Направления исследований, связанные с городом и климатом

Энергия и инфраструктура

Основная цель, к которой необходимо стремиться, создавая климатически нейтральный город – переход на возобновляемые источники энергии. Эта цель требует не только новых решений для производства энергии. Нужно реорганизовать всю энергетическую систему. В связи с этим возникают вопросы: энергия должна быть получена централизованно или локально? Как аккумулируется энергия? Как городские районы можно использовать для производства энергии?

Земля в мегаполисах стоит дорого, поэтому возрастает потребность в ее эффективном использовании. Объединение различных типов инфраструктуры может способствовать этому. Например, если маршруты перемещения людей и товаров будут продуманно связаны, освободится место для создания зон отдыха. Инфраструктура, созданная для утилизации отходов, также может быть связана и объединена в сеть с другими типами инфраструктуры.

Такие решения предлагает инициатива Общества им. Фраунгофера «Моргенштадт» в своем проекте «Улица будущего». В рамках этого проекта были разработаны различные концепции улицы будущего, в основе каждой из которых – создание сети самоуправляемого транспорта и пространства для пешеходов и велосипедистов.

Децентрализация экономит энергию

Употребление продуктов, созданных в регионах, становится все более популярным. Особенно это актуально для продуктов питания. Но и строительные материалы, например, также можно изготавливать в регионах, где этому благоприятствуют природные условия (как в доиндустриальные времена). Такой подход поможет сократить использование энергоемкого транспорта.

Большой вклад в сохранение ресурсов смогут внести так называемые городские шахты. Имеется в виду добыча полезных ископаемых из отходов и сточных вод в городах. Этот способ получения ценных элементов поможет экономить энергию за счет того, что процессы переработки будут происходить непосредственно на местах добычи. Иными словами, больше не нужно будет использовать транспортные маршруты для перевозки отходов на большие расстояния, чтобы извлечь из них соответствующие материалы.

Институт экологического развития территории им. Лейбница (IOER) изучает, как населенные пункты могут проектироваться и развиваться с точки зрения эффективного использования ресурсов. Основное внимание уделяется вопросам бережного и безвредного для окружающей среды использования земли и природных ресурсов.

Мобильность будущего

Транспортные системы довольно существенно загрязняют окружающую среду парниковыми газами. Развитие инноваций необходимо для сокращения выбросов парниковых газов с помощью различных способов – применения энергоэффективных двигателей и перехода на источники энергии, не влияющие на климат. В то же время эта цель может быть достигнута, только если удастся наладить «умную» организацию трафика и сократить ненужный поток машин.
Здесь возможны различные подходы.

Мегаполисы мира уже прилагают огромные усилия, чтобы сделать местный общественный транспорт, а также передвижение на велосипедах и пешком более привлекательными для населения.

Так называемая модель Карлсруэ, например, позволила продлить трамвайные пути из центра города в его окрестности. Эта инициатива стала успешной и применяется в других городах, таких как Кассель или Саарбрюккен. В Штутгарте, где еще в 1960-е годы транспортная система была ориентирована на автомобильное движение, снова проложены пешие маршруты через так называемое пешеходное кольцо, чтобы сократить использование непопулярных подземных переходов. Планируется частично проложить автотрассы под землей. Так же как и во многих немецких городах, здесь постоянно расширяется скоростное железнодорожное сообщение.

Москва также расширяет свою сеть метро с невероятной скоростью, а кроме того, выделяет специальные полосы для автобусов.

В часы низкого спроса, а также для так называемой «последней мили» (заключительного этапа поездки до работы или дома) в жилых районах можно организовать вызов небольших самоуправляемых транспортных средств.

Немецкий институт урбанистики (Difu) в настоящее время изучает вопрос, как подобные «предложения по запросу» в регионе Ганновер могут быть введены в дополнение к существующему общественному транспорту.

В Нюрнберге беспилотные поезда функционируют уже с 2010 года. Сложнее автоматизировать трамваи, поскольку у них гораздо больше точек соприкосновения с другими видами транспорта. В настоящее время компания Siemens в Потсдаме занимается испытаниями беспилотного трамвая.
В баварском Бад-Бирнбахе с 2017 года запущен самоуправляемый микроавтобус на электродвигателе. С 2019 года это транспортное средство, принадлежащее дочерней компании Deutsche Bahn AG, перевозит пассажиров от города до железнодорожного вокзала, расположенного в 1,5 километрах. С 2019 года в качестве эксперимента такой беспилотный микроавтобус был запущен и в Берлине.

Таким образом, в будущем встанет вопрос: как должна выглядеть транспортная инфраструктура? Для какого вида транспорта необходимо прокладывать трассы? Можно ли организовать совместное использование существующих инфраструктур? Все эти вопросы касаются также перевозок товаров в городе, объемы которых значительно увеличиваются благодаря онлайн-торговле.

