يمكن اتخاذ العديد من التدابير لتقليل البصمة الكربونية لجسور فرانكفورت إلى الربع: تشمل أهم الروافع استخدام الفولاذ المنتج المحايد للكربون تقريبًا، وتعزيز طاقة المركبات الصديقة للمناخ وإنتاج الكهرباء الخضراء. علاوة على ذلك، يمكن استخدام الخرسانة منخفضة الكربون حيث لا توجد مبانٍ على الجسور - كعرض للابتكار.
Die Themenseite STADTKLIMA WELTKLIMA können Sie hier als PDF-Präsentation vollständig herunterladen - Präsentation Stadtklima Weltklima
في القسم الأول، تظهر الأبعاد التي تسبب فيها مشاريع البنية التحتية انبعاثات ثاني أكسيد الكربون ومدى أهمية التخفيض لجميع مشاريع البنية التحتية في ألمانيا والعالم.
في القسم الثاني، يتم عرض التقنيات المستخدمة لتقليل بصمة ثاني أكسيد الكربون لجسور فرانكفورت.
يلخص القسم الثالث كيف يمكن لفرانكفورت بأكملها تحقيق هدفها المناخي على المدى الطويل بمساعدة جسور فرانكفورت.
مقارنة بمشاريع البنية التحتية الأخرى ، يتم تقليل انبعاثات ثاني أكسيد الكربون لجسور فرانكفورت بشكل كبير من خلال مجموعة متنوعة من الروافع.
بالإضافة إلى ذلك ، فهي تختلف عن مشاريع البنية التحتية الأخرى نظرًا لوظائفها المتعددة فيما يتعلق بالبيئة والإسكان البشري وقبل كل شيء من حيث البحث العلمي:
نظرا لأن المباني الخرسانية المقواة بالفولاذ كثيفة الاستخدام لثاني أكسيد الكربون ، فهناك حاجة ماسة إلى عرض تكنولوجي مثل جسور فرانكفورت لإظهار الوسائل المبتكرة التي يمكن استخدامها لجعل مشاريع البنية التحتية في المستقبل تستخدم أقل بكثير من ثاني أكسيد الكربون.
مقارنة بمشاريع البنية التحتية الأخرى ، يتم تقليل انبعاثات ثاني أكسيد الكربون لجسور فرانكفورت بشكل كبير من خلال مجموعة متنوعة من الروافع.
بالإضافة إلى ذلك ، فهي تختلف عن مشاريع البنية التحتية الأخرى نظرًا لوظائفها المتعددة فيما يتعلق بالبيئة والإسكان البشري وقبل كل شيء من حيث البحث العلمي:
نظرا لأن المباني الخرسانية المقواة بالفولاذ كثيفة الاستخدام لثاني أكسيد الكربون ، فهناك حاجة ماسة إلى عرض تكنولوجي مثل جسور فرانكفورت لإظهار الوسائل المبتكرة التي يمكن استخدامها لجعل مشاريع البنية التحتية في المستقبل تستخدم أقل بكثير من ثاني أكسيد الكربون.
على الرغم من أن جسور فرانكفورت تحقق العديد من الأغراض الإيجابية ولا تسمح بتوقع العديد من انبعاثات غازات الدفيئة مثل هياكل الأنفاق والمنشآت تحت الأرض، فإن قيمة الانبعاثات تبلغ حوالي 1.5 مليون. لا تزال أطنان الغازات الدفيئة (مكافئ ثاني أكسيد الكربون لانبعاثات غازات الدفيئة *) الناتجة عن مواد البناء مرتفعة للغاية. ولذلك يجب استكشاف جميع خيارات التخفيض وتنفيذها.
بالإضافة إلى ثاني أكسيد الكربون ( (CO2الذي ربما يكون أكثر الغازات الاحتباس الحراري شهرة - هناك أيضًا غازات دفيئة أخرى تؤثر على المناخ ، مثل الميثان (( CH4أو أكسيد النيتروز ( N2O)
نظرًا لأن إمكانات الاحترار العالمي تختلف عن إمكانات ثاني أكسيد الكربون ، يتم تحويلها عادةً إلى مكافئات ثاني أكسيد الكربون (( CO2e على سبيل المثال ، على مدى 100 عام ، يساهم طن واحد من الميثان بمقدار 28 ضعفًا في تأثير الاحتباس الحراري مثل طن واحد من ثاني أكسيد الكربون ، أي أنه يقابل 28 طنًا من مكافئ ثاني أكسيد الكربون.
نظرًا لأن ثاني أكسيد الكربون ليس فقط الغازات الدفيئة الأكثر صلة في صناعة البناء ، ولكنه يمثل أيضًا أكبر نسبة من خليط الغازات الدفيئة ، تشير العديد من الإحصاءات إلى مكافئ ثاني أكسيد الكربون أو حتى انبعاثات ثاني أكسيد الكربون فقط ، حتى لو كانت القيم لا تزال ثابتة في كثير من الأحيان يتم تضمين نفس الغازات الدفيئة الأخرى.
إذا تم بناء جسور فرانكفورت بين عشية وضحاها ، باستخدام مواد البناء التقليدية ودون الأخذ في الاعتبار بصمة ثاني أكسيد الكربون الناتجة عن حركة المرور وإنتاج الطاقة ، فإن انبعاثات ثاني أكسيد الكربون التي تبلغ حوالي 1.5 مليون يورو الناتجة عن إنتاج الفولاذ والخرسانة المطلوبة ستنخفض. تستمر أطنان في المساهمة بلا هوادة في تغير المناخ العالمي - كما حدث في كثير من الأحيان أو يهدد بحدوثه في مشاريع البناء الأخرى بهذا الحجم والتي كانت موضع انتقادات كثيرة. ومع ذلك ، إذا ركزت على جميع إمكانات التوفير المتاحة ، فيمكن تقليل انبعاثات الغازات الدفيئة من جسور فرانكفورت بنحو ثلاثة أرباع - أي أكثر من 1.1 مليون طن من ثاني أكسيد الكربون!
لأنها عرض للابتكارات من أجل
التكنولوجيات والمفاهيم لتعزيز الاستدامة والإنسانية في المدينة.
نظام القيادة الذاتية
أماكن التغليف المنخفضة من خلال ابتكار النظام
إمدادات المناطق عن طريق الطاقة الكهروضوئية والطاقة الحرارية الأرضية
الاستخدام ثنائي الاتجاه وبالتالي تخزين الطاقة المتجددة في السيارة
استخدام الحرارة المهدرة من مراكز البيانات والصناعة
مفهوم التسرب بالقرب من المدينة لتغذية المياه الجوفية
إنشاء قسم بخرسانة منخفضة ثاني أكسيد الكربون
تشييد المباني باستخدام فيزياء المباني منخفضة ثاني أكسيد الكربون
مسارات اختبار لتحسين تخضير الأسطح / الواجهة الخضراء والمقاومة للجفاف بالمدينة الخضراء والمنخفضة من البلاستيك
أماكن العمل مع التدريب المتكامل
هياكل إيواء إنسانية للمشردين
ربط حدائق كبار السن بحدائق الأطفال الصغار
فرصة للعمل وكسب المال للأشخاص الذين خرجوا تمامًا من شبكة الأمان الاجتماعي
سكن ميسور التكلفة بالقرب من مكان العمل لذوي المهن الاجتماعية
فرص الدراسة بدون مؤهلات/شهادات تعليمية
إحياء الحرف اليدوية من أجل البناء الموفر للموارد وثقافة الإصلاح بدلاً من ثقافة الإقصاء
والعوامل الرئيسية لانبعاثات غازات الدفيئة في الخرسانة المسلحة هي الأسمنت الموجود في الخرسانة والفولاذ المدمج في الخرسانة إما كتقوية، أي للتعزيز، أو كأعمدة فولاذية في مشروع البنية التحتية بالإضافة إلى الخرسانة. لسوء الحظ، لا يمكن الاستغناء عن أي من المكونين تمامًا: الفولاذ يعطي الاستقرار والأسمنت نوع من الغراء، مما يتسبب في التصاق وعدم الانهيار.
