Integration of Social Dimensions in Energy Planning: Colombia as a case study

The transition to sustainable energy systems necessitates an integrative approach that surpasses the conventional techno-economic optimization paradigm by incorporating social and environmental dimensions. This thesis proposes a comprehensive framework for energy planning that effectively integrates social factors into the modeling of Colombia’s electricity system, with particular emphasis on elements such as employment generation, community acceptance, and regional equity. Utilizing the Calliope energy modeling platform, this research explores an array of scenarios to assess the long-term implications of renewable energy integration within Colombia’s socio-economic and environmental context. The methodology applies the Operations Research approach to define and solve a multi-objective optimization problem that balances economic, social, and environmental goals. Key innovations include the incorporation of employment metrics into the model and the evaluation of regional disparities in the allocation of energy resources. Scenarios are developed to explore future energy system configurations under varying degrees of renewable penetration, social prioritization, and hydrological variability (El Niño, La Niña, and typical years). The results highlight the critical trade-offs between cost minimization, emission reduction, and social benefits. Scenarios with higher renewable integration demonstrate significant reductions in greenhouse gas emissions and fossil fuel dependency, accompanied by increased employment opportunities in the solar and wind sectors, particularly in marginalized regions. However, these benefits are offset by higher system costs, emphasizing the need for balanced policy measures to achieve sustainable development goals. Furthermore, the analysis underscores the socio-environmental risks of large-scale energy projects, particularly in indigenous territories, where conflicts over land use and cultural preservation pose significant challenges. The present study concludes that an inclusive approach to energy planning, which incorporates social and regional dynamics, holds the potential to advance sustainable development while addressing inequalities and reducing environmental impacts. The findings provide actionable information for policy makers, energy planners, and stakeholders, thus contributing to the establishment of a resilient, equitable, and low carbon energy system in Colombia.

La transizione verso sistemi energetici sostenibili richiede un approccio integrativo che vada oltre l’ottimizzazione tecnico-economica convenzionale, includendo dimensioni sociali e ambientali. Questa tesi presenta un quadro completo per la pianificazione energetica che integra fattori sociali nella modellazione del sistema elettrico colombiano, concentrandosi su aspetti come la generazione di occupazione, l’accettazione comunitaria e l’equità regionale. Utilizzando la piattaforma di modellazione energetica Calliope, questa ricerca analizza una serie di scenari per valutare gli impatti a lungo termine dell’integrazione delle energie rinnovabili nel contesto socio-economico e ambientale della Colombia. La metodologia applica l’approccio della Ricerca Operativa per definire e risolvere un problema di ottimizzazione multi-obiettivo che bilancia obiettivi economici, sociali e ambientali. Le principali innovazioni includono l’incorporazione di metriche occupazionali nel modello e la valutazione delle disparità regionali nella distribuzione delle risorse energetiche. Gli scenari sviluppati esplorano configurazioni future del sistema energetico con diversi gradi di penetrazione delle rinnovabili, priorità sociali e variabilità idrologica (El Niño, La Niña e anni normali). I risultati evidenziano i compromessi critici tra minimizzazione dei costi, riduzione delle emissioni e benefici sociali. Gli scenari con maggiore integrazione delle rinnovabili dimostrano riduzioni significative delle emissioni di gas serra e della dipendenza dai combustibili fossili, accompagnate da un aumento delle opportunità occupazionali nei settori solare ed eolico, in particolare nelle regioni meno servite. Tuttavia, questi benefici sono bilanciati da costi più elevati del sistema, sottolineando la necessità di misure politiche equilibrate per raggiungere gli obiettivi di sviluppo sostenibile. Inoltre, l’analisi mette in luce i rischi socio-ambientali dei grandi progetti energetici, soprattutto nei territori indigeni, dove conflitti sull’uso della terra e la preservazione culturale pongono sfide significative. Questo studio conclude che un approccio inclusivo alla pianificazione energetica, che tenga conto delle dinamiche sociali e regionali, può promuovere uno sviluppo sostenibile riducendo le disuguaglianze e gli impatti ambientali. I risultati forniscono informazioni pratiche per i responsabili delle politiche, i pianificatori energetici e le parti interessate, contribuendo allo sviluppo di un sistema energetico resiliente, equo e a basse emissioni di carbonio per la Colombia.