Recipr
oCities:
a
dynamic
equilibrium
Pr
of.dr.ir. Arjan
van
Timmer
en
ISBN 978-94-6186-256-3The times they are a changin’…
At the dawn of the 21st century we are starting to realize that if we plan to see the 22nd century, there will be three onerous challenges to overcome: global warming, population growth and resource scarcity. We know that the paradigm of infinite growth on a finite planet has come to a close yet, by and large, business continues… as usual. Plentiful cheap energy in the form of fossil fuels has been our saving grace thus far, but how much further can it take us? Hundreds of millions of the previously impoverished are entering a new global middle class and are adopting modern resource intensive lifestyles. The thing is, our society already consumes 1.5 times the plan-et’s capacity to naturally replenish resources so, how will we make ends meet? How must our current infrastructures be altered to ensure the needs of present without compromising the security and prosperity of future generations? For this answer we must look toward our cities, the engines of modern civilization, and their dynamic relationships with one another and the surrounding environment.
environmental
technology &
design
RECIPROCITIES
ReciproCities: A dynamic equilibrium. Author: Arjan van Timmeren
With contributions of:
Laurence Henriquez (co-author & translation check) Bas Mentink (infographics & design/layout) 1st edition 800 copies
2nd edition 1400 copies Sieca Repro Delft FSC C016391
Revive 100 grams, natural uncoated
Cover 285 grams, non-glued, unilaterally stitched sulfate paperboard Finishing: stitched binding with flat ridges
Delft, 2013
© Arjan van Timmeren
Delft University of Technology (TUD)
Faculty of Architecture and the Built Environment Department Urbanism
Chair Environmental Technology & Design P.O. Box 5043 2600 GA Delft The Netherlands www.etd.bk.tudelft.nl
ISBN 978-94-6186-256-3
Legal Notice: The publisher and editors have attempted to identify the owners of all published photos and illustrations and have listed them in the index figures. Copyright holders who nevertheless want to assert copyright claims are kindly requested to contact the authors.
The information and views set out in this booklet are those of the author(s) and do not necessarily reflect the official opinion of Delft University of Technology. Neither the Delft University of Technology nor the authors may be held respon-sible for the use which may be made of the information contained therein.
To my parents, Jan and Tony, who were the first to teach me about reciprocities.
environmental
Reader’s note
This booklet is as an expansion of the ideas and concepts pre-sented by Arjan van Timmeren in his inaugural speech to the Delft University of Technology on April 17th 2013. The speech in its
orig-inal format (Dutch) can be found on the bottom margin of the page highlighted in blue. While the English text should be considered complimentary to the original speech, it contains significantly more data and figures and follows a markedly different pace.
Mijn heer de Rector
Mag-nificus, leden van het College
van Bestuur, collega hoog-
leraren en andere leden van
de universitaire gemeenschap,
zeer gewaardeerde
toehoor-ders, familie en vrienden,
da-mes en heren,
Toen ik dertien jaar voor het einde van het tweede millennium als zeven-tienjarige in Delft begon, kon ik nooit bevroeden dat ik nog eens dertien jaren
0
na dat jaar 2000 hier, in deze hoeda-nigheid, voor u zou staan. Zelf kwam ik destijds met de nachttrein vanuit Zuid-Frankrijk en werd ik bij station Delft door m’n achternicht Wil opgepikt in een open fiat 500. En met ons hoofd uit het dak stekend – u begrijpt, destijds waren dat soort compacte auto’s nog werkelijk compact – toerden we vervol-gens door Delft. Ik had meteen een klik met de stad, de mensen, en die uitdagen-de universiteit.
De beleving van de stad was des-tijds, en vooral de decennia daarvoor, echter wel anders. Je had ‘de Stad’, en de
Regio, ‘de Ommelanden’.
Zelf heb ik m’n jeugd doorgebracht in Groningen, en daar ging dit nog lang op. ‘Stad’ en ‘Ommeland’ hadden, en tot zekere hoogte hebben, een duidelijke, en wederkerige relatie tot elkaar.
Over wederkerigheden, en het dyna-misch evenwicht daaromtrent ga ik het vandaag met u hebben. Reciprociteit (wederkerigheid) heeft te maken met samenhangende concepten als ‘techniek en mens’, maar ook met bijvoorbeeld ‘energie en water’, ‘afval en grondstof’, of ‘stad en ommeland’.
From Pleistocene to
Anthropocene
I
n a long forgotten forest somewhere in the Great Rift Valley millions of years ago, a group of abnormally curious primates descended from the canopy onto the dank, mossed covered jungle floor. Un-like some of their more timid cousins who were privy to the relative safety and abundance of the treetops, this cohort were capable of walking upright on their hind legs for prolonged periods of time, allowing them to cover large distances on far less energy. Leaving the familiar life far above their heads behind they found themselves enveloped by the heavy darkness of an ominous world, instilling a deep sense of foreboding as they wandered to and fro into the un-known. Life was tough, fleeting and usually came to an abrupt and violent end. The visceral hardships of the jungle no longer suited them. They felt like they had to leave yet they had no preconceived destination. Is the place where that marble of fire called the sun goes to rest every night after turning the azure sky to a burning amber at the edge of the boundless savanna plains really the edge of our reality? No… it could not be. There must be something greater over the next horizon, perhaps something transcendent or,at very least, something different. This journey would be fraught with insurmountable danger, uncertainty and fierce competition in a seemingly limitless and dynamic world. This is the odyssey of our species, who from meager beginnings has come to so thoroughly dominate the earth’s biological and natural systems that some scientists have gone so far as to claim we have entered an entirely new geological epoch called the Anthropocene: the age of man.
ReciproCities
Because all life must harness energy from its environment, our ancestors’ initial relationship with Nature could be understood as reciprocal, or mutual, as they journeyed further and further away from their homeland, crossing savannas, rolling plains, dense for-ests, and scorched deserts interwoven with intricate tapestries of river systems, coastal areas and colossal herds of mega fauna. Our numbers were small and scattered and our bodies were frag-ile compared the countless varieties of gargantuan mammalian predators, ungulates and reptiles found lurking about in our daily struggle for survival.
Luckily, our large brains bestowed us with the intelligence to invent technology to make life easier and culture to classify and represent complex ideas and experiences with symbols and language,
im-dan ook niet in herstel van evenwicht door achteruit te gaan lopen. Eerder in permanente onevenwichtigheid op zoek naar iets dat voor ons ligt.
Naar mijn visie vraagt dit een nieu-we benadering van onze gebouwde omgeving, naar het benaderen ervan als een ‘metabolisme’, zo u wilt als een ‘stedelijk metabolisme’.
De metafoor is niet nieuw; Tansley gebruikte het al in 1935. Het idee is dat een gebouw, een stadsdeel of zelfs een stedelijke regio niet alleen consumeert, maar ook bijdraagt aan het voorzien in Systemen moeten worden
ontwor-pen op verandering, op het vinden van een dynamisch evenwicht tussen die wederkerigheden. En dat op verschillen-de schalen, vanuit het perspectief van duurzaamheid en de opkomende com-plexiteitstheorieën. Eén woord staat hierbij verder centraal: ‘Resilience’, of-wel Veerkracht.
We leven voortdurend in verbroken evenwichten, dat spreekt vanzelf. Dat heet dynamiek. Je moet ook geen stro-mend water proberen te begrijpen door het in een emmer op te vangen. Ik geloof
proving reflection, analytical and conceptual thinking and problem solving. Pleistocene dramas aside, fast-forward a few million years to about 4000 BCE and our former nomadic lifestyles changed drastically as permanent polities, or cities, arose from the Levant to the central Andes, where densely populated urban areas and surrounding rural communities formed our first ‘cradles’ 1.