حوالي 45 في المائة من انبعاثات الأسمنت ناتجة عن الحاجة إلى الحرارة والكهرباء: يجب تجفيف المواد الخام مثل الحجر الجيري والطين والرمل وخام الحديد وطحنها (أهم عنصر هنا هو الحجر الجيري ، كما سيتم توضيحه لاحقًا) .
ثم يتم حرق المواد الخام المطحونة عند 1450 درجة مئوية - وهي عملية تستهلك الكثير من الطاقة ، كما يمكنك أن تتخيل في درجات الحرارة هذه. لكن هذا ليس كل شيء: يجب طحن المادة التي تم حرقها لتتحول إلى "الكلنكر" مرة أخرى ، وهذه المرة أفضل بكثير من ذي قبل. عندها فقط يصبح طوب الكلنكر
جاهزًا للاستخدام.
ومع ذلك ، في عملية استهلاك الطاقة هذه ، يتم إطلاق نصف إجمالي انبعاثات ثاني أكسيد الكربون فقط. 55 في المائة من الانبعاثات لا تنتج عن الطاقة اللازمة لدرجة الحرارة والطحن ، ولكن بسبب عملية كيميائية أثناء التسخين ، حيث يتم إنتاج ثاني أكسيد الكربون كمنتج نهائي
لا يوجد الجير في الطبيعة ككالسيوم نقي (كالسيوم) ، ولكن ككربونات الكالسيوم: كربونات الكالسيوم CaCO3. ومع ذلك ، فإن أكسيد الكالسيوم ضروري لإنتاج كلنكر الأسمنت: CaO (كمنتج وسيط - تتشكل منه مكونات الأسمنت المهمة بالفعل ، وهي سيليكات الكالسيوم). لذلك إذا كنت تريد أكسيد الكالسيوم ، فإن الصيغة هي:
CaCO3 → CaO + CO2
Institut für Werkstoffe im Bauwesen Uni Stuttgart - Green concrete LTC University of Bordeaux
للمقارنة:
وبحسب تاجيسشاو Tagesschau ، فقد استخدم في مطار برلين 1.3 مليون متر مكعب من الخرسانة.
كما يتم استخدام حوالي 3 ملايين متر مكعب من الخرسانة في شتوتغارت 21 - بدون الأنفاق الأربعة الإضافية التي سيتم إضافتها الآن.
وفقًا للشركة ، تم تقدير 3.2 مليون متر مكعب فقط من الخرسانة مع 360 ألف طن فقط من الفولاذ لنفق فيهمارنبيلت Fehmarnbelt - ومع ذلك ، يجب تسليم 2.2 مليون طن إضافية من الجرانيت وتركيبها لمرحلة البناء في المول.
نظرًا لنطاق البناء، تنتمي جسور فرانكفورت إلى مجموعة مشاريع البنية التحتية التي غالبًا ما يتم انتقادها بسبب الحجم الباهظ لانبعاثات غازات الاحتباس الحراري.
لقد حان الوقت لفحص جميع المشاريع بهذا الحجم للتأكد من توازن فوائد غازات الاحتباس الحراري وإنشاء تقييمات شفافة وذات مغزى لدورة الحياة في إطار إجراءات الموافقة على التخطيط - والتي تظهر أيضًا الإمكانات وكيفية تقليل ثاني أكسيد الكربون وغيرها من انبعاثات غازات الاحتباس الحراري.
يجب أيضًا فحص الجسور في فرانكفورت بدقة لمعرفة رصيد منافعها من غازات الدفيئة: إذا تم سحب جميع نقاط التوقف ، يمكن تقليل انبعاثات غازات الاحتباس الحراري من إنشاء الجسور بنحو ثلاثة أرباع أو تعويضها - من خلال المواد البديلة في بناء الجسور والوظائف التعويضية للجسور مثل الهياكل وعمليات تقليل الطاقة على الجسور.
يزفر شخص بالغ حوالي 0.4 طن من ثاني أكسيد الكربون سنويًا. السيارة التي تقطع 10000 كيلومتر في السنة تنبعث منها حوالي 1.5 طن من ثاني أكسيد الكربون سنويًا. 80 شجرة من خشب الزان تمكنت من تجميع حوالي 1.0 طن من ثاني أكسيد الكربون سنويًا. لذلك أنت بحاجة إلى 120 شجرة زان لامتصاص 1.5 طن من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون في سيارة بمحرك احتراق من الهواء.
يصبح التعويض عن انبعاثات ثاني أكسيد الكربون عن طريق زراعة الأشجار أمرًا صعبًا للغاية إذا نظرت إلى المدينة ككل: يقدر إجمالي انبعاثات فرانكفورت حاليًا بحوالي 7،000،000 طن من مكافئ ثاني أكسيد الكربون سنويًا ، منها حوالي 1،600،000 طن من مكافئ ثاني أكسيد الكربون من حركة مرور المركبات.
لذا فإن 1.5 مليون طن من مكافئات ثاني أكسيد الكربون هي كمية كبيرة ، حتى لو حدثت مرة واحدة فقط وليس سنويًا. لأنه من ناحية يمكن للمرء أن يجادل: ما هو حوالي 1.5 مليون طن من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون لبناء مشروع إذا قمنا بتفجير 1.6 مليون طن من ثاني أكسيد الكربون في الهواء في فرانكفورت وحدها من خلال حركة مرور السيارات لدينا؟ حسنًا ، هذا هو بالضبط سبب وجود مشكلة مناخية ذات أبعاد شديدة ، لأن كل ثاني أكسيد الكربون - بمجرد نفخه في الهواء - يصعب ازالته مرة أخرى:
لكي نفهم حقًا مدى دراماتيكية كل مليون طن من ثاني أكسيد الكربون يتم إطلاقه في الغلاف الجوي ، يتعين على المرء فقط العودة إلى خشب الزان: للتعويض عن انبعاثات ثاني أكسيد الكربون من جسور فرانكفورت ، يتعين على المرء أن يزرع 800000 شجرة زان في البداية من البناء ، بحيث يتم إخراج مليون طن من الهواء بعد 100 عام.
لسوء الحظ ، ليس لدينا 100 عام للتعامل مع عواقب تغير المناخ ، لذلك يجب زراعة ما لا يقل عن 2000000 شجرة زان من أجل تقييد مليون طن من ثاني أكسيد الكربون مرة أخرى بعد 40 عامًا.
للمقارنة فقط: يوجد في فرانكفورت بأكملها 200000 شجرة فقط. لن تكون هناك مساحة كافية في منطقة الراين-ماين بأكملها لمليوني شجرة تعويض مطلوبة.
من بين 739 مليون طن من غازات الدفيئة (مكافئ ثاني أكسيد الكربون) التي تنبعث من ألمانيا سنويًا ، فإن الجزء الأكبر هو ثاني أكسيد الكربون. مع 7 ملايين طن من غازات الاحتباس الحراري ، تساهم فرانكفورت بحوالي مائة من إجمالي ألمانيا
انبعاثات غازات الدفيئة - مماثلة لسكانها البالغ عددهم 800000 نسمة ، والذين يشكلون أيضًا واحدًا من مائة من 80 مليون شخص في ألمانيا.
مع حوالي 750 مليون طن من ثاني أكسيد الكربون سنوياً ، تحتل ألمانيا المرتبة السادسة بين الدول ذات أعلى انبعاثات في العالم. تبلغ انبعاثات ثاني أكسيد الكربون العالمية حوالي 35 مليار طن من ثاني أكسيد الكربون سنويًا.
Universität Stuttgart - Institut für Werkstoffe im Bauwesen — Verband Deutscher Zementindustrie
يعتمد مفهوم التقنية المكون من 11 ذراعًا ، والذي يهدف إلى تقليل انبعاثات ثاني أكسيد الكربون بشكل كبير في جسور فرانكفورت ، على مجموعة من مسارات التأثير المختلفة جدًا.
