Energy scenarios for sustainable development in the Mediterranean region : the case of Egypt

In this thesis work I have addressed important aspects related to the role played by uncertainties in energy development strategies evaluation process at country level. In particular, I have proposed a combined approach, using statistical forecasting methods and WEF analysis which allowed the quantification of key parameters such as energy security in the analysis of development scenarios. In this context a model of Egyptian energy system, combining statistical forecasting in the operative and environmental conditions, WEF Nexus analysis and advanced simulation techniques is developed. The computational framework, which allowed to simulate and evaluate development scenarios, is shown able to reproduce a realistic response. Interesting results are shown about Governmental development plans. The first part of this work focuses on the realization of an analysis of the country through an integrated approach (Water Energy and Food Nexus approach) to identify the key variables in the development problem. Then the focus shifts to the realization of a simulation model, considering the previously highlighted variables, able to forecast the energy system growth and reaction to external variations. The novelty of the approach lies in the realization of a model utilizing both statistical forecasting and WEF analysis as drivers. The second part of this work focuses on the implementation on the Egyptian context and the analysis of different scenarios. The novelty of the approach is the quantification of the consequences of energy system development policies with a relation to WEF issues, in particular related to the future management of the Nile River at basin level in the next decades. The Governmental strategy has been evaluated and changes to the development plan have been proposed in order to achieve the objectives declared by Egypt Government.

In questo lavoro di tesi ho affrontato importanti aspetti legati al ruolo svolto dalle incertezze nel processo di valutazione di strategie di sviluppo energetico a livello Paese. In particolare, ho proposto un approccio combinato, utilizzando sia metodi di previsione statistica sia un’analisi integrata relativa ad acqua, energia e cibo (WEF Nexus) che hanno permesso la quantificazione dei parametri chiave quali la sicurezza energetica per l'analisi di scenari di sviluppo. In questo contesto è stato realizzato un modello del sistema energetico egiziano congiungendo: metodi di previsione statistica in condizioni operative e soggetti a variabili ambientali, un’analisi delle interconnessioni WEF e tecniche avanzate di simulazione. Il modello, che ha permesso di simulare e valutare scenari di sviluppo, è stato in grado di riprodurre una risposta realistica. Inoltre sono stati ottenuti risultati importanti dalla simulazione del piano di sviluppo governativo Egiziano. La prima parte di questo lavoro si concentra sulla realizzazione di un'analisi del paese attraverso un approccio integrato (WEF Nexus) per identificare le variabili chiave da tenere in considerazione in un piano di sviluppo energetico. Successivamente l’attenzione si è spostata sulla realizzazione di un modello di simulazione in grado di prevedere la crescita del sistema energetico e le reazioni di questo alle variabili esterne precedentemente identificate. La novità dell'approccio consiste nella realizzazione di un modello utilizzando sia previsioni statistiche sia un’analisi WEF. La seconda parte di questo lavoro si concentra sulla realizzazione e l'analisi di diversi scenari energetici ottenuti attraverso l’utilizzo del modello precedentemente elaborato. La novità di questo approccio è la quantificazione delle conseguenze di piani di sviluppo energetico e la valutazione dell’incidenza su di essi di variabili esterne (come ad esempio la riduzione della portata del fiume Nilo). È stata valutata la strategia governativa e sono state proposte delle integrazioni che permettessero il raggiungimento degli obiettivi governativi in termini di mix energetico.