Since their inception cities have functioned as the economic and cultural engines of society. The reciprocities between cities, their surrounding hinterlands, technology and man are the catharsis that signaled the birth of modern civilization, an event that would alter the course of not only our history, but that of the planet as well. As time progressed, our relative success as a species knew fewer and fewer bounds as our curiosity and creativity allowed us to harness the planet’s raw materials and biological
processes to our advantage. The progress of our species since time immemorial was predicated on a cornucopia of natural resources. Sadly, un-like our population and resource use, the earth’s
circumference does not grow exponentially. With even the most basic understanding of mathematics one can surmise that infinite ‘growth’ on a finite planet is not sustainable. If there is any chance that our civilization in its current iteration will survive to see the
Predicated on a
cornucopia of
natural resources
1
22nd century, there must be a serious reexamination of our guidingethos and the reciprocal manifold between Man, Nature, urban ar-eas, rural communities, technology and design. This must amount to not only drastic reductions in material and energy consumption, but a paradigm shift in societal norms and a complete rethinking of the human environment; that is to say, a redesign of our cities, landscapes, communities and their connecting infrastructures.
zogenoemde ‘essentiële stromen’. Dat kan van alles zijn: schone lucht, water, energie, maar ook grondstoffen, zoals fosfor of stikstof. En wat dacht u van voedsel?
De rol van milieutechnologie, stede-lijke ecologie, cognitie en gedrag staat bij dit proces van zogenoemde ‘urban mining’ centraal voor het volhoudbaar maken van wederkerigheden en het creëren van een dynamisch evenwicht daartussen.
Er is daarbij, om met Taeke de Jong te spreken, sprake van
voorwaar-delijkheid: de gebruiker, of duurzaam gebruik, is voorwaardelijk voor elke vorm van duurzame bouw en steden-bouw. Anders is het weinig duurzaam. En duurzame stedenbouw is daarbij weer voorwaardelijk voor de uitwer-king van duurzaamheid op de lagere schaalniveaus. Eén van mijn belang-rijkste leermeesters, Wiek Röling, stelde terecht: “een slecht gebouw in een over-tuigende, goed ontworpen omgeving, bederft de boel wel een beetje, maar doet relatief weinig kwaad. Een goed gebouw kan echter, een slecht ontwor-pen omgeving niet redden”.
Like them or not, cities are the
key to the future
T
o be forthright, the future of humanity will be won or lost in our cities. The intense population density found in cities gives them an intrinsic ability to accelerate economic transformation and cultural integration. Urban dwellers also use on average 40 percent less energy than suburbanites 2. The spontaneous and providentialexchange of ideas makes cities the hotbed of innovation, entre-preneurship, creativity and culture, generating 70 percent of global GDP 3. Each city can be understood as having a distinctive identity,
a kind of ‘urban ingenuity’ 4 that allows them to follow their own
development idioms based on regional geography, economic de-velopment and demographics.
To be sure, the continued vibrancy of metropolitan regions has upended traditional top-down national power structures, where mayors and city planners of megacities like New York oftentimes wield power more dutifully than the hampered bureaucracy found in federal governments. Cities of the 21st century wield so much power that it can be concluded that, “There really isn’t a national
ik zo meteen op terug, bij het essentiële aspect van ‘zelf-organisatie’.
En als je wilt weten waarheen je zult gaan in de toekomst, moet je weten waar je vandaan komt. Wellicht weet u, dat de ‘Pri’ indianen in dit kader maar één woord hebben voor ‘gisteren’, ‘van-daag’ en ‘morgen’. Maar mensen heb-ben de natuurlijke neiging om vooral in het verleden en de toekomst te denken. Terwijl het ‘hier en nu’ juist zo belang-rijk is voor het effectief kunnen realise-ren van al die goede, maar vaak zo ab-stracte ambities.
Ook geldt dat het leven voorwaarts wordt geleefd, en achterwaarts begre-pen: volhoudbaarheid van een samen-leving gebaseerd op stedelijk metabo-lisme komt alleen tot stand door een symbiose van traditie en vernieuwing. En dat is een les die ik van m’n collega’s Jaap Dawson en Walter Lockeveer, en bij m’n leermeester in de praktijk, Renzo Piano, in Italië heb geleerd. Het stadi-um van het ontstaan, het zoeken naar oplossingen, het eindeloos afstemmen, passen en meten, is dan even belangrijk als het eindproduct zelf. Want dat ver-andert immers toch telkens. Hier kom
De toekomst ziet er echter niet lan-ger uit zoals men dacht, of zoals die had kunnen zijn als mensen hun hersens hadden weten te gebruiken en hun mo-gelijkheden beter hadden benut. Maar de toekomst kan nog steeds worden wat wij er redelijkerwijs en realistisch ge-zien van verlangen. ‘Backcasten’ vanuit de wenselijke toekomst is dan een mid-del. Daarom is expliciete visievorming noodzakelijk om de verschillende indivi-duele perspectieven uit te lijnen. En dit is een continu proces.
Bovendien is de waarheid niet meer zo simpel als die van ‘gisteren’ of
‘mor-gen’, en ook valt een samenleving niet meer op te delen naar ‘stad en omme-land’. Er is sprake van polycentrische verstedelijking, met verweven netwer-ken en overlapping qua voorzieningen en afhankelijkheden. De stad is daar-mee een zogenaamd ‘dubbel complex systeem’. Enerzijds maakt dit dat de stedelijke systemen, en daarmee de sa-menleving, extra gevoelig is voor onver-wachte verstoring. Anderzijds biedt de integraliteit kansen voor een verstan-diger en meer veerkrachtig ontwerp van nieuw en bestaand stedelijk gebied op basis van slim aangestuurde, en ge-economy. There’s a network of metropolitan economies where
countries’ talent, creativity and industry are concentrated.” 5 This
has led some experts to envisage a future of powerful city-states, rather than nation-states, that drive the world economy 6 7.
Urban regions around the world are interconnected like synapses in the brain via technology, transportation, trade and a postmod-ern metaculture that gives them a comparative advantage in our continually globalizing economic system. While cities in the west have usually dominated various measurements of urban produc-tivity and cultural magnetism, 400 fast-growing cities in developing economies are expected reshape the economic landscape by pro-ducing the majority of new wealth and absorbing the brunt of future population growth 8 9.
Though no two cities are exactly alike, they are all highly de-pendent on the built and natural environment of their surrounding hinterlands. Urban growth is inexorably linked to the network of infrastructures and mobility that ensure the free flow of essential materials, energy, and waste. Growth in cities leads to a recipro-cal increase in the complexity of these infrastructures and their dependence on the resources of surrounding areas (water, food, energy, etc.).
NEC
PLUS
ULTRA
naar 7,4 miljard inwoners en de totale wereldbevolking naar tenminste negen miljard, en waarschijnlijk zelfs meer dan tien miljard.