من ناحية أخرى ، تم تحسين توازن ثاني أكسيد الكربون في الجسور باستخدام مواد البناء التي تكون بشكل طبيعي أو ذات صلة بالعمليات أقل كثافة في استخدام ثاني أكسيد الكربون.
من ناحية أخرى ، تعمل الجسور من الناحية الهيكلية كمكونات لألواح المباني ، والتي يتم التخلص من استهلاك المواد وبالتالي انبعاثات ثاني أكسيد الكربون في مكان آخر.
بالإضافة إلى ذلك ، فإن جسور فرانكفورت هي أيضًا البادئ للتغييرات الهيكلية في قطاع النقل والطاقة ، والتي يمكن من خلالها اتباع استراتيجية دائمة ووطنية لتجنب ثاني أكسيد الكربون.
وبالنسبة لكل من التقنيات 11، يتم شرح طريقة العمل المقابلة وتحديد التقليل انبعاث المفترضة في ثاني أكسيد الكربون.
يعتمد مفهوم التقنية المكون من 11 ذراعًا ، والذي يهدف إلى تقليل انبعاثات ثاني أكسيد الكربون بشكل كبير في جسور فرانكفورت ، على مجموعة من مسارات التأثير المختلفة جدًا.
من ناحية أخرى ، تم تحسين توازن ثاني أكسيد الكربون في الجسور باستخدام مواد البناء التي تكون بشكل طبيعي أو ذات صلة بالعمليات أقل كثافة في استخدام ثاني أكسيد الكربون.
من ناحية أخرى ، تعمل الجسور من الناحية الهيكلية كمكونات لألواح المباني ، والتي يتم التخلص من استهلاك المواد وبالتالي انبعاثات ثاني أكسيد الكربون في مكان آخر.
بالإضافة إلى ذلك ، فإن جسور فرانكفورت هي أيضًا البادئ للتغييرات الهيكلية في قطاع النقل والطاقة ، والتي يمكن من خلالها اتباع استراتيجية دائمة ووطنية لتجنب ثاني أكسيد الكربون.
وبالنسبة لكل من التقنيات 11، يتم شرح طريقة العمل المقابلة وتحديد التقليل انبعاث المفترضة في ثاني أكسيد الكربون.
Das 11-Hebel-Konzept, durch das die CO2-Emissionen der Frankfurter Brücken signifikant reduziert werden sollen, fußt auf einer Kombination sehr unterschiedlicher Wirkungspfade.
So wird die CO2-Bilanz der Brücken zum einen dadurch verbessert, dass auf Baumaterialien gesetzt wird, die natürlicherweise oder verfahrensbedingt weniger CO2-intensiv sind.
Zum anderen fungieren die Brücken konstruktiv als Bestandteile von Gebäudehüllen, für die der Materialverbrauch und somit CO2-Emissionen an anderer Stelle entfallen.
Daneben sind die Frankfurter Brücken auch Initiator für strukturelle Veränderungen im Verkehrs- und Energiesektor, mit denen sich eine dauerhafte und überregionale CO2-Vermeidungsstrategie verfolgen lässt.
Für jeden der 11 Hebel wird die entsprechende Wirkungsweise erläutert und die jeweils anzunehmende CO2-Ersparnis quantifiziert.
على سبيل المثال، عن طريق الاستغناء عن مواد البناء التقليدية العالية الانبعاثات والتحول إلى مواد أخرى. يمكن القيام بذلك عبر ثلاث تقنيات:
التقنية 1 - الخرسانة البيئية : يتم تخفيض نسبة الأسمنت في الخرسانة من خلال مفاهيم مادية مبتكرة، تسمى الخرسانة الإيكولوجية.
التقنية 2 - الخرسانة البيئية : يتم استبدال المحتوى الفولاذي في الخرسانة و/أو الفولاذ في الهيكل الآخر بألياف الكربون والخيزران وما إلى ذلك.
التقنية 3 - الخرسانة البيئية : يتم استبدال الخرسانة بالكامل بالحجر الطبيعي أو الخشب.
هناك العديد من النهج البحثية الواعدة للحد من استخدام الأسمنت. ومع ذلك، لا يزال معظم الأسمنت التقليدي يستخدم.
لا يوجد نقص في الأفكار الجيدة، ولكن من الصعب الحصول على الحلول للموافقة عليها، لأن استخدامها - بحكم التعريف - لا يمكن اختباره لسنوات مسبقة على الهياكل الكبيرة.
تسعى صناعة الأسمنت أيضًا إلى تحسين بصمتها الكربونية، ولكن بدلاً من ذلك من خلال العمل على تحسين العملية لتوفير الكهرباء والوقود للتدفئة وليس استخدام خليط مواد مختلفة بشكل أساسي.
السبب في عدم توصل البحث أو الصناعة إلى حلول فائقة الابتكار و جديدة تمامًا بسيط جدًا: يجب أن تلبي المباني المنتجة بمساعدة الأسمنت أعلى متطلبات الجودة بالإضافة إلى جوانب السلامة والضمان الصارمة، لأن استقرار المباني دائمًا ما يدور حول حياة البشر.
وحتى لو لم يكن الأمر كذلك ، فيجب ألا يغيب عن البال أن الاستثمارات لكل مبنى أكبر مرتفعة للغاية - لذلك لا يمكنك ببساطة اختبار سلسلة كاملة من الابتكارات على أساس التجربة والخطأ.
أخيرا وليس آخرا ، يجب أن يؤخذ في الاعتبار أيضا أنه لا يكفي بناء مبنى بالخرسانة المبتكرة وسيكون مستقرا ويستمر لبضع سنوات. لا تظهر الجودة الحقيقية لابتكار الخرسانة أو الخرسانة المسلحة إلا بعد عقود.
يمكن أن يعمل تغيير الوصفة مع استعمال البدائل، أو تمكين نسب الخلط المتغيرة- عن طريق الإضافات أو تغييرات المعالجة - أو أيضًا عن طريق تغيير أحجام الحبوب عن طريق عمليات الطحن الدقيقة التي تسبب نسبًا أكثر ملاءمة من المواد الأولية، بحيث تكون هناك حاجة إلى كمية أقل من الأسمنت.
من أجل البدء في البناء باستخدام هذه التركيبات الحديثة في جميع أنحاء العالم ، سيكون من الضروري التحقيق بشكل مكثف في مدى متانة هذه الخرسانة الجديدة في الحياة الواقعية. هناك نقص في الهياكل النموذجية. وهنا يأتي دور جسور فرانكفورت. . . .
Universität Stuttgart - Institut für Werkstoffe im Bauwesen — TU Braunschweig - Institut für Baustoffe, Massivbau und Brandschutz — TU Darmstadt - Institut für Massivbau — Universität Hannover - Institut für Baustoffe — Universität Kassel - Institut für konstruktiven Ingenieurbau — TU Graz - Institut für Materialprüfung und Baustofftechnologie — Universität der Bundeswehr München - Institut für Werkstoffe des Bauwesens — Fraunhofer-Institut für Bauphysik
تتكون الخرسانة الكربونية من مكونين: الخرسانة والتسليح ، في هذه الحالة فقط ليست مصنوعة من الفولاذ ولكن من ألياف الكربون على شكل حصائر وقضبان.
تتميز مادة التسليح الكربونية بميزتين رئيسيتين مقارنةً بحديد التسليح: فهي تتميز بقوة شد أكبر بخمس مرات من الفولاذ ، لذلك يلزم استخدام مواد تقوية أقل بالمقارنة. بالإضافة إلى ذلك ، فإن التسليح بالكربون خامل كيميائيًا للضغوط التي تصادفها في البناء ، وعلى عكس حديد التسليح ، لا يلزم حمايته من التآكل بغطاء خرساني بسمك عدة سنتيمترات.
وبالتالي يمكن حفظ المواد للمكونات المصنوعة من الخرسانة الكربونية ويمكن جعلها أرق بشكل ملحوظ. تقدر نسبة التوفير في ثاني أكسيد الكربون عند استخدام التسليح بالكربون بدلاً من الفولاذ بنسبة 30٪.
