Ingeniero Civil Eléctrico / Los sistemas de almacenamiento de energía, en particular en baterías, son un conjunto de tecnologías que gracias a sus diversas características técnicas generan una variedad de aplicaciones que permiten mejorar el funcionamiento de los sistemas eléctricos. El objetivo principal del presente trabajo de título es el de estudiar, proponer y evaluar casos de estudio de problemas existentes o que puedan existir a futuro en el Sistema Interconectado Central (SIC) que puedan ser solucionados con sistemas de almacenamiento en baterías (BESS). Los casos de estudio evaluados fueron los siguientes: el desplazamiento de reserva en giro para mejorar el control de frecuencia; el balance energético que puede existir en el norte del SIC entre la generación renovable y la generación a carbón; y el posible vertimiento de energía renovable debida a la aplicación de criterios de seguridad en la operación del sistema. La propuesta de tener reserva en giro en el norte del SIC mejora la respuesta del sistema. La opción del BESS tuvo mejor respuesta en frecuencia que la alternativa de utilizar Guacolda, central de base que podría proveer la reserva en giro propuesta. Además, con valores de inversión de mercado la alternativa del BESS es más atractiva desde el punto de vista económico. La variación en la generación de proyectos de ERNC en el norte genera problemas en el despacho de Guacolda, debido a los límites de transmisión existentes y por las características técnicas de las centrales a carbón. Dicho problema solo se presenta hasta 2018 con la ampliación del sistema de transmisión de 500 kV. Realizando la modelación horaria del sistema se encontraron zonas donde podría existir vertimiento de energía renovable en un futuro cercano, en los tramos Paposo Diego de Almagro y Pan de Azúcar Las Palmas principalmente. Los BESS podrían solucionar este problema, pero los costos sistémicos son tales que no alcanzan a financiar esta solución. Finalmente, la alternativa de usar BESS en el SIC es factible para el control de frecuencia, pero para los problemas técnicos que podrían existir con el aumento de generación ERNC se requiere profundizar su estudio para analizar el comportamiento dinámico de estos equipos. Además, mejorar los modelos de generación renovable o de las tecnologías de las centrales a carbón, permitirán un análisis mucho más certero frente a los problemas estudiados en el presente trabajo.

Magíster en Gestión para la Globalización / Chile es un referente minero mundial con un enorme potencial en energías renovables no convencionales (ERNC); hoy presenta desafíos energéticos estratégicos que deben enfrentarse con visión de largo plazo y considerando nuestras ventajas competitivas. Reconociendo los desafíos y las oportunidades, se presenta un modelo de negocios para establecer una fábrica de baterías de ión Litio de gran capacidad de almacenamiento (50KW) para uso industrial y de transporte pesado. Estimaciones a cinco años, con precios de la electricidad de US$300/Kwh y una producción de 200MW/año, arrojan ingresos brutos anuales de US$60M (con un 30% margen bruto). La propuesta es replicable, escalable y rentable, tiene viabilidad comercial y agrega valor en toda la cadena productiva. También genera una serie de beneficios económicos (suministro eléctrico seguro, estable y a precios menores; posibilita encadenamiento productivo), ambientales y sociales (diversificación de la matriz actual, sustentabilidad productiva, formación y potenciamiento de alianzas estratégicas, uso de los ecosistemas de innovación), y de desarrollo (generación de expertise local, exportación de las tecnologías desarrolladas y del know-how). Usando el modelo canvas y datos de las industrias minera y eléctrica, es un aporte a la economía nacional y puede convertirse en un caso de exportación de productos, servicios y conocimiento. Esta propuesta puede ser tanto un referente en ERNC como una nueva empresa en integración energética y proyectos multifuncionales. Iniciativas de este tipo promueven la producción sustentable, permiten un aseguramiento energético de largo plazo ampliando la matriz, a la vez que contribuyen al desarrollo de smart grid, a la integración energética regional y dan un impulso a la imagen país.

