Energy is a crucial factor when it comes to development. Among other electricity is important when advancing the living standards of a society as it facilitates various actions and mechanisms. Through the past years social trends such as increased population have put energy and electricity systems under stress as they have often been based on limited and unsustainable fossil fuels. A need for a shift from the conventional fuels to renewable sources becomes more prominent and development needs to be performed in a sustainable way. Ethiopia is one of the countries who have expressed a desire to reach sustainable development by adapting United Nations’ Sustainable Development Goals. This project focuses and analyzes more specifically Ethiopia’s relation to, and possibility of reaching Goal 7 - sustainable energy for all. It attempts to find a future configuration of energy sources which will create an electricity system which will benefit the economy, the social aspect and the environment. The aim is to have a cost-efficient energy mix which supplies all of Ethiopia’s inhabitants with electricity without having to contribute with any carbon dioxide emissions. A literature review is performed to obtain country specific information such as geographical predispositions, and a field trip to Addis Ababa is conducted where data regarding the electricity system is collected. Modelling is then carried through by usage of tools MoManI and OnSSET and the obtained results show a continuous trend in all scenarios where solar and wind compromise the biggest part of electricity production in 2030 and after. Every scenario also allows all inhabitants access to electricity by year 2030. Further, four out of five scenarios ensures elimination of carbon dioxide emissions by 2022, and all five by 2030.

The issues of conflicts between water, energy and food (often referred to as WEFnexus) has become a problem in countries where the energy system is rapidly expanding; one of those countries is Ethiopia. Ethiopia has a large potential of hydropower, which is what most of the electricity production currently comes from. However, this has proven to cause problems on other practices around or close to the power plants. An example is the Omo River basin where the development of the Gibe hydropower cascading scheme, with currently the three power plants Gibe I, I and III operating, have brought up the discussion of the downstream impact. For instance, indigenous people living in the lower parts of Omo river, practice flood recession agriculture, meaning they are depending on the seasonal floods. Further, Omo river has its outflow into Lake Turkana, Kenya, and the lake is highly dependent on the flow regime of the Omo river. Studies on the Omo river have been many, an example is the ones using Topkapi-ETH, a physically based rain-fall runoff model, that models the hydrological aspects of the river and considers, among others, water abstraction for irrigation and diversions to reservoirs for hydropower. However, the hydropower modelled worked on the basis of an averaged power demand; not necessarily reflect the actual demand. Hence, OSeMOSYS, the long-term energy optimization tool, was proposed to complement this study by modelling the energy system in Ethiopia. This current thesis had the aim to do so with the attempt to explore the possibility of a coupling between the models Topkapi-ETH and OSeMOSYS. The aim was to feed OSeMOSYS with varying water availability from Topkapi-ETH; in return, OSeMOSYS would feed Topkapi-ETH with a more realistic required energy production demand. An OSeMOSYS model was set up for Ethiopia, with national data extracted from the study The Electricity Model Base for Africa (TEMBA), disaggregating the hydropower to be able to model each of the hydropower plants in the Gibe cascading scheme individually. To couple the two models, two approaches were developed: Storage module and Reservoir module. The Storage module used the storage feature within OSeMOSYS and used the varying volume in the reservoir from Topkapi-ETH and converted it into an energy potential, as input to OSeMOSYS. The Reservoir module, on the other hand, used the external inflow (sum of all flows except upstream release), obtained from Topkapi-ETH, to the reservoir. An experimental set-up was performed to test how the OSeMOSYS model, with the two modules, would react to the input and which inputs were the driving forces affecting the electricity production. The results showed that OSeMOSYS can respond to the varying water availability received from Topkapi-ETH with the electricity production