حوالي ثلث انبعاثات ثاني أكسيد الكربون التي تبلغ 1،500،000 طن من جسور فرانكفورت تأتي من الصلب ، أي 525،000 طن. إذا تم استبدال خُمس هذا بالكربون ، فسيتم تقليل 105000 طن من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون بحوالي 35000 طن - لا يشمل التخفيض غير المباشر من خلال تقليل استهلاك الخرسانة.
بدلاً من الخرسانة المسلحة ، يمكن أيضًا بناء بعض أجزاء جسور فرانكفورت باستخدام الحجر الطبيعي أو الخشب الإقليمي. عندما تقود الجسور فوق الأشجار القديمة ، يمكن أن تكون هياكل الحجارة الشبيهة بالجسور أو الجسور المبنية من الطوب حلاً: على سبيل المثال ، يمكنهم شق طريقهم عبر مجمع سينكنبرغ Senckenberg على أعمدة رفيعة مثل شريط بعرض خمسة أمتار. يعتبر الحجر الرملي الأحمر الرئيسي تاونسكوارزيتTaunusquarzit ، اللذان يتم استخراجهما في المحاجر الإقليمية بالقرب من فرانكفورت ، حجارة طبيعية مناسبة لمثل هذه المباني المكعبة. الحجر الرملي الأحمر الرئيسي على وجه الخصوص ليس مناسبًا فقط للفنون والحرف اليدوية ، ولكن أيضًا كغطاء واقي لخرسانة الجسور لحمايتها من التآكل.
يجب أن توفر الأكاديمية الرئيسية للفنون والحرف القدرة التقنية لذلك ، لأنه لا يمكن لأي شخص فعل ذلك اليوم. ولكن ليس فقط المهنيين ، ولكن أيضًا المهندسين الإنشائيين مطلوبين: بعد كل شيء ، استمرت العديد من المباني لقرون ، ولكن لا يمكن حسابها وفقًا لمعايير DIN الحديثة بعد الحرب.
وبالتالي ، فإن إعادة اكتشاف طرق البناء التقليدية بمواد منخفضة لثاني أكسيد الكربون ستشكل تحديًا. كمواد خام متجددة ، فإن استخدام الخشب في البناء أمر مرغوب فيه على أي حال ، ولكن هذا ممكن فقط في أقسام معينة من جسور فرانكفورت التي تستلزم حمولة أقل بكثير.
Fraunhofer-Institut für Bauphysik — Fraunhofer-Institut für Holzforschung — Deutsches Institut für Bautechnik — TU Braunschweig - Institut für Baukonstruktion und Holzbau — FH Aachen - Institut für Baustoffe und Baukonstruktionen — Hochschule Bremen - Institut für Experimentelle Statik — ETH Zürich - Institut für Baustatik und Konstruktion
يمكن استخدام الحجر الطبيعي لامتداد الأشجار القديمة الطويلة حيث يمكن إنشاء أعمدة ضخمة كبيرة. بالإضافة إلى ذلك، تبدو أقسام الجسر على «ركائز عالية» أكثر جمالًا عندما يتم بناؤها على طراز جسر الوادي.
يتم استخدام الخشب في الأماكن التي لا توجد فيها ممرات على المسار. إذا كانت هناك طرق غير كثيفة التردد. تتميز الإنشاءات الخشبية على الحجر الطبيعي بأنها يمكن أن تمتد على أقسام واسعة حتى بدون أقواس حائط عالية.
يمكن استخدام الخرسانة البيئية تمامًا مثل الخرسانة التقليدية، ولكنها تستخدم أيضًا فقط في الأماكن التي لا توجد فيها مبانٍ على الجسور، حيث لا توجد تجربة طويلة الأجل مع هذه المواد، وفي حالة التجديد في بعض العقود لن تتأثر المباني الأخرى.
العديد من أجزاء جسور فرانكفورت ليس بها منازل مبنية عليها ، ولكنها تعمل كوصلات نقل أو ممرات مشاة أو مساحات خضراء.
هذه المناطق مناسبة كأقسام اختبار حيث سيتم بناء الجسر باستخدام الخرسانة البيئية ، والتي هي ناضجة ولكن لم يتم اختبارها بعد على نطاق واسع ولفترات طويلة من الزمن.
يجب ملاحظة المناطق وفحصها عن طريق البحث والصناعة ، ويجب استخدام الاختبارات والتقييمات المنتظمة لضمان تحديد أي حاجة لإعادة التأهيل في مرحلة مبكرة. إذا لم تكن هناك مبانٍ عليها ، فإن التجديدات المحتملة تكون مملة ، ولكن يمكن تنفيذها بسرعة أكبر وبدون بذل الكثير من الجهد.
بدلاً من ذلك ، ينبغي أيضًا مراعاة استخدام الطوب أو الحجر الطبيعي أو الخشب في هذه الأقسام.
يلعب الهيدروجين الأخضر دورًا رئيسيًا في ذلك، مما يتيح تقليل إطلاق غازات الاحتباس الحراري الضارة بالمناخ في الغلاف الجوي بشكل كبير. نظرًا لأن مثل هذه العمليات المبتكرة يتم استهدافها بشكل متزايد في كل من إنتاج الأسمنت وإنتاج الصلب، يضيف جسر فرانكفورت رافعتين أخريين إلى بصمتها الكربونية.
التقنية 4 (الخرسانة) - التقاط الكربون في إنتاج الأسمنت: إن التقاط وإعادة استخدام ثاني أكسيد الكربون المتولد أثناء إنتاج الأسمنت يجعل من الممكن استخدام خرسانة أكثر ملاءمة للمناخ لجسور فرانكفورت.
التقنية 5 (الصلب) – توفير انبعاث ثاني أكسيد الكربون في إنتاج الصلب باستخدام الهيدروجين: يمكن لعملية مبتكرة لاستبدال فحم الكوك بالهيدروجين كشريك تفاعل في استخراج الحديد من خام الحديد أن تقلل بشكل كبير من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون من الفولاذ.
في إنتاج الأسمنت ، تسبق عملية الإنتاج الفعلية عملية التحليل الكهربائي التي يتم فيها تقسيم الماء إلى أكسجين وهيدروجين بمساعدة طاقة الرياح أو الطاقة الشمسية. يمكن بعد ذلك توفير الأكسجين النقي لنظام القمينة الدوارة بدلا من الهواء "العادي" (وقود الأكسجين). هذا له ميزة أن ثاني أكسيد الكربون الناتج أثناء عملية الاحتراق يظل خاليًا من التلوث ويمكن التقاط غازات الدفيئة (احتجاز الكربون). ثم يتم تحويل ثاني أكسيد الكربون الملتقط إلى مواد خام أخرى ، مثل الوقود الاصطناعي ، مع الهيدروجين الناتج عن التحليل الكهربائي. بهذه الطريقة ، يمكن منع التأثير المناخي لجزء كبير من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون التي تحدث في صناعة الأسمنت. نظرًا لأن الطريقة الموصوفة يتم اختبارها حاليًا على نطاق واسع ويمكن الافتراض أنه سيتم تنفيذها بشكل متزايد في عملية التصنيع خلال السنوات القليلة المقبلة ، ستستفيد الجسور في فرانكفورت أيضًا من ذلك.
Projektwebsite Westküste100 — FH Westküste - Institut für die Transformation des Energiesystems — Projektwebsite CEMCAP — SINTEF — European Cement Research Academy — Universität Stuttgart - Institut für Feuerungs- und Kraftwerkstechnik — Verband Deutscher Zementindustrie — TNO — ETH Zürich - Institut für Energie- und Verfahrenstechnik
إن إمكانية التوفير في انبعاثات ثاني أكسيد الكربون في إنتاج الصلب كبيرة بشكل خاص. يمكن استبدال مسار الفرن العالي السابق ، الذي يتم فيه تحويل خام الحديد إلى حديد خام بمساعدة الفحم أو فحم الكوك ويتم إطلاق كميات هائلة من غازات الاحتباس الحراري ، في المستقبل القريب بنوع جديد من العمليات المعتمدة على الهيدروجين. هنا أيضًا ، يتم إنتاج الهيدروجين الأخضر أولاً عن طريق التحليل الكهربائي ، والذي يمكن استخدامه بعد ذلك في مصنع اختزال مباشر لاستخراج الحديد من خام الحديد قبل معالجته إلى فولاذ خام في قوس كهربائي.
