System dynamics for electrification projects impact assessment. Guidelines for application and accuracy definition

Last decades, electrification projects haven’t contributed as they should have done to the nexus between electricity access and socioeconomic development. Reviews studies demonstrate that it is not as simple to just supply energy to the local people, but the use of complementary activities, and appropriate energy demand models, can foster the energy-development nexus. Implementing supportive measures contributes that development, improving village quality of life and boosting business. Proper energy models are also needed to characterize the complex systems and linkages the long-term power demand involves. In this thesis, it is used a specific model developed in Matembwe (Tanzania, Africa) which includes both approaches: complementary activities and a dynamic system to define the energy demand. This model was used to find insights about which complementary activities caused a higher effect and impact in the energy-development nexus of the village itself. The aim of using this model is to analyze and derive a general one that can be used in any other different electrification project than Matembwe. However, the spread of Matembwe model into a general one faces two issues: the model replicability and trustworthy. In this thesis it is analyzed which initial inputs from the Matembwe model must be redefined for running a different electrification project. In the trustworthy case, an accuracy analysis and definition of the model is done. It is tested if it can display the last decades trend of the village, so it would fit in other situations. A qualitative and quantitative approach to measure the model accuracy is developed, introducing some innovative methods. From the general model it is defined a protocol of analysis that help any institution, NGO or person interested, in analyzing future projects. A general guideline is derived to explain how to use the model in other contexts and find insights about which complementary activities can be adopted to foster the energy-development nexus. The thesis work demonstrates that the specific energy model can be used in other different contexts than Matembwe, to help the electrification projects to find the proper complementary activities that will help the socio-economic development of the village.

Negli ultimi decenni, i progetti di elettrificazione non hanno contribuito come avrebbero dovuto al nesso tra accesso all'elettricità e sviluppo socioeconomico. Gli studi di revisione dimostrano che non è così semplice fornire energia solo alla popolazione locale, ma l'uso di attività complementari e modelli di domanda di energia appropriati possono favorire il nesso tra sviluppo energetico. L'attuazione di misure di sostegno contribuisce a tale sviluppo, migliorando la qualità della vita del villaggio e stimolando l'attività. Sono necessari anche modelli energetici adeguati per caratterizzare i sistemi complessi e i collegamenti che la domanda di energia a lungo termine comporta. In questa tesi, viene utilizzato un modello specifico sviluppato in Matembwe (Tanzania, Africa) che include entrambi gli approcci: attività complementari e un sistema dinamico per definire la domanda di energia. Questo modello è stato utilizzato per trovare informazioni su quali attività complementari hanno causato un effetto e un impatto maggiori nel nesso di sviluppo energetico del villaggio stesso. Lo scopo dell'utilizzo di questo modello è analizzare e ricavarne uno generale che possa essere utilizzato in qualsiasi altro progetto di elettrificazione diverso da Matembwe. Tuttavia, la diffusione del modello Matembwe in uno generale affronta due problemi: la replicabilità del modello e l'affidabilità. In questa tesi si analizza quali input iniziali dal modello Matembwe devono essere ridefiniti per eseguire un diverso progetto di elettrificazione. Nel caso attendibile, viene eseguita un'analisi di accuratezza e la definizione del modello. Viene testato se può visualizzare l'andamento degli ultimi decenni del villaggio, quindi si adatterebbe in altre situazioni. Viene sviluppato un approccio qualitativo e quantitativo per misurare l'accuratezza del modello, introducendo alcuni metodi innovativi. Dal modello generale si definisce un protocollo di analisi che aiuta qualsiasi ente, ONG o persona interessata, ad analizzare progetti futuri. Viene derivata una linea guida generale per spiegare come utilizzare il modello in altri contesti e trovare approfondimenti su quali attività complementari possono essere adottate per favorire il nesso tra energia e sviluppo. Il lavoro di tesi dimostra che il modello energetico specifico può essere utilizzato in altri contesti diversi da Matembwe, per aiutare i progetti di elettrificazione a trovare le giuste attività complementari che aiuteranno lo sviluppo socio-economico del villaggio.