Evaluation of infrastructure investments and sustainable development: the case of renewable energy sources

Abstract

This thesis investigates how infrastructure investment, renewable energy deployment, and institutional quality shape sustainable development trajectories in Middle East and North Africa (MENA) economies. Motivated by persistent carbon intensity, uneven progress in energy transition, and structural dependence on fossil-fuel-based growth, the research develops a dual-method analytical framework that integrates panel econometrics with country-specific Bayesian Vector Autoregression (BVAR) modelling. The first component examines Algeria, Egypt, Lebanon, Mauritius, Morocco, and Oman over 1990–2022 using cointegration techniques, Fully Modified Ordinary Least Squares (FMOLS), Dynamic Ordinary Least Squares (DOLS), and Granger causality tests to assess the dynamics linking GDP per capita, renewable energy consumption, and transport service exports to carbon emissions per unit of GDP. Results provide only partial support for the Environmental Kuznets Curve: DOLS estimations validate an inverted-U income–emissions relationship, while FMOLS indicates a more complex nonlinear pattern. Across methods, renewable energy consistently reduces carbon intensity in the long run despite weak short-run causality, and transport services act as a proxy for structural transformation that moderates emissions as economies diversify. The second component applies BVAR models to Morocco, Egypt, and Oman to capture how shocks to economic growth, renewable output, regulatory quality, and political stability influence emissions, energy structure, and system performance. The BVAR results reveal strong persistence in emissions and renewable energy variables, confirm the critical role of governance in conditioning transition outcomes, and highlight that grid maturity, institutional stability, and integration capacity determine whether renewable investments translate into meaningful decarbonisation. Morocco demonstrates the clearest pathway toward a credible low-carbon system, while Egypt and Oman exhibit constraints rooted in fossil-fuel lock-ins, financing pressures, and limited grid flexibility. Beyond the regional focus, the thesis develops a structured comparative analysis of European infrastructure, interconnection, offshore wind deployment, and transport electrification frameworks in order to benchmark system-integration maturity and institutional coherence. This benchmarking exercise clarifies how advanced regulatory and financial architectures compress risk premia, accelerate renewable absorption, and translate capacity additions into durable emissions reductions, thereby providing an analytical reference point for evaluating MENA transition constraints. A third analytical layer incorporates Monte Carlo simulation to extend the econometric results into long-horizon probabilistic projections. By translating empirically identified persistence and stochastic volatility into densitybased carbon-intensity pathways, the framework evaluates decarbonisation trajectories under uncertainty rather than through deterministic forecasts. This uncertainty-aware extension demonstrates that alignment with climate objectives is percentile-dependent and contingent on sustained renewable integration and governance stability. Overall, the findings demonstrate that sustainable development in MENA cannot be achieved through income effects alone. Instead, progress depends on strengthening institutional frameworks, scaling and integrating renewable technologies, reforming fossil-fuel subsidies, and modernising transport and power infrastructure. The thesis offers an integrated evidence base for policy design, showing that governance-aligned renewable energy expansion and service-oriented structural transformation provide the most robust path to long-term decarbonisation and economic resilience in developing MENA economies.