Many new technologies are being introduced to the electrical power grid at the distribution voltage level. These technologies include electric vehicles (EVs), distributed generation, and battery energy storage systems (BESS) This thesis investigates how these various technologies can be harmoniously integrated into the electric grid. Therefore, a modeling environment that can simulate scenarios involving the above technologies in durations from hours to years was created. This modeling system is modular so that any feeder configuration can be simulated by the user and each module has individual user defined parameters or curves that define their operation. Optimum economic dispatch, stability enhancement, renewable generation smoothing, and peak-shaving algorithms were implemented into the modeling environment. With the use of the built in algorithms, or custom input, the simulation tool produces the necessary electrical and economic values to fully evaluate the system’s feasibility. Other algorithms created include renewable generation smoothing and stability enhancement.

Bioelectrochemical systems couple the oxidation of an electron donor at the anode with the reduction of an electron acceptor at the cathode, using microorganisms to catalyse one or both reactions. When the overall reaction is exergonic, a power output is generated and the system is referred to as microbial fuel cell (MFC); when power is added to the system and hydrogen is produced at the cathode through electrolysis of water, the system is referred to as microbial electrolysis cell (MEC). This PhD thesis is principally focused on the microbial fuel cells technology. Microbial fuel cells are regarded as a sustainable technology for electric energy generation from the oxidation of organic substrates contained in wastewater. The rising need for renewable energy sources and sanitation has encouraged intense research in this novel technology. Nevertheless, up untill now the interest has been primarily focused on the anodic oxidation of organic matter contained in wastewater. However, in addition to organics, wastewater also contains other pollutants, such as soluble nitrogen compounds, for which specific treatment is required. In conventional wastewater treatment systems, the organics available in the wastewater are typically used as electron donor during denitrification. However, a considerable fraction (>50%) of the chemical oxygen demand (COD) is still oxidized aerobically due to the large recirculation flows from the nitrification to the denitrification stages required in anoxic/aerobic configurations to allow for low nitrate levels in the final effluent. This increased COD demand is normally fulfilled by supplementary COD addition, with consequent increase of treatment costs. Alternatively, microorganisms can use inorganic carbon substrates and inorganic electron donors such as hydrogen for denitrification. However, the use of compressed hydrogen is hampered by its low solubility. As a solution, electrochemical hydrogen production permits in situ delivery of the electron donor and is advantaged by simplified control and dissolution of H2. The energy requirements to provide reducing power for denitrification can be decreased if bacteria use the electrode directly as electron donor without intermediate hydrogen production in bioelectrochemical systems. However, fundamental knowledge on bioelectrochemical denitrification is still lacking, therefore, this PhD thesis aims to fill some of these knowledge gaps and to solve some of the bottlenecks of the use of biocathodes. In particular, the goals of this work are: (i) to produce a suitable microbial community able to use the cathode as the sole electron donor during denitrification; (ii) to engineer a bioelectrochemical system able to couple the cathodic denitrification with the oxidation of organics at the anode; (iii) to characterize and quantify the electron losses during anodic and cathodic processes; (iv) to develop a bioelectrochemical system that maximises the nitrogen removal by integrating the nitrification stage into the cathode; finally, (v) to provide an insight into the structural properties of the biofilm performing nitrogen removal at the cathode. The results reveal that microbes can effectively utilize the electrode as electron donor for nitrate reduction to gaseous nitrogen at a redox potential that excludes intermediate production of hydrogen. Measurements revealed that acetoclastic methanogenesis and bacterial growth were responsible for causing the major electron losses at the anode. Adjusting the anodic potential did not achieve a significant overall reduction of the electron losses. At the cathode, the charge transfer efficiencies were instead very high, with the losses only due to the generation of nitrous oxide. Moreover, adjustments of the cathode potential resulted in higher efficiency. High carbon and nitrogen removal was obtained with a COD demand for denitrification as low as 2.4 g per g nitrogen denitrified, which is much lower than typically observed in heterotrophic–based nitrogen removal technologies (>7 g g 1). Nitrogen was removed at rates up to 0.256 kg N m-3 d-1, which is comparable to other autotrophic denitrification processes. Simultaneous nitrification and denitrification was observed in a combined system with cathodic aeration, at bulk dissolved oxygen (DO) levels up to 5 mg L-1, which is considerably higher than normally considered feasible for the process. Confocal laser scanning microscope analysis revealed the existence of a structured biofilm where putative nitrifying organisms occupied the outer layers in contact with the aerated bulk liquid, and putative denitrifying organisms occupy the layers closer to the electrode. These findings are significant in the field of bioelectrochemical systems as they help to unravel some of the complex questions relating to biocathodes. Additionally, the system provides an attractive option to achieve a very high level of nitrogen removal from wastewater with low COD/N ratios due to the selective utilisation of the COD for the denitrification reaction via the electrical transfer of reducing equivalents from the anode to the cathode. However, this research creates new questions, particularly regarding the mechanisms of electron transfer at the cathode. Also a number of practical design and optimisation challenges need to be overcome before wider applications can be considered.

