Study of the electricity-development nexus integrating system dynamics and input output analysis : the case of the Republic of Congo

Affordable and clean energy is one of the fundamental goals for sustainable development defined in the Agenda 2030 by the United Nations. In fact, a reliable and affordable access to electricity is nowadays considered a driver for development of poorer countries, which lack proper electrical infrastructures and would be the ones most benefitting from the positive relation inside the electricity-development nexus. Thus, it is important to deepen the study of this nexus to define the causes and the effects of its dynamical behaviour, because it would allow to evaluate the impact on the productive sectors of a country when developing its electrical infrastructure. The most important variables describing the nexus were assessed through a literature review related to electrification projects. The aim of the study was also to identify the most suitable modelling framework to evaluate the impact derived by the complex system under analysis. The output of this work was a preliminary approach for multi-dimensional and dynamic impact analysis. This was performed through the integration of System Dynamics (SD) modelling and Input Output Analysis (IOA). SD allows to take in account the dynamical behaviour due to feedbacks, delays and non-linear relations, while IOA well describes the complex structure of the productive sectors of a country, allowing a multi-dimensional analysis. The results derived from the specific case study about the Republic of Congo highlighted the importance of variables such as infrastructure development and maintenance, income elasticity of demand and productivity increase due to usage of electrical machineries. The easily available data that are used increase the replicability of this approach even in developing countries where it usually hard to gather data. Further development of this work will require structuring a more detailed SD model, to better relate infrastructure development with electricity demand and to broaden the fields of study towards social and environmental impact evaluation other than the economic one.

Affordable and clean energy è uno degli obiettivi per uno sviluppo sostenibile definiti nell’Agenda 2030 dalle Nazioni Unite. Infatti, un accesso all’elettricità che sia affidabile e ad un prezzo accessibile è considerato un elemento chiave per lo sviluppo dei paesi più poveri che potrebbero beneficiare maggiormente dal nesso presente tra elettricità e sviluppo. È dunque importante approfondire la relazione dinamica tra i due elementi del nesso, perchè permette di valutare l’impatto dello sviluppo dell’infrastruttura elettrica sui settori produttivi di un Paese. Le variabili più rilevanti che descrivono il nesso sono state determinate attraverso un’analisi di letteratura riguardante i progetti di elettrificazione svolti nel passato. L’obiettivo di questo studio è stato anche quello di identificare la struttura di modellizzazione più adatta a valutare l’impatto derivato dal sistema complesso creato dall’interconnessione delle diverse variabili. Ciò è stato fatto attraverso l’integrazione della metodologia di System Dynamics (SD) e dell’Input Output Analysis (IOA). La SD permette di includere la dinamicità delle relazioni data da feedback, ritardi temporali e relazioni non lineari, mentre l’IOA riesce a ben descrivere la struttura complessa dei settori produttivi di un Paese, permettendo di effettuare un’analisi multidimensionale. I risultati derivanti dallo specifico caso della Repubblica del Congo sottolineano l’importanza di variabili come lo sviluppo e la manutenzione delle infrastrutture, l’elasticità della domanda rispetto al reddito e l’aumento di produttività dei settori grazie all’utilizzo di macchinari elettrici. I dati facilmente reperibili che sono stati usati favoriscono la riproducibilità di quest’approccio anche in altri Paesi in via di sviluppo in cui è solitamente più arduo raccogliere dati. Uno sviluppo futuro di questo lavoro necessiterà proseguire la strutturazione del modello di SD, per meglio relazionare lo sviluppo infrastrutturale alla domanda di elettricità e di ampliare il campo di studio alle sfere sociali ed ambientali.