In order to achieve sustainable development, countries like Bangladesh need to develop their electricity systems to guarantee their citizens access to modern energy services and achieve economic development, while not compromising the global climate. The purpose of this study is to examine what mix of technologies leads to the least costs for the electricity system under different scenario assumptions. This is done by creating a model of the electricity system, using the linear optimization tool OSeMOSYS. The results show a prominence of ultra-supercritical coal power as the lowest cost option for baseload generation in the business as usual and most other scenarios. Unlike in previous studies, solar power is economically competitive in every single scenario, and only limited by the amount of land available for new capacity additions. However, by following a cost minimization strategy, without emissions restrictions or high carbon prices, the CO2 emissions of the Bangladeshi electricity sector will increase significantly through the end of the model period in 2045. / För att Bangladesh ska kunna utvecklas på ett hållbart sätt behöver det tillgodose sina medborgares behov av både moderna energitjänster och ekonomisk utveckling. Båda dessa faktorer är nycklar till fattigdomsbekämpning. Detta kommer kräva en kraftig expansion av det nationella elsystemet, vilket riskerar att öka de nationella koldioxidutsläppen signifikant, i konflikt med klimatmålen i Parisavtalet. Syftet med denna studie är att undersöka vilken elmix som innebär de lägsta totala kostnaderna för Bangladesh mellan 2019-2045, och hur stora koldioxidutsläpp detta leder till. Denna undersökning inkluderar, utöver ett ”business as usual” scenario, också 10 andra scenarier med en rad olika antaganden om teknik- och bränslekostnader, samt begränsningar av koldioxidutsläpp. Detta undersöktes genom att konstruera en modell av elsystemet med hjälp av det linjära optimeringsverktyget OSeMOSYS. De indata som använts i denna modell har baserats på en litteraturgenomgång som i största möjliga mån syftat till att reflektera nationella förhållanden. Trots detta har internationella data används i ett flertal fall, vilket inte kunnat undvikas, särskilt då modellen prognostiserar en framtida utveckling över 25 års tid. Resultatet visar att ny ultra-superkritisk kolkraft med en hög termisk verkningsgrad är den billigaste formen av elproduktion som också kan byggas ut i tillräckligt stor skala för att utgöra en stomme i elsystemet. Andra tekniker som direkta elimporter (främst från Indien) via transmissionskabel, eller ny kärnkraft är också använda i stor utsträckning i de flesta scenarierna. Existerande naturgaskapacitet används igenom hela modellperioden, men nya kraftverk förbigås generellt då modellen istället investerar i kolkraft, detta utom i scenarier med ett högt pris på koldioxidutsläpp eller strikta utsläppsbegränsningar tillsammans med en hög efterfrågan på el. Till skillnad från resultatet i tidigare studier är el från solpaneler på industriell skala ekonomiskt konkurrenskraftigt i samtliga 11 scenarier, till och med när ett lägre kolpris antogs, tillsammans med den högre av två potentiella kostnadsbanor för solpaneler. Dock begränsas solkraftens förutsättningar av faktumet att Bangladesh är så pass tätbefolkat att det har en förhållandevis dålig tillgänglighet av mark för solkraft, vilket leder till en lägre total potential för tekniken, jämfört med många andra länder. Även med det högsta antagandet av 53 GW potentiell solkraft – vilket kräver 1.2 procent av all mark i Bangladesh – står tekniken för mindre än 25 procent av all elproduktion. Detta innebär att om kostnadsminimering tillåts vara den ledande principen bakom utvecklingen av Bangladesh elsystem – vilket i praktiken har varit regeringens prioritet fram tills nu – kommer det ske stora utsläppsökningar från ny kolkraft, fram till åtminstone 2045. Denna nya kolkapacitet överskrider den utsläppsbudget som är förenlig med Parisavtalets mål om högst 2 graders uppvärmning, med konsekvenser som riskerar att drabba klimatsårbara länder som Bangladesh.

Models and simulators have been widely used in urban contexts for many decades. The drawback of most current models is that they are normally designed for specific objectives, so the elements considered are limited and they do not take into account the potential synergies between related systems. The necessity of a framework to model complex smart city systems with a comprehensive smart city model has been remarked by many authors. Therefore, this PhD thesis presents: i) a general conceptual framework for the modelling of energy related activities in smart cities, based on determining the spheres of influence and intervention areas within the city, and on identifying agents and potential synergies among systems, and ii) the development of a holistic energy model of a smart city for the assessment of different courses of action, given its geo-location, regulatory and technical constraints, and current energy markets. This involves the creation of an optimization model that permits the optimal planning and operation of energy resources within the city. In addition, several analyses were carried out to explore different hypothesis for the smart city energy model, including: a)      an assessment of the importance of including network thermal constraints in the planning and operation of DER systems at a low voltage distribution level, b)      an analysis of aggregator’s market modelling approaches and the impact on prices due to DER aggregation levels, and c)      an analysis of synergies between different systems in a smart city context. Some of the main findings are: It is sensible to not consider network thermal constraints in the planning of DER systems. Results showed that the benefit decrement of considering network constraints was approximatively equivalent to the cost of reinforcing the network when necessary after planning without considering network constraints. The level of aggregation affects the planning and overall benefits of DER systems. Also, price-maker approaches could be more appropriate for the planning and operation of energy resources for medium to large aggregation sizes, but could be unnecessary for small sizes, with low expected impact on the market price. Synergies between different energy systems exist in an interconnected smart city context. Results showed that the overall benefits of a joint management of systems were greater than those of the independently managed systems. Lastly, the smart city energy model was applied to a case study simulating a real smart city implementation, considering five real districts in the southern area of Madrid, Spain. This analysis allowed to assess the potential benefits of the implementation of a real smart city programme, and showed how the proposed smart city energy model could be used for the planning of pilot projects. To the best of our knowledge, such a smart city energy model and modelling framework had not been developed and applied yet, and no economic results in terms of the potential benefits of such a smart city initiative had been previously reported. / <p>QC 20171010</p>

Sweden has goals to reach net-zero emissions by 2045. Although electricity sector is almost fossil free, industry &amp; transport still rely on fossil fuels. Ambitious initiatives such as HYBRIT, growth of EV market &amp; expansion of wind power aim to expedite emission reduction. Decarbonization of transport, industry and large-scale wind &amp; solar PV integration in the future necessitates studying energy system of Sweden at national scale in the context of sector coupling, external transmission &amp; storage technologies. Therefore, this study aims to evaluate the impact of thermal energy storage, hydrogen storage and batteries via Power-to-heat &amp; Power-to-hydrogen strategies in the future Swedish energy system (2045) with high proportions of wind power. Two scenarios SWE_2045 &amp; NFF_2045 were formulated to represent two distinct energy systems of the future. The SWE_2045 energy system still relies on fossil fuels, but to a lower extent compared to 2019 level and has increased levels of electrification and biofuels in the transport and industrial sectors. In comparison, the fossil fuels are completely removed in NFF_2045 and