Ένα όραμα για μια μελλοντική αναγεννημένη πόλη

Gerhard Schmitt, ETH Zürich, Ιδρυτικός Διευθυντής, Singapore-ETH Centre, συζητά γιατί οι πόλεις είναι τόσο αιτίες όσο και θύματα της κλιματικής αλλαγής και κρίσιμες εκτιμήσεις για την επίτευξη ανταποκρινόμενων και αναγεννητικών πόλεων.

Καινοτομίες

Αποσπάσματα από την κεντρική ομιλία του κατά τη διάρκεια της εκδήλωσης της Systemair, "The future of sustainable HVAC – Trends and Innovations" που πραγματοποιήθηκε στο περίπτερο της Σουηδίας στο χώρο της Expo 2020 στο Ντουμπάι των Ηνωμένων Αραβικών Εμιράτων.

Καθηγητής Δρ Gerhard Schmitt

Το όραμα είναι απλό: αναζητήστε ευέλικτες και αναγεννημένες μελλοντικές πόλεις. Γνωρίζουμε ότι οι πόλεις σήμερα είναι οι αιτίες και τα θύματα της κλιματικής αλλαγής. Για τον λόγο αυτόν, πρέπει να προχωρήσουμε πέρα από τις έξυπνες πόλεις και να κινηθούμε προς πόλεις που ανταποκρίνονται στις ανάγκες αυτές. Πρέπει να προχωρήσουμε πέρα από τις βιώσιμες πόλεις και να κινηθούμε προς τις αναγεννημένες πόλεις. Το πιο σημαντικό, πρέπει να διερευνήσουμε τις ανταποκρινόμενες και αναγεννημένες επιχειρήσεις για το καλό της κοινωνίας.

Στα επόμενα 30 χρόνια, περισσότεροι από 2 δισεκατομμύρια άνθρωποι θα ζουν στις πόλεις. Οι περισσότεροι από αυτούς δεν θα μετακινηθούν και δεν θα ζήσουν στην Ευρώπη ή τις Ηνωμένες Πολιτείες, αλλά στην Αφρική και την Ασία. Εάν συνεχιστούν οι τάσεις, θα μπορούσαν να υπάρχουν περισσότεροι άνθρωποι στο αφρικανικό περιεχόμενο μέχρι το τέλος του αιώνα από ό, τι στην Ασία.

Ως εκ τούτου, απαιτούνται τεχνολογικές και κοινωνικές λύσεις για την κάλυψη των αναγκών του αυξανόμενου αστικού πληθυσμού σε αυτές τις θερμότερες περιοχές του κόσμου. Η διακυβέρνηση της μελλοντικής πόλης, καθώς και οι δεξιότητες και η βάση γνώσεων της επόμενης γενιάς φοιτητών και ερευνητών είναι επίσης κρίσιμα ζητήματα που πρέπει να εξεταστούν.

Πόλεις – το πρόβλημα και η λύση

Όπως έχω πει, οι πόλεις είναι ταυτόχρονα αιτίες και θύματα της κλιματικής αλλαγής. Σε χώρες όπως η Σουηδία και η Ελβετία, βλέπουμε αυτό που μπορεί να θεωρηθεί κλίμα πολυτελείας, το οποίο, από ορισμένες απόψεις, θα μπορούσε ακόμη και να επωφεληθεί από την κλιματική αλλαγή και να εκτεθεί σε υψηλότερες θερμοκρασίες. Οι χώρες αυτές έχουν πολυάριθμες λίμνες, οι οποίες μπορούν να χρησιμεύσουν ως εγκαταστάσεις αποθήκευσης ενέργειας, και τείνουν επίσης να έχουν ένα διαφοροποιημένο ενεργειακό μίγμα.

Βλέπουμε ένα ριζικά διαφορετικό κλίμα σε άλλα μέρη του κόσμου, παρέχοντας ένα διαφορετικό σύνολο προβλημάτων και λύσεων. Για παράδειγμα, κάθε άτομο στη Σιγκαπούρη βλέπει άμεσα και αισθάνεται τις συνέπειες της κλιματικής αλλαγής και μπορεί να κάνει κάτι εναντίον της. Η μαζική χρήση κλιματισμού με τη χρήση ηλεκτρικής ενέργειας που παράγεται από την καύση φυσικού αερίου έχει βαρύ τίμημα στο δίκτυο. Συνηγορεί επίσης σθεναρά υπέρ της απαλλαγής από τις ανθρακούχες εκπομπές, εισάγοντας ενέργεια από ανανεώσιμες πηγές εκτός της περιφέρειας.

