أثر التخطيط الحضري على بناء استخدام الطاقة والاستدامة

The Hidden Lever: How Urban Planning Shapes Building Energy Use and Sustainability

وقد ركزت الجهود الرامية إلى خفض استهلاك الطاقة على تحسين المكونات الفردية: تحسين العزل، والارتفاع في الكفاءة في نظم HVAC، والإضاءة باستخدام الطاقة، والثباتات الحرارية الذكية، وهذه التدابير هامة، ولكنها لا تتناول سوى نصف المعادلة، ولا يوجد مبنى في عزلة، بل إنه يقع في شبكة من الشوارع، محاطة بهياكل أخرى، ويفضي إلى اتخاذ قرارات ذات كفاءة في مجال الطاقة، ويضع إطاراً ملائماً للطبيعة الحضرية.

فهم التخطيط الحضري ودوره في نتائج الطاقة

إن التخطيط الحضري هو الممارسة المهنية لتوجيه تنمية المدن والبلدات والمجتمعات المحلية، وهو يشمل تصميم أنماط استخدام الأراضي وشبكات النقل ونظم الهياكل الأساسية والمساحات العامة لتهيئة بيئات وظيفية ومنصفة ومستدامة، وفي حين أن كفاءة الطاقة ليست دائما الهدف الأكثر وضوحا في التخطيط، فإن كل قرار تخطيطي ينطوي على عواقب تتعلق بالطاقة، ووضع تقسيم فرعي جديد، وسير الشارع، والحدود القصوى في منطقة وسط المدينة، ومواقع جميع المباني الريحية.

وقد برز التخطيط في فترة ما بعد الحرب العالمية الثانية، في الماضي، فصل الاستخدامات، والزحف المتدني، والتبعية في السيارات، وهذا النموذج، في حين يوفر الخصوصية والفضاء، ويخلق فترات طويلة، وطول البصمات الأساسية، والمباني التي كثيرا ما تكون غير مجهزة بمواقع جيدة، مقارنة بالظروف المناخية، وقد بدأت أزمة الطاقة في السبعينات في التحول في التفكير، واليوم، فإن وجود مجموعة متنامية من نظم البحث والممارسة التقليدية يمكن أن يؤدي إلى تحقيق فوائد في كل منها إلى تحقيق وفورات في كل من مستويات مختلفة من المدخرة في مجال النقل العابر

أهم مصانع البناء الحضري التي تتطلب الطاقة

بناء الكثافة وعلم التمثال

فالكثافة هي أحد أكثر العوامل تأثيرا في بناء استخدام الطاقة، وفي تنمية الضواحي المنخفضة الكثافة، تتعرض المنازل ذات العائلات الواحدة إلى جميع الجوانب، مما يؤدي إلى ارتفاع حمولات التدفئة والتبريد على قدم مربع، وعلى النقيض من ذلك، فإن أنواع الإسكان المرفقة مثل المنازل الحضرية، والثدي، ومباني الشق تتقاسم حوائط مشتركة، مما يقلل من الخسائر في الأرواح في المباني الصيفية.

توجه الشوارع والمقياس الجيولوجي للكانيون

إن توجه الشوارع وجمود الوادي الحضري الذي تشكله المباني على أي من الجانبين له تأثير مباشر على إمكانية الوصول إلى الطاقة الشمسية وأنماط الرياح، وفي المناخات الباردة، تتيح الشوارع التي تتجه شرقا غرباً مزيداً من الإشعاع الشمسي للوصول إلى مواجهات البناء في الشتاء، مما يقلل من الطلب على التدفئة، وفي المناخات الساخنة، يمكن أن تؤدي الشوارع الأضيق والمباني الأطول إلى تقليل الحمولات المبردة.

