Energy planning for West African power pool with geographical explicit representation of variable renewable potential site

In Sub-Saharan Africa, access to electricity remains a challenge, with demand set to rise significantly. Expanding and restructuring the energy system is urgent, particularly with the integration of variable renewable energy sources (VRES), which introduce volatility and geographic dependence. Effective energy planning is crucial to ensure VRES integration is economically and technically viable, optimizing resources and minimizing costs. This study assesses different energy planning strategies for integrating VRES in the West Africa Power Pool (WAPP) through three scenarios: autarky, existing transmission, and transmission expansion. It evaluates energy mix feasibility, storage technologies like battery energy storage (BESS) and pumped hydro (PHES), and the impact of power trading on costs and energy security. The study also categorizes VRES sites into clusters, associating them with specific production profiles and grid connection costs. Findings indicate that autarky leads to high investment costs and energy deficits, especially without storage solutions. The existing transmission scenario enhances energy security by enabling power exchange, reducing excessive storage needs, and optimizing renewable resource distribution. Countries with surplus capacity, such as Mali and Niger, emerge as key exporters of low-cost wind power. Expanding the transmission grid further improves renewable integration, redistributing power generation to regions with optimal renewable resources. This approach lowers costs, increases wind and solar power shares, and reduces fossil fuel reliance. A balanced strategy, which combine grid expansion, investment in storage, and power trading, is essential for a cost-effective energy transition. The study highlights the importance of regional cooperation and infrastructure investments in achieving a high-renewable energy future for West Africa.

Nell’Africa Sub-Sahariana, la problematica dell’accesso all’elettricità permane e la domanda energetica è destinata ad aumentare considerevolmente nei prossimi anni. Espandere e ristrutturare il sistema energetico è urgente, soprattutto per integrare le fonti rinnovabili (VRES), che presentano sfide aggiuntive come la volatilità della produzione e la dipendenza geografica. Una pianificazione energetica efficace è fondamentale per garantire un’integrazione economicamente e tecnicamente sostenibile, ottimizzando risorse e costi. Questo studio analizza diverse strategie per facilitare l’integrazione delle VRES nella West Africa Power Pool (WAPP), considerando tre scenari: autarchia, uso delle trasmissioni esistenti ed espansione della rete. Vengono valutati diversi mix energetici, il ruolo delle tecnologie di accumulo come batterie (BESS) e sistemi idroelettrici (PHES) e l’impatto dello scambio energetico su costi e sicurezza energetica. Inoltre, i siti per l’installazione di VRES vengono classificati in clusters con specifici profili di produzione e costi di connessione. I risultati mostrano che l’autarchia comporta alti investimenti e deficit energetici, specialmente senza sistemi di accumulo. Al contrario, lo scenario con trasmissioni esistenti migliora la sicurezza energetica, riduce la necessità di stoccaggio e ottimizza l’uso delle risorse rinnovabili regionali. Paesi con surplus, come Mali e Niger, diventano esportatori di energia eolica a basso costo. L’espansione della rete di trasmissione potenzia ulteriormente l’integrazione di rinnovabili, permettendo di redistribuire la produzione nelle aree con maggiore disponibilità di risorse. Questo approccio riduce i costi, aumenta la quota di energia eolica e solare e diminuisce la dipendenza dai combustibili fossili. Lo studio suggerisce che una strategia equilibrata, che coinvolga espansione della rete, investimenti nello stoccaggio e trading di energia, è essenziale per una transizione efficiente e sostenibile. Infine, si sottolinea l'importanza della cooperazione regionale e degli investimenti infrastrutturali per realizzare un futuro energetico sostenibile per l'Africa occidentale.