Modelling future energy scenarios for electrification pathways in Tanzania : critical analysis and assessment of key parameters

As part of the United Nation Sustainable Development Goals, ensuring access to affordable, reliable, sustainable and modern energy for all is a major priority in developing countries. After a thorough review of government political intensions and the natural available resources of the United Republic of Tanzania, different energy scenarios were modelled to evaluate possible electrification pathways. Within a framework of cost optimization and Global Climate Change, Tanzania is willing to rely on domestic available resources improving the energy security of electricity supply. Four key input parameters related to the electrification process are explored in this thesis through a sensitivity analysis to assess if and in what manner their variation affects the main outcomes of the modelling. In particular, four variable indicators were selected to provide a quantitative evaluation of the energy policies of the country. In this way, the results tackle the electrification analysis through energy modelling under different angles. The modelling was performed through the OSeMOSYS platform, with a new proposal for geo-spazialization of the demand which allowed a better inclusion of off-grid technologies in the optimisation. This overall approach permits to evaluate the feasibility and the coherence of the forecasted scenarios providing a more exhaustive tool as support to the decision-makers. A comparison with the Energy Access Outlook 2017 released by the International Energy Agency provided additional understandings to the electricity access in the country. The results show that the selection of more precise technical and economic parameter in relation to not at the state-of-the-art technologies such as stand-alone PV systems, completely changes the outcome of the modelling. Indeed, being the cost of the technology highly dependent on the size of the system, it does not result to be a profitable solution for small sizes. Moreover, despite of the consumption level, a change in PV costs, shows that the trade off in providing electrification access in rural areas is within off-grid solutions, rather than between on-grid and off-grid technologies. The national grid remains the least cost solutions to supply the urban demand.

Nel 2015, le Nazioni Unite hanno redatto una lista di 17 “Sustainable development Goals” per lavorare ad uno sviluppo sostenibile e garantire una maggior diffusione ed accettazione dei diritti umani nel pianeta. Tra questi target, uno specifico è stato dedicato all’accesso all’energia, ed è considerato di primaria importanza per i paesi in via di sviluppo. Dopo una revisione approfondita ed una attenta analisi delle intenzioni e linee guida politiche del paese, diversi scenari di elettrificazione sono stati valutati per capire e vedere come il paese potrebbe rispondere alle esigenze crescenti dei prossimi decenni. In un contesto globale di attenzione ai cambiamenti climatici e in un approccio mono obiettivo di ottimizzazione dei costi, la Tanzania si è prefissata di costruire un sistema di fornitura elettrica che si possa basare su risorse domestiche migliorando la sicurezza energetica della generazione di elettricità. Quattro parameteri chiave per il processo di elettrificazione sono stati analizzati in questo lavoro attraverso una analisi di sensitività per vedere in che modo questi possano avere implicazioni ed effetti sugli interessi politici di un paese. In quest’ottica, l’analisi dell’elettrificazione viene affrontata da diversi punti di vista fornendo strumenti più esaurienti a supporto del decisore politico permettendo al contempo di capire la fattibilità dello scenario e la coerenza con gli obiettivi prefissati. La modellizzazione è stata effettuata attraverso OSeMOSYS, con una differente modalità di geo-spazializzazione della domanda per la valutazione di soluzioni centralizzate connesse alla rete o di alternative decentralizzate. Un’analisi più approfondita attraverso un confronto con l’ “Energy Access Outlook 2017” dell’International Energy Agency, ha permesso di cogliere alcune dinamiche specifhe per un percorso di elettrificazione in relazione alla Tanzania. I risultati mostrano come l’inclusione di parameteri specifici e non generici in relazione a tecnologie ancora in via di sviluppo, come ad esempio i sistemi “stand-alone” fotovoltaici, cambia radicalmente l’output del modello, ma soprattutto la competitività della soluzione tecnologica stessa. Infatti, essendo il costo fortemente dipendente dalla dimensione del sistema, i sistemi fotovoltaici stand-alone non risultano convenienti nel caso in cui la dimensione richiesta fosse ridotta. Inoltre, grazie a questo approfondimento, si è potuto notare come la dinamica di elettrificazione rurale veda uno scontro tra soluzioni decentralizzate, quali mini-grid e stand-alone, piuttosto che uno scontro tra soluzioni autonome e rete nazionale. Quest’ultima rimane comunque la soluzione più economica per soddisfare la domanda urbana.