Κάθε πόλη έχει το δικό της DNA και, ως εκ τούτου, συγκεκριμένες οδούς για την επίτευξη μιας ανταποκρινόμενης ή αναγεννημένης λύσης. Για να προχωρήσουμε προς πόλεις που ανταποκρίνονται στις ανάγκες, οι έξυπνες πόλεις είναι ένα καλό σημείο εκκίνησης. Ο όρος έξυπνες πόλεις έχει ένα ευρύ φάσμα ορισμών. Πολλές τεχνολογίες συμβάλλουν σε αυτό, από την έξυπνη στάθμευση έως την έξυπνη κινητικότητα και την έξυπνη παροχή νερού και ενέργειας. Η πρώιμη τάση της έξυπνης πόλης καθοδηγείται από την τεχνολογία. Αυτές οι πρωτοβουλίες κατευθύνονταν προς τη διαχείριση της πόλης και όχι απαραίτητα για τη συμμετοχή των πολιτών στη διαδικασία.

Οι πόλεις ως μοντέλα βιωσιμότητας

Δεν υπάρχουν αρκετές βιώσιμες πόλεις σήμερα, και η κατάσταση χειροτερεύει. Οι πόλεις ευθύνονται για το 60-70% των παγκόσμιων εκπομπών και αερίων του θερμοκηπίου, επομένως πρέπει να κάνουμε κάτι γι' αυτό. Οι εκπομπές δεν προκαλούνται μόνο από την παραγωγή και τη χρήση ενέργειας – πρέπει να εξετάσουμε όλα τα αποθέματα και τις ροές μέσα σε μια πόλη.

Μερικά παραδείγματα: Στη Σιγκαπούρη, η δεξαμενή στο κέντρο της πόλης, λιγότερο από 100 μέτρα πάνω από την επιφάνεια της θάλασσας, είναι χώρος αναψυχής, αλλά χρησιμοποιείται επίσης για την αποθήκευση νερού και την εξισορρόπηση της θερμοκρασίας του περιβάλλοντος. Στην Ελβετία, η καλύβα Monte Rosa, σχεδόν 3000 μέτρα πάνω από την επιφάνεια της θάλασσας, είναι μια απόδειξη για το πόση αυτονομία μπορεί να έχει ένα κτίριο σε αυτό το ύψος. Είναι κατασκευασμένο σχεδόν εξ ολοκλήρου από ξύλο, ένα φανταστικό ελαφρύ υλικό που προσφέρει ευκολία μεταφοράς. Στην κλίμακα των συνοικιών, υπάρχουν οφέλη από τη σύνδεση κτιρίων σε δίκτυα ψύξης ή θέρμανσης. Οι εγκαταστάσεις που παράγουν πολλή θερμότητα, όπως τα ερευνητικά κτίρια, μπορούν να αντλήσουν υπερβολική απορριπτόμενη θερμότητα το καλοκαίρι στο έδαφος. Το χειμώνα, αυτό το δυναμικό σύστημα αποθήκευσης γης μπορεί να χρησιμοποιήσει αντλίες θερμότητας για την παροχή ενέργειας για θέρμανση.

Η παραγωγή φωτοβολταϊκής (PV) ηλεκτρικής ενέργειας, η δυναμική αποθήκευση γης και η μείωση του CO2 αποτελούν παραδείγματα μετάβασης από βιώσιμα κτίρια και γειτονιές σε αναγεννημένες. Για τις αναγεννημένες πόλεις, τα τμήματά τους πρέπει να παράγουν περισσότερους πόρους από όσους παίρνουν. Υπάρχουν πολλά παραδείγματα αστικών κατοικιών στη Γερμανία και σε άλλες ευρωπαϊκές χώρες που παράγουν σχεδόν 3 φορές περισσότερη ηλεκτρική ενέργεια από ό, τι καταναλώνουν κατά τη διάρκεια ενός έτους. Αυτό δεν είναι στο μέλλον - συμβαίνει τώρα.

