Change search
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
The Role of Open Access Data in Geospatial Electrification Planning and the Achievement of SDG7. An OnSSET-Based Case Study for Malawi
KTH, School of Industrial Engineering and Management (ITM), Energy Technology, Energy Systems Analysis.
KTH, School of Industrial Engineering and Management (ITM), Energy Technology, Energy Systems Analysis.
KTH, School of Industrial Engineering and Management (ITM), Energy Technology, Energy Systems Analysis.
KTH, School of Industrial Engineering and Management (ITM), Energy Technology, Energy Systems Analysis.ORCID iD: 0000-0001-6419-4957
Show others and affiliations
2019 (English)In: Energies, ISSN 1996-1073, E-ISSN 1996-1073, Vol. 12, no 7, article id 1395Article in journal (Refereed) Published
Abstract [en]

Achieving universal access to electricity is a development challenge many countries are currently battling with. The advancement of information technology has, among others, vastly improved the availability of geographic data and information. That, in turn, has had a considerable impact on tracking progress as well as better informing decision making in the field of electrification. This paper provides an overview of open access geospatial data and GIS based electrification models aiming to support SDG7, while discussing their role in answering difficult policy questions. Upon those, an updated version of the Open Source Spatial Electrification Toolkit (OnSSET-2018) is introduced and tested against the case study of Malawi. At a cost of $1.83 billion the baseline scenario indicates that off-grid PV is the least cost electrification option for 67.4% Malawians, while grid extension can connect about 32.6% of population in 2030. Sensitivity analysis however, indicates that the electricity demand projection determines significantly both the least cost technology mix and the investment required, with the latter ranging between $1.65-7.78 billion.

Place, publisher, year, edition, pages
MDPI , 2019. Vol. 12, no 7, article id 1395
Keywords [en]
open data, electrification modelling, Malawi, OnSSET
National Category
Electrical Engineering, Electronic Engineering, Information Engineering
Identifiers
URN: urn:nbn:se:kth:diva-252650DOI: 10.3390/en12071395ISI: 000465561400212Scopus ID: 2-s2.0-85065472499OAI: oai:DiVA.org:kth-252650DiVA, id: diva2:1321812
Note

QC 20190610

Available from: 2019-06-10 Created: 2019-06-10 Last updated: 2020-05-21Bibliographically approved
In thesis
1. Advancing the state of geospatial electrification modelling: New data, methods, applications, insight and electrification investment outlooks
Open this publication in new window or tab >>Advancing the state of geospatial electrification modelling: New data, methods, applications, insight and electrification investment outlooks
2020 (English)Doctoral thesis, comprehensive summary (Other academic)
Abstract [sv]

 

I skrivande stund uppskattas 860 miljoner människor globalt sakna tillgång till el. Målet att uppnå universal tillgång till el under det kommande decenniet – i enlighet med mål 7 av de globala målen för hållbar utveckling (SDG 7) – indikerar att många länder snart kommer att behöva införa riktlinjer, handlingsplaner och policys för att påskynda elektrifieringstakten. Detta utgör en stor utmaning och kräver betydande ekonomiska resurser så att tillgången till el kan nå även den fattiga landsbygdsbefolkningen i de minst utvecklade områdena.

En återblick genom historien avslöjar emellertid att en sådan påskyndning inte är unik. Många länder i ”den globala norden” har ställts inför liknande utmaningar för ungefär ett århundrade sedan. Tidigare exempel visar att elektrifieringsplanering – och medföljande politik – kan ta olika former baserat på underliggande sociala, tekniska, ekonomiska och politiska förhållanden. Detta framhäver vikten av att ta hänsyn till input på olika nivåer. Det belyser också behovet av tillförlitlig data och information som på bästa sätt beskriver den lokala kontexten (t.ex. resurstillgänglighet, befolkningsfördelning, ekonomisk verksamhet och infrastruktur). Samtidigt som framsteg inom geospatial informationsteknik har gjorts, har också tillgängligheten till sådan information ökat kraftigt. Fortfarande nyttjas dock inte denna information till sin fulla potential inom elektrifieringsplanering.

Denna avhandling syftar till att främja användandet av geospatiala informationssystem inom elektrifieringsplanering genom att presentera nya data, metoder, tillämpningar och insikter. Detta görs med hjälp av fyra artiklar och tre forskningsfrågor.

Den första frågan söker efter mönster, politiska dilemman och begränsningar relaterade till elektrifiering genom olika tidsepoker och geografiska områden. Analysen av dessa kan informera aktuella och framtida planeringsaktiviteter för elektrifiering. Därför tar artikel I en tillbakablick på elektrifieringsutmaningar i USA, Storbritannien, Sverige och Kina, samt undersöker strategier, framgångshistorier och misslyckanden i respektive fall. Resultaten avslöjar viktiga lärdomar om utvecklingsfaserna för elektrifiering – med fokus på rollen som lokala isolerade elnät har.

Den andra frågan berör huruvida användandet av geospatial information kan introducera nya data och metoder i ett befintligt modelleringsramverk (t.ex. OnSSET) och hjälpa till med hanteringen av olika dilemman som uppstår vid elektrifieringsplanering. Artikel II fokuserar därför på nya öppet tillgängliga dataset för att göra spatialt explicita bedömningar av småskalig vattenkraftpotential i Afrika söder om Sahara. I artikel III beskrivs 26 nya, uppdaterade eller tidigare ej tillgängliga dataset, som efter bearbetning möjliggör nya synvinklar och analys för elektrifieringsplanering.

