โครงสร้างพื้นฐาน 3.0 การสร้างมหานครแห่งอนาคตขึ้นใหม่: อนาคตของเมือง P6

ผู้คน 200,000 คนอพยพไปยังเมืองต่างๆ ทุกวันทั่วโลก เกือบ ร้อยละ 70 ของโลกจะอาศัยอยู่ในเมืองต่างๆ ภายในปี 2050 ใกล้เคียงกับร้อยละ 90 ในอเมริกาเหนือและยุโรป 

ปัญหา? 

เมืองของเราไม่ได้ออกแบบมาเพื่อรองรับการไหลเข้าอย่างรวดเร็วของผู้คนซึ่งขณะนี้ตั้งรกรากอยู่ในรหัสพื้นที่ของพวกเขา โครงสร้างพื้นฐานสำคัญที่เมืองส่วนใหญ่ของเราพึ่งพาเพื่อรองรับจำนวนประชากรที่เพิ่มขึ้นนั้นส่วนใหญ่สร้างขึ้นเมื่อ 50 ถึง 100 ปีก่อน ยิ่งกว่านั้น เมืองของเราถูกสร้างขึ้นสำหรับสภาพอากาศที่แตกต่างไปจากเดิมอย่างสิ้นเชิง และไม่ได้รับการปรับอย่างดีสำหรับเหตุการณ์สภาพอากาศสุดขั้วที่เกิดขึ้นในปัจจุบัน และที่จะเกิดขึ้นต่อไปในทศวรรษที่จะมาถึงเมื่อการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศทวีความรุนแรงมากขึ้น 

โดยรวมแล้ว สำหรับเมืองของเรา—บ้านของเรา—เพื่อความอยู่รอดและเติบโตในศตวรรษที่สี่ พวกเขาจำเป็นต้องสร้างใหม่ให้แข็งแกร่งและยั่งยืนมากขึ้น ตลอดช่วงสุดท้ายของซีรี่ส์ Future of Cities ของเรา เราจะสำรวจวิธีการและแนวโน้มที่ผลักดันให้เกิดการเกิดใหม่ของเมืองของเรา 

โครงสร้างพื้นฐานพังทลายรอบตัวเรา

ในนิวยอร์กซิตี้ (ตัวเลขปี 2015) มีโรงเรียนมากกว่า 200 แห่งที่สร้างขึ้นก่อนปี ค.ศ. 1920 และมีท่อส่งน้ำยาวกว่า 1,000 ไมล์ และสะพาน 160 แห่งที่มีอายุมากกว่า 100 ปี จากการศึกษาในปี 2012 พบว่าสะพาน 47 แห่งมีทั้งโครงสร้างที่ขาดและวิกฤตการแตกหัก ระบบส่งสัญญาณรถไฟใต้ดินของนิวยอร์กมีอายุการใช้งานเกิน 50 ปี หากความเน่าเปื่อยทั้งหมดนี้มีอยู่ในเมืองที่ร่ำรวยที่สุดแห่งหนึ่งของโลก คุณจะนึกถึงสภาพของการซ่อมแซมในเมืองของคุณได้อย่างไร 

โดยทั่วไปแล้ว โครงสร้างพื้นฐานที่พบในเมืองส่วนใหญ่ในปัจจุบันนี้สร้างขึ้นสำหรับศตวรรษที่ 20; ตอนนี้ความท้าทายอยู่ที่การปรับปรุงใหม่หรือเปลี่ยนโครงสร้างพื้นฐานนี้สำหรับศตวรรษที่ 21 นี่จะไม่ใช่เรื่องง่ายเลย รายการการซ่อมแซมที่จำเป็นเพื่อให้บรรลุเป้าหมายนี้มีความยาว สำหรับมุมมอง 75 เปอร์เซ็นต์ของโครงสร้างพื้นฐานที่จะใช้งานได้ภายในปี 2050 ไม่มีอยู่ในปัจจุบัน 