from the Gibe cascading scheme showed results reflecting this. However, there was a mismatch in the hydrological response in which OSeMOSYS did not seem to fully reflect the volume in the reservoir. For certain cases, the volume would be zero, indicating it would not store any water but instead use all incoming water directly for energy production. Hence, with respect to the results presented in this study, one can conclude that OSeMOSYS is prone to respond to changes in water availability. However, due to the incompatibility in the hydrological perspective in regard to the volume, the coupling is not complete. Before such a complete coupling can be achieved one needs to understand why OSeMOSYS does not reflect the hydrological characteristics. If this can be solved, then a feedback of the required energy production in the Gibe hydropower plants ought to be sent back to Topkapi-ETH. / Konflikten mellan vatten, energi och mat (ofta benämnt WEF-nexus) har blivit ett problem i länder där energisystemet snabbt utvecklas; ett av dessa länder är Etiopien. Etiopien har stor potential i vattenkraft, från vilket den största delen av elektriciteten kommer ifrån idag. Däremot har detta visat skapa problem kring andra verksamheter runtomkring eller i närheten av kraftverken. Ett exempel är Omo RIVER BASIN, beläget i sydvästra Etiopien. Exploateringen av Gibe vattenkraftverk i en kaskad schema, idag med de tre kraftverket Gibe I, IO och III i bruk, har skapat diskussion kring påverkan nedströms. Till exempel så bot Urbefolkningen i den nedre delen av Omo floden, där de utövar så kallad flood recession jordbruk, vilket innebär att de är beroende av säsonger av översvämningar för att bevattna marken. Vidare, Omo floden har sitt utflöde in i Lake Turkana, Kenya, och skön är starkt beroende av flödesregimen i Omo floden. Studier kring Omo floden har varit manga, ett exempel är de som har använt sig av Topkapi-ETH, en fysikaliskt baserad nederbörd yt-avrinnings modell, som modellerat de hydrologiska aspekterna I floden och tar hänsyn till, bland annat, extrahering av vatten i bevattningssyfte och diversion till vattenkraftsdam. Dock modellerade vattenkraftverken med utgångspunkt från ett uppskattat energibehov; nödvändigtvis inte det faktiska behovet. Således föreslogs att OSeMOSYS, en LONGTERM energi optimerings modell, skulle komplimentera denna studie genom att modellera energisystemet i Etiopien. Den här uppsatsen hade som avsikt att testa de föregående med en ansats att undersöka möjligheten att sammankoppla de två modellerna Topkapi-ETH and OSeMOSYS. Målet var att förse OSeMOSYS med en varierad vatten tillgänglighet från Topkapi-ETH; i retur skulle OSeMOSYS förse Topkapi-ETH med ett mer realistiskt energiproduktions behov. En modell i OSeMOSYS skapades för Etiopien, med nationella data extraherad från studien The Electricity Model Base for Africa (TEMBA), där vattenkraftverk disaggregerades för att kunna modellera varje kraftverk I Gibe kaskad schema enskilt. För att sammankoppla de två modeller skapades två tillvägagångssätt: Lagrings modul och Reservoar modul. Magasin modulen använde en lagrings funktion i OSeMOSYS med en funktion av den varierande volym i en reservoar från Topkapi-ETH som omvandlades till en potentiell energi. Reservoar modulen däremot använde externt inflöde (summan av alla flöden förutom upströms utflöde), taget från Topkapi-ETH till reservoaren. Ett försök sattes upp för att testa hur OSeMOSYS modellen, med de två modulerna, skulle reagera till indata och vilken indata som är drivande och påverkar produktionen av elektricitet. Resultaten visade att OSeMOSYS kan besvara ett varierade vatten tillgänglighet kommen från Topkapi-ETH där produktionen av elektricitet från Gibe kaskad schema återspeglade detta. Däremot fanns en missanpassning i den hydrologiska responsen där OSeMOSYS inte fullt ut avspeglade volymen i reservoaren. I vissa fall var volymen noll, vilket tyder på att inget vatten kan lagras utan allt inkommande vatten går direkt till turbiner för produktion av energi. Således, med avseende på resultaten presenterade i den här studien, kan en dra slutsatsen att OSeMOSYS kan svara på variationer i vatten tillgängligheten. Däremot, på grund av missanpassning i hydrologiska perspektivet med avseende på volmen, så är inte sammankopplingen mellan modellerna fullständig. Före en sådan fullständig sammankoppling kan uppnås måste en förstår varför OSeMOSYS inte återspeglar denna hydrologiska karaktär. Om detta kan förstås, så kan en feedback av den fordrade energiproduktionen i Gibe vattenkraftverken återsändas tillbaka till Topkapi-ETH.

