Quantumrun

BILDEKREDITT: Quantumrun

Infrastructure 3.0, gjenoppbygging av morgendagens megabyer: Future of Cities P6

David Tal, utgiver, fremtidsforsker
@DavidTalWrites
Linkedin

tirsdag 09 - 15:2020

200,000 XNUMX mennesker migrerer til byer daglig rundt om i verden. Nesten 70 prosent av verden vil bo i byer innen 2050, nærmere 90 prosent i Nord-Amerika og Europa.

Problemet?

Byene våre var ikke designet for å imøtekomme den raske tilstrømningen av mennesker som nå slår seg ned innenfor retningsnummerene deres. Nøkkelinfrastruktur som mye av byene våre er avhengige av for å støtte den voksende befolkningen ble i stor grad bygget for 50 til 100 år siden. Dessuten ble byene våre bygget for et helt annet klima og ikke godt justert for de ekstreme klimahendelsene som skjer i dag, og det vil fortsette å skje i løpet av de kommende tiårene etter hvert som klimaendringene forsterkes.

Alt i alt, for at byene våre – hjemmene våre – skal overleve og vokse inn i det neste kvart århundre, må de gjenoppbygges sterkere og mer bærekraftig. I løpet av dette avsluttende kapittelet i Future of Cities-serien vår vil vi utforske metodene og trendene som driver gjenfødelsen av byene våre.

Infrastruktur smuldrer opp rundt oss

I New York City (tall fra 2015) er det mer enn 200 skoler bygget før 1920-tallet og over 1,000 miles med vannledninger og 160 broer som er mer enn 100 år gamle. Av disse broene fant en studie fra 2012 at 47 var både strukturelt mangelfulle og bruddkritiske. NYs hovedlinjesignalsystem for T-banen overskrider sin 50-årige levetid. Hvis alt dette råtnet finnes i en av verdens rikeste byer, hva kan du anta om reparasjonstilstanden i byen din?

Generelt sett ble infrastrukturen som finnes i de fleste byer i dag bygget for det 20. århundre; nå ligger utfordringen i hvordan vi går fram for å pusse opp eller erstatte denne infrastrukturen for det 21. århundre. Dette blir ingen enkel prestasjon. Listen over reparasjoner som trengs for å nå dette målet er lang. For perspektiv, 75 prosent av infrastrukturen som vil være på plass innen 2050, eksisterer ikke i dag.

Og det er ikke bare i den utviklede verden hvor infrastruktur mangler; man kan hevde at behovet er enda mer presserende i utviklingsland. Veier, motorveier, høyhastighetstog, telekommunikasjon, rørleggerarbeid og kloakksystemer, enkelte regioner i Afrika og Asia trenger arbeidene.

Ifølge en rapporterer av Navigant Research, i 2013, utgjorde den verdensomspennende bygningsmassen 138.2 milliarder m2, hvorav 73 % var i boligbygg. Dette tallet vil vokse til 171.3 milliarder m2 i løpet av de neste 10 årene, og ekspandere med en sammensatt årlig vekstrate på litt over to prosent - mye av denne veksten vil skje i Kina hvor 2 milliarder m2 bolig- og næringsbygg tilføres årlig.

Totalt sett vil 65 prosent av den globale byggeveksten det neste tiåret skje i fremvoksende markeder, med minst 1 billion dollar i årlige investeringer som trengs for å bygge bro over gapet til den utviklede verden.

Nye verktøy for å gjenoppbygge og erstatte infrastruktur

Akkurat som bygninger vil vår fremtidige infrastruktur ha stor nytte av konstruksjonsinnovasjonene som først ble beskrevet i kapittel tre av denne serien. Disse innovasjonene inkluderer bruk av:

Avanserte prefabrikkerte bygningskomponenter som lar bygningsarbeidere bygge strukturer omtrent som å bruke lego-biter.
Robotkonstruksjonsarbeidere som forsterker (og i noen tilfeller erstatter) arbeidet til menneskelige bygningsarbeidere, og forbedrer sikkerheten på arbeidsplassen, byggehastigheten, nøyaktigheten og den generelle kvaliteten.
3D-skrivere i konstruksjonsskala som vil bruke den additive produksjonsprosessen for å bygge boliger og bygninger i naturlig størrelse ved å helle ut sement lag-for-lag på en finkontrollert måte.
Aleatorisk arkitektur—en langt fremtidig byggeteknikk — som lar arkitekter fokusere på utformingen og formen til det endelige byggeproduktet og deretter få roboter til å bygge strukturen ut ved hjelp av spesialdesignede byggematerialer.