และไม่ใช่แค่ในประเทศที่พัฒนาแล้วซึ่งขาดโครงสร้างพื้นฐานเท่านั้น เราสามารถโต้แย้งได้ว่าความต้องการนั้นยิ่งกดดันประเทศกำลังพัฒนา ถนน ทางหลวง รถไฟความเร็วสูง โทรคมนาคม ระบบประปา และระบบบำบัดน้ำเสีย บางภูมิภาคในแอฟริกาและเอเชียจำเป็นต้องดำเนินการ 

ตาม รายงาน โดย Navigant Research ในปี 2013 สต็อกอาคารทั่วโลกรวม 138.2 พันล้าน m2 โดย 73% อยู่ในอาคารที่อยู่อาศัย จำนวนนี้จะเพิ่มขึ้นเป็น 171.3 พันล้านตารางเมตรในอีก 2 ปีข้างหน้า โดยมีอัตราการเติบโตต่อปีเพียงกว่าสองเปอร์เซ็นต์ ซึ่งการเติบโตส่วนใหญ่นี้จะเกิดขึ้นในประเทศจีนซึ่งมีการเพิ่มสต็อคอาคารที่อยู่อาศัยและพาณิชยกรรม 10 พันล้านตารางเมตรต่อปี

โดยรวมแล้ว 65 เปอร์เซ็นต์ของการเติบโตของการก่อสร้างทั่วโลกในทศวรรษหน้าจะเกิดขึ้นในตลาดเกิดใหม่ โดยต้องมีการลงทุนอย่างน้อย 1 ล้านล้านดอลลาร์ต่อปีเพื่อลดช่องว่างกับประเทศที่พัฒนาแล้ว 

เครื่องมือใหม่ในการสร้างและแทนที่โครงสร้างพื้นฐาน

เช่นเดียวกับอาคาร โครงสร้างพื้นฐานในอนาคตของเราจะได้รับประโยชน์อย่างมากจากนวัตกรรมการก่อสร้างที่อธิบายไว้ในครั้งแรก บทที่สาม ของซีรีส์นี้ นวัตกรรมเหล่านี้รวมถึงการใช้: 

• ส่วนประกอบอาคารสำเร็จรูปขั้นสูงที่ช่วยให้คนงานก่อสร้างสามารถสร้างโครงสร้างได้เหมือนกับการใช้ชิ้นส่วนเลโก้
• คนงานก่อสร้างหุ่นยนต์ที่เสริม (และในบางกรณีแทนที่) งานของคนงานก่อสร้างที่เป็นมนุษย์ ปรับปรุงความปลอดภัยในสถานที่ทำงาน ความเร็วในการก่อสร้าง ความแม่นยำ และคุณภาพโดยรวม
• เครื่องพิมพ์ 3 มิติระดับการก่อสร้างที่จะใช้กระบวนการผลิตแบบเติมแต่งเพื่อสร้างบ้านและอาคารขนาดเท่าของจริงโดยการเทปูนซีเมนต์ทีละชั้นในแบบที่มีการควบคุมอย่างประณีต
• สถาปัตยกรรมทางอากาศ—เทคนิคการสร้างในอนาคตอันไกล—ที่ช่วยให้สถาปนิกสามารถมุ่งเน้นไปที่การออกแบบและรูปร่างของผลิตภัณฑ์ก่อสร้างขั้นสุดท้าย จากนั้นให้หุ่นยนต์สร้างโครงสร้างให้เป็นจริงโดยใช้สารก่อสร้างที่ออกแบบเอง 

ในด้านวัสดุ นวัตกรรมจะรวมถึงความก้าวหน้าในคอนกรีตเกรดก่อสร้างและพลาสติกที่มีคุณสมบัติเฉพาะตัว นวัตกรรมดังกล่าวรวมถึงคอนกรีตใหม่สำหรับถนนที่เป็น ซึมซับได้อย่างน่าอัศจรรย์ทำให้น้ำไหลผ่านได้เพื่อหลีกเลี่ยงน้ำท่วมรุนแรงหรือสภาพถนนลื่น อีกตัวอย่างหนึ่งคือรูปธรรมที่สามารถ รักษาตัวเอง จากรอยแตกที่เกิดจากสิ่งแวดล้อมหรือจากแผ่นดินไหว 

