Vand i fremtidens smarte og klimasikrede byer
Resumé
Klimaændringerne stiller byer overfor udfordringer i hidtil uset omfang. Vand er både en alvorlig trussel og en mulighed for at facilitere den nødvendige forandring, men mere viden er nødvendig. Danmark har i dag en styrkeposition på området, med et højt internationalt niveau på hele værdikæden og med god tradition for samarbejde både nationalt og internationalt. For at udbygge denne styrkeposition, og skabe vækst inden for området, så anbefales det at gennemføre et antal nøgle forskningsaktiviteter med fokus på at forstå og kvantificere vandets værdiskabende muligheder i byen.
Samfundsudfordringer og/eller muligheder
I slutningen af 2015 vedtog Københavns Kommune den største samlede plan for byudvikling siden fem-finger planen og branden i 1807. Udgangspunktet var den trussel mod byens funktioner som vand udgør og samtidig de muligheder som bedre vandforvaltning giver i form af rekreative arealer, godt miljø og trygge borgere.
København står ikke alene med udfordringen. World Economic Forums rapport om globale risici nævner både vandkrisen, manglen på klimatilpasning og ekstreme vejrfænomener som top 10 i effekt og/eller sandsynlighed. Omkostninger fra oversvømmelser af især byområder er det sidste årti mangedoblet i forhold til tidligere, både i Danmark og globalt. Der er behov for massive investeringer i at gøre byer mere robuste, men der mangler viden om, hvilke tiltag der er nødvendige for at løse udfordringen. Vi skal fundamentalt gentænke byers form og funktion for at undgå oversvømmelser og miljøskader, skabe bedre levevilkår for mennesker og mindske investeringsbehovet. Vand er et helt centralt element i at sikre at den nødvendige omstilling får den nødvendige offentlige opbakning til at blive realiseret.
Byer stopper med at fungere efter få timers svigt i vandforsyning og/eller afledning. Global Water Intelligence (Global Water Market 2014) skønner at det globale investeringsbehov er større end 1000 milliarker kr årligt og at der forventes en årlig vækst i markedet på 5-6%.
Forskningsbehov
Forskningsbehov inden for Vand i fremtidens smarte og klimasikrede byer bør som minimum inkludere følgende fire overordnede emner:
1.Udvikling og implementering af nye, billige og simple sensorer baseret på Internet-of-Things tankegangen til måling af fysiske parametre, herunder f.eks. nedbør, vandindhold i jord, uvedkommende vand samt anormalier i vandkvalitet og -kvantitet. Sensorerne vil sikre bedre drift og styring af de komplicerede og geografisk komplicerede anlæg og også bidrage til bedre planlægning.
2.Forståelse af processer der styrer vandkvalitet i udledninger fra afløbssystemer. Kvaliteten varierer meget mellem forskellige hændelser og mellem forskellige afløbssystemer. Der mangler en procesforståelse for årsagen til disse forskelle.
3.Udvikling og implementering af principper for planlægning og styring af vandets vej gennem byen. På hvilke tekniske og administrative niveauer skal ’smart’-heden i form af aktuatorer styres fra og hvordan sikres sammenhæng mellem planlægning og styring på forskellige skalaer i tid og sted? Hvordan skal klimatilpasning samordnes med andre trends og forandringsprocesser i byen, især sikring af lavere udledning af drivhusgasser via smarte byer og ’liveable’ byer, der tiltrækker investeringer og vækst?
4.Udvikling og implementering af principper for kvantitativ vurdering af bæredygtig udvikling, herunder introduktion af principperne bag cirkulær økonomi. Principperne skal sikre at det overordnede forbrug reduceres med forbedret velfærd (f.eks. via livscyklusvurderinger på systemniveau) og at effektiviteten optimeres gennem opstilling af indikatorer for eco-efficiency.
5.En bæredygtig udvikling forudsætter udvikling af kvantitative metoder til bedre fastlæggelse af fordele og ulemper ved forandring af byen. Fordele kan f.eks. være Ecosystem Services, færre skader ifm. vejrekstremer, mindre risiko for sygdomme som følge af oversvømmelser, mens ulemper kan være investeringsbehov og omfordeling af værdier i byen.