Πόλεις και συμμετοχή των πολιτών

Σήμερα, πολλές πόλεις έχουν αναγνωρίσει ότι οι πολίτες απαιτούν να συμμετέχουν στην ανάπτυξη των πόλεών τους. Σε μια πόλη που ανταποκρίνεται, ομάδες που ανταποκρίνονται και άτομα θα πρέπει να συμμετέχουν στο σχεδιασμό και τη διαχείριση του οικοτόπου τους. Εκφράζουν αυτό που χρειάζονται και αυτό που προτείνουν. Χρησιμοποιούν τεχνολογίες έξυπνων πόλεων για να επικοινωνήσουν τις ιδέες τους. Στην ιδανική περίπτωση, έχουν πρόσβαση στις ίδιες μεγάλες δεξαμενές δεδομένων των πόλεών τους με τους επαγγελματίες σχεδιαστές και σχεδιαστές.

Τέτοια συστήματα μπορούν να παρατηρηθούν στην Ελβετία με την αυστηρή άμεση δημοκρατία από κάτω προς τα πάνω. Στη Ζυρίχη και σε άλλες ελβετικές πόλεις, οι πολίτες προτείνουν τι πρέπει να γίνει στην πόλη σε συνεχή επικοινωνία με πολιτικούς και πολιτικά κόμματα. Με βάση ένα διαφορετικό πολιτικό σύστημα, η Σιγκαπούρη αναπτύσσει μια έξυπνη πόλη και ένα έξυπνο έθνος. Ενώ εισάγει την τεχνολογία σε κάθε μέρος της διαχείρισης της πόλης, ζητά συμβουλές και συμβουλές από τους πολίτες της. Η Βιέννη και οι σκανδιναβικές πρωτεύουσες που κατέχουν υψηλή θέση διαβίωσης επωφελούνται από την ισχυρή συμμετοχή του πληθυσμού τους στα κοινά.

Η συμμετοχή στα κοινά είναι θεμελιώδους σημασίας επειδή οι άνθρωποι που ζουν σε πόλεις γνωρίζουν τι χρειάζεται. Γνωρίζουν τη θερμοκρασία. Ξέρουν τι λειτουργεί και τι όχι. Εάν διαθέτουν τα μέσα για την εξαγωγή και την επικοινωνία αστικών δεδομένων και πληροφοριών, οι εταιρείες τεχνολογίας, όπως οι εταιρείες HVAC, μπορούν να λειτουργήσουν πολύ καλύτερα.

Η σημασία των ανταποκρινόμενων και αναγεννημένων επιχειρήσεων

Οι ευαίσθητες και αναγεννημένες επιχειρήσεις θα πρέπει να στηρίξουν αυτές τις γενικές προσπάθειες. Το έργο Cooling Singapore είναι ένα παράδειγμα όπου οι άνθρωποι διαδραματίζουν ενεργό ρόλο στη διαδικασία λήψης αποφάσεων σχετικά με το τι πρέπει να αλλάξει στην πόλη. Για την προετοιμασία του έργου, σε έρευνες οι πολίτες διερευνούν επιλογές και προτείνουν πρωτοβουλίες όπως πράσινοι δρόμοι. Προτείνουν σε ποιες επιλογές να επενδύσουν χρήματα από φόρους. Είναι εντυπωσιακό το πώς επιλέγουν μακροπρόθεσμες έναντι βραχυπρόθεσμων ευεργετικών λύσεων. Παρακολουθούν τις λεπτομέρειες και προτείνουν σε ποιο σημείο της γειτονιάς τους θα πρέπει να εφαρμοστούν οι πρωτοβουλίες. Αυτή η συνεργασία μεταξύ μιας πόλης και του πληθυσμού της, υποστηριζόμενη από έξυπνη τεχνολογία, είναι σημαντική.

Στην ψύξη των πόλεων με αναγεννημένο τρόπο, πρέπει να εντοπίσουμε ενεργητικές και παθητικές πηγές θερμότητας και να τις αντικαταστήσουμε με ανανεώσιμες, λιγότερες ή καθόλου λύσεις εκπομπής θερμότητας. Ο κλιματισμός είναι συχνά, αλλά όχι πάντα η λύση, καθώς σε πολλά μέρη δεν είναι δυνατός ή επιθυμητός.

Κατά τη διερεύνηση νέων μέτρων, πρέπει να θυμόμαστε ότι το πρόβλημα έχει πολλές διαστάσεις. Η αστική τοπολογία, η αστική γεωμετρία, τα δομικά υλικά, η βιομηχανία, οι εμπορικές επιχειρήσεις, οι μεταφορές και η παραγωγή ενέργειας συμβάλλουν στο φαινόμενο της αστικής θερμικής νησίδας. Για ένα τροπικό κλίμα όπως η Σιγκαπούρη, υπάρχουν πολλά μέτρα μετριασμού, όπως η βλάστηση, τα υδάτινα σώματα, η σκίαση, οι βελτιστοποιήσεις σε υλικά, επιφάνειες, η μεταφορά χωρίς ορυκτά καύσιμα και η εισαγωγή ανανεώσιμης ενέργειας.  