The overrepresentation of minority students identified for special education services continues to plague schools and serves as a challenge for researchers and practitioners (Ferri&Conner,2005). Teacher nomination, office discipline referrals (ODR), and functional behavior assessments (FBA) continue to guide referral processes (Bradshaw, Mitchell, O’Brennen, & Leaf, 2010; Eklund, et al., 2009; Mustian, 2010). These methods have been found to be riddled with inconsistencies. Practices used to identify students for behavioral and emotional interventions over-identify students from culturally and linguistically diverse backgrounds. The use of a behavioral and emotional screener to make data-based decisions regarding placement and services could provide an objective assessment of student risk. The first chapter of this dissertation reviews methods used in the identification of students for behavioral and emotional support services. Additionally, the use of universal screening in conjunction with student self-report are proposed as tools for alleviating the overrepresentation of minority students in special education programs for behavioral and emotional disorders. The second chapter of this dissertation explores the measurement equivalence of Behavior Assessment System for Children, Second Edition (BASC-2) Behavioral and Emotional Screening System Student form (BESS Student) across the Black, Hispanic, and White participants in the norming sample. The BESS Student as a universal screening tool is poised to alleviate the disproportionate number of children of color identified by schools as having behavior and emotional disorders. This instrument also provides an avenue to identify students with internalizing disorders who are often overlooked in present referral practices (Bradshaw, Buckley, & Ialongo, 2008; Kataoka, Zhang, & Wells, 2002). The findings of the measurement equivalence study suggests that the BESS Student is, as designed, identifying behavioral and emotional risk across each of the three groups explored. These findings support the use of a universal screening measure as the first step in a multi-step identification and intervention process. Following up with additional assessment to evaluate the specific areas of risk warranting intervention is pivotal to providing appropriate support services and promoting the behavioral and emotional health of students. Implications for research and practice are discussed.

A method has been developed, Physical Hybrid Model, to investigate the physical large scale electrical effects of a Battery Energy Storage System (BESS) on a distribution grid by scaling the response from a small size Research Development and Demonstration (RD&D) platform. In order to realize the model the control system of an existing RD&D platform was refurbished and stability of components ensured. The Physical Hybrid Model proceeds as follows: Data from a distribution grid are collected. A BESS cycle curve is produced based on analyzed measurements. Required BESS power and capacity in investigated grid is scaled down by factor k to that of the physical test installation of the RD&D platform. The scaled BESS cycle is sent as input to control of the battery cycling of the RD&D platform. The response from the RD&D platform is scaled – up, and used in simulation of the distribution grid to find the impact of a BESS. The model was successfully implemented on a regional distribution grid in southern Sweden.

This is a detailed study of Afro-American folklore and its presence in George Gershwin' s Porgy And Bess. The study concerns itself with the historical, spiritual, analytical and sociological aspects of the opera. Negro traits are explored from their environments to their lifestyle, from their folklore to their underlying values and traditions. The first chapter is entitled 'TOWARDS A DEFINITION OF FOLK'. Before even discussing Afro-American folklore, the meaning of 'folk' or 'folklore' needs to be established. What is most important about 'folk music' is that it is learnt through oral tradition. Among its many functions are accompanying activities, narrations or dance music. There are certain musical styles which are characteristic of folk music; this comprises the text, melody, harmony, form or singing style. The most common folk instruments used are shared with the world's simplest tribal cultures. It is history that makes folk music. A community which behaves in a certain way today, makes history tomorrow, and this is 'folk'. Chapter Two entitled 'AFRO-AMERICAN FOLKLORE', discusses Black music that developed in the U.S.A. after the Africans were imported to America as slaves. They created their own music, which included work songs, field hollers, spirituals and the blues. Their music had certain characteristics where melody, harmony, singing styles, group singing, handclapping and percussive effects were concerned. The third chapter entitIed 'THE PRESENCE OF AFRO-AMERICAN FOLKLORE IN PORGY AND BESS', is an analysis of the music. The folk elements of the opera are exposed and then aligned to the Negro lifestyle discussed in the previous chapter. Chapter Four entitled 'A SOCIOLOGICAL APPROACH', discusses white 'folk' teaching Black 'folk' how to do what they do naturally. The views of the performers, the criticism of the press and the reaction of the audience are also included. The appendices comprise two interviews; one with the original 'Porgy' and the second with the original choral director of Porgy And Bess, who claims to have translated the dialect of standard English into a negro style flavour. / Thesis (M.Mus.)-University of Natal, Durban, 1993.

The renewable energy sources increase the volatility on theelectricity market. To manage the quick variations battery energystorage systems (BESS), together with other storing solutions, willbe required in the future. Depending on which level in the grid thebattery is placed, it can serve different purposes. In this report amarket analysis is conducted, which examine the performance ofbattery storages installed in Sweden. Further on, a simulation, withPV-panels and a battery, was performed at Behrn Arena in Örebro. From the market analysis it was shown that the majority of therespondents had used, or will use, their battery for peak shaving.This function is particularly meaningful for customers with a powertariff, which is the case for Behrn Arena. The simulated systemdecreased their yearly cost due to the power tariff with 70 000 SEKand the total electricity bill decreased with 155 000 SEK. For the batteries to be more profitable in the future, the batteryprice needs to decrease or the number of revenue streams need toincrease. One revenue with great potential is frequency regulation,which has proven its efficiency in other countries.

Ingeniero Civil Electricista / Los sistemas de almacenamiento de energía (ESS) forman parte de un grupo de tecnologías que permiten experimentar mejoras significativas en la calidad y seguridad del producto eléctrico. El objetivo principal del presente trabajo de título se divide en dos: en primer lugar formular modelos de negocios con ESS que permitan entregar valor a un cliente en un requerimiento compatible con la acción de dichos dispositivos; y en segundo lugar, proponer una metodología de ubicación óptima de ESS buscando optimizar costos de operación y seguridad en sistemas interconectados. Se proponen los modelos de negocios de reserva en giro (RG), postergación de inversiones y EDAC negativo. En el modelo de RG se busca dar la reserva en giro en centrales que regulan frecuencia con BESS (\textit{Battery Energy Storage System}), lo cual permite recibir remuneraciones por SSCC y por el incremento en el nivel de generación, de esta manera se obtienen importantes ingresos por venta de energía. Postergación de inversiones busca descongestionar los sistemas de transmisión y distribución (líneas y transformadores) instalando BESS en el lado de la carga, lo que eventualmente pospone las inversiones por ampliación u obras nuevas. EDAC negativo evita el desprendimiento de carga de clientes industriales por acción del EDAC. En segundo lugar se propone la metodología de ubicación óptima, en la cual se maximiza el ahorro en costos de operación en horario punta (descarga) y valle (carga) de la demanda en un día, el que está dado por el ahorro para el sistema que significa operar con BESS, considerando un costo horario de AVI+COMA asociado a cada BESS instalado versus la situación sin BESS. Por otro lado, se propone la minimización de índices de desempeño estáticos de desviación de tensiones y uso del sistema de transmisión en horario punta. Se realizaron pruebas en el modelo IEEE 14 barras e IEEE 118 barras. Las pruebas para maximización de ahorros arrojan pequeños ahorros en operación horaria, pero que pueden ser significativos al considerar el régimen anual. La optimización de costos sólo aporta en recorte de punta y estabilización de costos marginales en las zonas de instalación de BESS. Para optimización de seguridad se logran reducir las desviaciones de tensión y en algunas barras se logran desactivar las restricciones de límites por sobretensiones, de forma similar se redistribuyen los flujos a través de los tramos de líneas, es decir, en tramos con bajo uso hay mayor circulación y en tramos con mayor uso hay reducción en los flujos. Lo anterior permite concluir que la solución con algoritmos genéticos permite encontrar buenas soluciones pese a que es un método que no asegura la convergencia al óptimo global.

