ESSAYS ON ENERGY AND DEVELOPMENT IN SUB-SAHARAN AFRICA. ENERGY ACCESS, CLIMATE CHANGE, AND THE NEXUS

Abstract

La seguente Tesi di Dottorato si articola in cinque saggi che esaminano alcuni importanti aspetti legati all'energia in Africa subsahariana, e in particolare all'interazione tra lo sviluppo socio-economico e le sue implicazioni per l'ambiente a livello regionale e globale. I saggi sono introdotti da un capitolo di avvicinamento generale ai temi trattati. Questo capitolo prepara il lettore offrendo un riassunto delle principali sfide legate all'energia nel contesto subsariano e formulando le domande di ricerca e gli strumenti sui quali si basa la tesi stessa. Le principali implicazioni di ciascuno dei saggi, sia per la ricerca che per i decisori politici, vengono poi presentate in un capitolo di discussione finale. Il primo saggio esamina la problematica dell’accesso all'energia, e in particolare all'elettricità. Viene illustrato il ruolo dei dati satellitari e dell'analisi statistica dei dati geospaziali nel migliorare la comprensione della situazione dell'accesso all'elettricità in Africa subsahariana. Il saggio include un'analisi delle disuguaglianze che caratterizzano la qualità dell'accesso all'elettricità nella regione. Il risultato principale è che, dopo decenni, la disuguaglianza nell'accesso all'energia sta iniziando a diminuire. Essa rimane però prominente, in particolare per quanto riguarda la quantità di energia consumata. Viene stimato che gli sforzi di elettrificazione tra il 2020 e il 2030 debbano triplicare il loro passo per raggiungere l'obiettivo di sviluppo sostenibile SDG 7.1.1. Il secondo saggio consiste di una piattaforma di valutazione della domanda energetica bottom-up spazialmente esplicita per stimare il fabbisogno energetico tra le comunità in cui l'accesso all'elettricità è attualmente carente, come identificato con la metodologia introdotta nel primo saggio. La valutazione non si limita al fabbisogno energetico residenziale, ma include un resoconto dettagliato, basato sugli usi finali, del fabbisogno energetico di scuole, strutture sanitarie, pompaggio dell'acqua per l'irrigazione, lavorazione delle colture e microimprese, i principali motori dello sviluppo rurale. Viene condotto uno studio nazionale per il Kenya per dimostrare l'importanza di considerare molteplici fonti di domanda oltre al residenziale quando l'obiettivo è sviluppare una strategia di elettrificazione che supperisca veramente alla povertà energetica. Si dimostra poi che esiste un notevole potenziale di crescita della produttività e della redditività rurale grazie all'apporto di energia elettrica. In molte aree, questi profitti locali potrebbero ripagare gli investimenti nelle infrastrutture di elettrificazione in pochi anni. Il terzo saggio analizza un aspetto specifico dell'interazione tra pianificazione dell'accesso all'elettricità, domanda di energia residenziale e adattamento ai cambiamenti climatici. Vengono combinati dati e scenari climatici, satellitari e demografici per produrre una stima globale spazialmente esplicita della domanda di circolazione e condizionamento dell’aria non soddisfatta a causa della mancanza di accesso all'elettricità. Sulla base di modelli integrati di elettrificazione climatica-energetica e geospaziale, risulta che in Africa sub-sahariana, l'hotspot globale della povertà energetica, tenere conto del fabbisogno di circolazione e condizionamento dell’aria locale stimato (in aggiunta agli obiettivi di consumo residenziale di base) determini una riduzione sostanziale della quota di sistemi standalone come l'opzione di elettrificazione meno costosa entro il 2030, e un importante aumento della capacità di generazione di elettricità e dei requisiti di investimento. Tali risultati suggeriscono la necessità di una maggiore considerazione delle esigenze di adattamento climatico nella pianificazione dei sistemi energetici dei paesi in via di sviluppo e nella valutazione del trade-off tra l'espansione della rete elettrica centrale e sistemi decentralizzati per raggiungere un’elettrificazione universale. La pianificazione dell'elettrificazione deve essere tecnicamente efficiente, ma deve anche considerare l'ambiente politico-economico in cui gli investimenti vengono canalizzati. Il quarto saggio valuta il ruolo della governance e della qualità regolatoria nel quadro di modellazione dell'accesso all'energia elettrica. In particolare, si introduce un indice di governance dell'accesso all'elettricità basato su più indicatori che viene poi implementato nel modello di elettrificazione IMAGE-TIMER. L’effetto dell’indice viene modellato attraverso il suo effetto modificatore sui tassi di sconto privati (una misura del rischio e della disponibilità ad accettare costi futuri rispetto ai costi attuali). I risultati mostrano che la governance e la qualità regolatoria nell'accesso all'elettricità hanno un impatto significativo sul mix tecnologico ottimale e sui flussi di investimenti privati per raggiungere l'elettrificazione universale in Africa subsahariana. In particolare, un ambiente rischioso scoraggia l’investimento da parte dei fornitori privati di soluzioni di accesso decentralizzato all'energia, con il rischio di lasciare molti senza elettricità anche oltre il 2030. Il quinto e ultimo saggio analizza il settore energetico africano da un punto di vista ‘Nexus’. Il saggio valuta l'affidabilità del sistema energetico nei sistemi energetici dominati dall'energia idroelettrica (come in molti paesi dell'Africa centrale e orientale) e del ruolo che i cambiamenti climatici e gli eventi estremi possono esercitare su di esso. Il lavoro combina analisi qualitative e quantitative per (i) proporre un solido framework per evidenziare le interdipendenze tra energia idroelettrica, disponibilità di acqua e cambiamento climatico, (ii) analizzare sistematicamente lo stato dell'arte sugli impatti previsti dei cambiamenti climatici su l'energia idroelettrica nell'Africa subsahariana e (iii) fornire evidenza empirica sui trend passati e sulle traiettorie di sviluppo futuro del settore. I risultati suggeriscono che il cambiamento climatico influenzerà l'affidabilità e la sicurezza della fornitura elettrica attraverso diversi canali. Ad esempio, molti dei principali bacini idrologici sono stati caratterizzati da una diminuzione del livello idrico nel corso del ventesimo secolo. Si evidenzia come tuttavia una diversificazione del mix di generazione elettrico sia finora stata promossa solo in un numero limitato di paesi. Si suggerisce infine che l'integrazione delle fonti rinnovabili variabili con l'energia idroelettrica possa aumentare la resilienza del sistema.