Infrastruktur für das 21. Jahrhundert sanieren oder ersetzen. Das wird kein leichtes Unterfangen. Die Liste der notwendigen Reparaturen, um dieses Ziel zu erreichen, ist lang. Zum Vergleich: 75 Prozent der Infrastruktur, die bis 2050 vorhanden sein wird, existiert heute noch nicht.

Und nicht nur in den Industrieländern fehlt es an Infrastruktur; Man kann argumentieren, dass der Bedarf in den Entwicklungsländern sogar noch dringlicher ist. Straßen, Autobahnen, Hochgeschwindigkeitszüge, Telekommunikation, Sanitär- und Abwassersysteme, einige Regionen in Afrika und Asien brauchen die Arbeiten.

Gemäß einer berichten von Navigant Research belief sich der weltweite Gebäudebestand im Jahr 2013 auf insgesamt 138.2 Milliarden m2, davon 73 % in Wohngebäuden. Diese Zahl wird in den nächsten 171.3 Jahren auf 2 Milliarden m10 anwachsen, was einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate von etwas mehr als zwei Prozent entspricht – ein Großteil dieses Wachstums wird in China stattfinden, wo jährlich 2 Milliarden m2 an Wohn- und Geschäftsgebäuden hinzugefügt werden.

Insgesamt werden 65 Prozent des globalen Bauwachstums für das nächste Jahrzehnt in den Schwellenländern stattfinden, wobei mindestens 1 Billion US-Dollar an jährlichen Investitionen erforderlich sind, um die Lücke zu den Industrieländern zu schließen.

Neue Tools zum Wiederaufbauen und Ersetzen der Infrastruktur

Genau wie Gebäude wird unsere zukünftige Infrastruktur stark von den zuerst beschriebenen Bauinnovationen profitieren Kapitel drei dieser Serie. Diese Innovationen umfassen die Verwendung von:

Fortschrittliche vorgefertigte Bauelemente, die es Bauarbeitern ermöglichen, Strukturen ähnlich wie mit Legosteinen zu bauen.
Bauroboter, die die Arbeit menschlicher Bauarbeiter ergänzen (und in einigen Fällen ersetzen) und die Sicherheit am Arbeitsplatz, Baugeschwindigkeit, Genauigkeit und Gesamtqualität verbessern.
3D-Drucker im Baumaßstab, die den additiven Fertigungsprozess anwenden, um lebensgroße Häuser und Gebäude zu bauen, indem Zement Schicht für Schicht fein kontrolliert ausgegossen wird.
Aleatorische Architektur– eine Bautechnik der fernen Zukunft – die es Architekten ermöglicht, sich auf das Design und die Form des endgültigen Bauprodukts zu konzentrieren und dann Roboter die Struktur aus maßgefertigten Baumaterialien gießen zu lassen.

Auf der Materialseite umfassen die Innovationen Fortschritte bei Baubeton und Kunststoffen mit einzigartigen Eigenschaften. Zu solchen Innovationen gehört nämlich ein neuer Beton für Straßen erstaunlich durchlässig, sodass Wasser direkt hindurchfließen kann, um extreme Überschwemmungen oder Straßenglätte zu vermeiden. Ein weiteres Beispiel ist Beton, der kann sich selbst heilen vor Rissen, die durch die Umwelt oder durch Erdbeben verursacht werden.

Wie werden wir all diese neue Infrastruktur finanzieren?

Es ist klar, dass wir unsere Infrastruktur reparieren und ersetzen müssen. Wir haben das Glück, dass in den nächsten zwei Jahrzehnten eine Vielzahl neuer Bauwerkzeuge und -materialien eingeführt werden. Aber wie werden die Regierungen für all diese neue Infrastruktur bezahlen? Und wie werden die Regierungen angesichts des gegenwärtigen, polarisierten politischen Klimas die gigantischen Budgets verabschieden, die erforderlich sind, um unseren Rückstand bei der Infrastruktur auszugleichen?

