Redefining Africa’s Built Environment In The Face Of Human Development And Climate Change Crises: Nigeria As A Case Study

Abstract

Nigeria, Afrikas mest folkerike nasjon, kan skryte av å ha en av de sterkeste og største økonomiene i Afrika, med økonomien i stor grad avhengig av råolje og aturgasseksport. I sine nasjonalt bestemte bidrag lovet Nigeria en ubetinget 20% reduksjon i Business-As-Usual-utslipp innen 2030. Begrenset forskning, mangel på bevissthet og dårlig etterlevelse av eksisterende regelverk gjør det imidlertid vanskelig å lage relevante retningslinjer for å nå disse målene. Den eksisterende byggeforskriften er i seg selv vag med hensyn til klimatilpasning eller -demping. Estimater fra Global Alliance for Buildings and Construction (Architecture2030-prosjektet) viser at den globale bygningens gulvareal vil dobles innen 2060, med det meste av gulvarealet som skal legges til den eksisterende bestanden i Afrika. I 2020 registrerte Nigeria totalt 44,5 millioner boliger, noe som markerer en økning på 33% i boligmassen innen fire år basert på 2016-estimater. Et stort problem med rask urbanisering er den forventede økningen i utslipp, energi og ressursbruk fra ulike sektorer, spesielt boligsektoren. Gitt muligheten for infrastrukturtreghet, er det viktig å modellere boligmassen og estimere energi- og ressursbruken og vurdere fremtidige utviklingsscenarier for landet. Studien anerkjenner robustheten til eksisterende forskning som involverer arketypemodeller for å estimere energi- og materialbruk. Derfor bruker den statistikk, fagfellevurdert litteratur og lokale ekspertuttalelser for å organisere de nødvendige dataene for utvikling av arketyper. Etter å ha samlet inn dataene, bruker arbeidet en nedenfra og opp-tilnærming for å utvikle forskjellige bygningsarketypemodeller ved hjelp av DesignBuilder. Dette arbeidet fortsetter med å bestemme den nigerianske boligmassens grunnleggende energi- og materialbruk ved å bruke BuildME, et rammeverk for å beregne byggemateriale og energibruk. I tillegg konverterer den energi- og materialbruk til karbonutslipp ved å bruke relevante utslippsfaktorer via livssyklusanalyse. Arbeidet avsluttes ved å utvikle ettermonterings- og passive strategiscenarier for å hjelpe interessenter med å bestemme de beste alternativene for å redusere klimaendringer og tilpasse dem. På nasjonalt nivå viser resultatene at de over 44,5 millioner boligene i Nigeria bruker omtrent 20 Gigatonn materiale per år, noe som tilsvarer omtrent 3,2 kilotonn materialbruk per kvadratmeter brukbart gulvareal per år. Det brukes ca 986 TWh energi per år, noe som tilsvarer rundt 284 kWh per kvadratmeter brukbart gulvareal per år. Resultatene viser at det slippes ut nesten 850 kgCO2-eq per kvadratmeter brukbart gulvareal over hele boligens levetid som konstruksjonsrelatert utslipp, og 77 kgCO2-eq slippes ut per kvadratmeter brukbart gulvareal over hele levetiden på boligen i drift utslipp Så vidt vi vet, er dette den første omfattende studien med fokus på nigeriansk bygningsmasse som tar hensyn til et bredt spekter av arketyper (med tanke på ulike klima, arkitektoniske og økonomiske egenskaper) og deres ressursbruk sammen med deres tilhørende drivhus gassutslipp.

Nigeria, Africa’s most populous nation, boasts of having one of the strongest and largest economies in Africa, with its economy largely dependent on crude oil and natural gas exports. In its Nationally Determined Contributions, Nigeria pledged an unconditional 20% reduction in Business-As-Usual emissions by 2030. However, limited research, lack of awareness, and poor compliance with existing regulations make it difficult to make relevant policies to meet these targets. The existing building regulation is itself vague with respect to climate change adaptation or mitigation. Estimates by the Global Alliance for Buildings and Construction (Architecture2030 project) show that the global building floor area will double by 2060, with most of the floor area to be added to the existing stock in Africa. By 2020, Nigeria recorded a total of 44.5 million residential dwellings, marking a 33% increase in the dwelling stock within four years based on 2016 estimates. One major problem of rapid urbanization is the expected rise in emissions, energy, and resource use from different sectors, especially the residential sector. Given the possibility of infrastructure inertia, it is important to model the dwelling stock and estimate the baseline energy and resource use and assess future scenarios of development for the country. The study acknowledges the robustness of existing research involving archetype models to estimate energy and material use. Thus, it uses statistics, peer-reviewed literature, and local expert opinions, to organize the required data for archetype development. After collecting the data, the work applies a bottom-up approach to develop different building archetype models using DesignBuilder. This work proceeds to determine the Nigerian residential building stock’s baseline energy and material use using BuildME, a framework to calculate building material and energy use. Additionally, it converts energy and material use to carbon emissions by using relevant emissions factors via life cycle analysis. The work is finalized by developing retrofitting and passive strategy scenarios to aid stakeholders in deciding the best climate change mitigation and adaptation options. On the national level, the results show that the over 44.5 million residential dwellings in Nigeria use about 20 Gigatonnes of material per year, translating to about 3.2 kilotonnes of material use per square meter of usable floor area per year. About 986 TWh of energy is used per year which translates to around 284 kWh per square meter of usable floor area per year. The results show that nearly 850 kgCO2-eq are emitted per square meter of usable floor area over the entire lifetime of the dwelling as construction-related emissions, and 77 kgCO2-eq are emitted per square meter of usable floor area over the entire lifetime of the dwelling as operational emissions To the best of our knowledge, this is the first comprehensive study focusing on Nigerian building stock that takes into consideration a wide variety of archetypes (bearing in mind different climate, architectural, and economic characteristics) and their resource use along with their related greenhouse gas emissions.