Planning cities for the post-carbon age : a metabolic analysis of the urban form

Abstract

[Resumen] El siglo veinte ha sido la edad de las ciudades, en la cual han experimentado la mayor expansión de su historia. La concentración de personas y actividades ha permitido un avance tecnológico sin precedentes, una larga etapa de prosperidad económica y el desarrollo de la actividad cultural. Cada día, miles de personas emigran desde sus hogares rurales en busca de las oportunidades que ofrece la metrópolis. Sin embargo, el triunfo de la ciudad ha sido a costa de la degradación de otros parajes, externos a ella, ya que absorben recursos desde distancias cada vez más lejanas. Las ciudades han crecido como sistemas voraces, basadas en el consumismo, por lo que requieren un suministro constante de materiales, agua, alimentos y energía para sostener su actividad y economía. Como tema central de investigación, las ciudades han sido estudiadas desde casi todas las perspectivas posibles. Algunas investigaciones previas han propuesto una analogía ecológica para medir los flujos del sistema urbano, lo que supone entender la ciudad como un ecosistema con un metabolismo característico. Este sería un primer paso para discernir las variables espaciales que influyen en el consumo urbano de recursos externos. Sin embargo, estos estudios todavía no han podido establecer de forma inequívoca la conexión entre la estructura física de la ciudad y su comportamiento ambiental. La abstracción de los postulados teóricos y las interferencias de múltiples factores en el análisis empírico han limitado el número de certezas en la ciencia urbana. El objetivo de esta tesis es explorar los vínculos entre forma urbana y los patrones de demanda de energía, mediante la combinación de la capacidad de exploración de modelos teóricos con el pragmatismo derivado del estudio de casos reales. Para ello, se ha elaborado un modelo de evaluación energética a escala urbana, tratando de responder a la carencia de instrumentos específicos que permitan integrar análisis y el diseño. Esta aplicación se prueba y aplica en diferentes escenarios derivados de los casos de estudios. Las experiencias de regeneración en los Docklands de Londres y el Poblenou de Barcelona proporcionan un marco real para entender la lógica de las transformaciones morfológicas en las ciudades existentes, introduciendo nuevas variables y aspectos, aunque manteniendo el foco principal de la investigación en la relación entre energía y forma urbana.

[Resumo] O século vinte foi a era das cidades, na cal experimentaron a maior expansión da súa historia. A concentración de persoas e actividades permitiu un avance tecnolóxico sen precedentes, unha longa etapa de prosperidade económica e o desenvolvemento da actividade cultural. Cada día, miles de persoas emigran dende os seus fogares rurais, en busca das oportunidades que ofrece a metrópole. Non obstante, o triunfo da cidade produciuse a custa da degradación ambiental doutros paraxes, externos a ela, xa que absorben recursos dende distancias cada vez máis afastadas. As cidades creceron como sistemas voraces, baseadas no consumismo, e requiren un fluxo constante de bens, auga, alimentos e enerxía para soster as súas actividades e a súa economía. Como tema central de investigación, as cidades foron analizadas dende case todas as perspectivas posibles. Algunhas investigacións previas propuxeron unha analoxía ecolóxica para medir os fluxos do sistema urbano, o que supuso entender a cidade coma un ecosistema cun metabolismo característico. Este sería un primeiro paso para discernir as variables espaciais que inflúen no consumo urbano de recursos. Non obstante, estes intentos de establecer unha conexión entre o comportamento das cidades e a súa estrutura física non son aínda concluíntes. A abstracción dos postulados teóricos e as interferencias de múltiples factores na análise empírica limitaron o número de certezas na ciencia urbana. O obxectivo desta tese é explorar os vínculos entre a forma urbana e os patróns de demanda de enerxía mediante a combinación da capacidade de exploración dos modelos teóricos coas aprendizaxes derivadas do estudio de casos reais. Elabórase un modelo de análise enerxético urbano para responder á carencia de instrumentos específicos de planificación que permitan integrar a análise e o deseño. Esta aplicación próbase e aplícase en diferentes escenarios de forma urbana derivados dos casos de estudos. As experiencias de rexeneración nos Docklands de Londres e o Poblenou de Barcelona proporcionan un marco real para entender a lóxica das transformacións morfolóxicas nas cidades existentes, introducindo novas variables e aspectos máis amplos, ainda que mantendo o foco principal da investigación na relación entre enerxía e forma urbana.

[Abstract] The 20th century has been the age of cities, as they have experienced their greatest expansion over history. The concentration of people and activities has enabled unprecedented technological advance, economic prosperity and the enhancement of culture. Thousands of people move every day from their rural homes, looking for the opportunities provided in the metropolis. However, the triumph of the city has been achieved at the expense of external environments, as they draw to themselves resources from further and further distances. Cities have grown as voracious systems, highly based on consumerism thus requiring massive flows of goods, water, food and energy to sustain their activities. As a central field of research, cities have been studied from all possible perspectives. Previous investigations have proposed an ecological analogy to measure the flows of the urban system, understanding the city as an ecosystem with a characteristic metabolism. It was meant as a first step to discern the spatial variables that influence urban consumption patterns. Nevertheless, these attempts to establish a connection between the performance of cities and their physical structure have been inconclusive so far. The abstraction of theoretical postulates and the interferences of multiple factors in empirical observations have limited the number of certainties in current urban science. The aim of this thesis is to explore the links between the urban form and energy demand patterns by combining the exploratory capacity of theoretical models with the learning outcomes from real case studies. As new planning instruments are needed to integrate analysis into design, an urban energy mode and tool has been worked out. The application was then tested and applied on alternative urban form scenarios, derived from the case studies. The regeneration experiences in London Docklands and Barcelona Poblenou provide a framework to understand the logic of morphological transformations in existing cities, introducing further variables and broader issues while keeping the control on the primary focus of the investigation: the relation between energy and urban form.