De snelheid van de verstedelijking is goed te illustreren door te kijken naar stadsagglomeraties van meer dan tien miljoen inwoners. In 1970 waren dat er nog maar twee: Tokyo en New York met 23 en 16 miljoen inwoners. In 1990 be-stond deze ‘groep van tien miljoen+’ uit tien steden en in 2011 uit 23. Waarbij 7 agglomeraties meer inwoners hebben dan Nederland: naast Tokyo (37 mil-joen) en New York (20 milmil-joen) bestaat Grofweg zestig procent van deze
groei is natuurlijk, veertig procent als gevolg van de trek naar de stad. Het we-reldwijde platteland zal leger worden en halverwege deze eeuw 300 miljoen mensen minder tellen dan vandaag. De bevolkingsgroei is bovendien geconcen-treerd in minder ontwikkelde gebieden. Bevolkingsgroei is daarmee een feno-meen dat zich bijna volledig afspeelt in de steden in de zich ontwikkelende lan-den. De Verenigde Naties gaan er bij hun schattingen van uit dat anticonceptie in de steden een vlucht neemt. Zo niet, dan groeien de steden niet naar 6,3 maar miljard. Alleen al in Afrika en Azië zal
het aantal stadsbewoners zich tussen 2000 en 2030 verdubbelen. Dit staat gelijk aan de totale stedelijke groei van deze twee gebieden gedurende de gehe-le voorgaande geschiedenis: en dat in één generatie! Op dit moment komen er wereldwijd door geboorte en migratie in stedelijke gebieden elke maand ca. 60 à 70 miljoen mensen bij. Dit is ongeveer gelijk aan de totale huidige bevolking van Frankrijk of het Verenigd Konink-rijk. En dat dus elke maand… Of een stad ter grote van Amsterdam elke vier dagen. Keer op keer.
schakelde decentrale systemen. Bij mijn promotieonderzoek naar ‘Autonomie & Heteronomie’, in 2006, bleek dit al één van de richtinggevende uitkomsten.
De context en de getallen liegen ech-ter niet. We zitten middenin een dyna-misch en wereldwijd proces van schier ongelimiteerde groei.
Terwijl de wereldbevolking met ruim twee miljard groeit van 7 miljard in 2011 tot 9,3 miljard in 2050 (een toe-name van 40 procent in amper veertig jaar), groeit het aantal stadsbewoners met bijna drie miljard van 3,6 naar 6,3
Developments concerning both newly built and existing areas follow paradigms, which often lead to a development with a fixed end as an assumed ‘nec plus ultra’. They result in an a priori break from attempts to deviate from the status quo. The growth and densifi-cation of interdependent infrastructures that support people, infor-mation, water, materials, energy, waste and the rigidity of current urban planning and design methodologies make our cities increas-ingly vulnerable to cascading effects caused by anthropogenic climate change (i.e. increased weather perturbations, resource scarcity and sea level rise). As such, the concepts of vulnerability, increasing complexity and resource scarcity become essential to defining future trends in sustainable development, governance, urban planning and design.
Sustainable development can be understood as the transition strategy for handling the needs of the present without compromis-ing the well becompromis-ing of future generations. It is a nascent, interdisci-plinary field where new knowledge, technologies and skills are de-veloped almost daily. Because of the diversity of locales, weather patterns and resources on the planet, there is no ‘unified theory’ of sustainable development. Sustainable solutions are often site specific and rarely ‘one size fits all’. Despite increased awareness of resource scarcity and the importance of sustainability in recent years, sustainable development is not without its critics. At the
ONE SIZE
DOES NOT
ners. En het is ook van belang om ook dit in z’n context te plaatsen. In Manhattan, New York wonen bijvoorbeeld ruim 1,5 miljoen mensen op 57 km2, terwijl in het
‘dichtbevolkte’ Amsterdam ongeveer half zoveel inwoners wonen op drie keer zoveel land.
De helft van de bevolking in Azië leeft in 2020 in een stad, en Afrika be-reikt die mijlpaal in 2035. Terwijl Euro-pa deze mijlEuro-paal bereikte halverwege de vorige eeuw, en Latijns Amerika in de ja-ren zestig. Tegelijkertijd moeten we ons niet blindstaren op deze megasteden. De genoemde 10 miljoen+ agglomeraties dat rijtje uit Delhi (23), Mexico,
Shang-hai, Sao Paulo en Mumbai (alle vier ca. 20 miljoen). Wie deze 23 steden op een wereldkaart ziet, ziet in één oogopslag de tweede belangrijke ontwikkeling van deze eeuw: de verschuiving van het zwaartepunt van economische ont-wikkeling van Europa en de Verenigde Staten naar het oosten, naar Azië, waar de helft van deze megasteden ligt. Maar ook naar Afrika en Zuid-Amerika, waar nog een aanzienlijk deel van de reste-rende grondstoffen zich bevinden. Eu-ropa en de VS tellen beiden slechts twee steden met meer dan tien miljoen
inwo-dawn of the new millennium a number of vanguard entrepreneurs, venture capitalists and energy companies began to invest in clean technology with the explicit goal of financing companies that would eliminate our dependence on fossil fuels. Because wind, solar,
bi-ofuels and other alternative energy sources con-sistently failed to meet expected profit margins investment into fossil fuels technology boomed. Indignant, these investors stretched the definition of clean energy technology beyond recognition, to include beguiling innovations such ‘clean coal’ into their portfolios to make a profit 10. Though any technology that reduces the
envi-ronmental costs of fossil fuels is welcomed, we should worry that investment into not-so clean technologies distracts from the goal of dismantling our hydrocarbon economy all together. Regardless, the lethargic nature of clean tech investment should not portend apathy toward the transformation of our built environment.
Urban Metabolism
Any new approach to our built environment requires us to under-stand cities as having a metabolism. Metabolism is a precondition of life, along with homeostasis (regulation of the internal environ-ment), structural organization, growth, adaptation, response to stimuli and reproduction. Though metabolism was at first used to
waren in 2011 goed voor ‘slechts’ 9,9 procent van de wereldpopulatie. Meer dan de helft van ’s werelds stadsbewo-ners woont in gebieden met minder dan een half miljoen inwoners. Nederland is daar, met z’n volgens de definities 83% verstedelijking een voorbeeld van.
Kortom, steden zullen in eerste in-stantie in de komende vier decennia de volledige bevolkingsgroei op aarde gaan opvangen, plus de leegloop van het platteland, en daarmee vormen ze één van de belangrijkste opgaves voor ons vakgebied, maar feitelijk voor de maatschappij als geheel.
En toch, de wederkerigheid tussen stad en ommeland en de lering en logica vanuit mijn achtergrond hebben mij al-tijd het besef en begrip gegeven van wat duurzaamheid eigen hoort te zijn: dat stad en omgeving altijd samen werken en dus ook niet los bezien moeten wor-den. Maar ook dat veel van de huidige milieuvriendelijke technieken en con-cepten daartoe nog steeds niet ‘ver’ van ons af staan. In ons geval niet meer één generatie, zoals in de BRIC- en ontwik-kelende landen, maar toch zeker slechts anderhalf à twee generaties. Zo was het tot voor kort nog heel normaal dat in describe living organisms, pioneering ecologist Arthur Tansley ex-panded the term in 1935 to encompass the material and energetic streams from the inorganic construction of settlements 11. Urban
metabolism is a framework for modeling complex urban systems’ material and energy streams as if the city were an ecosystem 12.
This approach allows the dynamics of cities (beyond ‘traditional’ mobility and the relationship between built/(un)cultivated envi-ronments) to be studied in relation to scarcity, carrying capacity and conservation of mass and energy 13. From this perspective,
buildings, districts and entire regions act not only as consumers but also as potentially significant contributors to essential energy and resource streams 14.
In the modern idiom, urban metabolism has been used as an ana-lytical tool to understand the essential energy, material and waste streams between cities, their surrounding regions and the planet. It is tangential to concepts of regenerative design 15, cradle to cradle 16 and the emerging academic fields of industrial ecology 17 and
biomimicry 18.
Because it is a complex self-organizing system the city is always changing. Within this on going change one can identify long peri-ods of steady state during which the city is subject to small-scale disturbances and short chaotic periods where it is subject to strong
Metabolism is a
precondition of life
TRENDS
It is important to note that the following are only a few examples of the growing trend toward sustainability within the construction
industry, architecture and design fields 19 20 21 22 23.