Im Allgemeinen ist es nicht das Problem, das Geld zu finden. Regierungen können nach Belieben Geld drucken, wenn sie der Meinung sind, dass es genügend wahlberechtigten Wählern zugute kommt. Aus diesem Grund sind einmalige Infrastrukturprojekte das Zuckerbrot geworden, das Politiker vor den meisten Wahlkämpfen vor den Wählern baumeln lassen. Etablierte und Herausforderer konkurrieren oft darum, wer die neuesten Brücken, Autobahnen, Schulen und U-Bahn-Systeme finanziert, und ignorieren dabei oft die Erwähnung einfacher Reparaturen an bestehender Infrastruktur. (In der Regel zieht die Schaffung neuer Infrastruktur mehr Stimmen an als die Reparatur bestehender Infrastruktur oder unsichtbarer Infrastruktur wie Abwasser- und Wasserleitungen.)

Dieser Status quo ist der Grund, warum der einzige Weg, unser nationales Infrastrukturdefizit umfassend zu verbessern, darin besteht, das öffentliche Bewusstsein für das Problem und den Antrieb (Wut und Mistgabeln) der Öffentlichkeit, etwas dagegen zu unternehmen, zu erhöhen. Aber bis dahin wird dieser Erneuerungsprozess bestenfalls bis Ende der 2020er-Jahre stückchenweise bleiben – dann werden sich eine Reihe externer Trends abzeichnen, die die Nachfrage nach Infrastrukturbauten stark antreiben werden.

Erstens werden die Regierungen in der gesamten entwickelten Welt beginnen, Rekordarbeitslosenquoten zu verzeichnen, was hauptsächlich auf die zunehmende Automatisierung zurückzuführen ist. Wie in unserem erklärt Zukunft der Arbeit Serien, fortschrittliche künstliche Intelligenz und Robotik werden menschliche Arbeit in einer Vielzahl von Disziplinen und Branchen zunehmend ersetzen.

Zweitens werden aufgrund des Klimawandels immer schwerwiegendere Klimamuster und -ereignisse auftreten, wie in unserem beschrieben Zukunft des Klimawandels Serie. Und wie wir weiter unten besprechen werden, wird extremes Wetter dazu führen, dass unsere bestehende Infrastruktur viel schneller ausfällt, als die meisten Kommunen darauf vorbereitet sind.

Um diese doppelten Herausforderungen anzugehen, werden sich verzweifelte Regierungen endlich der erprobten und wahren Make-Work-Strategie zuwenden – Infrastrukturentwicklung – mit enormen Geldbeuteln. Je nach Land kann dieses Geld einfach durch neue Besteuerung, neue Staatsanleihen, neue Finanzierungsvereinbarungen (später beschrieben) und zunehmend aus öffentlich-privaten Partnerschaften kommen. Unabhängig von den Kosten werden die Regierungen dafür zahlen – sowohl um die öffentliche Unruhe aufgrund der weit verbreiteten Arbeitslosigkeit zu dämpfen als auch um eine klimasichere Infrastruktur für die nächste Generation aufzubauen.

In den 2030er Jahren, wenn sich das Zeitalter der Arbeitsautomatisierung beschleunigt, könnten große Infrastrukturprojekte eine der letzten großen staatlich finanzierten Initiativen darstellen, die in kurzer Zeit Hunderttausende von nicht exportierbaren Arbeitsplätzen schaffen können.

Unsere Städte klimafest machen

In den 2040er Jahren werden extreme Klimamuster und -ereignisse unsere städtische Infrastruktur an ihre Grenzen bringen. Regionen, die unter extremer Hitze leiden, könnten starke Spurrillen auf ihren Straßen, erhöhte Verkehrsstaus aufgrund von weit verbreiteten Reifenschäden, gefährliches Verziehen von Eisenbahnschienen und überlastete Stromversorgungssysteme durch hochgefahrene Klimaanlagen erleben.

In Regionen mit mäßigen Niederschlägen könnte es zu einer Zunahme der Sturm- und Tornadoaktivität kommen. Starke Regenfälle werden zu überlasteten Kanalisationsnetzen führen, die zu Schäden durch Überschwemmungen in Milliardenhöhe führen. Im Winter könnten diese Gebiete plötzliche und beträchtliche Schneefälle erleben, die in Fuß bis Metern gemessen werden.

Und für die besiedelten Zentren, die an der Küste oder in tief gelegenen Gebieten liegen, wie das Gebiet um die Chesapeake Bay in den USA oder der größte Teil des südlichen Bangladesch oder Städte wie Shanghai und Bangkok, könnten diese Orte extreme Sturmfluten erleben. Und sollte der Meeresspiegel schneller als erwartet ansteigen, könnte dies auch zu massiven Migrationen von Klimaflüchtlingen aus diesen betroffenen Gebieten ins Landesinnere führen.