Απαιτούνται θεμελιώδεις αλλαγές, και αυτό δεν είναι εύκολο. Δεν μπορεί κανείς απλά να χαμηλώσει τον θερμοστάτη για μια ολόκληρη πόλη. Ως εκ τούτου, είναι απαραίτητο να ληφθούν υπόψη όλες οι προσπάθειες μετριασμού όσον αφορά το κόστος και τον αντίκτυπό τους στο περιβάλλον, την υγεία και την οικονομία. Εάν μια πόλη αποφασίσει να μειώσει τη θερμοκρασία και να αυξήσει την εξωτερική θερμική άνεση, πρέπει να εξετάσει παράγοντες όπως τα υλικά, η ενέργεια, η βλάστηση, η σκίαση, οι μεταφορές, η αστική γεωμετρία και τα χαρακτηριστικά του νερού, για να αναφέρουμε μερικά και πώς αλληλοσυνδέονται. Για το σκοπό αυτό, τα ψηφιακά δίδυμα αναδύονται ως απαραίτητη υπολογιστική υποστήριξη.

Γιατί να δημιουργήσετε ψηφιακά δίδυμα

Οι προσομοιώσεις βοηθούν στον καθορισμό των καλύτερων επιλογών ψύξης αναπτύσσοντας σενάρια "τι θα γινόταν αν". Με την κατασκευή ψηφιακών διδύμων, μπορούμε να μελετήσουμε την αποτελεσματικότητα διαφορετικών πρωτοβουλιών, είτε πρόκειται για τηλεψύξη είτε για ηλεκτρικά οχήματα. Τα μοντέλα και οι αποτελεσματικές απεικονίσεις μπορούν να βοηθήσουν να φανεί ο αντίκτυπος μεμονωμένων παραγόντων και μετρήσεων στη μελλοντική πόλη. 

Για τη Σιγκαπούρη, δημιουργήσαμε μια διαδραστική οπτικοποίηση για τους πολίτες και τους υπεύθυνους λήψης αποφάσεων ώστε να βιώσουν τη δυναμική συμπεριφορά της πόλης κατά τη διάρκεια μιας ολόκληρης ημέρας: παρακολουθούν τη δυναμική του φαινομένου της αστικής θερμικής νησίδας στις 2 π.μ. σε σύγκριση με τις 5 ή 6 π.μ. παρατηρούν τον αντίκτυπο της κυκλοφορίας σε ώρες αιχμής και τις εκπομπές της στο αστικό σύστημα· Ακολουθούν το αεράκι από τη θάλασσα γύρω στις 10-11 π.μ. που δροσίζει ελαφρώς τμήματα της πόλης και η θερμοκρασία αυξάνεται από 1 έως 3 το απόγευμα. Βλέπουν ότι στις 4 ή 5 μ.μ. οι άνθρωποι οδηγούν στο σπίτι, προσθέτοντας περισσότερη θερμότητα στο αστικό σύστημα και ότι τη νύχτα, η θερμότητα από τα κτίρια ακτινοβολεί και καθιστά άβολο τον ύπνο. Αυτά είναι κοινά προβλήματα που έχουν πολλές πόλεις και οι προηγμένες εταιρείες HVAC παρέχουν μερικές από τις λύσεις για την επίλυσή τους. Χρησιμοποιώντας ψηφιακά δίδυμα, μπορούμε να καταλήξουμε σε σενάρια για τη συνεχή βελτίωση της πόλης.

Συνοπτικά, το όραμα των αναγεννημένων μελλοντικών πόλεων απαιτεί μια ενημερωμένη κοινωνία, μια ανταποκρινόμενη διακυβέρνηση, αναγεννημένες επιχειρήσεις, ενσωμάτωση της επαναχρησιμοποίησης και της ανακύκλωσης, νέες θέσεις εργασίας στην ψύξη και τη θέρμανση με βάση τη φύση, περισσότερες συμπράξεις δημόσιου-ιδιωτικού τομέα και, το πιο σημαντικό: πολίτες για την υποστήριξη αυτής της ανάπτυξης.