Climate change and focus on resilience
Self-sufficiency & adaptive cycles
Sustainable systems pro-vide ecosystem services
Infill development,
walk-ability & bike politics modelling (BIM)Information
Robotics &
automation 3D printing & CNC manufacturing User-driven design &
self-organization
Community integration
Nano and biotech-nology revolution Parametric design &
custom made interfacing
Integrated transport systems in buildings
Environmental consciousness
Design Build Finance Maintain Operate
Intelligent buildings
Urban exploration environments
Industrial, Flexible and Demountable (IFD/DfD) Smart cities -
sensors & big data
New patterns of food production
Urban growth /
fluctuations. Oftentimes the incremental accumulation of soft, hardly observed urban perturbations leads to dramatic unintended side effects.
When described in the language of complexity theory as found in Haken’s Synergetics 24, such an accumulating effect is called a
‘control parameter’. Current and future cities must be (re)designed to account for these control parameters in order to find a suitable dynamic equilibrium between the reciprocities (nature, urban areas, rural communities, technology and design) that define our way of life, the specter of anthropogenic climate change and resource scarcity. This can only be accomplished when understood through the lenses of sustainability and complexity theory. Complexity
the-ten behoeve van opwekking van her-nieuwbare energie, zoals biogas, en te-rugwinning van schoon water en nutri-enten, zoals bijvoorbeeld fosfor. Ook in stedelijk gebied, en dus ook op basis van menselijke urine en fecaliën.
Samen met de Wageningen Uni-versiteit hebben we onderzocht hoe dit soort decentrale sanitatie systemen met terugwinning van energie, water en nutriënten geïntegreerd kunnen worden in de gebouwde omgeving. In steden, woonwijken en zelfs woningen in- of nabij de leefomgeving van mens en dier.
de Beemster boeren een ton omgekeerd in de sloot zetten voor het winnen van biogas. En werden ook serres en winter-tuinen niet als verwarmde ruimtes met dubbelglas, maar nog ‘gewoon’ zonder verwarming en met enkel glas gebouwd, zoals dat vanuit bouwfysische perspec-tief en ‘passief bouwen’ bekeken hoort en uitstekend werkt.
Inmiddels wordt er ook volop ge-investeerd in duurzame-, zogenoemde actieve technieken en systemen, zoals bijvoorbeeld Warmte Kracht Koppeling (WKK) systemen en anaerobe vergisters
ory is a research domain that studies open and complex systems that achieve their order spontaneously, that is, by means of self-or-ganization. Within a short period of time after its emergence (some four decades ago) complexity theory has been applied to a variety of domains ranging from physics and life science to economics and urban dynamics. This has led to the development of what Juval Portugali, professor of Human Geography at Tel Aviv University and visiting professor at the ETD chair, faculty of Architecture at TU Delft, has called the “complexity theories of cities” 25.
In his article, “Resilience and stability of ecological systems” 26,
C.S. Holling described ecological systems as having the charac-teristics of resilience, adaptability and transformability. Resilience is used in ecology to describe the characteristic of an ecological or socio-ecological system’s ability to deal with changes in the environment. Adaptability is the capacity of actors to influence system resilience. Transformability is the ability of actors to man-ifest a fundamentally new system when ecological, economic or sociopolitical conditions make the existing system obsolete 27.
From this perspective, a ‘resilient’ city can be understood as a city with a sustainable network of interconnected physical systems and communities 28.
2
hulpbehoevend is”. Natuurlijk moet je Gunnar, zijn visie als ‘kunstenaar op afstand’ en het perspectief van het ‘kritisch regionalisme’ van waaruit hij werkte, kennen om dit in z’n context te plaatsen. Als het ‘volver al orígen’, zoals we dat van Gaudi kennen.
Maar in feite heeft hij gelijk: in de stad zijn wij – zeker in Nederland – ver-wend, ‘gepamperd’ zou je kunnen stel-len; leven in een stad, kan vooralsnog eigenlijk alleen maar met enige vorm van hulp, zij het vanuit ‘het gezamen-lijke’, de gemeenschap, dan wel met techniek, met voorzieningen en diensten De lering en essentie was, en is, dat
het neerkomt op het aangaan van sy-nergie en wederkerigheid, het bouwen van- en op meer decentrale technische systemen en gemeenschappen, als ‘com-munity building’. Maar bovenal op het leren van de dynamische natuur, als een vorm van mimesis van natuurlijke pro-cessen en het kunnen omgaan met ver-andering: ‘Natura artis magistra’.
Eén van mijn andere leermeesters uit de praktijk, Gunnar Daan, zei eens: “De stad is voor de gehandicapten: voor iedereen die op één of andere manier
We looked at the data… and this
is what we found
A
ccording the United Nations, the world population is expected to increase from 7 billion to over 9.3 billion by 2050, a 40 per-cent increase in less than 40 years. The number of urban dwellers is expected to rise from 3.6 to 6.3 billion while rural regions will see their population plummet by 300 million within the same time period 29. In Asia and Africa alone, the number of urban dwellerswill double by 2030. In total numbers, this migration to urban areas is larger than all previous periods in history, all within one gener-ation mind you. To look at this trend in another way, the global urban population is increasing by 60 to 70 million people, or the population of countries like France or the United Kingdom, every month. Or: every day, at least 200,000 people move to cities or are born in them, equivalent to populating a city the size of Amsterdam every 4 days.
Regarding this, 95 percent of urban growth will be in developing countries and an expected total of 3 billion people will live (by 2050) in informal settlements — huge slums springing up around many
URBAN
GROWTH
vanuit het ‘algemeen nut’, en dus ‘als samenleving’, via centrale zogenoemde nutsvoorzieningen. En in de economie is de nutsfunctie een maatstaf voor de voldoening die men aan het consumeren van een goed of dienst ontleent, zo leert onderzoek ons.
Beide aspecten raken de kern van de leerstoel Environmental Technology & Design. Allebei vragen ze om het vorm-geven van veerkracht en een duurzame context, en daarmee om die ‘gehandi-capte’ omgeving van de stad, of beter de stedelijke regio, te transformeren
naar een ‘metabolisme’, waarin ‘het ge-zamenlijke’ van gemeenschappen, en de techniek, de voorzieningen en diensten, een wederkerige en duurzame relatie hebben, en waar ze als systeem de dyna-miek van onvoorziene verandering aan kan. De stad is feitelijk een afspiegeling van de moderne samenleving. Het ver-schaft desgewenst efficiënte toegang tot alle noodzakelijkheden ten behoeve van de negen mondiaal erkende fundamen-tele behoeften in ons leven, samen met verhoogde maatschappelijke ondersteu-ning en gemeenschappelijke samenwer-king.
developing world cities. Keep in mind that these findings assume that there will be an increase in family planning programs and birth control use, otherwise we can expect to see 7.4 billion urban dwell-ers and a global population of 10 billion by midcentury. 30
At the moment cities emit two-thirds of the world’s greenhouse gas emissions 31. Because cities are expected to take the brunt of
population growth for the foreseeable future urban productivity will need to intensify 32. This will make urban regions
more complex and chaotic as the number of eco-nomic, material and financial nodes connecting them aggregate to the point to where traditional spatial and political boundaries will, in time, ef-fectively disappear 33. What about the relationship
between cities and their hinterlands, whose reciprocity has defined our society since the dawn of history? Will it simply be forgotten? Will our future society look more like The Jetsons, where the remain-ing global population must live in cities built above the clouds in order to escape hot, acrid and desolate man-made hellscape found at the earth’s surface? Not necessarily!
