Vize regeneračního města budoucnosti

Prof. Dr. Gerhard Schmitt, ETH Zurich, zakládající ředitel Centra Singapur-ETH, hovoří o tom, proč jsou města příčinou i obětí změny klimatu, a o zásadních aspektech pro dosažení citlivých a regenerativních měst.

Inovace

Ukázky z jeho hlavního projevu na akci "Budoucnost udržitelné HVAC - trendy a inovace", kterou pořádala společnost Systemair ve švédském pavilonu na Expo 2020 v Dubaji ve Spojených arabských emirátech.

Prof. Dr. Gerhard Schmitt

Vize je jednoduchá: hledat budoucí města, která reagují a regenerují. Víme, že dnešní města jsou příčinou i obětí změny klimatu. Z tohoto důvodu musíme jít dál než k chytrým městům a přejít k městům, která reagují. Musíme jít dál než k udržitelným městům a přejít k městům regenerativním. A co je nejdůležitější, musíme zkoumat podniky reagující a regenerující ve prospěch společnosti.

V příštích 30 letech budou ve městech žít více než 2 miliardy lidí. Většina z nich se nebude stěhovat a žít v Evropě nebo Spojených státech, ale v Africe a Asii. Pokud budou trendy pokračovat, mohlo by na konci století žít na africkém kontinentu více lidí než v Asii.

Proto je zapotřebí technologických a společenských řešení, aby bylo možné uspokojit potřeby rostoucí městské populace v těchto teplejších oblastech světa. Klíčovou otázkou, kterou je třeba zvážit, je také řízení města budoucnosti a dovednosti a znalostní základna příští generace studentů a výzkumných pracovníků.

Města - problematika a řešení

Jak jsem již řekl, města jsou příčinou i obětí změny klimatu. V zemích, jako je Švédsko a Švýcarsko, jsme svědky něčeho, co lze považovat za luxusní klima, kterému by změna klimatu a vystavení vyšším teplotám mohlo v některých ohledech dokonce prospět. Tyto země mají řadu jezer, která mohou sloužit jako zásobárny energie, a mají také tendenci mít diverzifikovaný energetický mix.

V jiných částech světa se setkáváme s radikálně odlišným klimatem, které poskytuje jiný soubor problémů a řešení. Například v Singapuru každý přímo vidí a pociťuje důsledky změny klimatu a může s tím něco dělat. Masivní používání klimatizace využívající elektřinu vyráběnou spalováním zemního plynu si vybírá velkou daň na rozvodné síti. Je to také pádný argument pro dekarbonizaci prostřednictvím dovozu obnovitelné energie z jiných zdrojů.

Každé město má svou vlastní DNA, a tedy i specifické cesty k dosažení citlivého nebo regenerativního řešení. Pokud chcete směřovat k městům, která reagují na změny, jsou chytrá města dobrým výchozím bodem. Pojem chytrá města má širokou škálu definic. Přispívá k němu mnoho technologií, od chytrého parkování přes chytrou mobilitu až po chytré zásobování vodou a energií. Původní trend chytrých měst byl poháněn technologiemi. Tyto iniciativy se zaměřovaly na řízení města a jejich cílem nebylo nutně zapojení občanů do tohoto procesu.

Interiér chatky Monte Rosa (Valais, Švýcarsko)

Města jako modely udržitelnosti

V současnosti není dostatek udržitelných pracovních míst a situace se zhoršuje. Města jsou zodpovědná za 60 až 70 % globálních emisí a skleníkových plynů, takže s tím musíme něco udělat. Emise nejsou způsobeny pouze výrobou a spotřebou energie - musíme vzít v úvahu všechny zásoby a toky ve městě.

Několik příkladů: v Singapuru je nádrž v centru města, která se nachází necelých 100 metrů nad mořem, rekreační oblastí, ale slouží také k uchovávání vody a k vyrovnávání okolní teploty. Ve Švýcarsku je chata Monte Rosa ve výšce téměř 3 000 m n. m. důkazem toho, jak autonomní může být budova v takové výšce. Je vyrobena téměř celá ze dřeva, fantasticky lehkého materiálu, který umožňuje snadnou přepravu. V okresním měřítku je výhodné napojení budov na sítě pro chlazení nebo vytápění. Objekty, které produkují hodně tepla, jako jsou výzkumné budovy, mohou v létě přebytečné teplo odčerpávat do země. V zimě může tento dynamický systém ukládání do země využívat tepelná čerpadla k zajištění energie pro vytápění.

Fotovoltaická výroba elektřiny, dynamické ukládání do země a snižování emisí CO2 jsou příklady přechodu od udržitelných budov a čtvrtí k regenerativním. Aby byla města regenerativní, musí jejich části produkovat více zdrojů, než přijímají. V Německu a dalších evropských zemích existuje mnoho příkladů městských sídlišť, která vyrobí téměř třikrát více elektřiny, než za rok spotřebují. To není budoucnost - děje se to již nyní

Města a angažovanost občanů

Mnoho měst si dnes uvědomuje, že občané požadují, aby se podíleli na rozvoji svých měst. V citlivém (responzivním) městě by se měly do plánování a správy svého životního prostředí zapojit citlivé skupiny a jednotlivci. Vyjadřují, co potřebují a co navrhují. Ke sdělování svých představ využívají technologie chytrého města. V ideálním případě mají ve svých městech přístup ke stejným velkým datovým úložištím jako profesionální plánovači a projektanti.