På materialsiden vil innovasjoner inkludere fremskritt innen konstruksjonsgod betong og plast som har unike egenskaper. Slike innovasjoner inkluderer en ny betong for veier, altså utrolig gjennomtrengelig, slik at vann kan passere rett gjennom det for å unngå ekstreme flom eller glatte veiforhold. Et annet eksempel er betong som kan helbrede seg selv fra sprekker forårsaket av miljøet eller jordskjelv.

Hvordan skal vi finansiere all denne nye infrastrukturen?

Det er klart at vi må fikse og erstatte infrastrukturen vår. Vi er heldige de neste to tiårene vil se introduksjonen av en rekke nye konstruksjonsverktøy og materialer. Men hvordan skal myndighetene betale for all denne nye infrastrukturen? Og gitt det nåværende, polariserte politiske klimaet, hvordan skal regjeringer passere de gigantiske budsjettene som trengs for å gjøre et innhugg i infrastrukturetterslepet vår?

Generelt sett er det ikke problemet å finne pengene. Regjeringer kan trykke penger etter eget ønske hvis de føler at det vil gagne nok stemmeberettigede. Det er derfor engangsinfrastrukturprosjekter har blitt gulrotpolitikerne dingler foran velgerne før de fleste valgkamper. Sittende og utfordrere konkurrerer ofte om hvem som skal finansiere de nyeste broene, motorveiene, skolene og T-banesystemene, og ignorerer ofte omtalen av enkle reparasjoner av eksisterende infrastruktur. (Som regel tiltrekker det å opprette ny infrastruktur flere stemmer enn å fikse eksisterende infrastruktur eller usynlig infrastruktur, som kloakk og vannledninger.)

Denne status quo er grunnen til at den eneste måten å forbedre det nasjonale infrastrukturunderskuddet vårt på er å øke nivået av offentlig bevissthet om problemet og publikums drivkraft (sinne og høygafler) til å gjøre noe med det. Men inntil det skjer, vil denne fornyelsesprosessen i beste fall forbli stykkevis frem til slutten av 2020-tallet – det er da en rekke eksterne trender vil dukke opp, som driver etterspørselen etter infrastrukturbygging i stor grad.

For det første vil regjeringer i hele den utviklede verden begynne å oppleve rekordhøye arbeidsledighetsrater, hovedsakelig på grunn av veksten av automatisering. Som forklart i vår Future of Work serier, avansert kunstig intelligens og robotikk kommer til å i økende grad erstatte menneskelig arbeidskraft i et bredt spekter av disipliner og bransjer.

For det andre vil stadig mer alvorlige klimamønstre og hendelser oppstå på grunn av klimaendringer, som skissert i vår Fremtiden for klimaendringer serie. Og som vi skal diskutere videre nedenfor, vil ekstremvær føre til at vår eksisterende infrastruktur svikter i et langt raskere tempo enn de fleste kommuner er forberedt på.

For å møte disse doble utfordringene vil desperate regjeringer endelig vende seg til den velprøvde make-work-strategien – infrastrukturutvikling – med enorme sekker med penger. Avhengig av land kan disse pengene ganske enkelt komme gjennom ny beskatning, nye statsobligasjoner, nye finansieringsordninger (beskrevet senere) og i økende grad fra offentlig-private partnerskap. Uavhengig av kostnadene, vil myndighetene betale det – både for å småkoke offentlig uro fra utbredt arbeidsledighet og for å bygge klimasikker infrastruktur for neste generasjon.

Faktisk, i 2030-årene, etter hvert som arbeidsautomatiseringens tidsalder akselererer, kan store infrastrukturprosjekter representere et av de siste store statlig finansierte initiativene som kan skape hundretusener av ikke-eksporterbare jobber på kort tid.

Klimasikre byene våre

Innen 2040-årene vil ekstreme klimamønstre og hendelser stresse byinfrastrukturen vår til det ytterste. Regioner som lider av ekstrem varme kan oppleve alvorlige spordannelser på veiene, økt trafikkbelastning på grunn av utbredt dekksvikt, farlig vridning av jernbanespor og kraftsystemer overbelastet fra luftkondisjoneringsanlegg satt på sprengning.