While it might not be immediately apparent to the average citizen of the west, a tectonic technological shift is causing a sea change as markets around the globe that were once isolated by geography
voor wat betreft het aandeel energie op-wekking uit hernieuwbare bronnen de op-twee-na-laatste plaats binnen de 27 EU landen. Om met de u ter introductie getoonde film te spreken, er lijkt sprake van een waardesysteem-stoornis. We hebben meestal wel uitstekende ambi-ties, en kunnen er als de beste over mee (mee)praten, ‘polderen’ zo u wilt, maar veel van die ambities raken we kwijt tijdens de implementatie, als we daar überhaupt al toe komen. Hier speelt ook de vaak nog onvoldoende afstemming tussen de afdelingen Ruimte en Milieu bij publieke instellingen als onderwijs, En natuurlijk is de stad in haar
oor-sprong zóveel meer dan het voorzien in gedeelde behoeften. Laten we dat niet vergeten! Zo is een stukje stedelijk groen in Nieuw Mathenesse (Rotterdam) ach-ter het Dakenpark ach-teruggegeven aan de bewoners. Dit stukje is daarmee nu niet alleen als ‘urban agriculture’ en ruimte-lijke kwaliteit beleefbaar, maar het on-dersteunt ook sociale processen in deze wijk, die als één van de meest sociaal zwakke wijken van Rotterdam geldt.
Beste mensen, eigenlijk is het een schande. Nederland bezet inmiddels
are beginning to fuse into a complex socio-technical-economic organism 34. The modern globalized economy is defined by roughly
400 ‘global cities’8 that have undergone ‘denationalization’ whose
urban ingenuities (i.e. infrastructure, services, economy and social values) are more similar to one another than to other cities and towns found within national boundaries. This number will rise to an expected total of 600 by 2025 35. Despite their concentrated power
mega-cities (with populations over 10 million) only account for 9.9 percent of 'total urbanization', with the vast majority of people living in mid-sized cities not unlike Amsterdam. Regardless, urban areas have become the milieu of the global economy, its control centers and its workforce. Consequently, the typical global city is much more complex as a growing number of spatial and virtual con-nections extend across traditional political boundaries. Harmful environmental development schemes are exacerbated by chaotic, disruptive and aggressive spatial changes that will undoubtedly continue to intensify in the coming decades if we maintain the current business-as-usual path 36. On closer examination, however,
the global economy itself might be characterized as a system of structural exploitation that creates hidden dependencies on other parts of the world, forcing local populations to give up ownership rights of their own resources. The counter reaction to this, which I support, is called ‘localization’ 37 38.
Mega-cities account
for 9.9 percent of
‘total urbanization’
kwaliteit is. Dan zie je dat het daar vaak nog mis gaat. In de begrenzing van, in de aansluiting op- en in de samenwerking met de mens en de ruimtelijke kwaliteit. Maar met name ook met de wederkerig-heid met de omgeving, het ommeland. Bovendien besef je dat (stedelijke) groei tijd vraagt, en dat het feitelijk ‘zelf-or-ganiserend’ zou behoren te zijn en daar-bij een reflexieve gemeenschap vraagt. Hoewel men ook in deze snel groeiende landen begrijpt dat de winst zit in ver-knoping van compactheid, techniek, en de ‘triple i’ innovatie, integratie en in-formatie (zgn. ‘big data’), komt men er dat de uitdagingen zich ook vooral in
de ontwikkelende landen bevinden. En in die gebieden, waar de groei nu vooral plaats vindt, is men ook niet gek. Daar waar het duurzaamheid betreft zijn ze inmiddels vaak zelfs voortvarender dan wij. Zo worden er inmiddels diverse ge-heel- of nagenoeg autonome ‘Eco-Cities’ gebouwd. Enkele voorbeelden zijn ‘The Great City’ nabij Chengdu (China) , ‘Is-kander Malaysia’ (Maleisië), en ‘Masdar city’ (Verenigde Arabische Emiraten).
Maar als je dan ziet hoe deze be-dacht en ontworpen zijn, en hoe ze nu gerealiseerd worden. Wat de ruimtelijke Provincies en Gemeenten, evenals de
integratie en koppeling van milieu- kwaliteit en bijvoorbeeld energiepoten-tie, en de potentie van de ondergrond, aan ruimtelijke kwaliteit, bijvoorbeeld in gemeentelijke structuurplannen. Momenteel werken wij hier aan voor de Omgevingsdienst West-Holland, en bij drie gemeenten in de regio Hol-land-Rijnland en Nijmegen.
Tegelijkertijd heeft het onvoldoen-de inzetten op keuzes ertoe geleid dat er sprake is van een grote, naar mijn mening te grote, afhankelijkheid van
systemen en voorzieningen, te weinig integriteit naar onze eindige bronnen, en daarom tot een te grote ‘ecologische voetafdruk’. Zo is de ecologische voet-afdruk van Nederland nagenoeg even groot als die van bijvoorbeeld geheel Australië. Ook toont de wereldkaart op basis van de ecologische voetafdruk van landen dat er sprake is van een wereld-wijde disbalans, en dus weinig ‘equity’ (gelijkwaardigheid), hoewel dit één van de belangrijke aspecten is van de Triple P benadering van People, Planet, Profit. Vanuit dit perspectief, en dat van de eerder genoemde groei, blijkt dan ook Localization is not about isolating communities from other cul-tures, but about creating a new, sustainable and equitable basis on which they can interact. In this context, short circuit economies can be developed when community initiatives are taken to release the imagination of those involved and enable them to take further steps towards economic revitalization and stronger and healthier communities. The transition from unsustainable cities to more sustainable and resilient cities must gradually develop in an evo-lutionary way where today’s open and global systems for energy and materials will be complemented by what has been referred to as more local and regional ‘short circuit economies’ that facilitate local social cohesion as well.
Because the development of short circuit economies has a po-tential to raise awareness and creativity on a local level, adaptive governance will be an important force in the transition to sustain-able pathways in cities. The aim of economic localization is not to establish complete self-sufficiency at the village level. In fact, localization does not mean everything being produced locally, nor does it mean an end to trade. It simply means creating a better balance between local, regional, national and international mar-kets. It also means that large corporations/national governments should cede more power to communities, giving them more control over what is produced, where, when and how, and promote trading
policies that are to the benefit of all parties. A very important result of more short circuit economies is that the use of resources togeth-er with the problems arising from our lifestyles and consumption patterns will become more apparent and transparent to the public at large. Hence, the distance between awareness and action can be decreased.
Society can no longer afford to be divided into strictly urban areas and their hinterlands. Future cities should consider polycentric urbanization and localization approaches where they are designed to have interwoven networks and overlap in terms of facilities and dependencies. As architect and polymath Christopher Alexander once stated, “The city is not a tree.” 39 While sustainable urbanism
might not be the philosopher’s stone that instantly solves climate change and resource scarcity, it offers opportunities for pragmatic and resilient design of new and existing areas based on the principle of decentralized, interconnected and polycentric urban systems. Not only will urban planners need to reexamine traditional political and geographic boundaries, but the scalability of solutions, infra-structure, interrelated networks and the role of public space as well. Policy, then, should try to find a balance between government, business, communities and individuals so that it delivers the reform, fairness and change the built environment and, most importantly,
ook daar steeds meer achter dat deze hedendaagse schijnbare ‘ideaalsteden’ niet functioneren zonder wederkerig-heid met hun directe ‘ommeland’, en aandacht voor gemeenschapsvorming, en kwalitatief ‘straatleven’. Cedric Price stelde het als volgt: ‘Technology is the answer… but what was the question?’