the industrial sector has significant demand for electrolytic hydrogen. Both the scenarios were simulated using EnergyPLAN, a deterministic energy system model, under each storage technology. The results indicate that HPs coupled with TES has the potential to increase wind integration from 29.12% to 31.8% in SWE_2045 and 26.78% to 29.17% in NFF_2045. HP &amp; TES also reduces heat production from boilers by 67% to 72% depending on the scenario, leading to overall reduction in total fuel and annual costs by at least 2.5% and 0.5% respectively. However, for wind integration of 31.1% in SWE_2045 the annual cost increases by 5.1% with hydrogen storage compared to TES. However, hydrogen storage shows better performance in NFF_2045, wherein the wind integration increases from 26.78% to 29.3%. Furthermore, increasing hydrogen storage for a lower wind capacity (60 GW) in NFF_2045 reduces both electricity import and export while simultaneously increasing the contribution of storage in fulfilling the hydrogen demand from 1.62% to 6.2%. Compared to TES and HS, the contribution of battery storage is minimal in sector integration. For increase in wind integration of 28% to 29%, the annual cost of a system with battery storage is 1.3% to 2% higher than that of the system with TES and hydrogen storage respectively. Therefore, HPs coupled with TES can improve flexibility in both scenarios. Hydrogen storage is not a promising option if the end goal is only to store excess electricity, as shown by the results in SWE_2045. However, it demonstrates better utilization in terms of wind integration, reduction in electricity import and export when there is a considerable demand for hydrogen, as in the case of NFF_2045. / Sverige ligger i framkant när det gäller avkarbonisering och har mål att nå nettonollutsläpp till 2045. Även om elsektorn är nästan fossilfri, är industri och transport fortfarande beroende av fossila bränslen. Ambitiösa initiativ som Hydrogen Breakthrough Ironmaking Technology (HYBRIT), tillväxt av elbilsmarknaden och expansion av vindkraft syftar till att påskynda utsläppsminskningar. Dekarbonisering av transport, industri och storskalig vind- och solcellsintegrering i framtiden kräver att man studerar Sveriges energisystem i nationell skala i samband med sektorskoppling, extern transmissions- och lagringsteknik.  Därför syftar denna studie till att bestämma effekten av termisk energilagring, vätelagring och batterier via Power-to-heat &amp; Power-to-hydrogen-strategier i det framtida svenska energisystemet (2045) med höga andelar vindkraft. Två scenarier SWE_2045 &amp; NFF_2045 formulerades för att representera två distinkta framtidens energisystem. Energisystemet SWE_2045 är fortfarande beroende av fossila bränslen, men i lägre utsträckning jämfört med 2019 års nivå och har ökat nivåerna av elektrifiering och biobränslen inom transport- och industrisektorn. Som jämförelse är de fossila bränslena helt borttagna i NFF_2045-scenariot där transportsektorn endast är beroende av el och biobränslen, medan industrisektorn har en betydande efterfrågan på elektrolytiskt väte. Båda energisystemen simuleras med EnergyPLAN, en deterministisk energisystemmodell, för olika testfall under varje lagringsteknik. Resultatet av simuleringen bedömdes i termer av kritisk överskottselproduktion, potential för ytterligare vindintegration, total bränslebalans i systemet och årliga kostnader.  Resultatet indikerar att värmepumpar i kombination med termisk energilagring kan förbättra flexibiliteten i båda scenarierna genom att minska den kritiska överskottselproduktionen och bränsleförbrukningen samtidigt som vindintegrationen förbättras. Vätgaslagring är inget lovande alternativ om målet är att endast lagra överskottsel, vilket framgår av vindintegrationsnivåerna i SWE_2045. Det förbättrar dock vindintegration och tillförlitlighet avsevärt när det finns en betydande efterfrågan på vätgas i NFF_2045. Som jämförelse är batteriernas bidrag till vindintegration minimalt i båda scenarierna i samband med sektorintegration på grund av utnyttjandet av överskottsel av värmepumpar och extern överföring av restel. Valet av lagringsteknik i framtiden beror dock på dess tekniska ekonomiska utveckling och energipolitik.