Regioner som opplever moderat nedbør kan oppleve en økning i storm- og tornadoaktivitet. Kraftig regn vil forårsake overbelastet kloakkledninger som fører til milliarder i flomskader. Om vinteren kunne disse områdene se plutselige og betydelige snøfall målt i fot til meter.

Og for de befolkede sentrene som ligger langs kysten eller lavtliggende områder, som Chesapeake Bay-området i USA eller det meste av det sørlige Bangladesh eller byer som Shanghai og Bangkok, kan disse stedene oppleve ekstreme stormflo. Og skulle havnivået stige raskere enn forventet, kan det også føre til massive migrasjoner av klimaflyktninger fra disse berørte områdene innover i landet.

Bortsett fra alle disse dommedagsscenarioene, er det rimelig å merke seg at byene og infrastrukturen vår har delvis skylden for alt dette.

Fremtiden er grønn infrastruktur

47 prosent av globale klimagassutslipp kommer fra våre bygninger og infrastruktur; de bruker også 49 prosent av verdens energi. Mye av disse utslippene og energiforbruket er helt unngåelig avfall som eksisterer på grunn av mangel på midler til omfattende vedlikehold av bygninger og infrastruktur. De eksisterer også på grunn av strukturell ineffektivitet fra de utdaterte konstruksjonsstandardene som var utbredt på 1920-50-tallet, da de fleste av våre eksisterende bygninger og infrastruktur ble bygget.

Imidlertid gir denne nåværende tilstanden en mulighet. EN rapporterer av den amerikanske regjeringens National Renewable Energy Laboratory beregnet at hvis nasjonens beholdning av bygninger ble ettermontert ved hjelp av de nyeste energieffektive teknologiene og byggeforskriftene, kunne det redusere energibruken i bygninger med 60 prosent. Dessuten, hvis solcellepaneler og solvinduer ble lagt til disse bygningene slik at de kunne produsere mye eller hele sin egen kraft, at energireduksjonen kunne øke til 88 prosent. I mellomtiden fant en studie fra FNs miljøprogram at lignende initiativer, hvis de implementeres over hele verden, kan kutte utslippsrater og oppnå energibesparelser på over 30 prosent.

Selvfølgelig ville ingenting av dette være billig. Implementering av infrastrukturforbedringene som er nødvendige for å nå disse energireduksjonsmålene vil koste omtrent 4 billioner dollar over 40 år alene i USA (100 milliarder dollar per år). Men på baksiden vil de langsiktige energibesparelsene fra disse investeringene tilsvare 6.5 billioner dollar (165 milliarder dollar per år). Forutsatt at investeringene finansieres gjennom de fremtidige energibesparelsene som genereres, representerer denne infrastrukturfornyelsen en imponerende avkastning på investeringen.

Faktisk kalles denne typen finansiering Delt spareavtaler, hvor utstyr installeres og deretter betales av sluttbrukeren gjennom energibesparelsene som genereres av nevnte utstyr, er det som driver boligens solenergiboom i store deler av Nord-Amerika og Europa. Selskaper som Ameresco, SunPower Corp. og Elon Musk-tilknyttede SolarCity har brukt disse finansieringsavtalene for å hjelpe tusenvis av private huseiere med å komme seg ut av nettet og senke strømregningen. Like måte, Grønne boliglån er et lignende finansieringsverktøy som lar banker og andre låneselskaper tilby lavere renter for bedrifter og huseiere som installerer solcellepaneler.

Trillioner for å tjene flere billioner

På verdensbasis forventes vår globale infrastrukturmangel å nå $15-20 billioner innen 2030. Men som nevnt tidligere representerer denne mangelen en enorm mulighet som å lukke dette gapet kan skape opptil 100 millioner nye arbeidsplasser og generere 6 billioner dollar i året i ny økonomisk aktivitet.

Dette er grunnen til at proaktive myndigheter som ettermonterer eksisterende bygninger og erstatter aldrende infrastruktur, ikke bare vil posisjonere arbeidsmarkedet og byene deres til å trives i det 21. århundre, men gjøre det ved å bruke langt mindre energi og bidra med langt færre karbonutslipp til miljøet vårt. Totalt sett er investering i infrastruktur en seier på alle punkter, men det vil kreve betydelig offentlig engasjement og politisk vilje for å få det til.