Den tredje forskningsfrågan fokuserar på hur OnSSET kan förbättras, öppnas upp och skalas upp så att en bredare publik på ett snabbt sätt kan utveckla informativa investeringsstrategier för elektrifiering som är både lands- och sammanhangsspecifika. Här utnyttjar artikel III och IV OnSSETs modulära struktur för att kalibrera dess funktioner och utveckla anpassade investeringsscenarion för elektrifiering av Malawi och Afghanistan. Dessa utforskar olika scenarion som är anpassade efter den politiska situationen i vardera av de två länderna (t.ex. gradvis elektrifiering för Malawi eller planering i konflikzoner för Afghanistan). Dessutom har denna avhandling utökat tillämpningen av OnSSET, genom plattformen Global Electrification Platform (GEP). GEP är en öppen plattform som möjliggör öppen åtkomst till 216 investeringsscenarion för elektrifiering (tillsammans med underliggande inputdata och modeller) för 59 länder världen över. All data på plattformen är tillgänglig för granskning, reproduktion och replikering för en bredare publik.​

Abstract [en]

Globally, it is estimated that there are approximately 860 million people without access to electricity. Achieving universal electricity access over the next decade – as part of Sustainable Development Goal 7 – indicates that many countries will soon need to set in place roadmaps, action plans and policy for ramping-up electrification. The challenge is significant. It requires the motivation of considerable financial resources so that electricity can reach poor, rural populations in least developed areas. 

 

A look back at history however, reveals that such a ramp-up of electrification activity is not unprecedented. Many countries in the “Global North” have faced similar challenges about a century ago. Past examples indicate that electrification planning – and ensuing policy – can take different shapes based on underlying social, technological, economic and political conditions. This brings forward the importance of considering inputs that reflect these conditions. It also highlights the need for reliable data and information that best describe the local context (e.g. resource availability, distribution of population, economic activities or infrastructure). While advancements in geo-spatial information technology have greatly improved the availability of such information in the past years, their use in electrification planning is not fully exploited. 

 

This dissertation aims to advance the state of geospatial electrification modelling by demonstrating new data, methods, applications and insights over the course of four academic papers covering three research questions. 

The first question searches for common – across different times and geographies – patterns, policy dilemmas and constraints related to electrification, the reading of which can shed light on current and future electrification planning activities. In response, paper I takes a retrospective look into the electrification challenge in the United States of America, the United Kingdom, Sweden and China and examines strategies, success stories and failures in each case. Results unveil key lessons regarding the development phases of electrification - with a focus on the role of isolated, small mini-grids. 

 

The second question asks whether the use of geospatial information technology can introduce new data and methods into an existing modelling framework (e.g. OnSSET) and help tackle electrification planning dilemmas. In response, paper II leverages new open access datasets to provide spatially explicit estimates of small-scale hydropower potential in Sub-Saharan Africa. Paper III demonstrates twenty-six new, updated or missing datasets, the processing of which allows new angles of analysis over electrification planning.

 

The third research question focuses on how the OnSSET modelling framework can be improved, open sourced and scaled so as to allow a broader audience develop fast, informative, country and context specific electrification investment strategies. Here, papers III and IV, leverage OnSSET’s modular structure, calibrate its functions and develop customized electrification investment outlooks for Malawi and Afghanistan respectively. These, explore different scenarios tuned according to the policy challenges in each country (e.g. gradual electrification in Malawi or planning under conflict risk in Afghanistan). Moreover, this dissertation has expanded OnSSET’s application range as part of the Global Electrification Platform (GEP). The GEP is an open access, collaborative environment that now hosts 216 electrification investment scenarios (together with underlying input data and models) for 59 countries worldwide, thus improving the transparency surrounding their review, reproduction or replication by a broader audience.​

 

 

Place, publisher, year, edition, pages
KTH: KTH Royal Institute of Technology, 2020. p. 150
Series
TRITA-ITM-AVL ; 2020:31
National Category
Energy Systems Engineering and Technology
Research subject
Energy Technology
Identifiers
urn:nbn:se:kth:diva-273273 (URN)978-91-7873-562-4 (ISBN)
Public defence
2020-06-15, https://kth-se.zoom.us/webinar/register/WN_UXIld9K6RkO3KR7fU9FQig, http://Vid fysisk närvaro eller Du som saknar dator/ datorvana kan kontakta service@itm.kth.se (English), 10:00 (English)
Opponent
Supervisors
Funder
SweGRIDS - Swedish Centre for Smart Grids and Energy Storage
Available from: 2020-05-22 Created: 2020-05-21 Last updated: 2020-05-28Bibliographically approved

Open Access in DiVA

No full text in DiVA

Other links

Publisher's full textScopus

Authority records BETA

Korkovelos, AlexandrosHowells, Mark I.

Search in DiVA

By author/editor
Korkovelos, AlexandrosKhavari, BabakSahlberg, AndreasHowells, Mark I.
By organisation
Energy Systems Analysis
In the same journal
Energies
Electrical Engineering, Electronic Engineering, Information Engineering

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar

doi
urn-nbn

Altmetric score

doi
urn-nbn
Total: 146 hits
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf