Tesis entregada a la Universidad de Chile en cumplimiento parcial de los requisitos para optar al grado de Magíster en Ciencias Físicas. / The interface between cuprite (Cu2O) and perovskite MAPI (CH3NH3PbI3) was studied through density functional theory (DFT). The Cu2O was proposed as the hole transporting material in the perovskite solar cells, and in this interface will occur the separation of the carrier charge. Electronic structure calculations were carried out through quantum mechanics using the Quantum ESPRESSO package. We have found the bands alignment of Cu2O and CH3 NH3PbI3. The procedure consist in calculating the profile of the electrostatic potential in the crystal/vacuum interface using the slab model. Previously the surface models were designed. The stability of the proposed models will be studied by means of total energy calculations, it using techniques of energy minimization. For stable models, the profile of electrostatic potential was studied in detail / Se estudia el ´oxido de cobre (I) (Cu2O) y la perovskita MAPI (CH3NH3PbI3) mediante la teoría del funcional de la densidad (DFT). El Cu2O es propuesto como material transportador de huecos en las celdas solares de perovskita y en esta interfaz ocurre la separación de los portadores de carga. Se efectúan cálculos mecanocuánticos de estructura electrónica, usando el paquete Quantum ESPRESSO [1] para hallar el alineamiento de las bandas del Cu2O y del CH3NH3PbI3. El procedimiento consiste en calcular el perfil del potencial electrost´atico en la interfaz cristal/vac´ıo usando el denominado slab model. Previamente se dise˜nan los modelos de las superficies. Se estudia la estabilidad de los modelos propuestos por medio de cálculos de energ´ıa total, usando técnicas de minimización de energía. Para los modelos estables se estudia en detalle el potencial electrostático. / FONDECYT 1150538, Beca para estudios de postgrado Profesor Auxiliar de Pedagogía en Física y Matemática para el Departamento de Física,

Ingeniera Civil Mecánica / Con el aumento de la demanda energética a nivel mundial y la necesidad de disminuir los efectos del calentamiento global, el ser humano se ha visto en la obligación de desarrollar las energías renovables. Entre ellas, la más utilizada es la fotovoltaica, que transforma la radiación solar en energía eléctrica. Una tecnología relativamente nueva es la de paneles fotovoltaicos bifaciales, cuya capacidad de generar energía es mayor debido a sus dos caras receptoras. Dado que la temperatura de operación define de forma importante la eficiencia obtenida, se hace necesario desarrollar un modelo que prediga su comportamiento térmico transiente en función de diferentes condiciones de operación y así optimizar su desempeño, el cual no existe en estos momentos. El objetivo de este trabajo es elaborar un modelo unidimensional para determinar el comportamiento de la temperatura de una celda bifacial y a su vez, analizar la mejora del rendimiento a través de un sistema de refrigeración por ventilación, sin considerar los efectos en y de las otras dimensiones. Para esto fue necesario plantear el sistema de ecuaciones de transferencia de calor que rigen el problema. Entre las consideraciones se incluye la convección, tanto natural como forzada; la conducción transiente; la radiación, tanto la absorción solar como la emisividad hacia el espacio; y las pérdidas de generación. Para resolver esto se elige como método de diferencias finitas el de Crank-Nicolson en el espacio, el que es implementado en el software Matlab. Se determinan las variables de entrada al modelo, las cuales son:radiación solar (global, difusa y directa),temperatura ambiente, velocidad del viento, ángulo de inclinación del panel, ángulo de elevación del sol y humedad relativa. En otro aspecto se consideran las variables propias del panel solar, que afectan directamente en la generación, como sus corrientes y voltajes característicos, además de los coeficientes de temperatura, para así simular las pérdidas propias del aumento de temperatura en la celda. Finalmente el modelo térmico transiente entrega temperatura a lo largo del panel junto con la corriente y potencia que produce para diferentes tiempos de operación El modelo fue validado con datos de un panel solar convencional en funcionamiento, donde presentó un error cercano a lo reportado en la literatura. Se calcula el comportamiento de la refrigeración para un panel bifacial con diferentes ángulos y velocidades de ventilación, además de analizar la incidencia de la velocidad de entrada a los ventiladores en la potencia requerida por éstos. Se concluye que mientras la velocidad de ventilación es mayor a la del caso sin ventilación, la refrigeración aporta al aumento en la generación de potencia. A su vez, se corroboró que si se aumenta la velocidad del viento, mayor es la disipación de calor, obteniéndose temperaturas de celda más bajas. Por otra parte, a pesar de que se gana más potencia refrigerando ambas caras del panel, la diferencia es pequeña comparada al aumento en la potencia requerida para el sistema de ventilación. Finalmente, el viento de entrada al ventilador afecta de manera imperceptible en los resultados del balance de potencia, pero puede ser un factor a considerarse en caso querer optimizar una instalación.

