This study explored energy solutions for Ghana by analysing alternative pathways from 2010 to 2040. The Long-range Energy Alternating Pathways (LEAP) tool was used the scenarios analysis. Four scenarios were developed based on key influencing factors identified in the literature. These are Base case, Coal, Modest Renewable Energy Technology (RET), and High RET scenarios. The Base case scenario was based on government-planned expansion and assumed no shift in policy. The Coal scenario assumed the same expansion trend as Base case with introduction of coal plants replacing a percentage of natural gas generation. Modest and High RET scenarios examined the development of the system with increased renewable energy integration. The results revealed that overall benefits are achieved with higher integration of renewable energy technologies. Economic benefits of 0.5 –13.23% is achieved in the RET scenarios depending on the cost development over the 30 year study period. The high RET offers the highest economic and environmental benefits. Subsequently, the optimal development of the system was examined using the LEAP/OSeMOSYS (Open Source Energy Modelling System) optimisation methodology. The least cost system developed by LEAP (Optimum scenario), was used as a reference to examine future possible energy policy direction in Ghana. The policy constraints analysed included emission targets, carbon taxes and transmission, distribution losses improvements and demand side efficiency. The results show that: suitable policies for clean power generation have an important role in CO2 mitigation in Ghana. The introduction of carbon minimisation policies will also promote diversification of the generation mix with higher penetration of renewable energy technologies. The study proposes promoting energy efficiency and improvement in transmission and distribution losses and utilisation of renewable energy as the best energy strategy for Ghana. Ghana needs ambitious targets, policies and implementation strategies to enhance energy efficiency, and decrease demand in the long term. Stable funding and promotion of transparent policies are required to promote high development of renewable energy technologies.

This paper discusses the development of an energy systems model for Swedenconsidering electricity, heat and direct fossil fuel consumption in the residential,industrial and transport sectors as well as the energy interaction with the other Nordiccountries and its impact on the Swedish energy system. The model is developed in theOpen source energy modelling system (OSeMOSYS) (Mark Howells 2011) andshowcases potential energy investment options for Sweden in the next four decades(2010-2050). It considers different scenarios and provides a technology neutralassessment of how Sweden can invest in energy infrastructure in the most judiciousway. The paper also describes the new user interface developed called ANSWEROSeMOSYS.The paper further discusses the results of the different scenarios. Thebusiness as usual scenario shows an inclination towards investments in nuclear power.Further scenarios consider the gradual phasing out of the use of oil in CHP plants andnuclear power as well as new energy policies and tax reforms. The paper discusses theseresults in detail and demonstrates how Sweden could improve its energy infrastructureconsidering different policy implications and constraints put up by the availability andfeasibility of different resources. Finally, the prospect of wider stakeholder engagementbased on this model is discussed. Building on the open-source nature of the model,inputs and modifications from research institutes, energy modelling experts,government bodies, as well as the wider public will be incorporated into the model. Thesource code and modelling data will be made publicly available.