เราจะให้ทุนสนับสนุนโครงสร้างพื้นฐานใหม่ทั้งหมดนี้อย่างไร

ชัดเจนว่าเราต้องแก้ไขและเปลี่ยนโครงสร้างพื้นฐานของเรา เราโชคดีที่ในอีกสองทศวรรษข้างหน้าจะได้เห็นเครื่องมือและวัสดุก่อสร้างใหม่ๆ ที่หลากหลาย แต่รัฐบาลจะจ่ายเงินสำหรับโครงสร้างพื้นฐานใหม่ทั้งหมดนี้อย่างไร และด้วยบรรยากาศทางการเมืองแบบโพลาไรซ์ในปัจจุบัน รัฐบาลจะผ่านงบประมาณจำนวนมหาศาลที่จำเป็นต่อการทำลายโครงสร้างพื้นฐานที่ค้างอยู่ได้อย่างไร 

โดยทั่วไป การหาเงินไม่ใช่ปัญหา รัฐบาลสามารถพิมพ์เงินได้ตามต้องการ หากรู้สึกว่าจะเป็นประโยชน์ต่อผู้มีสิทธิเลือกตั้งที่เพียงพอ ด้วยเหตุนี้โครงการโครงสร้างพื้นฐานแบบครั้งเดียวจึงกลายเป็นนักการเมืองแครอทห้อยอยู่หน้าผู้มีสิทธิเลือกตั้งก่อนการรณรงค์หาเสียงส่วนใหญ่ ผู้ดำรงตำแหน่งและผู้ท้าชิงมักจะแข่งขันกันว่าใครจะให้ทุนแก่สะพาน ทางหลวง โรงเรียน และระบบรถไฟใต้ดินใหม่ล่าสุด โดยมักเพิกเฉยต่อการซ่อมแซมโครงสร้างพื้นฐานที่มีอยู่อย่างง่าย ๆ (ตามกฎแล้ว การสร้างโครงสร้างพื้นฐานใหม่ดึงดูดคะแนนเสียงมากกว่าการแก้ไขโครงสร้างพื้นฐานที่มีอยู่หรือโครงสร้างพื้นฐานที่มองไม่เห็น เช่น ท่อระบายน้ำและท่อประปา)

สภาพที่เป็นอยู่นี้เป็นเหตุให้วิธีเดียวที่จะปรับปรุงการขาดดุลโครงสร้างพื้นฐานของประเทศอย่างครอบคลุมคือการเพิ่มระดับการรับรู้ของสาธารณชนเกี่ยวกับปัญหาและแรงผลักดันของสาธารณะ (ความโกรธและโกย) ที่จะทำอะไรบางอย่างเกี่ยวกับเรื่องนี้ แต่จนกว่าจะถึงตอนนั้น กระบวนการต่ออายุนี้จะยังคงเป็นส่วนที่ดีที่สุดจนถึงช่วงปลายทศวรรษ 2020 ซึ่งเป็นช่วงที่แนวโน้มภายนอกจำนวนมากจะเกิดขึ้น ซึ่งผลักดันความต้องการการก่อสร้างโครงสร้างพื้นฐานครั้งใหญ่ 

ประการแรก รัฐบาลทั่วโลกที่พัฒนาแล้วจะเริ่มประสบกับอัตราการว่างงานสูงเป็นประวัติการณ์ ซึ่งส่วนใหญ่เป็นผลมาจากการเติบโตของระบบอัตโนมัติ ตามที่อธิบายไว้ใน .ของเรา อนาคตของการทำงาน ซีรีส์ ปัญญาประดิษฐ์ขั้นสูง และวิทยาการหุ่นยนต์กำลังเข้ามาแทนที่แรงงานมนุษย์ในหลากหลายสาขาวิชาและอุตสาหกรรมมากขึ้นเรื่อยๆ

