Exploring Low-Carbon Energy Transitions Through Energy System Modeling: Leveraging data, scenario and sensitivity analysis
Insights from case applications in Ecuador, Kenya, and the State of Goa (India)
Tid: Må 2025-05-12 kl 09.00
Plats: Kollegiesalen, Brinellvägen 8, Stockholm
Videolänk: https://kth-se.zoom.us/j/61688294939
Språk: Engelska
Ämnesområde: Energiteknik
Respondent: Roberto Heredia-Fonseca , Energisystem
Opponent: Professor Poul Alberg Ostergard, Aalborg University, Danmark
Handledare: Professor Viktoria Martin, Kraft- och värmeteknologi, Tillämpad termodynamik och kylteknik; Docent Francesco Gardumi, Energiteknik
QC 20250416
Abstract
Att bekämpa klimatförändringar och uppnå en hållbar framtid huvudmålet för FNs hållbarhetsmål (SDGs). Detta kräver energisystem med låga koldioxidutsläpp. SDGs, som antogs av FN 2015, syftar till att skapa en mer rättvis och hållbar värld genom att ta itu med brådskande globala utmaningar såsom klimatförändringar. Denna avhandling utforskar minskade utsläpp av växthusgaser (GHG) genom att fokusera på energisystemmodellering för infrastrukturplanering, strategier och mål i utvecklingsekonomier. Genom att identifiera viktiga forskningsluckor erbjuder denna avhandling praktiska metoder, insikter och öppen data om minskningar av växthusgaser genom att integrera förnybara energikällor.
Denna avhandling använder en generator för energimodelleringssystem med öppen källkod för att utveckla långsiktiga modeller och undersöker utmaningar kopplade till övergången till energisystem med låga koldioxidutsläpp i Ecuador, Kenya och delstaten Goa (Indien). Dessa fallstudier visar hur ekonomiska, tekniska och politiska faktorer påverkar inkluderandet av förnybar energi på specifika platser. Dessutom, genom att använda ett ramverk med öppen källkod, är det möjligt att integrera tvärsektoriella system, såsom klimat-, mark-, energi- och vattensystem (CLEW), för att analysera samspelet mellan dessa.
Forskningsartikel I fokuserar på hur diskonteringsräntor påverkar långsiktig energiplanering och hur variationer i dessa räntor påverkar beslutsprocesser. Dessutom är diskonteringsräntan uppdelad i globala/sociala och individuella/hindersatser för elförsörjningstekniker. Forskningsartikel II presenterar en energisystemmodell skräddarsydd för Goa, en delstat i Indien. Staten saknar lokal elförsörjningskapacitet och är beroende av tilldelade kolkraftverk. Studien betonar utsläppsminskningsmål i ett scenario, vilket står för en hög andel förnybar energi genom att integrera insyn från lokala intressenter.
I den tredje forskningsartikeln är den geografiska platsen Kenya. En modell för klimat, land, energi och vatten (CLEW) har utvecklats med fokus på mark och energisystem, med specific hänsyn till matlagnings- och jordbrukssektorerna. Särskild uppmärksamhet ges till rena matlagningsbränslen och att minska importen av grödor, där variationen av inmatningsparametrar katalogiseras och diskuteras. Denna detaljerade katalogisering är ny i denna typ av modell, eftersom den sträcker sig bortom energisektorn och inkluderar parametrar från mark-, jordbruks- och vattensystem och deras kopplingar till matlagnings- och jordbrukssektorerna. Sådan variation i indata belyser också de associerade osäkerheterna i dessa parametrar.
I forskningsartikel IV går den metodologiska ansatsen bortom att katalogisera och diskutera parameterar till att identifiera de mest inflytelserika och icke-inflytelserika parametrarna som driver modelleringsresultat genom en global känslighetsanalys (GSA).Denna känslighetsanalys är utförd på den CLEWs modell för Kenya, som är resultatet av en sammanslagning av två befintliga modeller, en relaterad till matlagning och jordbruk (forskningsartikel III) och en annan relaterad till hela energisystemet. Att kombinera dessa modeller tar itu med begränsningarna för varje isolerad modell och ger en mer heltäckande bild av kopplingar mellan olika system. GSA-metoden avslöjar inte bara vilka parametrar som har inflytande på modellresultat utan hjälper också till att bättre förstå modellbeteende och interaktioner mellan energi-, land- och vattensystem.
Genom dessa fyra vetenskapliga artiklar belyser denna avhandling hur finansiella hinder och tvärsektoriell komplexitet antingen kan hindra eller möjliggöra energiomställningar med låga koldioxidutsläpp. Den katalogiserar och diskuterar osäkerheten kring de teknoekonomiska representationerna av mark-, energi- och vattensystem och demonstrerar påverkan av specifika parametrar på energisystemoptimeringsmodeller via känslighetsanalys. I slutändan erbjuder detta integrerade tillvägagångssätt en plan för beslutsfattare och intressenter i andra utvecklingsekonomier som försöker balansera ekonomisk bärkraft med ömsesidigt beroende av resurser på vägen mot att minska utsläppen.