The Drina River Basin (DRB) plays a vital role for the power sectors of the riparian countries of Bosnia and Herzegovina, Montenegro and Serbia. The Drina river and its tributaries have a considerable hydropower potential, which, due to its geographical position and the political landscape between the riparian countries, have not yet been utilized to its full potential. This study aims to investigate the role of hydropower and other renewables in the future energy mix under different scenarios. Additionally, the study aims to examine the renewable energy penetration within the DRB, as well as changes in total CO2eq emissions from the power sector by 2035. The study describes the implementation and testing of a modelling framework with the purpose of analysing the future energy mix. To answer the key research questions, an energy model was created using the Open Source Energy Modelling System (OSeMOSYS). Input parameters for the model were obtained through information gathering based on literature reviews, interviews with local experts and reviews of policy documents. The scenario analysis includes a business as usual scenario (BAU), a nationally determined contribution scenario (NDC), renewable energy scenario (RE) and a sensitivity analysis based on three different levels of implementation of the emission trading scheme (ETS). The results indicate that the share of hydropower differ amongst the scenarios, ranging between 41% and 55% by 2035. The scenario results also show that the share of RES located within the DRB ranges between 45-58% by 2035, in relation to the total installed RES capacity in the basin countries. This high share of economically feasible RES potential highlights the importance of the DRB, particularly since the basin area accounts for approximately 12,8% of the total country area. Furthermore, the obtained resultsfrom the scenario analysis indicate the possibility of emission reductions between 7% and 50 % by 2035, compared to the BAU scenario emissions. / Flodområdet Drina (DRB) spelar en central roll för kraftsektorerna i de angränsande länderna Bosnien och Hercegovina, Montenegro och Serbien. Drinafloden och dess bifloder har en betydande vattenkraftpotential som, på grund av dess geografiska position och komplexa politiska landskap, inte har utnyttjats till fullo. Denna studie syftar till att undersöka förnybara energikällors roll i den framtida energimixen, under olika scenarion, med fokus på vattenkraft. Studien ämnar fortsättningsvis att undersöka penetrationen av förnybar energi inom DRB, såväl som förändringar i de totala CO2-utsläppen från kraftsektorn, fram till år 2035. Vidare beskriver studien implementeringen och testningen av en modelleringsram framtagen med syftet att analysera den framtida energimixen. För att besvara forskningsfrågorna skapades en energimodell med hjälp av Open Source Energy Modelling System (OSeMOSYS). Inmatningsparametrar för modellen erhölls genom informationsinsamling baserad på litteraturgranskningar, intervjuer med lokala experter samt granskningar av nationella policydokument. Scenarioanalysen inkluderar ett Business as Usual scenario (BAU), ett Nationally Determined Contribution scenario (NDC), ett scenario för Renewable Energy (RE) samt en känslighetsanalys baserad på tre olika nivåer för implementering av systemet för utsläppshandel (ETS). Resultaten indikerar på att andelen vattenkraft skiljer sig mellan scenariona och sträcker sig mellan ett intervall på 41% och 55% år 2035. Scenarioresultaten påvisar även att andelen RES som ligger inom DRB varierar mellan 45–58% fram till 2035, i förhållande till den totala installerade RES-kapaciteten inom de angränsande länderna. Den höga andelen ekonomiskt genomförbar RES-potential belyser betydelsen av DRB-området, framför allt då flodområdet utgör cirka 12,8% av det totala landområdet. Vidare indikerar resultaten från scenarioanalysen möjligheten till utsläppsminskningar på mellan 7% och 50% fram till 2035, jämfört med utsläpp indikerade i BAU-scenariot.

The purpose of this thesis is to generate a deeper understanding of the representation of hydropower in long-term models. This is done by mapping and modelling (cascading) hydropower in Sweden with the Open Source energy MOdelling SYStem (OSeMOSYS). The first part of the thesis builds on a literature review and provides an introduction to hydropower in Sweden. The second part focuses on implementing the storage equations in OSeMOSYS. These are applied by modelling hydropower at various levels of detail to evaluate the result when the depth of detail of the storage modelling is increased. First, a model of Sweden without hydropower storage is modelled. Then, two models were set up which include storage; one with one hydropower storage for all of Sweden, one with nine rivers with storage. Finally, two models considering cascading hydropower with storage were developed; where the first is an expansion of the model with one storage for all of Sweden and the second model examine two rivers more thorough. The remain-ing power system is represented in a stylised fashion, compliant with prevailing long-term energy modelling techniques. The implications of the different levels of detail are compared and discussed. The comparisons show that it is important to consider the lev-el of detail when looking at the short-term effects of long-term energy models.

The growing demand for our most valuable resources; land, energy, and water, due to population growth and increased living standards, put the security of these resources at risk. The complexity of climate change, with the interdependencies between the aforementioned resources and potential feedback loops, makes the issue even more inextricable. This makes an integrated sectorial approach and sensible resource management crucial for decision making and policy development. To address these issues, a study of the agriculture sector of Ghana has been performed, by using GAEZ outputs in the OSeMOSYS framework. This enables the assessment to be done with multiple regions, in comparison to national data only. The results of this study show that coordination of agricultural practices on a national level, for the different regions, does not only reduce the necessary land use significantly, it also enables a growing demand to be met, and resources to be used more efficiently. It also provides guidance on where financial investments for irrigation and increased input levels are best placed. Finally, the results from this study highlight the importance of intersectoral assessments for policy developing. It should be stated that the integration with a climate, energy and water model, is essential to reach the full potential of this model. / En växande världsbefolkning och en ökad levnadsstandard resulterar i en allt större efterfrågan på våra mest värdefulla resurser nämligen: land, energi och vatten. Vilket i sin tur resulterar i att tillgången till dessa resurser hotas. Komplexiteten associerad med klimatförändringar på grund av sammanlänkningen mellan dessa resurser och de potentiell återkopplings-effekterna, gör det hela än mer svåröverskådligt. Detta betonar vikten av gränsöverskridande tillvägagångssätt och effektiv resurs-hantering, vid utformande av policy. För att adressera detta, har en studie av Ghanas jordbrukssektor utförts, med hjälp av data från GAEZ som sedermera legat till grund för inputs i OSeMOSYS. Detta har i möjliggjort att analysen kunde utföras på fler regioner än bara en nationell nivå. Resultaten av denna studie visar dels att nationell koordinering av jordbrukssektorn, resulterar i både att jordbruksarealen kan reduceras avsevärt, det medför även att landet har möjlighet att tillgodose en växande efterfrågan och effektivisera resursanvändningen. Dessutom ger den underlag för optimala investerings-allokeringar, avseende bevattningssystem och insats. Slutligen understryker resultaten från denna studien betydelsen av beslutsunderlag baserade på gränsöverbryggande studier. För framtida studier, bör denna jordbruksmodell integreras med klimat-, energi och vattenmodell för att nå bästa möjliga resultat.

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.

With the motivation to mitigate the effects caused by one of humankind’s biggest challenges, climate change, the purpose of this minor field study was to examine the prospects of renewable energy technologies as part of a larger ambition to offer clean and affordable energy for all, in line with United Nations Sustainable Development Goals. The study was conducted for El Alamein in Egypt, a city under construction that will house four million residents. By combining a field study and an interview with literature search, the information needed for an energy system model was gathered. The modelling system OSeMOSYS was thereafter used to calculate the most cost-efficient electricity mix for the model period of 2020 to 2040, based on different scenarios and technologies. The total discounted cost and amount of emissions were thereafter compared between the scenarios, and the most cost-efficient scenario at reducing emissions was identified. Of the scenarios that were compared to the reference case, the one where 50 % of the electricity was produced from renewables in 2040 proved to be the most cost-efficient option. In addition, this scenario was also the most cost efficient at reducing emissions by a large margin. Regarding the renewable technologies, solar photovoltaics, which represented a majority of the renewable electricity production, was evidently the most cost-efficient technology as well as the one with the highest potential for future implementation, followed by onshore wind power. Moreover, concentrating solar power and waste to energy were proven to have a lower potential. The conclusions drawn were that the city of El Alamein could get a substantial part of its electricity from renewables and that solar PV was the best technology for that purpose. The final conclusion was that there might exist great potential for renewable energy in Egypt. / Med ambitionen att försöka lindra konsekvenserna av vad som idag är en av människans största utmaningar, klimatförändringen, är syftet med denna minor field study att utvärdera förutsättningarna för förnyelsebara energitekniker i Egypten. Detta ligger i linje med en större ambition att erbjuda ren och prisvärd energi i enlighet med de globala hållbarhetsmålen. Fältstudien utfördes i Egypten och omfattade en ny stad under konstruktion, El Alamein, som förväntas hushålla fyra miljoner invånare. En fältstudie och tillhörande intervju kombinerades med en litteraturundersökning för att erhålla nödvändig information som sedan användes i modelleringen av energisystemet. Modelleringsverktyget OSeMOSYS användes för att erhålla den mest kostnadseffektiva energimixen för åren 2020 till 2040, baserat på ett flertal olika scenarier och tekniker. Den totala diskonterade kostnaden samt mängden utsläpp jämfördes mellan de olika scenarierna, och det mest kostnadseffektiva scenariot för att minska utsläpp identifierades. Av de scenarier som jämfördes med referensfallet, så var scenariot där förnyelsebara energitekniker stod för 50 % av elproduktionen år 2040 den mest kostnadseffektiva energimixen för att tillfredsställa behovet samt för att minska mängden utsläpp. Av de förnyelsebara energiteknikerna så visade sig solceller, som stod för en majoritet av den förnyelsebara produktionen, vara den mest kostnadseffektiva tekniken då den i samtliga förnyelsebara scenarier prioriterades av modellen. Därmed visade sig den vara den tekniken med högst potential för framtida implementationer, följt av landbaserad vindkraft. Koncentrerad solkraft i form av soltorn visade sig inte vara kostnadseffektiv då den inte bidrog till produktionen i något scenario. Avfallsförbränningen, som bidrog minimalt till energimixen, saknade tillgång till den mängd bränsle som hade krävts för att den skulle kunnat stå för en större andel av produktionen. Därmed konstaterades det att båda dessa teknologier hade en låg potential för framtida implementationer. De slutsatser som drogs var att staden El Alamein kunde få en betydande del av sin elektricitet från förnyelsebara energikällor samt att solceller var mest lämpad för det syftet då den var mest kostnadseffektiv. Utöver dessa så drogs slutsatsen att det kan finnas stor potential för förnyelsebar energi i Egypten.

Transitioning from an energy system based on fossil fuels to an energy system based on renewables is necessary to limit global warming and comes with both opportunities and challenges. National policies in Cuba look toward the domestic sugar industry for synergies in this transition, and bagasse is projected to play a key role in the future electricity system. Since bagasse only is available during the sugarcane harvesting season, it must be supplemented with other feedstock for power production year-round. Biomass can have important interactions with CLEWs and therefore a nexus approach is important to ensure policy coherence across sectors. This study investigates different pathways for the Cuban energy transition from a CLEWs perspective through a scenario analysis and uses OSeMOSYS as a tool. This study shows that national policies for increased food security, regrowth of the sugar industry, use of energy crops and increased electricity consumption to develop the country compete for land and water resources. While there are currently plenty of resources, compromises will be needed in the medium- to long-term in order to stay within natural boundaries. This is especially true for the water sector since precipitation is expected to decrease in the future due to climate change and since sea level rise will contaminate groundwater. Another effect of climate change is soil degradation which would decrease yields. Increased energy and water inputs to the agricultural sector is known to increase yields in developing countries such as Cuba, which is why an adaptation strategy to maintain yields could be to increase these inputs. However, this would further amplify the pressure on water resources. Exceeding the exploitable internal renewable freshwater resources would then require water inputs from desalination plants which is an energy intensive process, which - if powered by an electricity system with a high share of biopower - could create a vicious cycle. / Omställningen från ett fossilbaserat energisystem till ett förnybart system är nödvändigt för att begränsa den globala uppvärmningen och innebär både möjligheter och utmaningar. Nationella policys i Kuba ser till landets sockerindustri för synergier i denna omställning, och bagass väntas spela en nyckelroll i det framtida elsystemet. Eftersom bagass endast är tillgängligt under sockerrörens skördesäsong måste den kompletteras med andra bränslen för att el ska kunna produceras året om. Biomassa kan ha betydande påverkan på CLEWs varför det är viktigt med en nexusanalys för att säkerställa samstämmighet av policys för olika sektorer. Denna studie undersöker olika tillvägagångssätt för den kubanska energiomställningen ur ett CLEWs-perspektiv genom en scenarioanalys i vilken OSeMOSYS används som modelleringsverktyg. Denna studie fann att nationella policys för ökad trygghet av matförsörjning, återuppbyggnad av sockerindustrin och ökad elkonsumtion för att utveckla landet konkurrerar om land- och vattenresurser. Det finns för närvarande gott om resurser, men på medel och lång sikt kommer kompromisser behövas för att stanna inom naturens gränser. Detta gäller särskilt för vattensektorn eftersom nederbörd väntas minska i framtiden till följd av klimatförändringar och eftersom höjningar av havsvattennivån kommer kontaminera grundvatten. Ytterligare påverkan från klimatförändringarna är markförstöring vilket minskar skörden. Ökad energi- och vattenanvändning i jordbrukssektorn ger vanligtvis högre skörd i utvecklingsländer såsom Kuba, vilket innebär att en anpassningsstrategi för att behålla skördenivån skulle kunna vara att öka dessa. Detta kan dock ytterligare förstärka belastningen på vattenresurserna. Att överskrida de utnyttjbara förnybara färskvattenresurserna skulle kräva avsaltning av vatten vilket är en energikrävande process, vilket - om energiförsörjningen kommer från ett system med mycket biomassa - skulle kunna skapa en ond cirkel.

För att ett samhälle ska utvecklas på ett modernt och framgångsrikt sätt är elektricitet en grundläggande faktor. Tillgång till elektricitet förhöjer levnadsstandarden för befolkningen genom att generera positiva synergieffekter såsom att fler utbildar sig, ekonomisk tillväxt och stabilitet, förbättrad välfärd och internationella samarbeten. När den globala populationstillväxten och användningen av elektricitet ökar blir det av ännu större betydelse att andelen förnyelsebara bränslen i energimixen blir större för att inte påskynda den negativa klimatförändringen. Rwanda är ett litet, kustlöst land i Östafrika med ambitiösa planer om att förse sin befolkning, om 11.9 miljoner, med elektricitet år 2024 och att bli en ekonomi med låga koldioxidutsläpp. Idag har endast 41% av befolkningen tillgång till elektricitet, där 30% är uppkopplade till det nationella elnätet och 11% förses med elektricitet från fristående ellösningar eller mikronät. Rwanda arbetar med nationella policys såsom Vision 2020, Energy Sector Strategic Plan and National Energy policy för att uppnå sina nationella mål. Dessa strategier inkluderar också Förenta Nationernas globala mål och andra internationella åtaganden. Rwanda är också medlem i det gränsöverskridande samarbetet Eastern African Power Pool, vilket kommer förbättra deras framtida möjligheter för handel med elektricitet med sina grannländer. Denna studie syftar till att analysera den nationella elsektorn i Rwanda, både det nuvarande läget och framtida prognoser, för att bidra till landets arbete mot det Globala Målet 7 - Hållbar energi för alla. Ett övergripande mål med studien är att finna en fördelaktig energimix för Rwandas samhälle, miljö och ekonomi. Målsättningen är att samla in data om elsystemet och nationella policys genom en fältstudie i Kigali. Insamlad data sammanställs sedan och sju scenario modelleras genom att använda verktyget OSeMOSYS via gränssnittet MoManI. Scenarierna speglar Rwandas arbete med nationella policys, potentiell export samt hur energimixen påverkas när priset på fotovoltaik reduceras. Resultatet påvisar vattenkraftens betydande roll i Rwandas elsystem och hur den i majoriteten av scenarierna utgör den största andelen av energimixen. De exportscenarios som är kombinerade med nationella policys genererar en högre total systemkostnad medan de med enbart export antingen genererar motsvarande utfall som i grundscenariot