Abgesehen von all diesen Weltuntergangsszenarien ist es fair anzumerken, dass unsere Städte und unsere Infrastruktur teilweise an all dem schuld sind.

Die Zukunft ist grüne Infrastruktur

47 Prozent der weltweiten Treibhausgasemissionen stammen von unseren Gebäuden und unserer Infrastruktur; sie verbrauchen auch 49 Prozent der weltweiten Energie. Ein Großteil dieser Emissionen und des Energieverbrauchs ist vollständig vermeidbarer Abfall, der aufgrund fehlender Finanzmittel für die groß angelegte Instandhaltung von Gebäuden und Infrastruktur entsteht. Sie bestehen auch aufgrund struktureller Ineffizienzen aufgrund veralteter Baustandards, die in den 1920-50er Jahren vorherrschten, als die meisten unserer bestehenden Gebäude und Infrastrukturen gebaut wurden.

Dieser gegenwärtige Zustand bietet jedoch eine Chance. EIN berichten Das National Renewable Energy Laboratory der US-Regierung errechnete, dass der Gebäudeenergieverbrauch um 60 Prozent gesenkt werden könnte, wenn der Gebäudebestand des Landes mit den neuesten energieeffizienten Technologien und Bauvorschriften nachgerüstet würde. Außerdem, wenn Sonnenkollektoren u Solarfenster Diese Gebäude wurden so angebaut, dass sie einen Großteil oder ihren gesamten Strom selbst erzeugen konnten, sodass die Energieeinsparung auf 88 Prozent steigen konnte. Unterdessen ergab eine Studie des Umweltprogramms der Vereinten Nationen, dass ähnliche Initiativen, wenn sie weltweit umgesetzt würden, die Emissionsraten senken und Energieeinsparungen von über 30 Prozent erzielen könnten.

Natürlich wäre nichts davon billig. Die Umsetzung der Infrastrukturverbesserungen, die zum Erreichen dieser Energieeinsparziele erforderlich sind, würde allein in den USA über einen Zeitraum von 4 Jahren etwa 40 Billionen US-Dollar kosten (100 Milliarden US-Dollar pro Jahr). Aber auf der anderen Seite würden sich die langfristigen Energieeinsparungen aus diesen Investitionen auf 6.5 Billionen US-Dollar (165 Milliarden US-Dollar pro Jahr) belaufen. Unter der Annahme, dass die Investitionen durch die zukünftigen Energieeinsparungen finanziert werden, stellt diese Infrastrukturerneuerung eine beeindruckende Kapitalrendite dar.

Tatsächlich wird diese Art der Finanzierung, genannt Anteilssparverträge, wo Geräte installiert und dann vom Endverbraucher durch die durch diese Geräte erzielten Energieeinsparungen bezahlt werden, ist der Motor des Solarbooms für Privathaushalte in weiten Teilen Nordamerikas und Europas. Unternehmen wie Ameresco, SunPower Corp. und die mit Elon Musk verbundene SolarCity haben diese Finanzierungsvereinbarungen genutzt, um Tausenden von privaten Hausbesitzern dabei zu helfen, vom Netz zu gehen und ihre Stromrechnungen zu senken. Ebenfalls, Grüne Hypotheken ist ein ähnliches Finanzierungsinstrument, das es Banken und anderen Kreditunternehmen ermöglicht, Unternehmen und Hausbesitzern, die Solarmodule installieren, niedrigere Zinssätze anzubieten.

Billionen, um mehr Billionen zu machen

Weltweit wird unser globales Infrastrukturdefizit bis 15 voraussichtlich 20 bis 2030 Billionen US-Dollar erreichen. Aber wie bereits erwähnt, stellt dieses Defizit eine enorme Chance dar Das Schließen dieser Lücke könnte entstehen bis zu 100 Millionen neue Arbeitsplätze schaffen und jährlich 6 Billionen US-Dollar an neuen wirtschaftlichen Aktivitäten generieren.

Aus diesem Grund werden proaktive Regierungen, die bestehende Gebäude sanieren und veraltete Infrastrukturen ersetzen, nicht nur ihren Arbeitsmarkt und ihre Städte so positionieren, dass sie im 21. Insgesamt ist die Investition in die Infrastruktur in jeder Hinsicht ein Gewinn, aber es bedarf eines erheblichen öffentlichen Engagements und des politischen Willens, um dies zu erreichen.