کوانتوم ران

اعتبار تصویر: کوانتوم ران

زیرساخت 3.0، بازسازی کلان شهرهای فردا: آینده شهرها P6

دیوید تال، ناشر، آینده پژوه
DavidTalWrites
لینک

سه شنبه، 09/15/2020 - 08:56

روزانه 200,000 نفر در سراسر جهان به شهرها مهاجرت می کنند. تقریبا 70 درصد از کل جهان تا سال 2050 در شهرها زندگی خواهند کرد، نزدیک به 90 درصد در آمریکای شمالی و اروپا.

مشکل؟

شهرهای ما به گونه ای طراحی نشده اند که هجوم سریع مردمی را که اکنون در کد منطقه خود ساکن شده اند، در خود جای دهند. زیرساخت های کلیدی که بسیاری از شهرهای ما برای حمایت از جمعیت رو به رشد خود به آن وابسته هستند، عمدتاً 50 تا 100 سال پیش ساخته شده است. علاوه بر این، شهرهای ما برای آب و هوای کاملاً متفاوتی ساخته شده‌اند و برای رویدادهای شدید آب و هوایی که امروز اتفاق می‌افتد به خوبی تنظیم نشده‌اند، و این اتفاق در دهه‌های آینده با تشدید تغییرات اقلیمی ادامه خواهد داشت.

به طور کلی، برای بقای شهرهای ما - خانه های ما - برای بقا و رشد در ربع قرن آینده، باید قوی تر و پایدارتر بازسازی شوند. در طول این فصل پایانی مجموعه آینده شهرها، روش‌ها و روندهایی را که باعث تولد دوباره شهرهایمان می‌شوند را بررسی خواهیم کرد.

زیرساخت ها در اطراف ما فرو می ریزند

در شهر نیویورک (ارقام 2015)، بیش از 200 مدرسه ساخته شده قبل از دهه 1920 و بیش از 1,000 مایل شبکه اصلی آب و 160 پل با بیش از 100 سال قدمت وجود دارد. از بین این پل ها، یک مطالعه در سال 2012 نشان داد که 47 پل هم از نظر ساختاری ناقص هستند و هم شکستگی آنها بحرانی است. سیستم سیگنالینگ خط اصلی مترو نیویورک از عمر مفید 50 ساله خود فراتر رفته است. اگر همه این پوسیدگی ها در یکی از ثروتمندترین شهرهای جهان وجود داشته باشد، در مورد وضعیت تعمیر در شهر خود چه تصوری می توانید داشته باشید؟

به طور کلی، زیرساخت های موجود در اکثر شهرهای امروزی برای قرن بیستم ساخته شده است. اکنون چالش در این است که چگونه این زیرساخت را برای قرن بیست و یکم بازسازی یا جایگزین کنیم. این کار آسانی نخواهد بود. لیست تعمیرات مورد نیاز برای رسیدن به این هدف طولانی است. برای چشم انداز، 20 درصد از زیرساخت هایی که تا سال 21 ایجاد می شود، امروز وجود ندارد.

و این فقط در جهان توسعه یافته نیست که زیرساخت های آن کم است. می توان استدلال کرد که این نیاز حتی در جهان در حال توسعه بیشتر است. جاده‌ها، بزرگراه‌ها، راه‌آهن پرسرعت، مخابرات، لوله‌کشی و سیستم‌های فاضلاب، برخی از مناطق آفریقا و آسیا به این کار نیاز دارند.

با توجه به گزارش توسط تحقیقات Navigant، در سال 2013، موجودی ساختمان در سراسر جهان بالغ بر 138.2 میلیارد متر مربع بود که 2٪ آن در ساختمان های مسکونی بود. این تعداد در 73 سال آینده به 171.3 میلیارد متر مربع افزایش می یابد و با نرخ رشد مرکب سالانه کمی بیش از دو درصد افزایش می یابد - بخش عمده ای از این رشد در چین اتفاق می افتد که در آن سالانه 2 میلیارد متر مربع به ساختمان های مسکونی و تجاری اضافه می شود.

به طور کلی، 65 درصد رشد جهانی ساخت و ساز در دهه آینده در بازارهای نوظهور اتفاق می افتد و حداقل 1 تریلیون دلار سرمایه گذاری سالانه برای پر کردن شکاف با کشورهای توسعه یافته لازم است.