Magíster en Gestión y Dirección de Empresas / Esta tesis de posgrado muestra el desarrollo de un plan de negocios el cual está orientado en la creación de una empresa que ofrece la instalación de tejas solares fotovoltaicas en campamentos mineros. La idea del negocio nace del creciente costo en electricidad que tienen las empresas mineras y de la necesidad de tomar el camino de una minería sustentable que no afecte al medio ambiente. El producto ofrecido consiste en una teja de cerámica de 8W, de similar forma que la teja chilena, que posee 4 celdas fotovoltaicas, las cuales se conectan en serie una a la otra, formando una sola planta fotovoltaica. La placa captura la energía solar y la transforma en electricidad continua, la cual es llevada a un circuito conversor que transforma la corriente en alterna para alimentar los diversos servicios del campamento. El plan de negocios se desarrolló mediante una metodología convencional, realizando análisis de medios externos e internos, los cuales evidenciaron las ventajas y dificultados a las cuales se puede ver enfrentado el negocio. Se elaboró un plan de marketing para promocionar la venta del producto y a la captura de potenciales clientes, se acotó la plaza a la cual se orientará la venta del producto y se desarrolló un manejo publicitario, el cual se encuentra centrado en las redes sociales de uso masivo. Se estableció un plan operacional, centrándose en la estrategia de producción de la empresa, la cual está enfocada en el stock que permita abastecer a dos clientes de forma inmediata y simultánea. Además, se desarrolló un plan organizacional con el personal clave que manejará la empresa para su correcto funcionamiento. La evaluación económica consideró dos escenarios de ventas, probable y pesimista, con los cuales se evaluó un horizonte de 10 años con una tasa de descuento de un 12%. El valor actual neto para un escenario probable es de M$ 2.923.859 y frente a un escenario pesimista de M$ 217.826. Además, se realizó un análisis de sensibilidad que arrojó como resultado que la variable que más incidencia tiene en el VAN es el precio de venta del producto, seguido de la variación del dólar y finalmente del costo de la materia prima. El plan de negocios muestra una oportunidad favorable a la hora de invertir en este tipo de sistema de generación eléctrica y que su principal beneficio es el uso de energías renovables.

Memoria para optar al título profesional de: Ingeniero en Recursos Naturales Renovables / En el presente estudio se analizó uno de los sistemas o mecanismos que más se ha consolidado en el mundo con respecto a la generación distribuída de energías renovables. Este mecanismo es el “Net Metering” o Medición Neta, el cual consiste en dar la posibilidad al consumidor final de inyectar los excedentes de energía que genera una vivienda y al mismo tiempo busca desarrollar un mercado energético más competitivo, adecuando las condiciones tarifarias de los consumidores finales de energía eléctrica. En el estudio se caracterizaron los sistemas solares fotovoltaicos para generación distribuida, se analizaron distintos tipos de sistemas de medición neta y finalmente se evaluó la factibilidad financiera y técnica de la aplicación de este mecanismo. Esto último se realizó para distintos tamaños de sistemas solares fotovoltaicos en dos escenarios de evaluación; “Net Metering” de California, Estados Unidos y por otro lado “Net Metering” de la Ley de generación distribuida aprobada recientemente en Chile. Estos escenarios se evaluaron en una residencia de la comuna de Santiago con datos de consumo energético promedio, correspondiente a 2640 (kWh/año).Los resultados muestran que el mecanismo “Net Metering” de California es más óptimo para su aplicación en el país, puesto que según los indicadores financieros presenta niveles de rentabilidad considerablemente mayores en la evaluación financiera. Finalmente se pudo concluir que el mecanismo de “Net Metering” de La Ley Chilena no genera incentivos adecuados para el desarrollo de energías renovables, ni aporta al desarrollo de os sistemas generación distribuida de pequeña escala. / This study examined one of the systems or mechanisms that more has been consolidated in the world with respect to distributed generation renewable energy. This mechanism is called "Net Metering" which involves give the possibility to final consumer to inject excess energy available to housing and at the same time seeks to generate a more competitive energy market, adjusting the tariff terms of final consumers of electrical energy. In the study were characterized solar photovoltaic systems for distributed generation, different types of net metering systems was analyzed and finally the financial and technical feasibility of the application of this mechanism for different types of popular sizes of solar photovoltaic systems in two scenarios were evaluated for assessment alleged case of distributed residential level of the commune of Santiago, Region Metropolitana, Chile, which has an average of 2640 (kWh/year) energy consumption; For one thing "Net Metering" of California, United States and other "Net Metering" Distributed Generation Law recently passed in Chile was evaluated. The results show that the mechanism "Net Metering" California is optimal for use in the country, since according to financial indicators shows considerably higher levels of profitability in the financial evaluation. Finally it was concluded that the mechanism of "Net Metering" of the Chilean law does not encourage in any way by itself the development of renewable energy neither contributes less to the development of distributed generation systems small scale.