Η παρούσα διατριβή διερευνά πώς οι επενδύσεις σε υποδομές, η ανάπτυξη των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας και η θεσμική ποιότητα διαμορφώνουν τις τροχιές βιώσιμης ανάπτυξης στις οικονομίες της Μέσης Ανατολής και Βόρειας Αφρικής (MENA). Με αφετηρία την επίμονη υψηλή ανθρακική ένταση, την άνιση πρόοδο της ενεργειακής μετάβασης και τη διαρθρωτική εξάρτηση από ανάπτυξη βασισμένη σε ορυκτά καύσιμα, η έρευνα αναπτύσσει ένα διττό αναλυτικό πλαίσιο που ενσωματώνει οικονομετρία πάνελ και υποδείγματα Bayesian Vector Autoregression (BVAR) σε επίπεδο χώρας. Το πρώτο σκέλος εξετάζει τις Αλγερία, Αίγυπτο, Λίβανο, Μαυρίκιο, Μαρόκο και Ομάν κατά την περίοδο 1990–2022 χρησιμοποιώντας τεχνικές συν-ολοκλήρωσης, Fully Modified Ordinary Least Squares (FMOLS), Dynamic Ordinary Least Squares (DOLS) και τεστ αιτιότητας κατά Granger, με στόχο την ανάλυση των δυναμικών σχέσεων μεταξύ κατά κεφαλήν ΑΕΠ, κατανάλωσης ενέργειας από ΑΠΕ και εξαγωγών υπηρεσιών μεταφορών ως προς τις εκπομπές CO₂ ανά μονάδα ΑΕΠ. Τα εμπειρικά αποτελέσματα προσφέρουν μόνο μερική στήριξη της υπόθεσης Environmental Kuznets Curve: οι εκτιμήσεις DOLS επιβεβαιώνουν μια ανεστραμμένη καμπύλη U μεταξύ εισοδήματος και εκπομπών, ενώ οι εκτιμήσεις FMOLS υποδεικνύουν πιο σύνθετα μη γραμμικά πρότυπα. Και στους δύο εκτιμητικούς μηχανισμούς, η ενέργεια από ΑΠΕ μειώνει συστηματικά την ανθρακική ένταση μακροχρόνια παρά την ασθενή βραχυχρόνια αιτιότητα, ενώ οι υπηρεσίες μεταφορών λειτουργούν ως proxy διαρθρωτικού μετασχηματισμού που μετριάζει τις εκπομπές καθώς οι οικονομίες διαφοροποιούνται. Το δεύτερο σκέλος εφαρμόζει BVAR στα Μαρόκο, Αίγυπτο και Ομάν, με στόχο την αποτύπωση του τρόπου με τον οποίο σοκ στην οικονομική μεγέθυνση, την παραγωγή ΑΠΕ, την ποιότητα ρύθμισης και τη θεσμική σταθερότητα επηρεάζουν τις εκπομπές, τη δομή του ενεργειακού συστήματος και τη συνολική του απόδοση. Τα αποτελέσματα των BVAR καταγράφουν υψηλή χρονική εμμονή τόσο στις εκπομπές όσο και στις μεταβλητές ΑΠΕ, επιβεβαιώνουν τον καίριο ρόλο της διακυβέρνησης στη διαμόρφωση των αποτελεσμάτων της ενεργειακής μετάβασης και αναδεικνύουν ότι η ωριμότητα του δικτύου, η θεσμική σταθερότητα και η ικανότητα ενσωμάτωσης καθορίζουν το κατά πόσο οι επενδύσεις σε ΑΠΕ μεταφράζονται σε ουσιαστική αποανθρακοποίηση. Το Μαρόκο εμφανίζει την πιο σαφή και αξιόπιστη πορεία προς ένα χαμηλών εκπομπών ενεργειακό σύστημα, ενώ η Αίγυπτος και το Ομάν παρουσιάζουν περιορισμούς που σχετίζονται με κλειδώματα σε ορυκτά καύσιμα, χρηματοδοτικές πιέσεις και ανεπαρκή ευελιξία δικτύου. Πέραν της περιφερειακής εστίασης, η διατριβή αναπτύσσει συγκριτική ανάλυση ευρωπαϊκών πλαισίων υποδομών, διασυνδέσεων, υπεράκτιας αιολικής ενέργειας και εξηλεκτρισμού μεταφορών, με σκοπό τη διαμόρφωση σημείου αναφοράς ως προς την ωριμότητα της θεσμικής οργάνωσης και της ενσωμάτωσης συστημάτων. Η ανάλυση αυτή τεκμηριώνει πώς συνεκτικά ρυθμιστικά και χρηματοδοτικά πλαίσια συμπιέζουν το κόστος κεφαλαίου, επιταχύνουν την απορρόφηση ΑΠΕ και μετατρέπουν την εγκατεστημένη ισχύ σε μακροχρόνια μείωση εκπομπών, προσφέροντας έτσι συγκριτικό υπόβαθρο για την αξιολόγηση των περιορισμών στη MENA. Ένα τρίτο αναλυτικό επίπεδο ενσωματώνει προσομοίωση Monte Carlo, επεκτείνοντας τα οικονομετρικά ευρήματα σε μακροχρόνιες πιθανοτικές προβλέψεις σχετικά με την πυκνότητα άνθρακα. Με τη μετατροπή της εμπειρικά διαπιστωμένης χρόνιας συγράτησης και της στοχαστικής μεταβλητότητας σε κατανομές πιθανών μελλοντικών πλαισίων, η ανάλυση αξιολογεί την πορεία αποανθρακοποίησης υπό καθεστώς αβεβαιότητας και όχι μέσω ντετερμινιστικών προβλέψεων. Η προσέγγιση αυτή αναδεικνύει ότι η σύγκλιση προς τους κλιματικούς στόχους εξαρτάται από τη μακροχρόνια και σταθερή ενσωμάτωση των ΑΠΕ και τη θεσμική σταθερότητα, και παραμένει εγγενώς πιθανοτική. Συνολικά, τα ευρήματα δείχνουν ότι η βιώσιμη ανάπτυξη στη MENA δεν μπορεί να επιτευχθεί μέσω των εισοδηματικών επιδράσεων και μόνο. Αντίθετα, η πρόοδος εξαρτάται από την ενίσχυση των θεσμικών πλαισίων, την κλιμάκωση και ενσωμάτωση των τεχνολογιών ΑΠΕ, τη μεταρρύθμιση των επιδοτήσεων ορυκτών καυσίμων και τον εκσυγχρονισμό των υποδομών μεταφορών και ηλεκτρικής ενέργειας. Η διατριβή προσφέρει ένα συνεκτικό και εμπειρικά τεκμηριωμένο υπόβαθρο για σχεδιασμό πολιτικής, καταδεικνύοντας ότι η θεσμικά εναρμονισμένη ανάπτυξη των ΑΠΕ και ο διαρθρωτικός μετασχηματισμός προς υπηρεσίες συνιστούν τον πιο ανθεκτικό και αποτελεσματικό δρόμο για μακροπρόθεσμη αποανθρακοποίηση και οικονομική ανθεκτικότητα στις αναπτυσσόμενες οικονομίες της MENA.