ابزارهای جدید برای بازسازی و جایگزینی زیرساخت ها

درست مانند ساختمان‌ها، زیرساخت‌های آینده ما از نوآوری‌های ساخت‌وساز که برای اولین بار در آن توضیح داده شد بهره‌مند خواهند شد فصل سه از این سری این نوآوری ها شامل استفاده از موارد زیر است:

اجزای ساختمانی پیش ساخته پیشرفته که به کارگران ساختمانی اجازه می دهد تا سازه هایی مانند استفاده از قطعات لگو بسازند.
کارگران ساختمانی رباتیک که کار کارگران ساختمانی انسانی را افزایش می دهند (و در برخی موارد جایگزین می کنند)، ایمنی محل کار، سرعت ساخت و ساز، دقت و کیفیت کلی را بهبود می بخشند.
پرینترهای سه بعدی در مقیاس ساخت و ساز که فرآیند تولید افزودنی را برای ساخت خانه ها و ساختمان هایی در اندازه واقعی با ریختن سیمان لایه به لایه به روشی کاملاً کنترل شده اعمال می کنند.
معماری آلاتیو- یک تکنیک ساختمانی در آینده دور - که به معماران اجازه می دهد تا روی طراحی و شکل محصول نهایی ساختمان تمرکز کنند و سپس روبات ها ساختار را با استفاده از مواد ساختمانی طراحی شده به صورت سفارشی به وجود آورند.

در بخش مواد، نوآوری‌ها شامل پیشرفت‌هایی در بتن و پلاستیک درجه‌بندی ساختمانی می‌شود که دارای خواص منحصربه‌فردی هستند. چنین نوآوری هایی شامل بتن جدیدی برای جاده ها می شود به طرز شگفت انگیزی نفوذپذیر، اجازه می دهد آب مستقیماً از آن عبور کند تا از سیل شدید یا شرایط لغزنده جاده جلوگیری شود. مثال دیگر بتن است که می تواند خود را شفا دهد از ترک های ناشی از محیط یا زلزله.

چگونه می خواهیم این همه زیرساخت جدید را تامین کنیم؟

واضح است که ما باید زیرساخت های خود را اصلاح و جایگزین کنیم. ما خوشبختانه در دو دهه آینده شاهد معرفی انواع ابزارها و مصالح ساختمانی جدید خواهیم بود. اما دولت ها چگونه می خواهند هزینه این همه زیرساخت جدید را بپردازند؟ و با توجه به فضای سیاسی فعلی و قطبی شده، دولت ها چگونه می خواهند بودجه های هنگفتی را که برای ایجاد لکه در زیرساخت های عقب افتاده ما لازم است، تصویب کنند؟

به طور کلی، پیدا کردن پول مسئله نیست. دولت‌ها می‌توانند به میل خود پول چاپ کنند، اگر احساس کنند که به اندازه کافی برای رای‌دهندگان سود خواهد داشت. به همین دلیل است که پروژه های زیرساختی یکباره تبدیل به چیزی شده اند که سیاستمداران قبل از اکثر مبارزات انتخاباتی در مقابل رای دهندگان آویزان می شوند. مدیران فعلی و رقبا اغلب بر سر اینکه چه کسی بودجه جدیدترین پل‌ها، بزرگراه‌ها، مدارس و سیستم‌های مترو را تامین می‌کند، با هم رقابت می‌کنند، و اغلب اوقات ذکر تعمیرات ساده زیرساخت‌های موجود را نادیده می‌گیرند. (به عنوان یک قاعده، ایجاد زیرساخت های جدید نسبت به تعمیر زیرساخت های موجود یا زیرساخت های نامرئی، مانند فاضلاب و شبکه آب، آرای بیشتری را جذب می کند.)

این وضعیت موجود به همین دلیل است که تنها راه برای بهبود همه جانبه کسری زیرساخت ملی ما، افزایش سطح آگاهی عمومی در مورد این موضوع و انگیزه مردم (خشم و چنگال) برای انجام کاری در مورد آن است. اما تا زمانی که این اتفاق نیفتد، این فرآیند تجدید در بهترین حالت تا اواخر دهه 2020 تکه‌تکه باقی می‌ماند - این زمانی است که تعدادی از روندهای خارجی ظاهر می‌شوند و تقاضا برای ساخت‌وساز زیرساخت‌ها را به شدت افزایش می‌دهند.