eller aningen lägre total systemkostnad. I fyra av sju scenarier får befolkningen tillgång till elektricitet år 2024 och mål 7 uppnås. Baserat på denna studie behöver Rwanda begränsa sina koldioxidutsläpp, investera mer i förnyelsebara energikällor och expandera sitt nationella elnät samt förse befolkningen på landsbygden med fristående ellösningar eller mikronät för att nå mål 7. / For a society to function in a modern and prosperous way, electricity is a fundamental necessity. Access to electricity enhances the living standard of the population by generating positive synergies such as more people proceeding in education, economic growth and stability, improved welfare and collaborations with other nations. As the global population grows and the use of electricity increases, it is of great importance to increase the share of renewable energy resources in the energy mix to decelerate the climate change altered by greenhouse gas emissions. Rwanda is a small, landlocked country in East Africa with ambitious plans to electrify its full population of about 11.9 million by 2024 and to become a low-carbon economy. Today merely 41% of the population has access to basic electricity, where 30% are connected to the national grid and 11% are electrified by off-grid solutions. Rwanda is working with national strategies such as Vision 2020, Energy Sector Strategic Plan and National Energy policy to achieve their goals. These policies comprise, among others, United Nations’ Sustainable Development Goals and their Intended Nationally Determined Contributions. Rwanda is also a member of the Eastern African Power Pool, which enhances their future possibilities of expanded collaboration with neighbouring countries in terms of electricity trading. This study aims to analyse the national electricity sector of Rwanda, both the current state and future outlooks, to contribute to their achievement of the Sustainable Development Goal 7 - Affordable and Clean Energy for All (SDG 7). The overall aim of the study is to find an energy mix which benefit Rwanda’s society, environment and economy. The objective of the thesis is to collect data about Rwanda’s electricity system and national policies through a field study in Kigali. The collected data is then compiled, and seven scenarios are modelled by using the tool OSeMOSYS through MoManI. The scenarios portray Rwanda’s work with national policies, potential exports and how the energy mix is affected when the price for photovoltaic decreases. The results show the importance of hydropower in Rwanda’s electrification system and how it in the majority of the scenarios constitutes for the largest share in the energy mix. The exports scenarios combined with national policies have a higher total system cost while scenarios with merely exports have either the same total system cost as the business as usual scenario or a bit lower. In four out of seven scenarios electricity access for all inhabitants is ensured by 2024 and SDG 7 is achieved. Based on this study, Rwanda needs to limit their national emissions, invest in more renewables and expand the national grid as well as providing rural areas with off-grid solutions to achieve SDG 7.

The potential of hydrogen as a clean energy carrier is hotly debated, but it promises to significantly contribute to a sustainable energy future. Hydrogen can replace fossil fuels in carbon-intensive industries, heavy transport and aviation, and support a renewable energysystem by acting as energy storage to balance intermittent supply. With increasing investment, high demand projections and the promise of hydrogen to reduce carbon emissions, it is becoming increasingly important to include hydrogen in energy models. While some studies include hydrogen in their energy models, they don’t comprehensively analyse the effects of uncertainty, which is significant in the hydrogen sector. This thesis addresses this gap by developing a Nordic energy model that includes hydrogen supply and storage using OSeMOSYS, based on the European OSeMBE model. In addition to a scenario analysis, a global sensitivity analysis is performed to identify the most influential uncertainties and key interactions between the hydrogen and electricity sectors. The study identifies hydrogen demand and carbon pricing as key uncertain drivers of change, affecting system costs and emissions levels. Uncertainty about the efficiency of carbon capture and the potential for biomass