Powering rural African communities. Unlocking involvement and creativity in renewable energy solutions through sustainable PSSD and user frugal innovation

In the world, 759 million people live with no electricity. Three-quarters of them are found in Sub-Saharan Africa. A direct correlation between access to electricity and improved quality of life makes powering off-grid rural communities an urgent matter to tackle. With a population bound to double by 2050 and global warming increasing in severity, African countries face the additional challenge of finding innovative ways to meet the rising energy demand without falling into non-renewable energy production schemes. Opportunities to be leveraged are the virtually limitless reserves of renewable energy sources, and the growing efforts from nations and organizations to achieve the continent’s sustainable development. Within this broad context, this thesis explores the topic of renewable energy systems design and their integration in low-income rural African communities. More precisely, from the design perspective, it investigates whether there are optimal approaches to innovation and community involvement that can contribute to this goal and kick-start a more sustainable, resilient development. The research substantiates the idea that a Sustainable Product-Service System (S.PSS) approach applied to Distributed Renewable Energy (DRE) systems is likely the best strategy towards creating sustainable solutions from an economic, social, and environmental point of view. Moreover, it is put forward the idea that encouraging the local population to learn about and tinker with renewable energy-powered products can spark a series of frugal innovations that expand the space of solutions provided by the S.PSS+DRE system, ultimately tackling the more peculiar and hidden needs of various stakeholders. To encourage and help organizations in unlocking local users’ creativity and involvement, it is proposed a framework that would allow to spur user frugal innovations and integrate them into the renewable energy system. Finally, a possible application of such framework to Madagascar’s Nosy Mitsio Island exemplifies the proposed concepts and envisions a renewable energy-powered future for its community.

Nel mondo, 759 milioni di persone vivono senza elettricità. Tre quarti di queste si trovano nell'Africa sub-sahariana. La diretta correlazione tra accesso all'elettricità e miglioramento della qualità della vita rende fornire energia elettrica alle comunità rurali off-grid una questione urgente da affrontare. Con una popolazione destinata a raddoppiare entro il 2050 e il riscaldamento globale in aumento, i paesi africani si trovano ad affrontare l'ulteriore sfida di trovare modi innovativi per soddisfare la domanda energetica in crescita senza ricadere in schemi di produzione di energia non rinnovabile. Le opportunità da sfruttare in questo caso sono le riserve quasi illimitate di fonti energetiche rinnovabili e gli sforzi crescenti di nazioni e organizzazioni per raggiungere lo sviluppo sostenibile del continente. All'interno di questo ampio contesto, questa tesi esplora il tema della progettazione di sistemi di energia rinnovabile e la loro integrazione nelle povere comunità rurali africane. Più precisamente, dal punto di vista del design, indaga l’esistenza di approcci ideali per portare innovazione e coinvolgimento alle comunità che possono contribuire ad avviare uno sviluppo più sostenibile e resiliente. La ricerca svolta conferma l'idea che l’approccio Product-Service System sostenibile (S.PSS) applicato ai sistemi di Energia Rinnovabile Distribuita (DRE) sia probabilmente la migliore strategia per creare soluzioni sostenibili dal punto di vista economico, sociale e ambientale. Inoltre, viene avanzata l'idea che incoraggiare la popolazione locale a conoscere e armeggiare con prodotti alimentati da energia rinnovabile possa innescare una serie di innovazioni frugali che amplino lo spazio delle soluzioni fornite dal sistema S.PSS+DRE, affrontando quindi i bisogni più peculiari e nascosti dei vari stakeholder. Per incoraggiare e aiutare le organizzazioni a sbloccare la creatività e il coinvolgimento degli utenti locali, viene proposto un framework che consentirebbe di stimolare le innovazioni frugali degli abitanti e integrarle nel sistema ad energie rinnovabili. Infine, una possibile applicazione di tale framework all'isola di Nosy Mitsio in Madagascar esemplifica i concetti proposti e offre una visione di un futuro alimentato da energia rinnovabile per la sua comunità.