Comprehensive energy solution planning for rural electrification in Northern Mozambique - proof of concept from field application

In Mozambique, more than half of the population lacks access to electricity. To address this challenge, the government promoted mini-grids as the most viable solution for rural electrification, supported by a favourable regulatory framework. However, past experiences have shown that poor design can compromise the success of such initiatives. This study applies the Comprehensive Energy Solution Planning (CESP) framework to the design of a mini-grid in a Northern Mozambican village, improving upon a previously unsuccessful project. CESP integrates techno-economic optimization with social considerations to ensure long-term sustainability. Its six-phase approach examines the regulatory and social context, energy demand assessment, system sizing, business model selection, and project impact evaluation. By combining demand-side management with favourable tariffs, an effective demand management strategy for Productive Uses is expected, to ensure the success of the intervention. The MicroGridsPy tool was used to optimize system design and calculate the Levelized Cost of Energy (LCOE), while the business model analysis identified a cooperative structure as the most effective management solution. Finally, a comparative analysis with the previous project highlighted critical failure factors. The findings underscore the importance of an integrated approach to fostering sustainable electrification in rural contexts.

In Mozambico, più della metà della popolazione non ha accesso all’elettricità. Per affrontare questo problema, il governo ha promosso le mini-grid come la soluzione più efficace per l'elettrificazione rurale, supportandole con un quadro normativo favorevole. Tuttavia, esperienze passate hanno dimostrato che una progettazione inadeguata può compromettere il successo di tali iniziative. Questo studio applica il framework Comprehensive Energy Solution Planning (CESP) alla progettazione di una mini-grid in un villaggio del nord del Mozambico, con l’obiettivo di migliorare un progetto precedente che non aveva avuto successo. Il CESP integra l’ottimizzazione tecnico-economica con considerazioni sociali per garantire la sostenibilità a lungo termine dell’intervento. Teorizza un approccio iterativo basato su sei fasi distinte, che include l’analisi del contesto normativo e sociale, la stima la domanda elettrica, il dimensionamento delle tecnologie, la scelta del modello di business e la valutazione dell’impatto del progetto. Combinando demand-side management e tariffe favorevoli, è prevista una gestione efficace della domanda delle attività produttive per il successo dell’intervento. Il modello di ottimizzazione MicroGridsPy è utilizzato per la progettazione del sistema e il calcolo dell’LCOE, mentre l’analisi del modello di business ha identificato nella cooperativa la struttura migliore per stimolare la partecipazione del villaggio al progetto. Infine, un’analisi comparativa con il progetto precedente ha evidenziato i fattori critici di insuccesso. I risultati sottolineano l'importanza di un approccio integrato per promuovere un’elettrificazione sostenibile nei contesti rurali.