ประการที่สอง รูปแบบและเหตุการณ์สภาพอากาศที่รุนแรงขึ้นเรื่อยๆ จะเกิดขึ้นเนื่องจากการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ ดังที่ระบุไว้ใน อนาคตของการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ ชุด. และในขณะที่เราจะพูดถึงต่อไปด้านล่าง สภาพอากาศที่รุนแรงจะทำให้โครงสร้างพื้นฐานที่มีอยู่ของเราล้มเหลวในอัตราที่เร็วกว่าที่เทศบาลส่วนใหญ่เตรียมไว้สำหรับ 

เพื่อจัดการกับความท้าทายสองประการนี้ ในที่สุดรัฐบาลที่สิ้นหวังจะหันไปใช้กลยุทธ์การสร้างผลงานที่พยายามและเป็นจริง นั่นคือการพัฒนาโครงสร้างพื้นฐานด้วยเงินสดจำนวนมหาศาล เงินจำนวนนี้อาจมาจากการเก็บภาษีใหม่ พันธบัตรรัฐบาลใหม่ การจัดหาเงินทุนรูปแบบใหม่ (จะอธิบายในภายหลัง) และเพิ่มขึ้นจากความร่วมมือระหว่างภาครัฐและเอกชน ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับแต่ละประเทศ โดยไม่คำนึงถึงค่าใช้จ่าย รัฐบาลจะจ่าย - ทั้งเพื่อลดความไม่สงบของประชาชนจากการว่างงานอย่างกว้างขวางและเพื่อสร้างโครงสร้างพื้นฐานที่ทนต่อสภาพอากาศสำหรับคนรุ่นต่อไป 

ในความเป็นจริง ภายในปี 2030 ในขณะที่ยุคของการทำงานอัตโนมัติกำลังเร่งตัวขึ้น โครงการโครงสร้างพื้นฐานขนาดใหญ่อาจเป็นหนึ่งในโครงการริเริ่มที่ยิ่งใหญ่ที่ได้รับทุนสนับสนุนจากรัฐบาล ซึ่งสามารถสร้างงานที่ไม่สามารถส่งออกได้หลายแสนงานในระยะเวลาอันสั้น 

ป้องกันสภาพอากาศเมืองของเรา

ภายในปี 2040 รูปแบบและเหตุการณ์ของสภาพอากาศที่รุนแรงจะเน้นย้ำโครงสร้างพื้นฐานของเมืองของเราจนถึงขีดจำกัด พื้นที่ที่ต้องทนทุกข์ทรมานจากความร้อนสูงอาจเห็นถนนเป็นร่องลึก การจราจรคับคั่งเพิ่มขึ้นเนื่องจากยางเสียหายในวงกว้าง การโก่งตัวของรางรถไฟที่อันตราย และระบบไฟฟ้าที่โอเวอร์โหลดจากเครื่องปรับอากาศถูกระเบิด  

พื้นที่ที่มีฝนปานกลางอาจพบพายุและพายุทอร์นาโดเพิ่มขึ้น ฝนตกหนักจะทำให้ท่อน้ำทิ้งล้นเกินนำไปสู่ความเสียหายจากน้ำท่วมหลายพันล้าน ในช่วงฤดูหนาว พื้นที่เหล่านี้อาจเห็นปริมาณหิมะตกอย่างกะทันหันและขนาดใหญ่โดยวัดเป็นฟุตหรือเมตร 