Zelf denk ik dat stad en ommeland gezamenlijk binnen polycentrische slim-me deelnetwerken verweven moeten worden, en dat we meer naar de men-sen zelf, en vormen van zelf-organisatie moeten kijken.
In diverse projecten werken we hier aan. Ik zal er enkele kort toelichten. Es-sentieel is dat milieutechniek wat mij betreft zogenaamd ‘Silent Green’ zou kunnen zijn: integratie staat voorop, en moet daarom veel meer als een ontwer-popgave gezien worden.
In de steden zelf zullen we wat mij betreft moeten komen tot een ‘re- design’ van de buitenruimte, de stede-lijke profielen. Waarbij veel meer de mens, energie-opwekking en groen- en waterbeheer voor stedelijk comfort cen-traal staat, en minder de auto. En dat volgens het principe van lokalisering, society needs 40. Future policy agendas then should be based upon
the following axioms:
• Giving communities more powers; to encourage a more ‘or-ganic’ agency response with higher levels of social learning between individuals within their communities and a more col-lective response to energy, resources and climate issues. • Encouraging people to take an active role in their communities;
empowerment through a greater sense of ownership, e.g. by encouraging more decentralized energy generation, that is owned and run by communities themselves.
• Transfer of power from central government to local govern-ment; addressing issues of ‘trust’ in relation to the role of government and business by a continued devolvement of responsibility down to the local level, encouraging ‘grass-roots’ politics around energy and climate issues 41.
• Community and governmental support of co-ops, mutual char-ities and social enterprises (individual and community entre-preneurship) in realizing greater involvement in the running of public services.
• Communicate real-time data (including use(r) feedback, gov-ernment data); open (transparent) data will help to empower individuals and communities to respond to changes in circum-stances more precisely, leading to a more custom-made and effective approach.
Our current urban systems were built upon and exist within the paradigm of waste. There are many opportunities for investment into environmental technologies, such as cogeneration systems, biogas and anaerobic digesters for the purpose of harnessing es-sential streams of nutrients and recycling of clean water. Research conducted by Delft University of Technology (TUD) and Wagenin-gen University (WUR) 42 concerning the feasibility and integrality
of sustainable technologies into the built environment discovered numerous positive outcomes as long as systems were reciprocal and synergistic, building upon communities and the local natural environment, or Natura Artis Magistra.
In many regards the urban Dutch population, like most in the west, can be described as a spoiled bunch. In the words of one of my teachers, architect and artist Gunnar Daan, “The city is for the disabled, for anyone who is in need of help.” City life has only been
3
bij ik ook betrokken ben, en die centraal stond in m’n promotie onderzoek.
Daar waar Lanxmeer onder an-dere excelleert in het laten aansluiten van duurzame concepten en systemen bij de gebruikers en het creëren van hechte gemeenschappen (zonder teveel besloten, condominium of ‘eco-village ‘a-like’ te worden), maken de groot-schaligheid van stedenbouwkundige artefacten elders het vakgebied over het algemeen extra kwetsbaar voor schaal en abstractiefouten.
De schaalvergroting die de verste-delijking meebrengt, heeft dan geba-zogenaamde ‘shared-spaces’ en
gelei-delijke ‘privacy zonering’ tussen publiek en privaat.
De stad Bologna, met haar meer dan 40 kilometer aan ‘arcaden’, blijft hier voor de stad een mooie referentie. En dat is dan, uitgewerkt naar duur-zaamheid en beleefbare ruimtelijke kwaliteit wat mij betreft momenteel het beste gerealiseerd in ‘Quartier Vauban’ in Freiburg (Duitsland), in de wijk ‘Hammarby Sjöstad’ in Stockholm en 'Bo-01' in Malmö (beide Zweden), en dichter bij huis – maar dan anders – in de wijk ‘Lanxmeer’ in Culemborg,
waar-Sustainable urbanism in practice
S
ustainability has emerged as a necessary condition if urbanism is to remain resilient for human life in the future 45 46 47. Itrep-resents a transformation of the built environment and the manner in which that built environment operates. From an urban design perspective it involves a new policy focus that embraces compact city and green economy concepts and objectives 48. These policies
need to be articulated and implemented as part of a spatial plan for future land use development and redevelopment of metropolitan regions at three spatial scales: city (regional), district and individual building(s)(clusters).
At the city (regional) scale there are three principal elements: • Urban land use distributions: how residents are distributed
relative to workplaces and other key services, influencing trip lengths and the degree to which public transport or the private (e)car becomes a ‘vehicle’ for their integration 49 50 51.
• Urban transport systems: contrasting heavy (e.g. rail-based) and light (e.g. bus lanes) public transport investments, differ-ences in energy use / CO2 footprint (reduction), and a shift from ownership to shared (e.g. mobility) services 52.
made possible with some form of technological or social assis-tance, such as the social contract that defines the interactions of the people and the government or the infrastructure and services that exist for the public interest (i.e. public utilities).
Sadly, less than 6 percent of energy used in the Netherlands is de-rived from renewable resources 43, making it second last in the EU in
terms of renewable energy production. We seem to have excellent ambitions in the Netherlands though are unable to realize them accordingly. Despite public support for green initiatives current policies lack the tenacity to put the Netherlands on the sustainable path. This is indicative of either a value-system disorder44 or a severe
cog-nitive dissonance. The inability to manifest change does not arise from a lack of technological know how, but rather, a lack of will.
This is indicative of
either a value-system
disorder or a severe
cognitive dissonance
tussengebieden daarbij ook als een na-tuurlijk ‘fall-back’ systeem gelden.
Daarbij is het belangrijk dat ste-denbouwkundigen hulpmiddelen ge-bruiken, om de afstand tussen de grote schaal en abstractie en het concrete ni-veau van de gebruiker te overbruggen. Zeker daar waar dat de koppeling van milieu en omgevingskwaliteit gerela-teerde aspecten betreft. En tegelijkertijd dienen ze natuurlijk gebruik te maken van de creatieve ‘state-of-mind’ om be-tekenisvolle plekken te ontwerpen.
En dan kom ik op het belang van het modelleren en het toetsen daarvan. seerd op technische voordelen, sociale
nadelen. Je kunt een schaal hebben die technisch klopt, maar die sociaal niet volhoudbaar is. In de wat grotere ge-biedsontwikkelingen, zoals de ‘West-flank’ in de Haarlemmermeer, en ‘Eras-musveld’ in Den Haag, hebben we er daarom voor gekozen deze op te delen naar behapbare, kleinere gemeenschap-pen, die gewoon kunnen verschillen qua typologie, beeld en uitwerking, maar gezamenlijk met de tussengebieden, als gecreëerde ommelanden, de vergaande eisen van energie- en zelfs klimaatneu-traliteit kunnen halen, en waarbij deze
‘10 Melbourne Principles’, the ‘Vancouver Climate Leadership’ and ‘the Chicago Climate Action Plan’.
At the district level there is a clear difference between ‘greenfield’, ‘brownfield’ and ‘greyfield’ (re)development. In greenfield develop-ments there are well-established development models and perfor-mance benchmarks for smart, sustainable development (e.g. TEEB
57, BREEAM, DPL, GPR Gebied, MKBA, etc.) that are progressively
raised over time. The best-known directives at the moment con-cern CO2 and energy performance. An example of the latter in the Netherlands is the EPC (Energy Performance Coefficient) directive. Besides certification standards, sustainability approaches are often based on corporate responsibility theories. Some examples are the ‘Triple Bottom Line’ approach 58, the ‘Creating Shared Value’ strategy 59 and ‘The Natural Step’ 60.