Electricity is becoming a vital part of today's society. With improving living standards in developing countries, the demand for electricity is increasing within the public as well as the private sector. Developing countries often lack a well-designed electricity grid and also utilize limited energy resources, like gas and oil, when generating electricity. These resources are not only limited but, when burnt for the reason of generating electricity, greenhouse gas emissions are emitted in the atmosphere, causing global warming. A shift from fossil fuels, like gas and oil, to renewable resources such as wind and solar, is therefore crucial to prevent global warming and achieve sustainable development. The Bolivian government has formally expressed an ambition to achieve social and environmental development by adopting UN's 17 sustainable development goals (SDG). SDG number 7, “Ensure access to affordable, reliable, sustainable and modern energy for all “ aims to provide energy that preserves environmental and socio-economic sustainability. Today, a majority of the Bolivian population have access to electricity, but the usage in kWh per capita is low, and the primary source for electricity generation is natural gas. The aim of this paper is to analyse which economic and technical factors are needed for Bolivia as a country to achieve UN’s SDG7. A literature review of Bolivia as a country and its power system is completed to understand the general state of Bolivia and the current electricity situation. Furthermore, a field study in Cochabamba is conducted to gather information and data of current and projected power plants as well as demand and future expansion plans of power plants, in which together with previous studies provides a foundation for a model of Bolivia's power system. The modelling will be done using the long-term energy planning tool OSeMOSYS and its interface MoManI. With the collected data and information, different scenarios are modelled to investigate how the share of renewable energy sources can be increased. The final results show that Bolivia has high potential in achieving SD7 and that hydroelectric power will presumably be the most contributing factor if the goal is met. The amount of CO 2 will therefore decrease, however, the results also showed that large capital investments must be made in order to achieve SDG 7. / Elektricitet blir allt viktigare i dagens samhälle. Med växande levnadsstandard i utvecklingsländer har efterfrågan på elektricitet ökat inom både den offentliga och privata sektorn. Utvecklingsländer saknar ofta fullt fungerande elnät och använder oftast ändliga energikällor som gas och olja, för att generera elektricitet. Förutom det faktum att dessa energikällor är ändliga så bidrar dessa också till klimatförändringen genom sina växthusgasutsläpp då de förbränns i syfte att generera el. Ett skifte till förnyelsebara energikällor är därför avgörande för att motverka klimatförändringen och bidra till en hållbar utveckling i samhället. Bolivia är ett av de länder som formellt utryckt en önskan om att uppnå en hållbarutveckling genom att anta FN:s 17 Globala mål för hållbar utveckling. Ett av dessa mål är hållbarhetsmålet nummer sju, ” Säkerställa tillgång till ekonomiskt överkomlig. tillförlitlig. hållbar och modern energi för alla. Målet syftar till att tillgodose energi på ett sätt som är hållbart, både ekonomiskt, socialt och miljömässigt. I dagsläget har majoriteten av Bolivias befolkning tillgång till elektricitet, dock är användandet i kWh per invånare lågt och den elektricitet som produceras kommer i synnerhet från naturgas. Denna studie syftar till att se vilka ekonomiska och teknologiska faktorer som behövs implementeras för att Bolivia som land uppnår hållbarhetsmålet nummer sju. Detta görs först genom en litteraturstudie om Bolivia som land och dess elsystem för att få en uppfattning om landet i helhet och för att förstå nuvarande situationen för elsystemet. Vidare utförs en fältstudie i Cochabamba för att samla information och data om nuvarande och planerade kraftverk, efterfrågan av elektricitet och framtida expansionsplaner för kraftverk, vilket senare ligger till grund för att bygga upp en modell för Bolivias elsystem. Modellerandet sker i långsiktiga energiplanerings modellen OSeMOSYS och dess användargränssnitt MoManI och med hjälp av data och information som insamlats modelleras olika scenarier för att analysera hur andelen förnyelsebar energi på bästa sätt kan öka i landet. Det slutgiltiga resultatet visar att Bolivia har en stor potential i att nå SDG 7och att vattenkraft troligtvis kommer vara den högst bidragande faktorn om detta skall lyckas. Mängden CO 2 kommer därmed att minska. dock visade resultaten även att stora kapitalinvestering kommer att behövas för att uppnå SDG 7.

This thesis explores the role of open online educational resources as a tool for building longterm capacity for Sustainable Development planning. The focus is on energy and climate mitigation related to SDG 7 and 13. In particular the thesis explores medium to long term energy systems analysis and modelling - a critical activity for energy infrastructure development. An open teaching kit and online course for the Open Source energy Modelling System (OSeMOSYS) is presented. The OSeMOSYS teaching kit is derived from training and teaching experience on the use of the tool by the OpTIMUS community of practice and its partners. Several international organisations and consortium have long experience in carrying out capacity building initiatives and programmes in energy systems analysis and modelling across the globe. Yet, knowledge transfer, dissemination and application of newly learned tools are not as effective as they might be. Enabling conditions for sustained, effective and contentflexible long-term capacity building and teaching in energy systems analysis is necessary. Yet few accessible resources exist. Availability and access to open educational materials can contribute to the development of solid and long-term capacity, particularly in developing country contexts, which often rely on international support for such activities. The OSeMOSYS open educational resources, including the online course presented in this thesis, provide a ready-made example of an energy systems analysis course that can be directly deployed at higher education levels and in-house capacity building initiatives. Its open nature promotes and facilitates the development of a network of practitioners who can contribute back to the community. Users have the option of contributing to, using and reconfiguring materials and course examples of varying levels and specifics. These can then be shared and taken up by the community of practice. / Detta examensarbete utforskar rollen av öppet tillgängliga onlinebaserade material för inlärning och utlärning som ett verktyg för långvarande kunskap för hållbar utveckling och energiplanering. Fokuserande på energi och minskad klimatpåverkan i relation till hållbarhetsmålen 7 och 13. Mer specifikt utforskar examensarbetet medium till långvarig energisystemsanalys och energimodellering – en nyckelaktivitet för energiinfrastrukturutveckling. Ett öppet utlärnings-kit och onlinekurs för det öppna energimodelleringssystemet OSeMOSYS presenteras. OSeMOSYS utlärnings-kit är framtaget med hjälp av tidigare erfarenheter i utlärning av verktyget utfört av OpTIMUS Community of practice och partners. Flera internationella organisationer och konsortium har lång erfarenhet av att utföra kapacitetsuppbyggnads initiativ och program i energisystemsanalys och energimodellering världen över. Trots detta är kunskapsöverföring, spridning och applicering av nyligen inlärda verktyg inte lika effektiva som de kunnat vara. Att möjliggöra varaktig, effektiv och kontentflexibel långvarig kapacitetsuppbyggnad och utlärning av energisystemsanalys är nödvändigt. Tillgång och tillgänglighet till öppna pedagogiska material kan bidra till utvecklingen av hållbar långvarig kunskap, speciellt i ett utvecklingsland-perspektiv, vilka ofta är beroende av stöd från internationella organisationer för liknande aktiviteter. OSeMOSYS öppna pedagogiska resurser, inkluderande en onlinekurs presenterad i detta examensarbete, bidrar med ett färdigt exempel av en kurs i energisystemsanalys som är direkt applicerbar i högre utbildningsnivåer och landspecifika kapacitetsuppbyggnadsinitiativ. Dess öppna natur främjar och underlättar utvecklingen av ett nätverk av utövare vilka kan bidra tillbaka till samhället. Användare har möjlighet att bidra till, använda och ändra material och kursexempel i varierande svårighetsnivå och specifikt ämne. Dessa kan sedan spridas och tas upp av nätverket av användare för ytterligare samhällsnytta.