من خلال الاستغناء عن الوقود الأحفوري ، يمكن تجنب ما يصل إلى 95٪ من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون بشكل مباشر. إذا تمت تغطية متطلبات الصلب الكاملة لجسور فرانكفورت بالصلب المنتج بهذه الطريقة ، فيمكن توفير حوالي 500000 طن من انبعاثات غازات الدفيئة المكافئة لثاني أكسيد الكربون.
لأن جسور فرانكفورت تخلق أيضًا العديد من الإمكانات لتوفير انبعاثات ثاني أكسيد الكربون بشكل غير مباشر. وبالتالي، فإن الخرسانة والفولاذ المركبين يؤديان العديد من الوظائف الهيكلية، والتي لا يتعين استخدام مواد البناء فيها مرة أخرى في مكان آخر.
لأن جسور فرانكفورت تخلق أيضًا العديد من الإمكانات لتوفير انبعاثات ثاني أكسيد الكربون بشكل غير مباشر. وبالتالي، فإن الخرسانة والفولاذ المركبين يؤديان العديد من الوظائف الهيكلية، والتي لا يتعين استخدام مواد البناء فيها مرة أخرى في مكان آخر.
التقنية 6 - جسر الجسم كصفيحة أساس: تتولى الخرسانة والفولاذ المدمجان وظيفة ألواح الأساس للمباني الموجودة على الجسور، بحيث يمكن الاستغناء عن المباني الجديدة في مكان آخر.
التقنية 7 - منازل الجسر القوسية: في المستقبل البعيد، ستتمكن جسور فرانكفورت من تولي وظيفة الهيكل الحامل لمباني الجسر المقوسة تحته، والتي ستتطلب مواد بناء أقل لهذه المباني.
يمكن استخدام جسم الجسر بعدة طرق. وهذا يشمل العديد من وظائف وأنواع استخدام جسور فرانكفورت المعروضة بالفعل.
بعد كل شيء ، فإن الجسور التي تبلغ مساحتها حوالي 2 مليون متر مربع تخلق قطعة جديدة من فرانكفورت يمكن بناء المباني عليها دون الحاجة إلى إنتاج ألواح أساس لها.
تبلغ مساحة المباني الموجودة على الجسور حوالي 450,000 متر مربع.
لهذا الغرض ، يجب تطبيق حوالي 180,000 متر مكعب من الخرسانة (حوالي 450,000 طن من الخرسانة) على موقع الحقول الخضراء ، والتي سيتم التخلص منها بواسطة جسم الجسر كلوح أساس.
Wuppertal Institut — Fraunhofer-Institut für Bauphysik — Fraunhofer-Allianz Bau — International Resource Panel — World Resources Forum
Darüber hinaus ist auf einen Zeitraum von 100 Jahren oder mehr noch eine weitere Funktion von Anfang an baulich vorzusehen und einzuplanen:
Bei massiver Reduktion des Verkehrsaufkommens durch optimierte autonom fahrende Verkehrssysteme können die vormals vier- oder sechsspurigen Einfahrtsstraßen einer Stadt auf zwei Fahrzeugspuren und zwei Fahrradspuren reduziert werden.
Der freiwerdende Raum unter den Brücken (zwei oder mehr Fahrstreifen, von 6 oder mehr Metern Breite) kann stellenweise genutzt werden, indem man ihn zu Wohnraum ausbaut:
Dieser Wohnraum hat dann bereits Stützsäulen (die Stützen der Brücken), ggf. schon Wandbereiche (wenn es zuvor auf dem Mittelstreifen eine brückentragende Mittelwand gab) und ein „Dach“ (den Brückenkorpus).
تمتد جسور فرانكفورت في الغالب على طرق كبيرة من أربعة أو ستة حارات. إذا كانت المدينة تتمتع بحركة مرور مستقلة حصريًا، فيمكن تقليل عدد جميع المركبات بشكل كبير (تتوقع بعض التوقعات ما يصل إلى 80٪ أقل من المركبات). ثم يمكن القضاء على بعض الممرات، وسيتم تحرير المساحة تحت الجسور، والتي يمكن تحويلها إلى منطقة بناء، لأن الأعمدة والسقف متاحان بالفعل.
نظرا لأن جميع دعامات الجسر يتم تنشيطها حراريا ، يمكن تسخين "المباني" الموجودة أسفل الجسور بكفاءة في استخدام الطاقة. نظرا للتوصيلات بمراكز الإمداد المثبتة منذ البداية ، والتي يتم التخطيط لها كل بضع مئات من الأمتار على طول الجسر ، فإن إمدادات الكهرباء ومياه الشرب وما إلى ذلك جاهزة بالفعل.
تقع المناطق ذات الإمكانات لمباني الجسر المقوسة بشكل أساسي على المسار الدائري وبدايات الأسلحة الخارجية - ولكن لا يعرف المرء كيف ستبدو شبكة الجسر خلال 50 عامًا: ربما هناك أيضًا احتمالات أخرى للتركيبات تحت الجسور في مكان آخر.
تشير التقديرات في التخطيط إلى أنه يمكن بناء حوالي 20٪ من الخط على جانب واحد: أي ما يصل إلى 12 كيلومترًا من خطوط البناء الجارية بعمق حوالي 7 أمتار.
وهذا يعني أنه يمكن إنشاء حوالي 84000 متر مربع إضافي من مساحة البناء التي يوجد لها بالفعل الهيكل الحامل عبر الجسور ، بحيث لا يتطلب بنائها أو توسيعها أي خرسانة أو فولاذ.
نظرًا لطول الأفق الزمني ، لا يمكن تقدير منع انبعاتاث ثاني أكسيد الكربون لمنازل الجسر المقوسة إلا تقريبًا:
يبلغ سمك جسم الجسر ، الذي يعمل كسقف لاقواس الجسر ، 0.5 متر ، وبمساحة إجمالية تبلغ 84 ألف متر مربع ، يبلغ حجم الخرسانة المسلحة التي تعمل كسقف 42 ألف متر مكعب.
في حالة الأعمدة ، من ناحية أخرى ، يجب تقديم تنازلات أكبر. لأن الأعمدة الثلاثة آلاف تقريبًا التي ستتأثر بتثبيت قوس الجسر ستكون كبيرة الحجم لمن اجل منازل الجسر المستقبلية من حيث أبعادها. اذا تم أخذ مادة 1000 عمود فقط في الاعتبار ، تتم إضافة حوالي 20000 متر مكعب من الخرسانة المسلحة.
وبالتالي يمكن أن يشهد أكثر من 60.000 متر مكعب من الخرسانة المسلحة استخدامًا مزدوجًا في المستقبل البعيد.
Bundesinstitut für Bau-, Stadt- und Raumforschung — TU Dresden - Institut für Stahl- und Holzbau
تأتي وظيفة حمل الحمولة للجسور لحركة المرور المستقلة بمفردها.
التقنية 8 - تدفق حركة المرور الأمثل على "المستوى الثاني":
تحمل الجسور حركة المرور في المستوى الثاني، والذي يعمل على طريق خاص. هذه هي المرة الأولى التي يكون فيها نظام القيادة الذاتية الفعال ممكنًا في وسط المدينة.
ستزيد حركة المرور على جسور فرانكفورت بشكل عتيق وتصميم داخلي فاخر بشكل كبير من قبول استخدام السيارات التي ليست ملكًا لأحدهم. كما أن حركة المرور الذاتية تجعل الاستغناء عن السيارة الخاصة أكثر جاذبية ، لأن هذا النوع من "النقل بسائق" حيث يتم التخلص من جميع المخاوف والنفقات لسيارتك الخاصة. تشير الدراسات إلى أنه يلزم توفير سيارات أقل بنسبة 90 في المائة إذا تم استخدام مشاركة السيارة لتغطية جميع المتطلبات. سيؤدي نظام التحكم المركزي للمركبات الفاخرة ذاتية القيادة تدريجياً إلى "مشاركة السيارة" بشكل مريح في الشوارع.