اولاً، دولت‌ها در سرتاسر جهان توسعه‌یافته شروع به تجربه نرخ بیکاری خواهند کرد که عمدتاً به دلیل رشد اتوماسیون است. همانطور که در ما توضیح داده شده است آینده کار سری، هوش مصنوعی پیشرفته و رباتیک به طور فزاینده ای جایگزین نیروی انسانی در طیف گسترده ای از رشته ها و صنایع خواهند شد.

دوم، الگوها و رویدادهای شدید آب و هوایی به دلیل تغییرات آب و هوایی، همانطور که در ما ذکر شده است، رخ خواهد داد آینده تغییرات آب و هوایی سلسله. و همانطور که در ادامه بیشتر بحث خواهیم کرد، آب و هوای شدید باعث می‌شود زیرساخت‌های موجود ما با سرعتی بسیار سریع‌تر از آنچه اکثر شهرداری‌ها برای آن آماده شده‌اند از کار بیفتند.

برای مقابله با این چالش‌های دوگانه، دولت‌های ناامید سرانجام به استراتژی ساخت‌وساز آزموده‌شده - توسعه زیرساخت‌ها - با کیسه‌های پول نقد روی می‌آورند. بسته به کشور، این پول ممکن است صرفاً از طریق مالیات‌های جدید، اوراق قرضه دولتی جدید، ترتیبات تأمین مالی جدید (که بعداً توضیح داده شد) و به طور فزاینده‌ای از مشارکت عمومی و خصوصی به دست بیاید. صرف نظر از هزینه، دولت ها آن را پرداخت خواهند کرد – هم برای فرونشاندن ناآرامی های عمومی ناشی از بیکاری گسترده و هم برای ایجاد زیرساخت های مقاوم در برابر آب و هوا برای نسل بعدی.

در واقع، تا دهه 2030، با شتاب گرفتن عصر اتوماسیون کار، پروژه‌های زیرساختی بزرگ ممکن است یکی از آخرین طرح‌های بزرگ دولتی باشد که می‌تواند صدها هزار شغل غیرقابل صادرات را در مدت زمان کوتاهی ایجاد کند.

ضد آب و هوای شهرهایمان

تا دهه 2040، الگوها و رویدادهای اقلیمی شدید زیرساخت های شهر ما را تا حد محدود تحت فشار قرار خواهند داد. مناطقی که از گرمای شدید رنج می برند ممکن است شاهد شکستگی شدید جاده های خود، افزایش ازدحام ترافیک به دلیل خرابی گسترده لاستیک ها، تاب برداشتن خطرناک خطوط راه آهن و سیستم های برق اضافه بار ناشی از تهویه مطبوع باشند.

مناطقی که بارش‌های متوسطی را تجربه می‌کنند، می‌توانند افزایش فعالیت طوفان و گردباد را تجربه کنند. بارندگی های شدید باعث بارگذاری بیش از حد لوله های فاضلاب و خسارات میلیاردی سیل خواهد شد. در طول زمستان، این مناطق می توانند شاهد بارش های ناگهانی و قابل توجه برف با اندازه گیری فوت تا متر باشند.

و برای آن دسته از مراکز پرجمعیتی که در امتداد ساحل یا مناطق کم ارتفاع قرار دارند، مانند منطقه خلیج چساپیک در ایالات متحده یا بیشتر مناطق جنوبی بنگلادش یا شهرهایی مانند شانگهای و بانکوک، این مکان‌ها ممکن است طوفان‌های شدید را تجربه کنند. و اگر سطح آب دریاها سریعتر از حد انتظار افزایش یابد، می تواند باعث مهاجرت گسترده پناهندگان آب و هوا از این مناطق آسیب دیده به داخل کشور شود.

همه این سناریوهای روز قیامت را کنار بگذاریم، منصفانه است که توجه داشته باشیم که شهرها و زیرساخت های ما تا حدودی در همه اینها مقصر هستند.

آینده زیرساخت سبز است

47 درصد از انتشار گازهای گلخانه ای جهانی از ساختمان ها و زیرساخت های ما ناشی می شود. آنها همچنین 49 درصد از انرژی جهان را مصرف می کنند. بسیاری از این انتشارات و مصرف انرژی، ضایعات کاملاً قابل اجتناب هستند که به دلیل کمبود بودجه برای تعمیر و نگهداری ساختمان و زیرساخت در مقیاس وسیع وجود دارد. آنها همچنین به دلیل ناکارآمدی های ساختاری ناشی از استانداردهای قدیمی ساخت و ساز رایج در دهه 1920-50، زمانی که بیشتر ساختمان ها و زیرساخت های موجود ما ساخته شدند، وجود دارند.

با این حال، این وضعیت کنونی یک فرصت است. آ گزارش توسط آزمایشگاه ملی انرژی های تجدیدپذیر دولت ایالات متحده محاسبه شده است که اگر انبار ساختمان های کشور با استفاده از آخرین فناوری های انرژی کارآمد و قوانین ساختمانی مقاوم سازی شود، می تواند مصرف انرژی ساختمان را تا 60 درصد کاهش دهد. علاوه بر این، اگر پانل های خورشیدی و پنجره های خورشیدی به این ساختمان‌ها اضافه شدند تا بتوانند تمام یا بیشتر نیروی خود را تولید کنند، که کاهش انرژی تا 88 درصد افزایش یابد. در همین حال، مطالعه‌ای توسط برنامه محیط‌زیست سازمان ملل متحد نشان داد که طرح‌های مشابه، اگر در سرتاسر جهان اجرا شوند، می‌توانند میزان انتشار گازهای گلخانه‌ای را کاهش داده و به صرفه‌جویی انرژی بیش از 30 درصد دست یابند.

البته هیچ کدام از اینها ارزان نخواهد بود. اجرای بهبودهای زیرساختی مورد نیاز برای رسیدن به این اهداف کاهش انرژی تقریباً 4 تریلیون دلار در طول 40 سال فقط در ایالات متحده (100 میلیارد دلار در سال) هزینه خواهد داشت. اما از طرف دیگر، صرفه جویی انرژی بلندمدت حاصل از این سرمایه گذاری ها برابر با 6.5 تریلیون دلار (165 میلیارد دلار در سال) خواهد بود. با فرض اینکه سرمایه‌گذاری‌ها از طریق صرفه‌جویی‌های انرژی تولید شده در آینده تأمین مالی می‌شوند، این تجدید زیرساخت نشان‌دهنده بازگشت سرمایه قابل توجهی است.

در واقع، این نوع تامین مالی، به نام قراردادهای پس انداز مشترک، جایی که تجهیزات نصب شده و سپس توسط کاربر نهایی از طریق صرفه جویی در انرژی تولید شده توسط تجهیزات مذکور پرداخت می شود، چیزی است که رونق خورشیدی مسکونی در بسیاری از آمریکای شمالی و اروپا را هدایت می کند. شرکت هایی مانند Ameresco، SunPower Corp. و SolarCity وابسته به Elon Musk از این قراردادهای مالی برای کمک به هزاران مالک خانه خصوصی برای خروج از شبکه و کاهش قبوض برق خود استفاده کرده اند. به همین ترتیب، وام مسکن سبز یک ابزار تامین مالی مشابه است که به بانک ها و سایر شرکت های وام دهنده اجازه می دهد تا نرخ های بهره پایین تری را برای مشاغل و صاحبان خانه هایی که پنل های خورشیدی نصب می کنند ارائه دهند.

تریلیون ها برای ساختن تریلیون های بیشتر

در سرتاسر جهان، انتظار می‌رود که کمبود زیرساخت‌های جهانی ما تا سال 15 به 20 تا 2030 تریلیون دلار برسد. اما همانطور که قبلاً ذکر شد، این کمبود نشان دهنده فرصتی بزرگ بستن این شکاف می تواند ایجاد کند تا 100 میلیون شغل جدید و تولید 6 تریلیون دلار در سال فعالیت اقتصادی جدید.

به همین دلیل است که دولت‌های فعالی که ساختمان‌های موجود را مقاوم‌سازی می‌کنند و زیرساخت‌های قدیمی را جایگزین می‌کنند، نه تنها بازار کار و شهرهای خود را برای رونق در قرن 21 قرار می‌دهند، بلکه این کار را با استفاده از انرژی بسیار کمتر و انتشار کربن بسیار کمتر در محیط زیست ما انجام می‌دهند. به طور کلی، سرمایه‌گذاری در زیرساخت‌ها در همه موارد یک پیروزی است، اما برای تحقق آن نیاز به مشارکت عمومی و اراده سیاسی قابل توجهی است.