استخدام الأراضي

فتنمية استخدامات ثابتة، حيث توجد الاستخدامات السكنية والتجارية والاستجمامية في مسافات المشي، تقلل من رحلات المركبات وما يرتبط بها من استهلاك للطاقة، ولكن فوائد الطاقة تمتد إلى ما يتجاوز النقل، وعندما يعيش الناس بالقرب من العمل والمتاجر والخدمات، فإن من الأرجح أن يقضوا وقتا في حيهم، ويدعمون الأعمال التجارية المحلية، ويقللون من الحاجة إلى مراكز كبيرة وكثيفة الاستخدام للطاقة، كما أن الأحياء المختلطة تميل إلى أن تكون لديها نماذج مثبت وجودها.

البنية التحتية الخضراء والوجه السطحي

ويمكن أن تؤدي المواد الرأسمالية والنباتات التي تغطي الأرض في المدينة إلى تأثير قابل للقياس على استخدام الطاقة، كما أن الأسطح المظلمة مثل مواقف السيارات الأسفلت والأسطح المظلمة تستوعب الإشعاع الشمسي وتعيد إشعاله على أنه حرارة، وترفع درجة الحرارة المحيطة في ظاهرة معروفة بتأثيرات الجزر الحرارية الحضرية، ويمكن أن تؤدي هذه الزيادة في الحرارة إلى زيادة الطلب على الطاقة بنسبة تتراوح بين 10 و 20 في المائة في الصيف.

The Urban Heat Island Effect and Its Energy Consequences

إن أثر جزيرة الحرارة الحضرية ظاهرة موثقة جيداً، حيث تكون المناطق الحضرية أكثر دفئاً بكثير من محيطها الريفي، وتشمل الأسباب الرئيسية استبدال أسطح النباتات بمواد مظلمة وغير صالحة، ودفء النفايات من المباني والمركبات والعمليات الصناعية، ومقياس الطاقة في المناطق الحضرية الذي يضخ حرارة، حيث أن تأثيرات هذه المادة تزيد في درجات الحرارة في المدن بنسبة تتراوح بين 1 و7 درجات مئوية.

ويمكن أن يعالج التخطيط الحضري تأثيرات النسيج العالمي من خلال مزيج من الاستراتيجيات، كما أن زيادة الطلاء (الإنتقائية) للأسطح والأرصفة تقلل من كمية الطاقة الشمسية التي يستوعبها النسيج الحضري، كما أن الأسطح الباردة التي ترسم بيضاء أو ملوثة بمواد مائلة، يمكن أن تقلل درجات الحرارة السطحية في السقف بمقدار 30 درجة مئوية، مما يقلل من استخدام الطاقة في أسطح المباني بنسبة تتراوح بين 10 و 15 في المائة.

النقل - تكامل استخدام الطاقة وبناءها

وكثيرا ما يعامل استخدام الطاقة في النقل والبناء على أنه قطاع منفصل، ولكنهما يرتبطان ارتباطا عميقا بأنماط استخدام الأراضي، كما أن المسافة بين السكان والبيوت والعمل والمدرسة والمتاجر تحددها إلى حد كبير الكثافة ومزج الاستخدامات في منطقة ما، وفي الضواحي ذات التوجه الذاتي، فإن متوسط الأميال التي تسافر في كل أسرة يمكن أن يكون أعلى من الحد الأقصى من تأثيرات في أماكن وقوف السيارات، بل في الأحياء المدمجة.

فالتنمية الموجهة نحو النقل العابر هي استراتيجية رئيسية لتكامل النقل واستخدام الأراضي، حيث تركز تنمية استخدام الطاقة على كثافة استخدام الطاقة، وتطوير الاستخدام المختلط في نطاق نصف ميل من محطات العبور، وإنشاء أحياء قابلة للسير تقلل من الاعتماد على السيارات، وتميل المباني في مناطق التدفئة إلى زيادة كفاءة الطاقة، لأنها في كثير من الأحيان أحدث، وتسمح بارتفاع مستوياتها، وتستفيد من كثافة النقل التي تسمح بنظم الطاقة في المناطق الحضرية، التي توجد فيها نسبة مئوية مبسطة من مشاريع الصيانة في مناطق المرور العابر.