لا يمكن تقدير تقليل انبعاث ثاني أكسيد الكربون الناتجة من خلال تقليل عدد المركبات الجديدة التي سيتم إنتاجها في ألمانيا إلا في إطار دراسة الجدوى. يجب إجراء عمليات محاكاة أكثر دقة لهذا كجزء من مرحلة التخطيط لجسور فرانكفورت. سيتم التعامل مع حوالي 50 مليون رحلة ركاب سنويًا على جسور فرانكفورت.
تجمع جسور فرانكفورت الطاقة الشمسية على نطاق واسع، والتي يتم توفيرها في شكل كهرباء أو بعد التحويل إلى هيدروجين لمالكي المركبات في فرانكفورت.
التقنية 9 - تسارع الخروج من محرك الاحتراق الداخلي:
إذا تحول المزيد من مالكي المركبات في فرانكفورت إلى طاقة القيادة النظيفة في وقت أبكر مما هو مخطط له من قبل شبكة كثيفة من مرافق التزود بالوقود غير المكلفة، فإن هذا يعني توفير فوري في انبعاثات ثاني أكسيد الكربون المرتبطة بالمركبات.
التقنية 9 - تسارع الخروج من محرك الاحتراق الداخلي:
تجمع جسور فرانكفورت الطاقة الشمسية على نطاق واسع، والتي يتم توفيرها في شكل كهرباء أو بعد التحويل إلى هيدروجين لمالكي المركبات في فرانكفورت.
إذا تحول المزيد من مالكي المركبات في فرانكفورت إلى طاقة القيادة النظيفة في وقت أبكر مما هو مخطط له من قبل شبكة كثيفة من مرافق التزود بالوقود غير المكلفة، فإن هذا يعني توفير فوري في انبعاثات ثاني أكسيد الكربون المرتبطة بالمركبات.
السيارة ذات محرك الاحتراق الذي يسافر 10000 كيلومتر في السنة تصدر حاليًا ما معدله 1.5 طن من ثاني أكسيد الكربون سنويًا. الهدف على الصعيد الوطني هو حظر السيارات ذات محركات الاحتراق الداخلي اعتبارًا من عام 2030. لذلك من المرجح أن يرتفع معدل تغلغل سيارات الركاب المزودة بمحركات هيدروجين أو كهربائية إلى ما يصل إلى 80 في المائة في السنوات العشرين القادمة.
بعد الانتهاء من جسور فرانكفورت في حوالي 15-20 عامًا ، سيكون هناك ما لا يقل عن سبع محطات تعبئة هيدروجين أخرى بالقرب من وسط المدينة ومحطات شحن في جميع أعمدة الجسر بالقرب من مواقف السيارات ، وهي مجموعة إضافية جذابة للغاية من خيارات التعبئة الهيدروجين والسيارات الكهربائية.
من المفترض أن يؤدي ذلك ، بتقدير متحفظ ، إلى زيادة معدل اختراق المركبات ذات طاقة القيادة النظيفة بحوالي 10 بالمائة. مع وجود عدد من المركبات في فرانكفورت يبلغ 386000 (اعتبارًا من عام 2020) و 400000 مركبة ركاب ، يمكن لحوالي 78000 مركبة التحول إلى الطاقة النظيفة قبل ثلاث سنوات.
يمكن تحقيق انتقال الطاقة الحضرية على جسور فرانكفورت:
من الخلايا الكهروضوئية إلى الطاقة الحرارية الشمسية وإهدار الحرارة إلى الطاقة الحرارية الأرضية: يمكن استخدام كامل إمكانات الطاقة المتجددة في المدينة وتحقيق التوازن الأمثل. سيؤدي هذا إلى تقليل أو استبدال انبعاثات ثاني أكسيد الكربون من الفحم واحتراق الغاز بشكل كبير على مدى سنوات عديدة.
التقنية 10 - الخلايا الكهروضوئية:
الجسور هي سطح معلق مكشوف للخلايا الكهروضوئية. تُستخدم مجموعة مشروع البنية التحتية لتوليد الطاقة المتجددة. في حالة الجسور، تكون الأسطح (جميلة أو غير مرئية من الناحية الجمالية) بمثابة حديقة كهروضوئية.
بالإضافة إلى ذلك، يسمح لهم هيكل شبكتهم أيضًا بامتصاص الطاقة الشمسية المتولدة على طول الجسور وإرسالها إلى المستهلكين.
يمكن توليد 135 جيجاوات ساعة من الكهرباء سنويًا من خلال الوحدات الكهروضوئية الموجودة على جسم الجسر. من هذا ، يتم استهلاك 115 جيجاوات ساعة فقط من الكهرباء على الجسور نفسها. وهذا يترك للمدينة 20 جيجاوات ساعة من الطاقة المتبقية على شكل كهرباء.
من جانب المدينة ، يتم استبدال إنتاج 135 جيجاوات ساعة من الكهرباء سنوياً ، حيث يتم حرق حوالي 37000 طن من الفحم الصلب أو 25 مليون متر مكعب من الغاز الطبيعي باستخدام محطات توليد الطاقة الحالية في ماينوفا Mainova .
يتم تقديم مجموعة كاملة من الأنظمة الكهروضوئية ، بما في ذلك الأنظمة (التي لا تزال) باهظة الثمن من البحث والتطوير ، على الجسور كما هو الحال في "عرض الابتكارات" للمستخدمين المحتملين الآخرين واختبارها بشكل أكبر في تأثيرها على المدى الطويل. وبالتالي فإن الجسور هي منصة تطبيق لمواصلة تطوير عالم الخلايا الكهروضوئية.
كما أن التحكم الأمثل في جميع مكونات الطاقة في منطقة الجسر من خلال نظام الذكاء الاصطناعي شامل متكامل: وبالتالي فإن المنطقة مكتفية ذاتيا وتتبع فعليا المبدأ الوظيفي المعروف من المنازل الذكية على نطاق أصغر. هذا ، أيضا ، بمثابة نموذج للمناطق الأخرى.
تريد فرانكفورت أن تصبح محايدة تقريبا لثاني أكسيد الكربون بحلول عام 2050 وأن تقلل إلى حد كبير من توليد الكهرباء عن طريق حرق الوقود الأحفوري. يجب أن يقدم إنتاج الطاقة السنوي بواسطة الطاقة المتجددة لجسور فرانكفورت مساهمة بديلة على الأقل على مدى 5 سنوات.
لسنوات عديدة، سيقلل هذا من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون من احتراق الغاز لتدفئة مساحة المعيشة.
التقنية 11 - الطاقة الحرارية الجوفية:
تُستخدم معظم أعمدة جسور فرانكفورت البالغ عددها 15000 لتوليد الطاقة عن طريق تنشيطها حراريًا وبالتالي تدفئة المباني على الجسور وتبريدها.
لسنوات عديدة، سيقلل هذا من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون من احتراق الغاز لتدفئة مساحة المعيشة.
التقنية 11 - الطاقة الحرارية الجوفية:
تُستخدم معظم أعمدة جسور فرانكفورت البالغ عددها 15000 لتوليد الطاقة عن طريق تنشيطها حراريًا وبالتالي تدفئة المباني على الجسور وتبريدها.
في فصل الشتاء، تنقل الأنابيب الموجودة في الأرض سائلها الملحي لأعلى، وهو ما يصل إلى 14 درجة أكثر دفئًا من درجة الحرارة الخارجية. يطلق سائل المحلول الملحي حرارته من الأرض إلى مبادل حراري، حيث يمكن استخدام مضخة حرارية لزيادة حرارة مياه التدفئة للمباني إلى درجة حرارة تدفق 50 درجة.
