Vízia regeneratívneho mesta budúcnosti

Prof. Dr. Gerhard Schmitt, ETH Zürich, zakladajúci riaditeľ, Singapore-ETH Centre, hovorí o tom, prečo sú mestá príčinami aj obeťami klimatickej zmeny, a o kritických úvahách na dosiahnutie reagujúcich a regeneratívnych miest.

Inovácie

Výňatky z jeho hlavného prejavu počas podujatia spoločnosti Systemair „Budúcnosť udržateľného HVAC – Trendy a inovácie“, ktoré sa konalo vo švédskom pavilóne na výstavisku Expo 2020 v Dubaji v Spojených arabských emirátoch.

Prof. Dr. Gerhard Schmitt

Vízia je jednoduchá: hľadajte mestá budúcnosti, ktoré reagujú a regenerujú. Vieme, že dnešné mestá sú príčinami aj obeťami klimatických zmien. Z tohto dôvodu musíme ísť nad rámec inteligentných miest a musíme sa posunúť smerom k mestám, ktoré reagujú. Musíme ísť nad rámec udržateľných miest a posunúť sa smerom k mestám obnovujúcim sa. Najdôležitejšie je, že musíme preskúmať reagujúce a regeneratívne podniky pre dobro spoločnosti.

V nasledujúcich 30 rokoch bude v mestách žiť viac ako 2 miliardy ľudí. Väčšina z nich sa nebude pohybovať a žiť v Európe alebo Spojených štátoch, ale v Afrike a Ázii. Ak budú trendy pokračovať, do konca storočia by mohlo žiť na africkom kontinente viac ľudí ako v Ázii.

Ako také sú potrebné technologické a spoločenské riešenia na uspokojenie potrieb rastúcej mestskej populácie v týchto teplejších oblastiach sveta. Riadenie mesta budúcnosti, ako aj základňa zručností a vedomostí budúcej generácie študentov a výskumníkov sú tiež kritickými otázkami, ktoré treba zvážiť.

Mestá – problém a riešenie

Ako som už povedal, mestá sú zároveň príčinami a obeťami klimatických zmien. V krajinách ako Švédsko a Švajčiarsko vidíme to, čo možno považovať za luxusnú klímu, ktorá by v niektorých ohľadoch mohla dokonca profitovať zo zmeny klímy a vystavenia vyšším teplotám. Takéto krajiny majú množstvo jazier, ktoré môžu slúžiť ako zariadenia na skladovanie energie, a majú tiež tendenciu mať diverzifikovaný energetický mix.

V iných častiach sveta vidíme radikálne odlišnú klímu, ktorá poskytuje iný súbor problémov a riešení. Napríklad každý človek v Singapure priamo vidí a cíti dôsledky klimatických zmien a môže proti tomu niečo urobiť. Masívne používanie klimatizácie využívajúce elektrinu vyrobenú spaľovaním zemného plynu si vyberá veľkú daň v sieti. Je to tiež silný argument pre dekarbonizáciu dovozom obnoviteľnej energie z krajín mimo regiónu.

Každé mesto má svoju vlastnú DNA, a teda aj konkrétne cesty k dosiahnutiu citlivého alebo regeneratívneho riešenia. Ak sa chcete posunúť smerom k mestám, ktoré reagujú, inteligentné mestá sú dobrým východiskovým bodom. Pojem inteligentné mestá má širokú škálu definícií. Prispievajú k nemu mnohé technológie, od inteligentného parkovania cez inteligentnú mobilitu až po inteligentné zásobovanie vodou a energiou. Počiatočný trend inteligentných miest bol poháňaný technológiami. Tieto iniciatívy boli zamerané na riadenie mesta a nemuseli byť nevyhnutne zamerané na to, aby sa do procesu zapojili aj občania.