أدوات واستراتيجيات السياسات العامة للتخطيط الحضري البسيط للطاقة

:: مدونات التزوير والمدوّنات القائمة على الاستمارة

وتفصل المناطق التقليدية في المناطق البرية، وكثيرا ما تُلزم بحجم كبير، وشوارع واسعة، وقوافل واسعة، وكلها تزيد استهلاك الطاقة، وتوفر الرموز القائمة على الاستمارة بديلا عن التركيز على الشكل المادي للمباني والأماكن العامة بدلا من الاستخدام، وتنظم وضع المباني، والطول، والتدليك، وتصميم المزادات من أجل إنشاء مناطق قابلة للسير، وفعالة من حيث الطاقة، مثلا، قد يتطلب وضع مدونة نموذجية للممرات

مدونات البناء الخضراء ومعايير الأداء

كما أن مدونات الطاقة في المباني تحدد المعايير الدنيا للعزل والنوافذ ونظم البيوت والضوء، وفي حين تطبق هذه الرموز على مستوى المباني الفردية، فإن التخطيط الحضري يمكن أن يضاعف أثرها من خلال سياسات على نطاق المنطقة، وعلى سبيل المثال، يمكن أن تعتمد المدينة مدونة للتمديد تتطلب تشييدا جديدا يتجاوز رمز الطاقة الحكومي بنسبة معينة، كما يمكن أن يتطلب ذلك من جميع المباني داخل منطقة معينة، مثل وسط المدينة أو منطقة العبور، إدخال تحسينات على نظام البناء الأخضر.

الكثافة والبرامج الحافزة

ويمكن أن تتيح العلاوات الكثيفة للمطورين بناء مناطق أرضية أو أكثر من تصاريح تقسيم المناطق الأساسية مقابل توفير المنافع العامة، مثل السكن الميسور التكلفة، أو الحيز العام، أو سمات البناء الخضراء، كما يمكن للمخططين أن يهيدوا الكثافة اللازمة لتحفيز كفاءة الطاقة، أو الطاقة المتجددة، أو التصميم المستدام، وقد يتاح للمطور مثلاً مجالاً أدنى لتحقيق مستوى معين من أداء الطاقة أو تشجيع وحدات خفض الدخل الشمسية على الحد الأدنى.

نظم الطاقة المحلية والصناعات المجتمعية

وفي مناطق كثيرة، تُستخدم نظم الطاقة الحرارية والمباني المتعددة المبردة من منشأة مركزية، وتحقيق الكفاءة بنسبة تتراوح بين 30 و 50 في المائة مقارنة بنظم البناء الفردية، ويمكن أن تستخدم هذه النظم معاً الحرارة والطاقة الحرارية الأرضية والطاقة الشمسية والحرارة من النفايات من العمليات الصناعية، كما أن التخطيط الحضري ضروري للطاقة في المناطق لأن النظام يتطلب كثافة كافية من العملاء، كما أن هناك أمثلة منسقة على المنافذ والهياكل الأساسية في المدن.

أمثلة وأدلة حقيقية على الصعيد العالمي

كوريتيبا، البرازيل

ويُعترف بأن كوريتيبا رائدة في التخطيط الحضري المستدام، ففي السبعينات، نفذت المدينة نظاما للنقل السريع بالحافلات على طول الممرات المخصصة، حيث تتركز تنمية الكثافة على طول تلك الممرات، كما أن مدونة التخطيط لا تسمح إلا باستخدام المباني الأطول والكثافة العليا على المباني المتاخمة لخطوط منع انتقال العدوى، مما يخلق مدينة خطية يعيش فيها معظم السكان في مسافات من ارتفاع معدل الحرارة.