حتى لا تبرد التربة عند استخراج الحرارة كل شتاء ، يجب "تجديد" التربة حول الأكوام حراريا في الصيف: يتم ذلك من خلال العملية الموضحة أعلاه في الاتجاه المعاكس: يتدفق سائل المحلول الملحي في الصيف عبر الوحدات الشمسية على الأسطح المعرضة للشمس وبالتالي يعود ساخنا في الأرض. هذا يسمح للتربة بالتعافي من استخراج الحرارة في فصل الشتاء ويتم إعدادها لفصل الشتاء المقبل.
لا تسري جميع تقنيات توفير ثاني أكسيد الكربون دفعة واحدة ، ولكنها تسري في نقاط زمنية مختلفة أو على فترات زمنية مختلفة.
بالإضافة إلى ذلك، هناك جانب زمني آخر عند النظر في المدى الذي يمكن فيه تحقيق أقصى قدر من تقليل انبعاث ثاني أكسيد الكربون في المستقبل في مشروع البنية التحتية، مثل الجسور. إلى أن يتم بناء جسور فرانكفورت بعد مرحلة التخطيط متعددة السنوات، ستؤدي مشاريع البنية التحتية في ألمانيا بشكل عام إلى انخفاض انبعاثات ثاني أكسيد الكربون: من ناحية، من خلال التقدم في البحث والتطوير لجميع المواد، ومن ناحية أخرى من خلال التوسع المتزايد باستمرار والاستخدام الأمثل للطاقة المتجددة.
بمساعدة جسور فرانكفورت، لدى فرانكفورت فرصة لتحقيق خطتها الطموحة لخفض ثاني أكسيد الكربون بحلول عام 2050.
ينتج عن هذا التقييم الأولي التقريبي من منظور اليوم، والذي يستند إلى التقدير التقريبي والمجرد جزئيًا لجميع خيارات التقليل انبعاث التي يمكن تصورها
11 تقنية في لمحة:
في بعض أقسام جسور فرانكفورت ، يمكن الاستغناء عن الفولاذ والخرسانة جزئيًا أو حتى كليًا. حيثما تسمح المتطلبات الثابتة ، يمكن استخدام المواد المتاحة محليًا مثل الحجر الطبيعي والخشب ، مما يؤدي إلى انخفاض انبعاثات ثاني أكسيد الكربون بشكل كبير. يمكن أن يؤدي استخدام مزيج من مواد الخرسانة غير المسلحة في جميع الأقسام المؤهلة من الجسر إلى تقليل انبعاثات ثاني أكسيد الكربون بمقدار 55000 طن إضافية.
ستكون الوصفات الجديدة في صناعة الأسمنت قادرة على تقليل انبعاثات ثاني أكسيد الكربون من الخرسانة في جميع أنحاء العالم في المستقبل - بشرط أن يتم اختبارها في ظل ظروف حقيقية. هذا هو بالضبط المكان الذي تلعب فيه جسور فرانكفورت - كعرض للابتكارات. وبالتالي ، فإن الجسور تساهم بشكل أكبر بكثير في الحد من الانبعاثات المرتبطة بالأسمنت في جميع أنحاء العالم . يُفترض هنا توفير 20000 طن فقط.
يمكن تجنب استبدال الفولاذ المقوى في الخرسانة بالكربون، وجزء كبير من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون الناتجة عن التعزيز. بمجرد أن لا يتم إنتاج تعزيز الكربون بشكل أساسي بالنفط الخام، ولكن هناك مواد أكثر استدامة له، سيكون قادرًا على تقديم مساهمة كبيرة في خفض ثاني أكسيد الكربون في جميع أنحاء العالم. حتى الآن، تم تقدير استبدال جزئي فقط على جسور فرانكفورت، ولهذا السبب كان من المتوقع توفير 35000 طن فقط.
يجب أن يأتي الفولاذ المستخدم في جسور فرانكفورت بشكل مثالي من عمليات التصنيع التي لا تكاد تنتج أي انبعاثات لثاني أكسيد الكربون بفضل العمليات المبتكرة القائمة على الهيدروجين. صحيح أن الفولاذ المنتج بهذه الطريقة سيتوفر بشكل متزايد في السنوات القليلة القادمة. نظرًا لاختناقات التسليم المتوقعة للصلب الأخضر ، تم تحديد نقص انبعاث ثاني أكسيد الكربون لجسور فرانكفورت إلى 265000 طن كإجراء احترازي.
باستخدام الأكسجين الذي يتم الحصول عليه عن طريق التحليل الكهربائي لفصل لثاني أكسيد الكربون في إنتاج الأسمنت ، يمكن منع التأثير المناخي لبعض غازات الدفيئة المنتجة. هذا يعطي الخرسانة توازنا أفضل لثاني أكسيد الكربون. نظرا لأن العملية لا تزال حاليا في مرحلة الاختبار ، فقد تم افتراض توفير متحفظ قدره 50000 طن من ثاني أكسيد الكربون لجسور فرانكفورت.
يقوم جسم الجسر بوظيفة لوحات الأساس للمباني على الجسور. إذا كنت ستبني مساحة المعيشة في حقل أخضر ، فسيتعين عليك استخدام الخرسانة هناك. هذا يعني أن حوالي 60.000 طن من ثاني أكسيد الكربون من جسم الجسر تُنسب إلى المباني - وليس إلى جسور فرانكفورت.
يحدث تحول الطاقة في المناطق الحضرية على جسور فرانكفورت. بمساعدة الوحدات الشمسية للخلايا الكهروضوئية والطاقة الحرارية الشمسية وحدها ، يمكن استبدال ما يصل إلى 135 جيجاوات ساعة من الكهرباء من مصادر الطاقة الأحفورية سنويًا. على خلفية أهداف فرانكفورت المناخية المتمثلة في أن تصبح محايدة مناخياً بحلول عام 2050 وتجنب احتراق الفحم الصلب والغاز الطبيعي ، من المرجح أن تلعب جسور فرانكفورت دورًا تعويضيًا في مجال إمدادات الطاقة لمدة 5 سنوات أخرى على الأقل. وبالتالي فإن توفير إجمالي 300000 طن من ثاني أكسيد الكربون يعد أمرًا واقعيًا.
في جزء كبير من أرصفة جسور فرانكفورت ، يتم دمج مجسات الطاقة الحرارية الأرضية مسبقا ، بحيث تكون نشطة حراريا وتوفر طاقة نظيفة لتدفئة وتبريد المباني على الجسور. بهذه الطريقة ، يمكن استبدال ما يصل إلى 15 جيجاوات ساعة من الطاقة الحرارية الناتجة عن احتراق الغاز الطبيعي سنويا. نظرا لأن التحويل إلى أنظمة الطاقة الحرارية الأرضية للمباني الحالية في فرانكفورت سيستغرق وقتا طويلا ، ستكون جسور فرانكفورت قادرة على تعويض أنظمة التدفئة الأخرى لمدة 10 سنوات على الأقل ، ولهذا السبب يبدو توفير حوالي 30 ألف طن من ثاني أكسيد الكربون أمرًا معقولاً.
في أوقات انتقال النقل ، ستكون جسور فرانكفورت مع محطات تعبئة الهيدروجين السبع ومحطات الشحن التي لا تعد ولا تحصى قوة دافعة إضافية من حيث تقنيات القيادة النظيفة. نتيجة لذلك ، سيتم ملاحظة تحول متسارع من محرك الاحتراق إلى الهيدروجين والسيارات الكهربائية. يمكن أن تعزى جسور فرانكفورت ، التي تم حسابها على مدار عامين ، إلى توفير محتمل يبلغ حوالي 240000 طن من ثاني أكسيد الكربون.
ستؤدي حركة المرور المستقلة على جسور فرانكفورت إلى انخفاض كبير في المركبات الخاصة ، مما يعني أنه سيتعين تصنيع عدد أقل من السيارات على المدى الطويل. نظرًا لعدم اليقين بشأن مدى التأثير ، تم وصف مدخرات ثاني أكسيد الكربون بقيمة متحفظة للغاية تبلغ 50000 طن.