Memoria para optar al Título de Ingeniero Civil Mecánico / En los últimos años el sector eléctrico mundial experimentó el mayor crecimiento en la historia en términos de capacidad y uno de los principales actores en la generación de energía eléctrica a partir de una fuente renovable es el panel fotovoltaico, su irrupción en el mercado a generado que se destinen muchos recursos económicos al desarrollo de estos dispositivos con el fin de mejorar su rendimiento, gracias a esto y el desarrollo de nuevas tecnologías, la eficiencia de las celdas fotovoltaicas han avanzado desde los 3% hasta unos 22% pudiendo posicionarla en un mercado mucho más competitivo. Algunos estudios muestran que la influencia del viento puede reducir las temperaturas de operación de estos dispositivos, lo cual se traduce en un aumento en su eficiencia de conversión. Por esta razón el objetivo de esta memoria es elaborar una seria de simulaciones CFD, tanto en 2 como en 3 dimensiones que permitan recrear las temperaturas de cinco arreglos fotovoltaicos, teniendo cuidado en seleccionar las condiciones de borde necesarias para recrear los fenómenos físicos involucrados, para posteriormente utilizar la información y construir dos ajustes matemáticos que permitan predecir las temperaturas de los arreglos en función de la del primer grupo de paneles sin necesidad de volver a simular. Las simulaciones fueron realizadas para tres perfiles de velocidad de viento, los cuales fueron programados utilizando UDFs y cuatro ángulos de inclinación, los modelos CFD fueron validados en base a la bibliografía , específicamente en los coeficientes de sustentación y arrastre. Sumado a esto se evaluó la influencia del flujo de calor de un grupo de paneles con los arreglos colindantes, esta información fue comparada con el factor geométrico de inclinación para definir el peso de estas variables en las temperatura. Los resultados mostraron que el viento es capaz de enfriar los arreglos mejorando su rendimiento, pero específicamente la trasferencia de calor es mayor en el segundo arreglo fotovoltaico debido al aumento de la energía cinética turbulenta, esto generó que el número de Nusselt sea mayor en esta posición, también se logró demostrar que el factor de la inclinación y la separación de los paneles son los principales responsables en la temperaturas de los arreglos, debido a que el flujo de calor afecta solo en un 0,3 % a los paneles colindantes. Los ajustes matemáticos lograron recrear los fenómenos térmicos de saturación y las temperaturas simuladas, además de predecir las temperaturas que se obtendrían en los arreglos en función de cualquier temperatura del primer grupo de paneles fotovoltaicos. Se logró determinar que el ajuste polinóminco de orden dos permite predecir de mejor forma que el ajuste logarítmico las temperaturas y fenómenos de estancamiento térmico en ángulos de inclinación bajos, pero el ajuste logarítmico es más solido para obtener las temperaturas de un mayor número de arreglos cuando el ángulo de inclinación es mayor.

Tesis para optar al grado de Magíster en Gestión y Dirección de Empresas / El presente documento describe un modelo de negocios para instalación de sistemas fotovoltaicos tanto para edificios en construcción como para construcciones ya en funcionamiento. Se presenta un desarrollo de un modelo de negocios que estudia la configuración especifica del negocio en términos del precio adecuado de acuerdo al contexto del mercado nacional y los precios actuales, se define además el modelo menos riesgoso de compra de los componentes fotovoltaicos, ya sea a través de importaciones directas desde China (mayorista) o a través de un distribuidor nacional de acuerdo a la demanda (minorista). Este modelo de negocios fue evaluado a través de un análisis de sensibilidad y evaluación del riesgo utilizando el método de Montecarlo, en donde se contrastó el tipo de compra mayorista y minorista. Los resultados señalaron que el riesgo de pérdidas económicas de la compra mayorista fue de un 30,5%, mientras que el riesgo de pérdida de la compra minorista fue de un 17,3%. A su vez, el promedio de los casos mostró que después de los primeros 3 años del negocio propuesto, la utilidad operacional promedio de la compra minorista fue de 178 millones de pesos, mientras que para la opción mayorista 138 millones de pesos. Por lo tanto, se concluyó que la mejor opción fue la compra minorista. De acuerdo a las entrevistas realizadas no fue posible identificar una industria especialmente interesada en la energía fotovoltaica y se infirió que la decisión de comprar un sistema fotovoltaico depende del cliente en específico y no de una industria, más bien es un ejercicio costo-beneficio. Finalmente se define una unidad de venta de sistemas fotovoltaicos de 100 kWp a un precio de entre 62.5 y 69,4 millones de pesos, precio que se define de acuerdo al cliente y el contexto de negociación. El modelo de negocios propuesto tiene una posibilidad promedio de VAN de 98 millones de pesos chilenos con una TIR de 111%, tomando en cuenta una inversión inicial de 17,4 millones de pesos.