فريبورغ، ألمانيا

فريبيبورغ معروف لالتزامه بالاستدامة، لا سيما في مقاطعة فوبان، وبناء قاعدة عسكرية سابقة، فانوبان هو حي يقل فيه السيارات حيث تكون معظم الشوارع سهلة المنال، ومركبة السيارات مقصورة على الطرف، وتبنى المباني على مستويات عالية من الطاقة، بما في ذلك التصميم الشمسي، وتركيب الطاقة في المناطق، وأجهزة الوقود الشمسية.

بورتلاند، أوريغون

"البورتلاند" كان قائداً في التخطيط الحضري المستدام في الولايات المتحدة قانون الولاية في المدينة لعام 1973 الذي يتطلب حدود النمو الحضري" "يُظهر أنّه يُمكن لـ "بورتلاند" أن يُحدّد كثافة الطاقة في المدينة"

العوائق التي تعترض التنفيذ

وعلى الرغم من الفوائد الواضحة، فإن إدماج اعتبارات الطاقة في التخطيط الحضري يواجه عدة حواجز، ومن بين الحواجز السياسية والمؤسسية تجزؤ الإدارة، حيث يعمل التخطيط والنقل ووكالات الطاقة في صواعق دون تنسيق، وكثيرا ما تتخذ قرارات استخدام الأراضي على الصعيد المحلي، بينما تُحدد سياسة الطاقة على مستوى الدولة أو الصعيد الوطني، مما يؤدي إلى حدوث تفاوت بين السلطة والنتائج، كما أن مدونات الحداد وأنظمة التخصيب غالبا ما تكون عفا عليها الزمن وتقاوم التغيير.

The Path Forward: Integrated Planning for a Low-Carbon Future

والدليل واضح: إن التخطيط الحضري عامل حاسم في بناء استخدام الطاقة واستدامتها، فالاتفاق والتنمية المختلطة الاستخدام والمرور العابر، إلى جانب الهياكل الأساسية الخضراء ومعايير البناء ذات الأداء العالي، يمكن أن يقلل استهلاك الطاقة بنسبة تتراوح بين 30 و 50 في المائة مقارنة بالأنماط التقليدية، وهذه الوفورات ليست نظرية، بل هي دلالة على ذلك في المدن في جميع أنحاء العالم، ويتمثل التحدي في توسيع نطاق هذه النهج وإدماجها في ممارسات التخطيط الرئيسية.

ومن شأن عدة استراتيجيات أن تعجل بالتقدم، أولا، أن يعتمد المخططون خططا شاملة تعالج استخدام الطاقة بشكل صريح، وتحدد أهدافا قابلة للقياس للحد من استهلاك الطاقة وانبعاثات غازات الدفيئة، وثانيا، ينبغي إصلاح مدونات الحد من الطاقة وأنظمة التنمية لإزالة الحواجز أمام الكثافة والاستخدامات المختلطة والبناء الأخضر، وحفز تصميم الاقتصاد في الطاقة، ثالثا، ينبغي أن تستثمر المدن في نظم الطاقة المتجددة على صعيد المقاطعات وعلى نطاق المجتمعات المحلية، باستخدام القوة الشرائية وسلطتها التنظيمية.

فالتخطيط الحضري ليس فقط بشأن استخدام الأراضي، بل يتعلق بتشكيل النظم التي تحدد كيف نعيش ونتحرك ونستهلك الموارد، ومن خلال معالجة استخدام الطاقة كمصدر أساسي للتخطيط بدلا من التفكير بعد ذلك، يمكن للمدن أن تخلق بيئات مريحة وميسورة التكلفة ومستدامة، ويمكن أن تُتخذ القرارات اليوم بشأن أسلاك الشوارع، وارتفاع المباني، وقابلية اختراق الأشجار، وطرق العبور في أنماط استهلاك الطاقة في المستقبل، وذلك بعد عقود من الزمن، مع توخي الحذر،

To learn more about urban heat island mitigation strategies, visit the EPA's Heat Island Reduction Program. For guidance on green building codes and standards, the ]U.S. Department of Energy Codes Program provides resources and technical support.