Interiér chaty Monte Rosa (Valais, Švajčiarsko)

Mestá ako modely udržateľnosti

Dnes nie je dostatok udržateľných miest a zhoršuje sa to. Mestá sú zodpovedné za 60 – 70 % globálnych emisií a skleníkových plynov, takže s tým musíme niečo urobiť. Emisie nie sú spôsobené len výrobou a spotrebou energie – musíme zvážiť všetky zásoby a toky v rámci mesta.

Niekoľko príkladov: V Singapure je nádrž v centre mesta, menej ako 100 m nad morom, rekreačnou oblasťou, ale používa sa aj na skladovanie vody a vyrovnávanie teploty okolia. Vo Švajčiarsku je chata Monte Rosa, takmer 3000 m nad morom, dôkazom toho, akú autonómiu môže mať budova v takej výške. Je vyrobená takmer výlučne z dreva, fantastického ľahkého materiálu, ktorý umožňuje jednoduchú prepravu. V okresnom meradle sú výhody pripojenia budov do sietí na chladenie alebo vykurovanie. Zariadenia, ktoré produkujú veľa tepla, ako napríklad výskumné budovy, môžu v lete prečerpať prebytočné teplo do zeme. V zime môže tento dynamický zemný akumulačný systém využívať tepelné čerpadlá na poskytovanie energie na vykurovanie.

Fotovoltaická (PV) výroba elektriny, dynamické ukladanie do zeme a znižovanie CO2 sú príkladmi prechodu od trvalo udržateľných budov a štvrtí smerom k regeneračným. Pre regeneratívne mestá musia ich časti produkovať viac zdrojov, ako berú. Existuje množstvo príkladov mestských sídiel v Nemecku a iných európskych krajinách, ktoré vyrobia takmer 3-krát viac elektriny, ako spotrebujú v priebehu jedného roka. Toto nie je budúcnosť – deje sa to teraz.

Mestá a občianska angažovanosť

Dnes mnohé mestá uznali, že občania požadujú zapojenie sa do rozvoja ich miest. V reagujúcom (responzívnom) meste by sa do plánovania a manažmentu ich biotopu mali zapojiť reagujúce skupiny a jednotlivci. Vyjadrujú, čo potrebujú a čo navrhujú. Na komunikáciu svojich myšlienok využívajú technológie smart city. V ideálnom prípade majú prístup k rovnakým zásobníkom veľkých dát vo svojich mestách ako profesionálni plánovači a dizajnéri.

Takéto systémy možno pozorovať vo Švajčiarsku s prísnou priamou demokraciou zdola nahor. V Zürichu a ďalších švajčiarskych mestách občania v neustálej komunikácii s politikmi a politickými stranami navrhujú, čo by sa malo v meste urobiť. Na základe iného politického systému Singapur rozvíja inteligentné mesto a inteligentný národ. Pri zavádzaní technológií do každej časti riadenia mesta hľadá konzultácie a rady od svojich občanov. Viedeň a škandinávske hlavné mestá, ktoré sú vysoko v kvalite bývania, ťažia zo silnej občianskej angažovanosti svojho obyvateľstva.

Občianska angažovanosť je základom, pretože ľudia žijúci v mestách si uvedomujú, čo je potrebné. Poznajú teplotu; vedia, čo funguje a čo nie. Ak majú nástroje na extrakciu a komunikáciu mestských údajov a informácií, technologické spoločnosti, ako napríklad HVAC spoločnosti, môžu pracovať oveľa lepšie.

Význam responzívnych a regeneratívnych podnikov

Responzívne a regeneratívne podniky by mali podporovať toto zastrešujúce úsilie. Projekt Cooling Singapore je jedným z príkladov, kde ľudia zohrávajú aktívnu úlohu v procese rozhodovania o tom, čo by sa malo v meste zmeniť. Pri príprave projektu občania v prieskumoch skúmajú možnosti a navrhujú iniciatívy, ako sú zelené ulice. Navrhujú, do akých projektov investovať peniaze z daní. Je pôsobivé, ako vyberajú dlhodobé riešenia pred krátkodobými výhodnými riešeniami. Sledujú detaily a navrhujú, kde v ich susedstve by sa mali iniciatívy realizovať. Táto spolupráca medzi mestom a jeho obyvateľstvom podporovaná inteligentnými technológiami je dôležitá.