Brownfield developments are a greater challenge since they often incur costs due to site remediation and have complex land-own-ership patterns, leading to complex phasing of its transformation. Thankfully, some development models and performance bench-marks exist, reducing some of the headaches that accompany brownfield development projects 61. Greyfield development is
be-coming increasingly popular in discussions with respect to greening of urban environments. Greyfield projects are concentrations of • Degree of compactness or density: Recent studies are
high-lighting the fact that there are a variety of housing typologies for forms capable of delivering a nominated residential density
53, and that higher density does not have to be equated with
high-rise apartments (alone) 54 55 56.
In recent years, (local) governments have embarked on a passion-ate race to achieve climpassion-ate goals before their neighbours. Largely due to incentives in public funding, cities have appropriated sus-tainability at large as a standard for competitiveness and means to attract various types of investment. Some international examples include the ‘Rotterdam Climate Initiative’, the ‘Almere Principles’, the
nificant contribution to a building’s lifetime energy consumption. According to Newton and Meyer 62, it is now slowly approaching a
1:1 ratio compared to the average building life. This leads on the one hand to a larger importance of the two higher spatial scale levels and on the other hand to calls for development of an inte-grated life cycle energy analysis encompassing embodied energy, operating energy efficiency and local energy generation as a basis to achieve zero-carbon housing.
Though the retrofitting and shift toward sustainable urban devel-opment via green urbanism seems reasonable in theory, there are many obstacles that have stopped it dead in its tracks. Sustainable development requires both technological innovation and a shift social mores. While you would be hard pressed to find anyone who would deny the importance of ensuring the welfare of the planet for future generations, support for sustainable development by governments, businesses and the public has waned when it cannot immediately be capitalized upon in the short term and within the current economic paradigm. As the great Irish playwright George Bernard Shaw once said, “Progress is impossible without change, and those who cannot change their minds cannot change any-thing.” In the current market, one can expect private businesses, governments and the public to utilize emerging environmental technologies and infrastructures based on their affordability or underutilized but occupied land parcels in inner and
middle-subur-ban locations where building stock is failing (physically, technolog-ically and environmentally) and energy, water and communications infrastructure requires upgrading.
The third spatial scale of importance consists of buildings and building clusters. At the building and project development level the application of building certification programs is currently at the forefront. Their purpose is in response to community interest and government regulatory initiatives (initially on energy efficiency) that encourage measures in all possible areas of sustainable (re)de-velopment—including regeneration beyond the actual design and construction—from the sourcing of materials to the management of a building once completed. As the focus still is mostly on energy performance, and as the operating energy efficiency of a building shell continues to increase, embodied energy makes a more
sig-Ook daar werken wij aan. Maar, ‘hoe goed een component ook gemodelleerd is, een model is altijd minder dan de werkelijkheid… behalve een fotomodel, zoals u weet, want dat is meer dan de werkelijkheid’. En om daar nog even ver-der op voort te bouwen: Manfred Eigen stelde al in de Physicist’s Conception
of Nature in ’73: “A theory has only the
alternatives of being wrong or right. A model has a third possibility: it may be right but irrelevant”.
Voor wat betreft het modeleren en koppelen van de diverse onderdelen die
het vakgebied kent moeten we verder gaan dan sec het aantonen en in kaart brengen van bijvoorbeeld de energiepo-tentie van (stedelijke) gebieden alleen. Want juist in de uitvoering en de koppe-lingen, in de symbiose, en het perspec-tief van de gebruiker, ligt de winst die de leerstoel Environmental Technology & Design zal trachten aan te tonen. Om met weer een andere, maar essentiële leermeester van mij te spreken, Jón Kris-tinsson: van doorslaggevend belang zijn ‘regeneratieve systemen’ en ‘integraal ontwerpen’.
achtergrond van dit project is dat we vanuit de regelgeving geacht worden de komende jaren de woningbouw (en -verbouw) opgave energie-neutraal te maken, dus om een Energie Prestatie Coëfficiënt (EPC) van 0, of beter nog, een negatieve EPC, te bereiken. Dit kan, en wordt nu al op diverse plekken in het land (en daarbuiten) gedaan. Maar als je goed oplet, zie je dat dit vrijwel al-tijd vrijstaande, of half-vrijstaande en weinig of niet gestapelde woningen be-treft. Met genoeg eigen dakoppervlak en perceelgrootte, en vooral met een grote zolder, buitenruimte of garage voor alle te boek staat als een onderwijs- en
ont-werp faculteit, met de nadruk op toege-paste wetenschap, zo belangrijk om ook te komen tot Real Time experimenten en Prototypen. En die in te zetten voor ge-bruik(er)s gerelateerd onderzoek.
Naast een aantal prachtige inno-vatieprojecten met zo’n vijftien toon-aangevende bedrijven uit de gevel- industrie, is wellicht het Concept House prototype bij u bekend, waar we de af-gelopen jaren volop aan onderzocht en ontwikkeld hebben. Het is afgelopen najaar officieel geopend in Heyplaat, nabij de RDM campus in Rotterdam. De ability to reduce users’ energy bill. Sadly, the liberalization of
markets does not necessarily always guarantee that sustainable solutions are used, despite their obvious long-term environmental benefits.
At a national level, there is too little grip on the development of environmental technologies. Look at the case of the Netherlands, who despite having the technical means of shifting to renewable energy resources remains trapped by the ‘dialectics of progress’ and the ‘prisoner’s dilemma’. Although the Dutch government aims to increase the share of renewables within the overall energy mix to 14 percent by 2020 (a 6 percent reduction from previous proclama-tions), they and energy companies at the same time claim that any radical deviation from fossil fuel paradigm would be so expensive and involve such far-reaching social consequences that the only choice is a slow, tempered transition. With current exponential
growth rates in resource use this will result in the maintenance of the status quo. This sentiment has in effect removed long-term sustainable energy policy from political discourse despite public support. There are further claims that the process of changing the interrelated public and private services, systems and infrastructures would increase complexity and make energy supply less predicta-ble. Together with the increased scaling, the convergence of utilities and the growing number of parties and techniques involved, re-gime players have increased consumers’ subjective dependence, or heteronomy, on the current system 63.
Cities are ideal vehicles for mitigating the effects of and adapting to climate change. Local governments have greater flexibility to create effective policy solutions and are more likely to pursue in-novative and creative strategies than their national counterparts. In addition to being better suited to addressing sustainability, UN-HABITAT identifies cities as a remedy to global crises, such as the financial and democratic crises that characterize conflicts plaguing all regions of the globe. If cities are a remedy to global crises, policies are the mechanism by which cities achieve pros-perity. Measures that are taken at city level (as opposed to more general measures like taxation and technological innovation) can contribute significantly to a reduction of energy consumption and CO2 emissions 64 65.
4
treerd. De uitdaging vanuit het perspec-tief van verstedelijking is om duurzame energiebronnen, die juist een lage ener-giedichtheid hebben, te combineren bin-nen deze compacte steden met hogere dichtheden. Of anders, om een slimme koppeling te maken tussen gebruik van ondergrond, en opwekking geïntegreerd in stedelijke ruimten, gevels en daken, en dan met een ‘slimme’ afstemming (in zogenaamde Smart Grids) tussen opwekking en gebruik(ers), met vraag en aanbod van energie en meer. Hierbij is warmte meestal niet zo’n probleem, zeker niet op de schaal van de (compac-techniek en systemen. Maar daar ligt
dus niet de voornaamste opgave! Of u moet ons ‘Groene Hart’, en bijna alle an-dere open – en naar mijn mening waar-devolle – gebieden in een groot deel van Nederland willen dichtbouwen. En als we dat al zouden moeten willen, kunnen we het zeker niet betalen.