Takové systémy lze vidět ve Švýcarsku s jeho přísnou přímou demokracií zdola nahoru. V Curychu a dalších švýcarských městech občané v neustálé komunikaci s politiky a politickými stranami navrhují, co by se mělo ve městě udělat. V Singapuru se v rámci jiného politického systému rozvíjí chytré město a chytrý národ. Při zavádění technologií do všech částí správy města se snaží konzultovat a radit svým občanům. Vídeň a skandinávská hlavní města, která se řadí na přední místa v kvalitě života, těží ze silné občanské angažovanosti svých občanů.

Občanská angažovanost je nezbytná, protože lidé žijící ve městech si uvědomují, co je potřeba. Znají teplotu; vědí, co funguje a co ne. Pokud mají k dispozici nástroje pro získávání a sdělování údajů a informací o městě, mohou technologické společnosti, stejně jako společnosti zabývající se vytápěním, větráním a klimatizací, pracovat mnohem lépe

Význam citlivých a regenerativních podniků

Odpovědné a regenerativní podniky by měly tyto zastřešující snahy podporovat. Projekt Cooling Singapore je jedním z příkladů, kdy se lidé aktivně podílejí na rozhodování o tom, co by se mělo ve městě změnit. Při přípravě projektu občané v průzkumech zkoumají možnosti a navrhují iniciativy, jako jsou zelené ulice. Navrhují, do jakých projektů investovat peníze z daní. Je působivé, jak dávají přednost dlouhodobým řešením před krátkodobými výhodnými řešeními. Sledují detaily a navrhují, kde v jejich čtvrti by se měly iniciativy realizovat. Tato spolupráce mezi městem a jeho obyvateli, podpořená inteligentními technologiemi, je důležitá.

Při regenerativním chlazení měst je třeba identifikovat aktivní a pasivní zdroje tepla a nahradit je obnovitelnými řešeními s menším nebo žádným tepelným vyzařováním. Klimatizace je často, ale ne vždy, řešením, protože na mnoha místech není možná ani žádoucí.

Při zkoumání nových opatření musíme mít na paměti, že problém má mnoho rozměrů. Topologie města, geometrie města, stavební materiály, průmysl, obchodní podniky, doprava a výroba energie - to vše přispívá k efektu městského tepelného ostrova. Pro tropické klima, jako je Singapur, existuje mnoho opatření ke zmírnění dopadů, jako je vegetace, vodní plochy, stínění, optimalizace materiálů, povrchů, doprava bez fosilních paliv a dovoz obnovitelné energie.

Je třeba provést zásadní změny, což není snadné. Nemůžete jen tak vypnout termostat pro celé město. Veškeré snahy o zmírnění dopadů je tedy třeba zvážit z hlediska nákladů a jejich dopadu na životní prostředí, zdraví a ekonomiku. Pokud se město rozhodne snížit teplotu a zvýšit venkovní tepelný komfort, musí zvážit faktory, jako jsou materiály, energie, vegetace, stínění, doprava, geometrie města a vodní prvky a jejich vzájemné propojení. Pro tento účel se jako nezbytná výpočetní podpora objevují digitální dvojčata.

Proč budovat digitální dvojčata

Simulace pomáhají definovat nejlepší možnosti chlazení vytvořením scénářů "co kdyby". Vytvořením digitálních dvojčat můžeme studovat účinnost různých iniciativ, ať už jde o dálkové chlazení nebo elektromobily. Modely a efektivní vizualizace mohou pomoci ukázat dopad různých faktorů a měření na budoucí město.

Pro Singapur jsme vytvořili interaktivní vizualizaci pro občany a rozhodovací orgány, aby si mohli vyzkoušet dynamické chování města v průběhu dne: sledovat dynamiku efektu městského tepelného ostrova ve 2:00 v noci oproti 5:00 nebo 6:00 ráno; sledovat dopad dopravy v dopravní špičce a její emise na městský systém; kolem 10. hodiny ranní: Pozorují, jak mořský vánek mírně ochlazuje části města a jak teplota stoupá mezi 13:00 a 15:00; sledují, že v 16:00 nebo 17:00 lidé odjíždějí domů, čímž do městského systému přidávají další teplo, a že v noci teplo z budov sálá ven a znepříjemňuje spánek. To jsou běžné problémy, s nimiž se potýká mnoho měst, a pokročilé společnosti zabývající se vytápěním, větráním a klimatizací nabízejí některá z řešení, jak je vyřešit. S pomocí digitálních dvojčat můžeme dospět ke scénářům, jak město neustále zlepšovat.

Stručně řečeno, vize regenerativních měst budoucnosti vyžaduje informovanou společnost, citlivou správu, regenerativní podniky, integraci opětovného využití a recyklace, nová pracovní místa v oblasti chlazení a vytápění na bázi přírody, více partnerství veřejného a soukromého sektoru a hlavně: občany, kteří budou tento vývoj podporovat.