6.Det oprindelige formålet med vand-infrastruktur var at sikre bybefolkningens sundhed. Det er afgørende vigtigt at sikre, at de nødvendige barrierer fortsat er til stede. Med nye typer af løsninger kræves ny og bedre viden menneskers eksponering mod vandet i eksisterende og nye systemer. Der skal udvikles metoder til vurdering af den sundhedsmæssige risiko og hvordan de kan integreres i beslutningerne vedrørende vandinfrastrukturprojekter.
Udmøntning og implementering
Danmark har universiteter, der er internationalt anerkendt for at være blandt de bedste i verden indenfor forvaltningsprincipper og teknologiudvikling til fagområdet vand i byer. Denne viden implementeres i vidt omfang i praksis gennem et meget omfattende samarbejde mellem danske vandteknologileverandører - individuelt og via klynge- og netværkssamarbejder, herunder ikke mindst GTS institutter. Det generelt høje vidensniveau i Danmark understøttes af, at den danske forsyningssektor og kommuner har et højt niveau for forandringsvillighed. Forskning og udvikling inden for dette område bør bygge videre på og udbygge disse eksisterende samarbejder.
Danske forudsætninger
Der er i Danmark allerede i dag i betydeligt omfang etableret vidensamarbejde med virksomheder, nationale og internationale videncentre samt myndigheder inden for dette aktivitetsområde. Udvalgte eksempler (ikke dækkende) er fx:
1.Water Smart Cities, projekt støtet af Innovationsfonden.
2.Aktiv deltagelse på højt niveau i EUs JPI Water og JPI Climate.
3.Innovationsnetværket Vand I Byer.
4.En række internationale konferencer kommer til Danmark i de kommende år, hvilket både vil fungere som udstillingsvindue og yderligere motivere branchen til som helhed at satse på yderligere udvikling
Målsætninger og perspektiver
I Danmark er der ca. 57.000 km kloakledninger ejet af forsyningsselskaber, hvoraf ca. 16 % er sanerings-modne. De årlige udgifter til drift, vedligehold og udbygning er ca. 7 mia. kr. Privat ejede ledninger udgør over 40.000 km og er formentligt i dårligere stand end de ledninger, der ejes af forsyningsselskaber. Samlet er vandinfrastrukturen under voldsomt pres bl.a. på grund af klimaforandringer og krav om forsvarlig håndtering af ekstremregn. Desuden stiller Vandrammedirektivet krav til miljøtilstanden i vandløb, søer og kystnære recipienter, hvilket igen stiller krav om reduktion af kloakoverløb og udløbsmængder fra renseanlæg. Endelig har befolkningen forventninger om et rent vandmiljø til fritidsaktiviteter.
Målsætningen er at høste store store samfundsmæssige gevinster bla. ved, at vandselskaberne gennem-fører en mere effektiv håndtering af vandcyklussen. Som eksempel kan nævnes, at effektiviseringstiltag som kan forventes udgør et økonomisk potentiale for vandselskaberne på 20-30 % af deres eksisterende omkostninger, hvilket i Danmark svarer til en besparelse i størrelsesordenen 100-150 mio. kr./år.
Forskningsaktiviteterne skal bidrage til at holde dansk miljøteknologi i front, da dette er en forudsætning for at kunne eksportere dansk udviklede/producerede løsninger. Eksportpotentialet i effektivisering kan yderligere forøges ved en dansk vandsektor (leverandører og rådgivere til danske vandselskaber i samarbejde med disse og deres driftserfaringer), som samarbejder om forskning og kommercialisering. Water Technology Alliance (WTA) er et godt eksempel på værdien af et sådant samarbejde, som er ved at åbne markedet i USA for dansk vandteknologi.
Kontaktpersoner og prioritering
Kontaktpersoner: Karsten Arnbjerg-Nielsen, DTU, og Ole Mark, DHI (karn@env.dtu.dk , omj@dhigroup.dk)
Forslagets prioritering
1