Как декарбонизировать городское строительство и инфраструктуру: 8 стратегий

Хотя городские территории находятся в центре глобальной климатической проблемы, они также обладают потенциалом для революционных решений. На города оказывается все большее давление с целью снижения их воздействия на окружающую среду, поскольку на здания и инфраструктуру приходится приблизительно 39% мировых выбросов углекислого газа, связанных с потреблением энергии . Этого можно достичь путем декарбонизации городского строительства.

Эта значительная часть приходится на 28% эксплуатационных выбросов, таких как отопление, охлаждение и освещение, и 11% на выбросы углерода, связанные с производством, транспортировкой и строительством строительных материалов. К 2050 году ожидается, что городское население составит 68% населения мира, что только увеличит спрос на дополнительную инфраструктуру и строительство.

Если не будут приняты незамедлительные и взвешенные меры, эти выбросы могут значительно возрасти, что усугубит изменение климата и связанные с ним проблемы, такие как истощение ресурсов, суровые погодные условия и повышение температуры.

Помимо экологических соображений, декарбонизация городской инфраструктуры и зданий необходима по социальным и экономическим причинам. Переход к низкоуглеродной городской среде обещает создание здоровых городов с улучшенным качеством воздуха, меньшим уровнем шумового загрязнения и большим количеством зеленых насаждений, и все эти факторы способствуют улучшению показателей общественного здравоохранения.

С точки зрения экономики, это стимулирует инновации, привлекает инвестиции в устойчивые технологии и создает рабочие места в «зеленых» отраслях. С точки зрения общества, это гарантирует справедливый доступ к надежной инфраструктуре, особенно для маргинализированных групп, которые часто непропорционально страдают от ухудшения состояния окружающей среды.

Чтобы помочь градостроителям, застройщикам и сторонникам устойчивого развития преобразовать городские ландшафты в устойчивые модели в условиях быстрого роста городов, в этом руководстве рассматриваются выполнимые действия, современные технологии и методы сотрудничества.

Почему важно декарбонизировать городское строительство

Из-за своего значительного вклада в глобальные выбросы парниковых газов городские здания должны быть немедленно декарбонизированы. Программа ООН по окружающей среде (ЮНЕП) сообщает, что 39% выбросов углекислого газа, связанных с энергетикой, приходится только на строительную отрасль, что подчеркивает вклад сектора в изменение климата.

Одним из важных, но невидимых факторов является воплощенный углерод, который включает выбросы от производства, транспортировки и добычи основных материалов, таких как сталь и цемент. Например, химические реакции, в результате которых образуется клинкер, побочный продукт производства цемента, выделяют CO₂, что делает его значительным источником выбросов.

С другой стороны, эксплуатационные выбросы возникают в результате ежедневного использования энергии зданиями, поскольку системы отопления и охлаждения часто используют ископаемое топливо во многих областях. Если ничего не делать, последствия будут серьезными. Международное энергетическое агентство (МЭА) предупреждает, что если декарбонизация не будет реализована, рост населения и урбанизация могут привести к тому, что спрос на энергию в зданиях в мире к 50 году увеличится на 2050%.

В этом сценарии достижение цели Парижского соглашения по ограничению глобального потепления до 1.5°C будет более сложной задачей, поскольку высокоэмиссионная инфраструктура останется неизменной на десятилетия. Помимо экологических проблем, существует веский экономический аргумент: согласно прогнозам Всемирного банка, если не будут приняты меры по устранению последствий изменения климата, города могут потерять до 77% своего ВВП к 2050 году.

С другой стороны, инвестиции в декарбонизацию, сделанные сегодня, могут окупиться сторицей; по данным Глобальной комиссии по адаптации, каждый доллар, потраченный на надежную инфраструктуру, может привести к экономии в размере 4 долларов в будущем. Декарбонизация — многогранная цель, поскольку более чистые города повышают производительность и качество жизни за счет снижения проблем со здоровьем, таких как респираторные заболевания.

Ключевые стратегии декарбонизации городского строительства и инфраструктуры

• Используйте экологически чистые строительные материалы
• Продвижение энергоэффективного дизайна
• Переход к зданиям с нулевым уровнем выбросов
• Интеграция зеленой инфраструктуры
• Декарбонизация строительных процессов
• Модернизация существующих зданий и инфраструктуры
• Усиление политики и стимулов
• Привлекайте заинтересованные стороны и сообщества

1. Используйте экологически чистые строительные материалы

Переосмысление выбора материалов для снижения содержания углерода является краеугольным камнем декарбонизации городских зданий. Традиционные материалы, такие как сталь и бетон, требуют много энергии; производство одного только цемента составляет 8% выбросов CO2 во всем мире.

Древесина из лесов, управляемых в соответствии с принципами устойчивого развития, или бамбук, являющийся возобновляемым ресурсом и имеющий меньший углеродный след , являются хорошими альтернативами. Бетон на основе золы, получаемый путем смешивания продуктов сгорания угля, может сократить использование цемента до 30%, а переработанная сталь уменьшает потребность в добыче первичной железной руды.

Благодаря использованию таких материалов, как кирпичи и древесина, из снесенных зданий, мусор не попадает на свалки , а потребность в новых ресурсах еще больше снижается. Кроме того, закупка материалов на местном уровне укрепляет региональную экономику и сокращает выбросы, связанные с транспортировкой, создавая модель циклической экономики, которая поддерживает цели устойчивого развития.

2. Продвижение энергоэффективного дизайна

На протяжении всего жизненного цикла здания энергоэффективное проектирование имеет важное значение для снижения эксплуатационных выбросов. Используя натуральные компоненты, пассивные проектные решения могут минимизировать потребление энергии.

Например, ориентация зданий для максимального использования солнечного света, установка высококачественной изоляции и проектирование для естественной вентиляции могут обеспечить снижение потребности в отоплении и охлаждении на 40%. Тепловая эффективность дополнительно повышается за счет высокопроизводительных ограждающих конструкций зданий, которые включают в себя современные окна, стены и крыши.

Оптимизация энергопотребления в режиме реального времени достигается за счет интеллектуальных технологий, таких как датчики регулирования температуры, автоматизированное освещение, адаптирующееся к присутствию людей, и сложные системы управления отоплением, вентиляцией и кондиционированием воздуха. По данным Министерства энергетики США , такие решения имеют важное значение для низкоуглеродного городского развития, поскольку позволяют снизить энергопотребление на 30–50%.

3. Переход к зданиям с нулевым уровнем выбросов

Для декарбонизации идеальным вариантом являются здания с нулевым потреблением энергии — те, которые вырабатывают столько же энергии, сколько потребляют в год. В таких зданиях используются возобновляемые источники энергии, такие как геотермальные тепловые насосы, которые используют постоянную температуру Земли для эффективного отопления и охлаждения, или солнечные панели на крышах , которые в солнечных регионах могут обеспечивать 70–80% потребностей здания в электроэнергии.

В некоторых крупных городах с достаточными ветровыми ресурсами установка ветряных турбин вполне осуществима. Системы хранения энергии на основе аккумуляторов гарантируют стабильное электроснабжение, накапливая избыток энергии для использования ночью или в пасмурную погоду.

Эти здания повышают энергетическую устойчивость за счет интеграции с интеллектуальными сетями, которые балансируют внешнее энергоснабжение и собственную генерацию. По данным Коалиции за нулевое потребление энергии, такие сооружения могут стать углеродно-нейтральными, устанавливая стандарт для городского развития в будущем.

4. Интеграция зеленой инфраструктуры

Зеленая инфраструктура повышает устойчивость и пригодность для жизни, объединяя природные решения с городским планированием. Зеленые стены и крыши, покрытые растительностью, обеспечивают дополнительную изоляцию и снижают температуру поверхности до 5°C, уменьшая потребность в энергии для охлаждения.

Помимо улучшения качества воздуха и контроля стока за счет естественной фильтрации, городские парки и леса служат поглотителями углерода , накапливая CO₂. Дождевая вода может просачиваться через водопроницаемые дорожные покрытия, снижая опасность наводнений и уменьшая нагрузку на дренажные системы.

Зеленые крыши были включены в 75% новых построек в таких городах, как Копенгаген, что иллюстрирует, как эти действия могут превратить городские ландшафты в устойчивые экосистемы с низким уровнем выбросов углерода.

5. Декарбонизация строительных процессов

Чтобы уменьшить углеродный след, необходимо изменить сам процесс строительства. Выбросы дизельного топлива можно устранить, электрифицировав оборудование, например, экскаваторы и краны, и используя возобновляемые источники энергии, такие как ветер или солнце, для их питания.

Сборные и модульные конструкции, при которых детали изготавливаются за пределами строительной площадки, а собираются на месте, сокращают количество отходов и ускоряют сроки, что приводит к сокращению нецелевого использования материалов на 20–30%.

Во время строительства информационное моделирование зданий (BIM) оптимизирует потребление ресурсов и сокращает выбросы, обеспечивая точное планирование материалов и моделирование энергопотребления. По данным Института строительной промышленности, эти достижения имеют решающее значение для устойчивого развития городов, поскольку они могут сократить углеродный след проекта на 15–25%.

6. Модернизация существующих зданий и инфраструктуры

Модернизация — это важная тактика, поскольку 80% конструкций, которые будут использоваться в 2050 году, уже установлены. Потребление энергии можно сократить на 30–50% за счет добавления окон с двойным остеклением, улучшения изоляции и перехода на светодиодное освещение.

Цели в области возобновляемой энергии достигаются за счет перехода от систем отопления на основе ископаемого топлива к электрическим тепловым насосам или заменителям биомассы . Системы централизованного отопления и охлаждения, которые централизуют распределение энергии в густонаселенных городских районах, повышают эффективность за счет совместного использования ресурсов несколькими зданиями.

Потенциал модернизации демонстрирует инициатива Европейского союза «Волна реновации», цель которой — увеличить темпы реконструкции в четыре раза и сократить выбросы от существующих зданий на 60% к 2030 году.

7. Усиление политики и стимулов

Для масштабирования декарбонизации необходимо вмешательство государства. Все новые проекты должны соответствовать минимальным критериям энергоэффективности, установленным в рамках правил «зеленого» строительства, таких как Международный кодекс энергосбережения. Балансирование первоначальных затрат, налоговых льгот, грантов и субсидий стимулирует застройщиков использовать экологически чистые технологии и материалы.

Преимущества рынка раскрываются такими политиками, как сингапурская схема Green Mark, которая сертифицирует устойчивые здания. Чтобы создать правовую базу, которая поощряет широкое внедрение, Всемирный совет по зеленому строительству призывает правительства связать государственные закупки с целями устойчивого развития и продвигать нормативы с нулевым выбросом углерода к 2050 году.

8. Привлекайте заинтересованные стороны и сообщества

Декарбонизация требует командной работы. Долгосрочные преимущества низкоуглеродной архитектуры, такие как снижение расходов на коммунальные услуги и более здоровые условия жизни, подчеркиваются путем обучения местных жителей и застройщиков посредством семинаров и кампаний. Совместная работа с подрядчиками, инженерами и архитекторами гарантирует техническую жизнеспособность и креативность.

Чтобы обеспечить социальную справедливость и избежать «зеленого неравенства», необходим равный доступ к зеленой инфраструктуре, чтобы гарантировать, что малообеспеченные сообщества получат выгоду от чистой энергии и зеленых насаждений. Проекты, возглавляемые сообществами, такие как совместное городское планирование в Торонто, показывают, как включение заинтересованных сторон может помочь проектам соответствовать местным требованиям и способствовать устойчивой культуре.

Реальные примеры городской декарбонизации

Благодаря использованию электрооборудования и возобновляемых источников энергии для создания здания Powerhouse Telemark, обладающего положительным энергетическим балансом, Осло, Норвегия, установил стандарт для строительных площадок с нулевым уровнем выбросов. Благодаря стимулирующим мерам и строгим требованиям, сингапурская программа Green Mark Incentive Scheme сертифицировала более 4,000 зданий, что привело к снижению энергопотребления на 25%.

В рамках своей стратегии Net Zero Лондон, Великобритания, отремонтировал более 1,000 общественных зданий, повысив их энергоэффективность на 40%. Эти примеры служат моделью для других городов, демонстрируя, как можно ускорить декарбонизацию с помощью политики, технологий и участия граждан.

Заключение

Декарбонизация городской инфраструктуры и зданий — это неотложная необходимость, а не долгосрочная цель. Для удовлетворения этой потребности необходимо объединить инновационные материалы, энергоэффективные проекты , возобновляемые технологии и строгие правила, поддерживаемые участием общественности.

Градостроители должны отдавать приоритет устойчивым практикам во всех своих проектах; законодатели должны обеспечивать соблюдение и стимулировать соблюдение экологических стандартов; застройщики должны внедрять инновационные методы; а жители должны поддерживать и принимать участие в экологических инициативах.

Принятие взвешенных решений сейчас проложит путь к созданию сообществ с нулевым уровнем выбросов, что обещает эпоху, когда урбанизация и экологическое здоровье будут сосуществовать. Города могут возглавить переход мира к более устойчивому, сбалансированному и справедливому обществу, если начнут действовать уже сейчас.

СОВЕТЫ

• Деградация земель, причины, типы, последствия и решения
  .
• 10 вкладов умных городов в адаптацию к изменению климата
  .
• 11 причин деградации почвы
  .
• 12 основных причин вымирания видов
  .
• 12 воздействий городского леса: как деревья меняют городскую жизнь