technology with carbon capture and storage also significantly impact emissions. While the share of renewables is projected to be robust, the technologies used for hydrogen production are susceptible to uncertainties. Steam reforming dominates in the absence of a strong carbon price. Electricity and hydrogen from biomass can provide negative emissions and have the potential to play an important role in decarbonisation. However, biomass availability is limited and policy support like carbon pricing is needed to make these technologies competitive in the market. A key link between the electricity and the hydrogen system is electrolysers. However, while cheaper electricity makes electrolysers more attractive, the cost and performance of hydrogen production technologies, such as steam reforming or biomass gasification, are more relevant in determining which hydrogen technologies will dominate. Hydrogen storage and fuel cells aren’t used in the study, except in small amounts for some of the runs in the sensitivity analysis. However, this may change with a specified time-dependent hydrogen demand or a finer time representation in the model. The thesis shows that uncertainties around hydrogen have a much larger impact on emissions than uncertainties around the electricity system. Hydrogen technologies are in close competition, with steam reforming difficult to displace. While in the Nordic countries, the advance of renewables in electricity generation seems unstoppable, the hydrogen sector needs public policy support to become an ally in decarbonisation rather than a burden. / Vätgasens potential som en ren energibärare är omdiskuterad, men den kan bidra avsevärt till en hållbar energiframtid. Vätgas kan ersätta fossila bränslen i koldioxidintensiva industrier, tunga transporter och luftfart, och stödja ett förnybart energisystem genom att fungera som energilagring för att balansera intermittenta leveranser. Med ökande investeringar, prognoser om hög efterfrågan och löftet om att vätgas kan minska koldioxidutsläppen blir det allt viktigare att inkludera vätgas i energimodeller. Vissa studier inkluderar vätgas i sina energimodeller, men de analyserar inte effekterna av osäkerhet på ett heltäckande sätt, vilket är betydande inom vätgassektorn. Den här avhandlingen adresserar detta gap genom att utveckla en nordisk energimodell som inkluderar vätgasförsörjning och lagring med hjälp av OSeMOSYS, baserat på den europeiska OSeMBE-modellen. Förutom en scenarioanalys utförs en global känslighetsanalys för att identifiera de mest inflytelserika osäkerheterna och viktiga interaktioner mellan vätgas- och elsektorerna. Studien identifierar efterfrågan på vätgas och prissättningen på koldioxid som viktiga osäkra drivkrafter för förändring, vilket påverkar systemkostnader och utsläppsnivåer. Osäkerheten kring koldioxidavskiljningens effektivitet och potentialen för biomassateknik med koldioxidavskiljning och lagring påverkar också utsläppen avsevärt. Även om andelen förnybara energikällor förväntas vara robust, är de tekniker som används för vätgasproduktion känsliga för osäkerheter. Ångreformering dominerar i avsaknad av ett starkt koldioxidpris. Elektricitet och vätgas från biomassa kan ge negativa utsläpp och har potential att spela enviktig roll i utfasningen av fossila bränslen. Tillgången på biomassa är dock begränsad och politiskt stöd i form av t.ex. koldioxidpriser behövs för att göra dessa tekniker konkurrenskraftiga på marknaden. En viktig länk mellan el- och vätgassystemet är elektrolysörer. Men även om billigare el gör elektrolysörer mer attraktiva, är kostnaden och prestandan för vätgasproduktionstekniker såsom ångreformering eller förgasning av biomassa mer relevanta för att avgöra vilka vätgastekniker som kommer att dominera. Vätgaslagring och bränsleceller används inte i studien, förutom i små mängder för några av körningarna i känslighetsanalysen. Detta kan dock förändras med en specificerad tidsberoende vätgasefterfrågan eller en finare tidsrepresentation i modellen. Avhandlingen visar att osäkerheter kring vätgas har en mycket större inverkan på utsläppen än osäkerheter kring elsystemet. Vätgasteknikerna konkurrerar nära varandra, men ångreformering är svår att ersätta. I de nordiska länderna verkar framstegen för förnybara energikällor inom elproduktion vara ostoppbara, men vätgassektorn behöver offentligt politiskt stöd för att bli en allierad i utfasningen av fossila bränslen snarare än en börda.