قد تنشأ مناطق البناء (في المستقبل البعيد) تحت أقواس الجسر. العناصر الهيكلية المصنوعة من الفولاذ والخرسانة غير مطلوبة لهذه المباني ، حيث توجد بالفعل الأسقف والأعمدة. وبالتالي يمكن خصم 30000 طن من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون للجسور.
إذا أضفت المدخرات المقدرة بعناية لجميع التقنيات الإحدى عشرة ، فمن الواضح أيضًا: تبقى 395000 طن من ثاني أكسيد الكربون - وإن كان ذلك اعتبارًا من عام 2022 ، مع تقنيات سنة 2022. يتقدم البحث والتطوير في مجال تقليل ثاني أكسيد الكربون في البناء بسرعة.
بحلول الوقت الذي يبدأ فيه بناء جسور فرانكفورت في عام 2027 ، يمكن أن تنضج التقنيات الأخرى بمساعدة الجسور يمكن أن تصبح محايدة مناخياً ، وربما حتى إيجابية مناخياً.
لم يتم أخذ ذلك في الاعتبار في تقنيات توفير ثاني أكسيد الكربون: لا تذكر التقنيات سوى الإمكانات المتعلقة بمفهوم الجسر.
عادة ما تحصل مشاريع البنية التحتية على الخرسانة من المنطقة من أجل الحفاظ على تكاليف النقل لكتل المواد عند أدنى مستوى ممكن. إذا تم إنتاج الأسمنت في أعمال الخرسانة الإقليمية باستخدام الفائض من الطاقة المتجددة المتولدة إقليمياً ، تكون النتيجة "أسمنت أخضر": ومع ذلك ، يجب وضع خطوط الطاقة من مجمعات الطاقة الشمسية وطاقة الرياح في الأعمال. نظرًا لأن هذا يتطلب استثمارًا كبيرًا في البنية التحتية للخط ، فإن مثل هذا الإجراء الإقليمي يكون مجديًا فقط إذا كانت المشاريع بحجم جسور فرانكفورت أو ، على سبيل المثال ، نفق السكك الحديدية لمسافات طويلة في فرانكفورت عملاء معلقون. وحتى مع ذلك ، فإن طرق خطوط الكهرباء باهظة الثمن. بالإضافة إلى ذلك ، عادة ما يتم بيع الكهرباء من حدائق الرياح والطاقة الشمسية لسنوات قبل إنشاء الحدائق. لذلك يجب إنتاج الأسمنت لجسور فرانكفورت بمساعدة "شرائط الطاقة": وهي توصل الكهرباء ، التي يتم توليدها ضوئيًا على طول الطرق السريعة ، إلى الشركات الصناعية - على سبيل المثال إلى مصانع هايدلبرج للأسمنت.
يمكن تركيب الشرائط الكهروضوئية على طول الطرق السريعة والطرق السريعة الفيدرالية، والتي يمكن توجيه الكهرباء منها مباشرة إلى العملاء المعنيين: يمكن أن تكون هذه محطات صناعية أو محطات شحن للسيارات الكهربائية أو خزانات المياه، إلخ. يتم تخزين الكهرباء الزائدة من أحزمة الطاقة في خزانات الهيدروجين تحت الأرض على يمين ويسار الطرق.
لا ينبغي النظر إلى استدامة مفهوم الجسر أو الجسور بمعزل عن غيرها فحسب ، بل وأيضًا في تأثيرها على بقية المدينة:
على سبيل المثال ، إذا تم تركيب الخلايا الكهروضوئية على جسور فرانكفورت ، فيجب أن تكون جميلة من الناحية الجمالية أو غير مرئية بالقرب من وسط المدينة ، لأن هذا ، مثل منطقة العرض لأصحاب المنازل الآخرين ، يشجع على تركيب المزيد من الخلايا الكهروضوئية في المنطقة الحضرية التي نمت. أو هل يستخدم الناس في البداية المركبات ذاتية القيادة على جسور فرانكفورت دون تردد ، ثم في مرحلة ما سيكون من الأسهل عليهم أيضًا ركوب المركبات ذاتية القيادة في الشارع. تساعد الأساليب المبتكرة على الجسور على تنفيذ هذه الابتكارات في المبنى الحالي بجوار الجسور.
بشكل ملموس ، يمكن لتوليد طاقة الجسر أيضًا تزويد العملاء في المدينة: يمكن توفير الكهرباء الزائدة في الأيام المشمسة لشحن السيارات الكهربائية على أعمدة الجسر ؛ يمكن أيضًا استخدام الطاقة الحرارية الأرضية وكذلك نظام الأنابيب الخاص بها للمباني على اليمين واليسار. يمكن توسيع هذه المساهمة المباشرة للجسور في تقليل انبعاث ثاني أكسيد الكربون لفرانكفورت.
للا يزود نظام الطاقة الحرارية الأرضية على مستوى الأرض الجسور والمباني السكنية (بأسطح المباني المنشطة) بأرضيات التدفئة والتبريد فحسب ، بل يعمل أيضا كنظام أنابيب للحرارة المهدرة من مراكز البيانات ومصادر الحرارة الأخرى من سجل الحرارة المهدرة في فرانكفورت.
يتم دمج الخلايا الكهروضوئية بشكل غير مرئي في كل مكان في المباني الجديدة والمناطق الحضرية ، وبفضل أنظمة التحكم الذكية ، تعمل على تقليل الطلب على الكهرباء في جميع أنحاء المدينة.
بالإضافة إلى ذلك ، فإنه يقلل من خسائر التخزين من خلال الاستخدام الذكي لأحمال الذروة والاستخدام ثنائي الاتجاه للكهرباء مع المركبات.
أدت المناظر الطبيعية العمودية لجسور فرانكفورت مع الآلاف من خيارات الشحن في أماكن وقوف السيارات بجوار الأعمدة إلى انتشار كبير للسيارات الكهربائية. كما أدت محطات تعبئة الهيدروجين الثمانية الموجودة على الجسور في جميع الاتجاهات إلى زيادة عدد سيارات الهيدروجين. لا تكاد توجد أي مركبات ذات محركات احتراق داخلي.
تم إدخال حركة المرور المستقلة في المدينة. عندما تأتي السيارات من الخارج ، فإنها تقفل في نظام التحكم المركزي عند دخولها المدينة ، ويمكن للسائق خلف عجلة القيادة الجلوس والاسترخاء.
المناطق الخضراء في المدينة ، التي أصبحت ممكنة بفضل نظام الري لجسور فرانكفورت ، تقلل محتوى ثاني أكسيد الكربون في الهواء بما يصل إلى 200 طن لكل كيلومتر مربع سنويًا من مساحة المدينة البالغة 250 كيلومترًا مربعًا ، 25٪ من طرق المرور (50 كيلومتر مربع) على وجه الخصوص كانت غير مرصفة بطريقة مفتوحة ومخضرة. يتم إضافة 10 كيلومترات مربعة أخرى عن طريق تخضير الواجهة والسقف.
كما هو الحال مع مشاريع البنية التحتية الكبرى الأخرى ، يتم إطلاق كميات كبيرة من ثاني أكسيد الكربون أثناء بناء جسور فرانكفورت ، والتي يتم إنتاجها بشكل أساسي أثناء إنتاج الخرسانة والفولاذ المطلوبين.
من أجل الحفاظ على الآثار الضارة على المناخ العالمي منخفضة قدر الإمكان ، يتم النظر في جميع الخيارات المتاحة (التقنيات) التي يمكن من خلالها تقليل غازات الاحتباس الحراري المنبعثة بنحو ثلاثة أرباع ، من حوالي 1.5 مليون طن من ثاني أكسيد الكربون إلى 395000 طن من ثاني أكسيد الكربون يمكن تخفيضها.
وبالتالي ، فإن إجمالي التوفير لجميع خيارات توفير ثاني أكسيد الكربون لجسور فرانكفورت يصل إلى حوالي 1.1 مليون طن من ثاني أكسيد الكربون.