Так, Университет строительства и художественного конструирования Баухаус разрабатывает проект, в котором исследуются модели эффективного использования пространства для движения транспорта в городских условиях. В настоящее время на кафедре градостроительства и городского транспорта Рейнско-Вестфальского технического университета Ахена (RWTH Aachen) проводится исследование того, как железнодорожная самоуправляемая транспортная система может быть встроена в городскую инфраструктуру. Планируется использовать транспортные средства существенно меньшего размера, чем на классических железных дорогах. Такой транспорт сделает возможным прямое сообщение с гибким графиком и без пересадок. В сочетании с трамвайными путями или электротранспортом в пригородах будет обеспечена гибкость железнодорожной системы.

И наконец, одна из самых больших проблем заключается в снижении трафика. Наряду с непопулярными мерами регулирования, такими как запреты на проезд и платные дороги, в стратегию городского планирования включены также долгосрочные возможности снижения трафика на дорогах. Они заключаются в том, чтобы сделать маршруты к работе, магазинам и местам отдыха как можно короче. Это может быть достигнуто, например, путем строительства школ, торговых центров или государственных учреждений в подходящих местах.

Строительство будущего 

Еще один фактор, способствующий росту выбросов парниковых газов, – отопление и охлаждение зданий. Что касается новостроек, там технологии энергоэффективности уже достаточно развиты. Экологичные городские кварталы во многих городах по всему миру демонстрируют огромный потенциал экономии, который предлагают энергосберегающие технологии.

Но практика применения энергосберегающих технологий должна распространяться и на реновацию старых зданий. Они нередко являются памятниками архитектуры, к которым население относится с большой симпатией, поэтому бережное отношение к ним способствует сохранению качества жизни. Но даже в менее старых зданиях с точки зрения климата лучше провести ремонт, чем снести их и построить новые, поскольку при этих строительных работах происходят выбросы вредных веществ в больших объемах. Именно поэтому экспертов просят разработать концепции поддержания существующих зданий и адаптации их к современным стандартам защиты климата.

И последнее, но не по значению: климат можно активно защищать, более эффективно используя жилые площади. В рамках проекта «OptiWohn» Вуппертальский институт климата, окружающей среды и энергетики исследует, как можно оптимизировать жилое пространство при строительстве новых зданий.

Городской микроклимат

Климат меняется не только в глобальном масштабе. Многие города чувствуют последствия изменения климата непосредственно на локальном уровне, будь то из-за повышения температуры летом или из-за увеличения риска наводнений, вызванных, например, сильными дождями.

Массовое заселение городских пространств в XX веке также в значительной степени способствовало возникновению экстремальных климатических явлений в мегаполисах.
Озеленение, холодные коридоры и акватории играют главную роль в улучшении условий микроклимата. Для озеленения, которое позволит обогатить воздух кислородом и создать прохладу, подходят как транспортная инфраструктура (например, трамвайные пути), так и крыши и фасады зданий.

На микроуровне улучшить климат мегаполиса поможет «городское садоводство», то есть выращивание сельскохозяйственных культур в его районах.

Междисциплинарные задачи

Технические решения для экологичного благоустройства мегаполисов активно развиваются. Многое уже протестировано и готово к использованию, о чем рассказывалось выше. Другие технологии все еще находятся в стадии разработки. Благоприятная для климата перестройка городов – долгосрочная задача, требующая объединения разных научных дисциплин. Аналогичным образом всех членов городской среды необходимо вовлечь в этот процесс, поскольку он должен быть принят обществом в целом. И наконец, возникает вопрос, каким образом спроектировать эти новые решения, эти инновации, чтобы их можно было интегрировать в систему рыночной экономики.

Для решения всех этих задач, помимо разнообразных технических наук, также востребованы социальные и экономические дисциплины. Необходимо разработать такие модели эксплуатации для новых типов инфраструктуры, которые позволят активно действовать в условиях рыночной экономики. Требуются общие стандарты для инновационных технологий, например в области электромобильности. Бизнес, наука и политика в равной степени ставят перед собой задачу создать для этого соответствующие условия.

Так, предоставление прав гражданскому обществу решать вопросы, связанные с экологией, на местном уровне повысит готовность населения участвовать в процессах трансформации общества.

Благодаря тому, что культура планирования и участия в России и Германии несколько различается, а также тому, что гражданское общество двух стран сформировано по-разному, Германия и Россия могут учиться друг у друга. Мероприятия в рамках ежегодной темы DWIH «Город и климат» станут платформой для этого.

Автор: Иржи Хёнес, Московская немецкая газета