Naar mijn mening is de crux de twee tendensen, verstedelijking en ver-duurzaming van de materialisatie en energievoorziening, met elkaar te ver-binden. Zo zijn de huidige conventionele fossiele energiedragers heel
geconcen-Enough theory… we want action!
T
he plight of the Dutch, and all developed economies for that matter, is exacerbated by the amount of energy and materials used in every country per capita. The ecological footprint is a tool used to compare human demand for natural capital and the ability of the planet to regenerate from those losses. The Dutch ecological footprint in terms of global hectares is 6.34, while the earth itself can only support a footprint of 1.8. That means if every human lived with the same quality of life as the average Dutch citizen, the planet would need to be 3.5 times bigger. Over-consumption is possible because of inherited resources: fossil fuel, fertile land, clean water and even oxygen in the atmosphere. The act of converting renew-able resources into waste faster than waste can be turned back into resources is termed global ecological overshoot 66. Globalecological overshoot is a wake-up call for immediate action by city planners to change the course of urban metabolism.
Developing economies that are already feeling the burdens of pop-ulation growth are investing in large-scale sustainability projects to construct ‘eco-cities’ that are entirely or virtually autonomous. In China there is ‘The Great City’ near Chengdu and the
Sino-Singa-Comparison of global ecological footprint per capita shows how many planet Earths are needed if everyone would live the average lifestyle of a spe-cific country (Wikipedia)
pore Tianjin Eco-city. There are other examples like Iskander Ma-laysia or Masdar City in the UAE. For the most part, these projects are exercises in technical prowess and are not entirely practical. The intrinsic benefits that arise from the synergy of use(rs) and technology, through innovation, integration, and information (use of data), also referred to as Triple I, were not always taken into ac-count. The cities are built with a misconstrued notion of boundary and are designed without taking the (change of the) natural envi-ronment, or surrounding country, into consideration. In the event that the cities' technological systems fail there should be natural fallback systems available.
Besides this, it is not yet clear how relevant these examples will be for the bulk of the rest of the world, where the vast majority of urban fabric consists of urban sprawl developed during the late 19th and 20th centuries. How to transform and retrofit this enormous body
(zoals slimme koppelingen op buurt en wijkschaal) verder geoptimaliseerd worden, zodat we op dit moment al moeten kunnen komen tot tenminste het dubbele aantal verdiepingen bij eenzelf-de ruimtelijke ‘voetprint’. Maar ook voor het ‘optoppen’ van appartementsgebou-wen die urgent een herstructurering c.q. energie renovatie (Enovatie) moe-ten ondergaan, en nog vaak bij gebrek aan schaalgrootte en kritische massa moeten worden gesloopt. En het biedt dus perspectief voor de voornaamste stedenbouwkundige opgave waar we voor staan.
te) stad. Maar voor elektriciteit ligt dat vaak nog heel anders.
Dit werd één van de voornaamste uitdagingen voor het Concept House prototype. Uiteindelijk was het zoge-noemde ‘Delft Prototype’ al energie-leverend halverwege (dus tijdens!) de ruwbouw, die overigens slechts 8 dagen duurde. En het toont daarmee, dat het met de huidige op de markt beschikbare technieken mogelijk is, zo’n opgave te realiseren voor gestapelde bouw tot vier lagen. Overigens, naar mijn verwach-ting kan dit, door verdere verbeteringen in systemen, technieken en configuraties
of existing spatial morphology and associated social and economic patterns is a pressing challenge to which researchers have only just begun to devote their attention 67 68 69 70. Studies of the existing
urban fabric tend to focus on either quantitative risk assessment or more creative utopian visioning, with little effort connecting the two. While these studies often represent the cutting-edge in integrated risk assessments they could be taken even further by integrating more granular measures of accessibility to public transport, alter-native vehicles 71, walkability 72 and related issues such as energy
supply and demand.
Within the EU there are a number of ETD projects underway that aim to realize innovative and lasting sustainable urban environments, though perhaps not on the scale as those undertaken overseas. The EU aims to develop carbon neutral urban areas that can model desirable low-carbon lifestyles — ways of living better while con-suming less — and test innovative products and services that could become the basis of the future low-carbon economy.
One of the major differences is that in Europe we are trying to in-corporate and encourage elements of ‘self-organization’ within the community in order to balance technical requirements with spatial and social quality. For sustainable urbanism to succeed there must be a complete redesigning of urban profiles, where human needs,
TECHNICALLY FEASIBLE
SOCIALLY MAINTAINABLE
?
energy consumption, the presence of green communal spaces and the integrated design and presence of bodies of water become fundamental to urban comfort.
Good examples of eco-cities in the EU include the Vauban dis-trict in Freiberg, DE; Hammarby Sjöstad in Stockholm and Bo-01 in Malmö, SE; and the Lanxmeer neighborhood in Culemborg, NL. Lanxmeer succeeded in connecting sustainable concepts and technical systems with the users, resulting in a tight-knit commu-nity without resulting in a claustrophobic, condominium-like living space or social control. Closer to the Randstad, developments in the ‘Westflank’ in Haarlemmermeer and Erasmusveld in Den Haag represent communities that have been divided into smaller, man-ageable urban ‘fractals’ that have contrasting typologies, image and levels of development. When integrated with intermediate (urban) areas and the surrounding hinterland, these communities become
mooi gebied. Immers, nagenoeg een wil vooruitgang, nagenoeg ieder-een wil ieder-een meer gezonde-, meer com-fortabele-, en bovenal meer duurzame samenleving. Iedereen wil vooruitgang. Maar het wordt pas echt moeilijk als het geld kost, en nog meer als we daartoe moeten veranderen. En daarom is het betrekken van gebruikers zo belangrijk. Wie naar voorspellingen kijkt, kan de grootte van het fenomeen verstedelijking moeilijk onderschatten. Zo is het Bruto Binnenlands Product van de BRIC landen, waar onze mondiale en Momenteel wordt het prototype
benut voor gebruik(er)s gerelateerd on-derzoek, binnen het EU Interreg onder-zoeksproject SusLab, vanuit de faculteit Industrieel Ontwerpen en Bouwkunde van de TU Delft. En ook is het in samen-werking met internationale partners als ETH Zurich (ea) opgenomen in een ‘Flagship project’ binnen het Europese Climate KIC onderzoeksprogramma, waarin de leerstoel actief participeert.
U ziet het ongetwijfeld, het vakge-bied dat de leerstoel Environmental Technology & Design bestrijkt is een
climate neutral while meeting comfort-based energy requirements. Despite the relative success of these projects and plans, most of them are also quite diminutive in size. Then again, a project the size of an entire city may become vulnerable to abstraction errors due the presence of false or double claims of surrounding envi-ronmental potentials. Though projects on the scale of eco-cities are technically feasible, they might not be socially maintainable in the long-term.
The fact that developing countries have already taken steps to-wards realizing eco-cities compared to the EU’s smattering of small-scale projects is somewhat laughable. Ironically, many times foreign real estate developers import western, oftentimes Dutch architects and engineers—famous for their ‘conceptual thinking’— because they are considered fashionable, or because their own universities, architects and engineers lack practical and technical experience. However, this might not always be a correct course of action! Foreign experts might overlook relevant local knowledge concerning vernacular, historical values and bioclimatical solutions during the design process, resulting in myopic solutions, increased technological dependency and an unwarranted reduction in (so-cial) resilience.