Pri ochladzovaní miest regeneratívnym spôsobom musíme identifikovať aktívne a pasívne zdroje tepla a nahradiť ich obnoviteľnými riešeniami s menším alebo žiadnym vyžarovaním tepla. Klimatizácia je často, ale nie vždy riešením, keďže na mnohých miestach nie je možná ani žiadúca.

Pri skúmaní nových opatrení musíme pamätať na to, že problém má mnoho rozmerov. Mestská topológia, mestská geometria, stavebné materiály, priemysel, komerčné podniky, doprava a výroba energie prispievajú k efektu mestského tepelného ostrova. Pre tropické podnebie, akým je Singapur, existuje veľa zmierňujúcich opatrení, ako je vegetácia, vodné útvary, tienenie, optimalizácia materiálov, povrchov, preprava bez fosílií a dovoz obnoviteľnej energie. 

Sú potrebné zásadné zmeny, a to nie je jednoduché. Nemôžete len tak vypnúť termostat pre celé mesto. Je preto potrebné zvážiť všetky snahy o zmiernenie, pokiaľ ide o náklady a ich vplyv na životné prostredie, zdravie a hospodárstvo. Ak sa mesto rozhodne znížiť teplotu a zvýšiť vonkajšiu tepelnú pohodu, musí vziať do úvahy faktory, ako sú materiály, energia, vegetácia, tienenie, doprava, mestská geometria a vodné prvky a ako sú navzájom prepojené. Na tento účel sa ako nevyhnutná výpočtová podpora javia digitálne dvojčatá.

Prečo stavať digitálne dvojčatá

Simulácie pomáhajú definovať najlepšie možnosti chladenia vytvorením scenárov „čo ak“. Vytvorením digitálnych dvojčiat môžeme študovať efektivitu rôznych iniciatív, či už ide o okresné chladenie alebo elektrické vozidlá. Modely a efektívne vizualizácie môžu pomôcť ukázať vplyv jednotlivých faktorov a meraní na budúce mesto.

Pre Singapur sme vytvorili interaktívnu vizualizáciu pre občanov a osoby s rozhodovacou právomocou, aby mohli zažiť dynamické správanie mesta v priebehu celého dňa: sledujú dynamiku efektu mestského tepelného ostrova o 2:00 v noci v porovnaní s 5:00 alebo 6:00 ráno; sledujú vplyv dopravnej špičky a jej emisií na mestský systém; okolo 10:00 - 11:00 hodiny sledujú morský vánok, ktorý mierne ochladzuje časti mesta a stúpajúcu teplotu medzi 13:00 až 15:00 popoludní; vidia, že o 16:00 alebo 17:00 hodine ľudia jazdia domov, čím pridávajú viac tepla do mestského systému a že v noci teplo z budov vyžaruje von a znepríjemňuje spánok. Toto sú bežné problémy, ktoré má mnoho miest a vyspelé HVAC spoločnosti poskytujú niektoré z riešení na ich vyriešenie. Pomocou digitálnych dvojčiat môžeme dospieť k scenárom na neustále zlepšovanie mesta.

Stručne povedané, vízia regeneratívnych miest budúcnosti si vyžaduje informovanú spoločnosť, citlivú správu vecí verejných, regeneratívne podniky, integráciu opätovného použitia a recyklácie, nové pracovné miesta v oblasti chladenia a vykurovania založenom na prírode, viac verejno-súkromných priemyselných partnerstiev a čo je najdôležitejšie: občanov, ktorí tento rozvoj podporia.