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.

This study examines the concept of the evolution of electricity sector in Tanzania.Electrification of Africa has raised large discussion and thus, nine scenarios based ondifferent production pathways and demand projections are formulated. The studyconsiders both grid based centralized electricity and decentralized power production.The main differentiation is between a centralized electricity system and decentralizedpower that are closer to demand. A model is created using three modeling tools(Answer-OSeMOSYS, LEAP and MESSAGE) and the results are presented andcompared. Finally, different funding options for electricity expansion projects inTanzania are explored in order to investigate the feasibility of the scenarios as well asa geopolitical analysis is carried out.

This study aims to build a method for validating a power system model in the PLEXOS software. Special emphasis is put on the carbon dioxide emissions modelling. A case study of Germany and Poland is formulated in order to apply the created procedure to a European power model. The verification of emissions being one of the outputs, is divided into two phases. The first one focuses on the historical results from 2016-2017, which are compared with the chosen reference statistics and the emissions results obtained in another optimization tool. The second phase looks into the trends of emissions in the near future, i.e. time period between 2019-2025. OSeMOSYS as the second piece of software is used for benchmarking the results obtained by the PLEXOS model.

In 2019, 770 million people worldwide lived without electricity. As many as 490 million people could be electrified with 210,000 mini-grids by 2030. Obtaining information for decision-making is crucial to determine the viability of such a project. Currently, it is a major challenge for mini-grid developers to gather this information at the speed and scale necessary to make effective investment choices. Village Data Analytics (VIDA) is a decision-making tool used for mini-grid project planning and site selection. This paper presents a method to estimate the cost of a mini-grid distribution network on a site-by-site basis. This method can estimate the total demand, potential connections, distribution infrastructure components and corresponding costs for each site. The model can make predictions for 50 sites within two hours so the tool is especially useful for preliminary estimates in the planning phase. A more detailed study of the individual sites is recommended. Comparison with a benchmark has shown that on-site conditions often reveal activities that can only be captured by a survey. However, collecting on-site data is time-consuming and costly. Therefore, GIS and modelling tools can serve as a good approximation of the on-ground reality and are relevant to accelerate planning and support timely decision-making. / 2019 levde 770 miljoner människor världen över utan elektricitet. Så många som 490 miljoner människor skulle kunna elektrifieras med 210 000 mininät till 2030. Att få information för beslutsfattande är avgörande för att avgöra om ett sådant projekt är lönsamt. För närvarande är det en stor utmaning för utvecklare av mininät att samla in denna information i den hastighet och skala som krävs för att göra effektiva investeringsval. Village Data Analytics (VIDA) är ett beslutsfattande verktyg som används för projektering av mininät och platsval. Det här dokumentet presenterar en metod för att uppskatta kostnaden för ett distributionsnät för mininät på plats för plats. Denna metod kan uppskatta den totala efterfrågan, potentiella anslutningar, komponenter för distribution sinfrastruktur och motsvarande kostnader för varje plats. Modellen kan göra förutsägelser för 50 platser inom två timmar, så verktyget är särskilt användbart för preliminära uppskattningar i planeringsfasen. En mer detaljerad studie av de enskilda platserna rekommenderas. Jämförelse med ett riktmärke har visat att förhållanden på plats ofta avslöjar aktiviteter som bara kan fångas genom en undersökning. Men att samla in data på plats är tidskrävande och kostsamt. Därför kan GIS- och modelleringsverktyg fungera som en bra approximation av verkligheten på marken och är relevanta för att påskynda planering och stödja beslutsfattande i rätt tid.