Il miglioramento della resilienza dei sistemi energetici nel Sud globale sperimentato efficacemente dall’EMPA in una capitale africana: Accra

Sotto la guida di Mashael Yazdanie, scienziato dei Laboratori Federali Svizzeri per la Scienza e la Tecnologia dei Materiali di Dübendorf, San Gallo e Thun, un team di ricerca internazionale sta studiando come pianificare meglio i sistemi energetici resistenti al clima nel Sud del mondo.

Concentrandosi sul caso di studio di Accra, la capitale del Ghana, l’équipe multidisciplinare ha ampliato gli approcci convenzionali alla modellazione dei sistemi energetici, incorporando nei modelli una serie di sfide socio-tecnologiche-economiche, gli impatti dei cambiamenti climatici e le metriche di resilienza.

I loro approcci sono applicabili in tutto il mondo per supportare ampie transizioni di sistemi energetici sostenibili e resilienti.

Realtà al di fuori della prospettiva industrializzata europea

Quali criteri dovremmo utilizzare per pianificare meglio i sistemi energetici resilienti? In che modo le sfide socio-economiche, tecniche e legate ai cambiamenti climatici influenzano la pianificazione di sistemi energetici sostenibili in tutto il mondo?

Come si presenta la situazione in una regione al di fuori della prospettiva industrializzata europea? Con queste domande in mente, quattro anni or sono, il progetto di ricerca “Energy Modeling for the Real World Transforming Modeling Approaches for Sustainable and Resilient Energy Planning” (in sigla MEASURES) ha intrapreso uno studio interdisciplinare, utilizzando il Ghana come caso di studio.

L’obiettivo era quello di formulare approcci di modellazione che producessero raccomandazioni ottimali per la pianificazione energetica resiliente al clima, tenendo conto di varie dimensioni (domanda di energia, infrastrutture, dati climatici, resilienza e robustezza di un sistema e una serie di fattori socio-economici) che possono essere applicate a città e Paesi di tutto il mondo.

Nei loro studi, gli scienziati hanno infatti prestato particolare attenzione a questioni che non vengono prese in considerazione nei modelli energetici tradizionali.

Questioni spesso ignorate nei modelli energetici tradizionali

Ci si è soffermati su eventi meteorologici estremi indotti dal cambiamento climatico, migrazioni climatiche, sistemi economici informali (cioè attività economiche non monitorate e non contabilizzate nei dati ufficiali del PIL), valute instabili, guasti al sistema energetico e domanda di energia ridotta (ad esempio, a causa di infrastrutture o risorse finanziarie insufficienti).

Il Ghana, in particolare, deve affrontare queste sfide, il che rende la regione un caso di studio ideale non soltanto per l’Africa occidentale o per l’area del golfo di Guinea.

Per questo motivo, Mashael Yazdanie, Group Leader of Macro-Energy Systems presso l’Urban Energy Systems Laboratory dell’EMPA, ha guidato il progetto internazionale interdisciplinare MEASURES, finanziato dalla Swiss National Science Foundation (SNF) tra il 2020 e il 2023.

Linea d’azione specifica basata sulle caratteristiche regionali

I ricercatori hanno esaminato una serie di sfide rilevanti per la pianificazione del sistema energetico di Accra.

Quali variazioni ambientali legati al cambiamento climatico sono attesi nei prossimi decenni? Come influiranno sulla migrazione regionale? Che influenza hanno l’economia informale e la domanda di energia ridotta sulla pianificazione strategica dell’energia? In che misura il deprezzamento della valuta ostacolerà la pianificazione energetica e lo sviluppo di infrastrutture energetiche sostenibili?

Utilizzando il framework di modellazione open-source OSeMOSYS, hanno sviluppato un modello di sistema energetico per la città capitale del Ghana e hanno analizzato questi aspetti.

Il modello ha prodotto decisioni di pianificazione operativa e di capacità del sistema energetico ottimizzate in base ai costi, alle emissioni di carbonio e alla resilienza per Accra, tenendo conto delle sue condizioni locali uniche.

Ad esempio, per quanto riguarda l’impiego di tecnologie energetiche sostenibili sotto la minaccia della svalutazione della moneta, i ricercatori hanno scoperto che “gli investimenti nel fotovoltaico e nell’eolico sono più colpiti dalla crescente svalutazione nel caso di Accra. Se gli impianti fotovoltaici fanno parte di impegni di sostenibilità più ampi ad Accra, come previsto dall’attuale Piano d’Azione per il Clima di Accra, i nostri risultati indicano che questi investimenti dovrebbero essere effettuati prima anziché dopo nell’orizzonte di pianificazione, per garantire una diffusione accessibile”.

Secondo lo studio, la città capitale del Ghana dovrebbe inoltre concentrarsi sulla cattura e sull’utilizzo efficiente delle risorse dei rifiuti, nonché sulla decarbonizzazione dei trasporti attraverso l’elettrificazione delle flotte per una pianificazione del sistema energetico urbano solida e sostenibile.

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