Как декарбонизировать городское строительство и инфраструктуру: 8 стратегий

Хотя городские территории находятся в центре глобальной климатической дилеммы, они также имеют потенциал стать источником революционных решений. Растет давление на города с целью снижения их воздействия на окружающую среду, поскольку здания и инфраструктура составляют примерно 39% мирового выбросы углерода, связанные с энергетикойЭтого можно достичь, если декарбонизировать городское строительство.

Эта существенная часть состоит на 28% из эксплуатационных выбросов, таких как отопление, охлаждение и освещение, и на 11% из воплощенного углерода, который представляет собой выбросы, связанные с производством. трансфери строительные материалы. Ожидается, что к 2050 году городское население составит 68% населения мира, что только увеличит спрос на дополнительную инфраструктуру и строительство.

Эти выбросы могут увеличиться, если не будут приняты немедленные и продуманные меры, что ухудшит ситуацию. изменение климата и связанные с этим проблемы, такие как истощение ресурсов, суровые погодные условия и повышение температуры.

Городская инфраструктура и здания должны быть декарбонизированы по социальным и экономическим причинам, а также по экологическим. Здоровые города с лучшим качеством воздуха, меньшим шумовое загрязнениеи больше зеленых насаждений — вот что обещает переход к городской среде с низким уровнем выбросов углерода, и все эти факторы улучшают показатели общественного здравоохранения.

С точки зрения экономики, это стимулирует инновации, привлекает инвестиции в устойчивые технологии и создает рабочие места в зеленой промышленности. С точки зрения общества, это гарантирует справедливый доступ к надежной инфраструктуре, особенно для маргинализированных групп, которые часто непропорционально страдают от ухудшение 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%.

Цель Парижского соглашения сохранения глобальное потепление до 1.5°C будет сложнее достичь в этом сценарии, поскольку инфраструктура с высоким уровнем выбросов будет заперта на десятилетия. Помимо экологических проблем, экономический аргумент силен: согласно прогнозам Всемирного банка, если не устранить ущерб, связанный с климатом, 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 устойчиво управляемых лесов или бамбук, который является возобновляемым и имеет более низкую стоимость углеродный след, являются хорошими альтернативами. Бетон из летучей золы, который создается путем объединения побочных продуктов сгорания угля, может сократить использование цемента до 30%, а переработанная сталь уменьшает необходимость в добыче первичной железной руды.

Благодаря извлечению таких материалов, как кирпичи и пиломатериалы из снесенных зданий, мусор не попадает в окружающую среду. полигоны, и потребность в новых ресурсах еще больше снижается. Кроме того, местные поставки укрепляют региональную экономику и сокращают выбросы, связанные с транспортировкой, создавая модель экономики замкнутого цикла, 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 с помощью интеллектуальных технологий, таких как датчики для управления температурой, автоматизированное освещение, которое адаптируется к занятости, и сложные системы управления HVAC. Согласно Министерство энергетики СШАЭти проекты имеют важное значение для низкоуглеродного городского развития, поскольку они могут сократить потребление энергии на 30–50%.

3. Переход к зданиям с нулевым уровнем выбросов

Для декарбонизации идеальным вариантом являются здания с нулевым выбросом — те, которые генерируют столько же энергии, сколько потребляют в год. Такие здания используют технологии возобновляемой энергии такие как геотермальные тепловые насосы, которые используют постоянную температуру Земли для эффективного отопления и охлаждения, или крышные тепловые насосы. Солнечные панели, что в солнечных районах может обеспечить 70–80% потребностей здания в электроэнергии.

В некоторых мегаполисах с достаточными ветровыми ресурсами ветровых турбин осуществимы. Системы хранения аккумуляторных батарей гарантируют стабильное электроснабжение, сохраняя дополнительную энергию для использования ночью или в пасмурную погоду.

Эти здания повышают энергетическую устойчивость за счет интеграции с интеллектуальными сетями, которые уравновешивают внешнее снабжение и местную генерацию. Согласно Net Zero Energy Coalition, эти структуры 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 посредством естественной фильтрации, городские парки и леса выполняют следующие функции: угольные стоки, сохраняя CO₂. Дождевая вода может просачиваться через проницаемые покрытия, снижая опасность затопление и снятие нагрузки 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 путем перехода от систем отопления на основе ископаемого топлива к электрическим тепловым насосам или заменители биомассы. Распределяя ресурсы между несколькими зданиями, системы централизованного теплоснабжения и охлаждения, которые централизуют распределение энергии в густонаселенных городских районах, повышают эффективность.

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 правительства. Все новые проекты должны соответствовать минимальным критериям энергоэффективности, определенным в соответствии с правилами зеленого строительства, такими как Международный кодекс энергосбережения. Баланс первоначальных затрат, налоговых льгот, грантов и субсидий побуждает застройщиков использовать 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

Используя электрические машины и Возобновляемая энергия для создания Powerhouse Telemark, чистой положительной энергетической структуры, Осло, Норвегия, установил стандарт для строительных площадок с нулевым уровнем выбросов. Благодаря стимулам и строгим требованиям, сингапурская Green Mark Incentive Scheme сертифицировала более 4,000 зданий, что привело к сокращению потребления энергии 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 насущная необходимость, а не долгосрочная цель. Инновационные материалы, энергоэффективные конструкцииДля удовлетворения этого спроса необходимо объединить усилия с использованием возобновляемых источников энергии и строгим регулированием, поддерживаемым 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 обоснованных решений сейчас проложит путь к сообществам с нулевым уровнем выбросов, которые обещают время, когда городское расширение и состояние окружающей среды сосуществовать. Города могут взять на себя ведущую роль в переходе мира к более устойчивому, стабильному и справедливому обществу, действуя 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