Indonesia’s energy demand has been growing rapidly driven by increasing population, urbanization, and rapid economic growth. With increasing energy demand, the emissions associated with the energy sector continue to increase. With the gradual increase in demand and dominant share of fossil fuels in the energy mix, implementing the energy efficiency measures is crucial for Indonesia to achieve its energy and climate goals. From the policy perspective, National Energy plan of Indonesia aims to achieve higher levels of energy efficiency to reduce the overall energy intensity. Indonesia also has commitments to reduce greenhouse gas emissions and achieve SDG targets. This report reviews the current status of energy demand and energy efficiency in Indonesia and evaluates the potential of implementing energy efficiency measures and fuel switching options to achieve future low carbon energy future. Long term energy model of Indonesia is modelled using the open-source modelling tool OSeMOSYS. Different scenarios have been developed to investigate the outcome of implementing energy efficiency and fuel switching measures in the Residential, Commercial, and Transportation sectors. The results are presented in terms of reduction in total final energy use, greenhouse gas emissions, and local air pollution. Cost-Benefit analysis of the applied measures present their financial feasibility. With the deployment of efficient appliances, up to 30% electricity savings can be achieved in the residential and commercial sector. Vehicle electrification can contribute towards reduction in annual energy use by 48% by the end of modelling period. Measures in the residential and commercial sector directly contribute towards emission reductions. Vehicle electrification does not show proportionate reduction in emissions compared to energy use reduction due to high carbon intensity of the electricity grid. However, significant reduction in local air pollutants can be achieved. Cost benefit analysis shows that deployment of efficient appliances is financially feasible with maximum 2 years of payback period. On the other hand, successful deployment of electric vehicles will require tangible support from government due to its high price premium compared to conventional vehicles. Energy efficiency measures and fuel switching also contribute substantially to achieving Sustainable Development Goal 7.3. In conclusion, this study presents a set of technically and economically feasible energy system development options for Indonesia. From the modelling perspective, this study identifies ways to implement demand side management measures in the energy supply modelling system OSeMOSYS. / Indonesiens energibehov har ökat snabbt drivet av ökande befolkning, urbanisering och snabbekonomisk tillväxt. Med ökande energibehov fortsätter utsläppen i energisektorn att öka. Medden gradvisa ökningen i efterfrågan och den dominerande andelen fossila bränslen ienergimixen är genomförandet av energieffektivitetsåtgärderna avgörande för att Indonesienska uppnå sina energi- och klimatmål. Ur politiskt perspektiv syftar Indonesiens nationella energiplan till att uppnå högre nivåer av energieffektivitet för att minska den totala energiintensiteten. Indonesien har också åtaganden att minska utsläppen av växthusgaser och uppnå SDG-mål. Denna rapport granskar den aktuella statusen för efterfrågan på energi och energieffektivitet i Indonesien och utvärderar potentialen för att genomföra energieffektivitetsåtgärder och alternativ för bränsleomkoppling för att uppnå framtida energiförbrukning med låg koldioxid. Indonesiens långsiktiga energimodell modelleras med hjälp av open-sourcemodelleringsverktyget OSeMOSYS. Olika scenarier har utvecklats för att undersöka resultatet av genomförande av energieffektivitet och bränsleomkopplingsåtgärder inom bostads-, kommersiellt och transportsektorn. Resultaten presenteras i termer av minskning av den totalaslutliga energiförbrukningen, växthusgasutsläpp och lokal luftföroreningar. Kostnadsnyttoanalys av de tillämpade åtgärderna utgör deras ekonomiska genomförbarhet. Med användning av effektiva apparater kan upp till 30% elbesparing uppnås i bostads- och affärssektorn. Fordonselektrifiering kan bidra till minskning av den årliga energiförbrukningen med 48% i slutet av modelleringsperioden. Åtgärder inom bostads- och kommersiell sektor bidrar direkt till utsläppsminskningar. Fordonselektrifiering visar inte proportionell minskning av utsläpp jämfört med energiförbrukningen på grund av hög kolintensitet i elnätet. Emellertid kan en betydande minskning av lokala luftföroreningar uppnås. Kostnads för delningsanalys visar att distribution av effektiva apparater är ekonomiskt möjlig med maximalt 2 års återbetalningsperiod. Å andra sidan kommer framgångsrik distribution av elfordon att kräva konkret stöd från regeringen på grund av dess höga prispremie jämfört med konventionella fordon. Energi effektivitetsåtgärder och bränsleomkoppling bidrar också väsentligt till att uppnå mål för hållbar utveckling 7.3. Sammanfattningsvis presenterar denna studie en uppsättning tekniska och ekonomiskt genomförbara energisystemutvecklingsalternativ för Indonesien. Från modelleringsperspektivet identifierar denna studie sätt att implementera hanteringsåtgärder på efterfrågesidan i modelleringssystemet för energiförsörjning OSeMOSYS.