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Application of emergy as environmental performance indicator for assisting sustainable cities planning

Vega Azamar, Ricardo Enrique (2013). Application of emergy as environmental performance indicator for assisting sustainable cities planning. Thèse de doctorat électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

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Résumé

Constant increase in resource consumption and the associated waste generation rate in urban regions are leading to a less and less bearable ecological footprint. These problems are directly or indirectly associated to deficient planning, particularly, high resource utilization by the residential sector. One key point to better inform planning decisions on urban development contexts is the influence of urban form, that is the nature and intensity of occupation of the city’s territory, on resource consumption intensity.

The general objective of this work was to explore the appropriateness of emergy synthesis, an environmental accounting method, to assist urban planning decision-making efforts, applying the principles of the systems approach to the analysis of the urban environment, particularly from the perspective of the energy footprint through time (emergy) generated by the primary function of accommodating people (residential land use), that is, giving the highest priority to the understanding of the entire system behaviour from the exploration of the structural relationships of its main elements: the housing, food, transportation, spending, natural resources and generated wastes subsystems. To achieve this objective, three geographic scales were assessed, the urban agglomeration, the housing unit and the borough, through the analysis of material, energy and economic flows, to explore the performance of emergy-based indicators under different densities, per capita living spaces, and other variables, such as per household income and household size.

Results allowed the identification of availability of space and per capita Gross Domestic Product as important variables affecting emergy use intensity at the city level. At the housing unit level, results showed that, while a higher per household income increased per capita emergy use in all the analyzed cases, increasing the availability of space per resident did not result in a decrease of empower density after 50 m2/person. Finally, at the borough level, the results confirmed income, household size and distance to downtown as the variables affecting more noticeably emergy use intensity.

From the findings, the methodological procedure and the data management conducted for the three scales of analysis reviewed in the work, it is possible to develop a tool for the rapid calculation of emergy use in areas subject to urban planning or future development plans, which associated to a geographic information systems platform, allows the spatial distribution diagnosis of emergy use intensity by means of emergy indicators maps. It is feasible to scale up the emergy calculator up to become a dynamic simulation tool.

Titre traduit

Application de l'émergie comme indicateur de eprformance environnementale dédié à la planification de villes durables

Résumé traduit

L’augmentation constante de la consommation de ressources et la production de déchets associées aux régions urbaines, dont la participation importante du secteur résidentiel, conduisent à une empreinte écologique de moins en moins tolérable. Ces problèmes sont directement ou indirectement liés à la planification. Un point important pour mieux informer les décisions en planification urbaine est l'influence de la forme urbaine, c'est-à-dire la nature et l'intensité de l'occupation de la ville, sur l'intensité de consommation des ressources.

L'objectif général du travail a été d'étudier la pertinence de la synthèse d’émergie, une méthode de comptabilité environnemental, pour aider les processus de planification urbaine, en appliquant les principes de l'approche systémique d'analyse à l'environnement urbain, en particulier du point de vue de l'empreinte énergétique à travers le temps (émergie) générée par la fonction primaire de logement (usage résidentiel). La plus haute priorité a été donnée à la compréhension de l'ensemble du comportement du système à partir de l'exploration des relations structurelles de ses principaux éléments: les sous-systèmes de logement, nourriture, transport, dépenses, ressources naturelles et déchets générés. Pour atteindre cet objectif, trois échelles géographiques ont été abordées, l'agglomération urbaine, l’unité résidentielle et l'arrondissement, à travers l'analyse des flux matériaux, d'énergie et économiques, pour explorer la performance basée sur l’émergie sous différentes densités, espaces de vie par habitant, et d'autres variables, comme le revenu par ménage et la taille du ménage.

Les résultats ont permis l'identification de la disponibilité d'espace et du produit intérieur brut par habitant comme les variables les plus importantes affectant l'intensité d'utilisation d’émergie au niveau de la ville. Au niveau de l'unité résidentielle, les résultats montrent que, même si un revenu par ménage plus élevé a augmenté l’utilisation d’émergie par personne, l'augmentation de la disponibilité d'espace par habitant n'a pas abouti à une diminution de la densité d’émergie après 50 m2/personne. Enfin, au niveau de l'arrondissement, les résultats ont confirmé le revenu, la taille du ménage et de la distance au centre-ville comme les variables les plus importantes.

D'après les résultats, sur la base de la procédure méthodologique et de la gestion des données réalisée pour les trois échelles d'analyse, il est possible de développer un outil pour le calcul rapide de l'utilisation d’émergie dans des zones soumises à des plans de développement futur, ce qui associé à une plate-forme de systèmes d’information géographique, permet le diagnostic de la distribution spatiale du comportement des principaux indicateurs émergétiques. Cet outil de calcul rapide peut évoluer pour devenir un outil de simulation dynamique.

Type de document: Mémoire ou thèse (Thèse de doctorat électronique)
Renseignements supplémentaires: "Manuscript-based thesis presented to École de technologie supérieure in partial fulfillment of the requirements for the degree of doctor of philosophy". Bibliographie : pages 131-143.
Mots-clés libres: Urbanisme durable. Ingénierie durable. Développement durable. Environnement. Planification. Émergie. forme urbaine, utilisation de ressources, indicateurs émergétiques
Directeur de mémoire/thèse:
Directeur de mémoire/thèse
Hausler, Robert
Co-directeurs de mémoire/thèse:
Co-directeurs de mémoire/thèse
Glaus, Mathias
Programme: Doctorat en génie > Génie
Date de dépôt: 10 déc. 2013 16:36
Dernière modification: 10 mars 2017 22:24
URI: http://espace.etsmtl.ca/id/eprint/1235

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