A benchmarking study for a Multi-Nodal Approach. Case study: Sudan electric power system

Recently, Energy modeling systems have experienced a renowned attention from Energy Engineers as well as policy makers around the globe as the debate about climate change and its anthropogenic nature has been the focus of attention in the past two decades. Therefore, hundreds of tools have been developed to mathematically model the complexity of the energy sector. The modelling systems vary along different aspects: the geographical scope, the time horizon, the technical logic, etc. the relevance of energy models has also experienced a boost lately with the aim of integrating the variable renewable energy systems in the electricity grid. This thesis proposes a modelling of Sudan's electricity sector to evaluate most feasible pathways toward universal access of electricity in the country emphasizing the role of renewable systems toward that end. Three open-source, bottom-up models are utilized (OSeMOSYS, Calliope, and Hypatia), the three models present a high degree of freedom for the user regarding time and space representation with some limitations associated with the convergence time. The main feature of this study is the geographical division of the country into different regions which enables an accurate reflectance of reality. This thesis in its core also compares, benchmarks, and investigates the different used energy models to highlight the effect of different objective functions, logic, resolution on the outcomes. The study also signifies the relevance of electricity importation for Sudan which proves to be a key factor toward the universal access goal.

Recentemente, i sistemi di modellazione energetica sono stati oggetto di una rinomata attenzione da parte degli ingegneri energetici e dei responsabili politici di tutto il mondo, poiché il dibattito sul cambiamento climatico e sulla sua natura antropica è stato al centro dell'attenzione negli ultimi due decenni. Pertanto, sono stati sviluppati centinaia di strumenti per modellare matematicamente la complessità del settore energetico. I sistemi di modellazione variano in base a diversi aspetti: l'ambito geografico, l'orizzonte temporale, la logica tecnica, ecc. La rilevanza dei modelli energetici ha subito un'impennata negli ultimi tempi con l'obiettivo di integrare i sistemi di energia rinnovabile variabile nella rete elettrica. Questa tesi propone una modellazione del settore elettrico del Sudan per valutare i percorsi più fattibili verso l'accesso universale all'elettricità nel Paese, enfatizzando il ruolo dei sistemi rinnovabili a tal fine. Vengono utilizzati tre modelli bottom-up open-source (OSeMOSYS, Calliope e Hypatia), che presentano un elevato grado di libertà per l'utente per quanto riguarda la rappresentazione temporale e spaziale, con alcune limitazioni associate al tempo di convergenza. La caratteristica principale di questo studio è la suddivisione geografica del Paese in diverse regioni, che permette di riflettere accuratamente la realtà. Questa tesi, inoltre, confronta, confronta e indaga i diversi modelli energetici utilizzati per evidenziare l'effetto delle diverse funzioni obiettivo, della logica e della risoluzione sui risultati. Lo studio evidenzia anche la rilevanza dell'importazione di energia elettrica per il Sudan, che si rivela un fattore chiave per raggiungere l'obiettivo dell'accesso universale.