Magíster en Ciencias de la Ingeniería, Mención Eléctrica. Ingeniero Civil Eléctrico / La creciente penetración de energías de carácter variable en los últimos años permite prever que los sistemas eléctricos de potencia requerirán la incorporación de nuevas tecnologías que flexibilicen su operación. Entre estas tecnologías, una de las más importantes son los sistemas de almacenamiento basados en baterías (BESS) los que han demostrado tener la capacidad de entregar un amplio abanico de servicios a los SEP. En particular, en la bibliografía se menciona que los BESS tienen capacidad de aportar a la estabilidad transitoria de ángulo de los SEP, pero pocos trabajos profundizan en esto. Más aún, la incorporación de BESS en el sistema abre el problema de localizarlos óptimamente, lo que ha sido abordado principalmente desde perspectivas de operación económica, reducción de pérdidas o regulación de tensión. En este trabajo se estudia como la interacción de los BESS con los sistemas eléctricos permite mejorar su desempeño dinámico en términos de estabilidad transitoria. Comprendido esto, se diseña una metodología de localización óptima de módulos BESS, considerando criterios de estabilidad transitoria. El estudio demuestra que el intercambio de potencia de los BESS permite elevar la capacidad de transferencia de potencia activa de las máquinas del sistema durante una perturbación. Esto reduce la aceleración de los ángulos de rotor durante y después de la contingencia, aumentando la capacidad del sistema de mantener una operación estable. Se estudia además que este aporte del BESS se puede ver manifestado en el criterio de las áreas iguales, que determina el margen de estabilidad del sistema como la diferencia entre el área desacelerante y el área acelerante. Este margen de estabilidad para sistemas de varias máquinas se puede determinar según el equivalente SIME del sistema (single machine equivalent) el cual condensa la dinámica de los ángulos de todas las máquinas en la dinámica de una máquina equivalente. Por otra parte, el problema de localización óptima es un problema discreto, combinatorial, no lineal, por lo que se utilizan algoritmos genéticos (GA) para explorar el espacio de soluciones factibles. Si bien los GA no garantizan la obtención de optimalidad global, se ha demostrado que tienen una notable capacidad para encontrar soluciones cercanas al óptimo en tiempos de computo reducidos. Para evaluar el desempeño dinámico de una distribución de BESS, el algoritmo evalúa el margen de estabilidad del equivalente SIME del sistema. La metodología se implementa en el IEEE 39 bus system, modificado para representar un escenario de alta penetración renovable. La metodología permite la obtención de una distribución de módulos BESS que mejora el desempeño transitorio del sistema, focalizando el aporte de los BESS en torno a aquellas contingencias con peores desempeños dinámicos. Se comprueba además la capacidad del GA de encontrar buenas soluciones en tiempos de cómputos razonables, requiriendo la exploración de una ínfima porción del espacio de soluciones factibles para encontrar una buena distribución. Se verifica también la pertinencia del margen de estabilidad del equivalente SIME como una buena medida del desempeño dinámico del sistema.