และสำหรับศูนย์ที่มีประชากรอาศัยอยู่ตามชายฝั่งหรือพื้นที่ลุ่มๆ ดอนๆ เช่น บริเวณอ่าวเชสพีกในสหรัฐอเมริกา หรือทางตอนใต้ของบังคลาเทศหรือเมืองต่างๆ เช่น เซี่ยงไฮ้และกรุงเทพฯ สถานที่เหล่านี้อาจประสบกับพายุที่รุนแรงได้ และหากระดับน้ำทะเลสูงขึ้นเร็วกว่าที่คาดไว้ ก็อาจทำให้เกิดการอพยพย้ายถิ่นจำนวนมากของผู้ลี้ภัยจากสภาพภูมิอากาศจากพื้นที่ที่ได้รับผลกระทบเหล่านี้ภายในประเทศ 

นอกเหนือจากสถานการณ์วันโลกาวินาศทั้งหมดเหล่านี้แล้ว เป็นเรื่องที่ยุติธรรมที่จะทราบว่าเมืองและโครงสร้างพื้นฐานของเรามีส่วนที่ต้องตำหนิสำหรับสิ่งเหล่านี้ทั้งหมด 

อนาคตคือโครงสร้างพื้นฐานสีเขียว

47 เปอร์เซ็นต์ของการปล่อยก๊าซเรือนกระจกทั่วโลกมาจากอาคารและโครงสร้างพื้นฐานของเรา พวกเขายังใช้พลังงานถึง 49 เปอร์เซ็นต์ของโลก การปล่อยมลพิษและการใช้พลังงานส่วนใหญ่เป็นของเสียที่หลีกเลี่ยงได้ทั้งหมด เนื่องจากขาดเงินทุนสำหรับการบำรุงรักษาอาคารและโครงสร้างพื้นฐานในวงกว้าง นอกจากนี้ยังมีอยู่เนื่องจากความไม่มีประสิทธิภาพของโครงสร้างจากมาตรฐานการก่อสร้างที่ล้าสมัยที่แพร่หลายในช่วงทศวรรษที่ 1920-50 เมื่ออาคารและโครงสร้างพื้นฐานที่มีอยู่ส่วนใหญ่ของเราถูกสร้างขึ้น 

อย่างไรก็ตาม สถานะปัจจุบันนี้เป็นโอกาส อา รายงาน โดยห้องปฏิบัติการพลังงานทดแทนแห่งชาติของรัฐบาลสหรัฐฯ คำนวณว่าหากอาคารสต็อกของประเทศได้รับการปรับปรุงใหม่โดยใช้เทคโนโลยีประหยัดพลังงานล่าสุดและรหัสอาคาร ก็สามารถลดการใช้พลังงานในอาคารได้ถึง 60 เปอร์เซ็นต์ นอกจากนี้หากแผงโซลาร์เซลล์และ หน้าต่างพลังงานแสงอาทิตย์ ถูกเพิ่มเข้าไปในอาคารเหล่านี้เพื่อให้สามารถผลิตพลังงานของตนเองได้มากหรือทั้งหมด ซึ่งการลดพลังงานอาจเพิ่มขึ้นถึงร้อยละ 88 ในขณะเดียวกัน การศึกษาโดยโครงการสิ่งแวดล้อมแห่งสหประชาชาติพบว่า หากมีการดำเนินโครงการที่คล้ายคลึงกันทั่วโลก สามารถลดอัตราการปล่อยมลพิษและประหยัดพลังงานได้มากกว่า 30 เปอร์เซ็นต์ 

แน่นอนว่าไม่มีสิ่งนี้จะถูก การดำเนินการปรับปรุงโครงสร้างพื้นฐานที่จำเป็นเพื่อให้บรรลุเป้าหมายการลดพลังงานเหล่านี้จะมีค่าใช้จ่ายประมาณ 4 ล้านล้านดอลลาร์ในระยะเวลา 40 ปีในสหรัฐอเมริกาเพียงประเทศเดียว (100 พันล้านดอลลาร์ต่อปี) แต่ในทางกลับกัน การประหยัดพลังงานในระยะยาวจากการลงทุนเหล่านี้จะเท่ากับ 6.5 ล้านล้านดอลลาร์ (165 พันล้านดอลลาร์ต่อปี) สมมติว่าการลงทุนได้รับการสนับสนุนทางการเงินจากการประหยัดพลังงานในอนาคตที่เกิดขึ้น การต่ออายุโครงสร้างพื้นฐานนี้แสดงถึงผลตอบแทนจากการลงทุนที่น่าประทับใจ 

อันที่จริง การจัดหาเงินทุนประเภทนี้เรียกว่า ข้อตกลงการออมร่วมที่ซึ่งอุปกรณ์ได้รับการติดตั้งและชำระเงินโดยผู้ใช้ปลายทางผ่านการประหยัดพลังงานที่เกิดจากอุปกรณ์ดังกล่าว คือสิ่งที่ขับเคลื่อนการเติบโตของพลังงานแสงอาทิตย์สำหรับที่อยู่อาศัยในอเมริกาเหนือและยุโรปส่วนใหญ่ บริษัทต่างๆ เช่น Ameresco, SunPower Corp. และ Elon Musk ซึ่งเป็นบริษัทในเครือ SolarCity ได้ใช้ข้อตกลงทางการเงินเหล่านี้เพื่อช่วยให้เจ้าของบ้านส่วนตัวหลายพันรายออกจากโครงข่ายและลดค่าไฟฟ้าของพวกเขา เช่นเดียวกัน, สินเชื่อที่อยู่อาศัยสีเขียว เป็นเครื่องมือทางการเงินที่คล้ายคลึงกันซึ่งช่วยให้ธนาคารและ บริษัท สินเชื่อรายอื่นเสนออัตราดอกเบี้ยที่ต่ำกว่าสำหรับธุรกิจและเจ้าของบ้านที่ติดตั้งแผงโซลาร์เซลล์

ล้านล้านเพื่อสร้างอีกล้านล้าน

ทั่วโลก การขาดแคลนโครงสร้างพื้นฐานทั่วโลกของเราคาดว่าจะสูงถึง 15-20 ล้านล้านดอลลาร์ภายในปี 2030 แต่ดังที่ได้กล่าวไว้ก่อนหน้านี้ ความขาดแคลนนี้แสดงถึงโอกาสอันยิ่งใหญ่ การปิดช่องว่างนี้สามารถสร้าง งานใหม่มากถึง 100 ล้านตำแหน่งและสร้างรายได้ 6 ล้านล้านดอลลาร์ต่อปีในกิจกรรมทางเศรษฐกิจใหม่

นี่คือเหตุผลที่รัฐบาลเชิงรุกซึ่งปรับปรุงอาคารที่มีอยู่เดิมและแทนที่โครงสร้างพื้นฐานที่ล้าสมัย ไม่เพียงแต่วางตำแหน่งตลาดแรงงานและเมืองของตนให้เติบโตในศตวรรษที่ 21 แต่ยังใช้พลังงานน้อยกว่ามาก และยังช่วยลดการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์สู่สิ่งแวดล้อมของเราอีกด้วย โดยรวมแล้ว การลงทุนในโครงสร้างพื้นฐานเป็นชัยชนะในทุกประเด็น แต่จะต้องใช้การมีส่วนร่วมของสาธารณะและเจตจำนงทางการเมืองที่สำคัญเพื่อให้เกิดขึ้น

ซีรี่ส์เมืองแห่งอนาคต

อนาคตของเราคือเมือง: อนาคตของเมือง P1

การวางแผนมหานครแห่งอนาคต: อนาคตของเมือง P2

ราคาที่อยู่อาศัยตกต่ำเนื่องจากการพิมพ์ 3 มิติและ maglevs ปฏิวัติการก่อสร้าง: อนาคตของเมือง P3    

รถยนต์ไร้คนขับจะเปลี่ยนโฉมเมืองใหญ่ในวันพรุ่งนี้ได้อย่างไร: อนาคตของเมือง P4 

ภาษีความหนาแน่นเพื่อทดแทนภาษีทรัพย์สินและยุติความแออัด: อนาคตของเมือง P5