Memoria para optar al título de Ingeniera Civil Mecánica / Chile tiene un elevado potencial para el desarrollo de la energía solar en su territorio, debido a los altos niveles de radiación en el norte del país. La energía solar fotovoltaica, que utiliza semiconductores y la energía solar de concentración, que utiliza espejos o lentes son las dos grandes tecnologías que se han desarrollado en el país. Sin embargo, mientras la tecnología solar fotovoltaica ha sido ampliamente utilizada tanto a nivel industrial como residencial, la tecnología solar de concentración ha tenido una penetración bastante más lenta. Se esgrime generalmente que la razón de la lenta entrada de esta tecnología es que es intensiva en costos de instalación, lo que la hace menos competitiva frente a la, bastante menos costosa, solar fotovoltaica. No obstante, la alta radiación en el país aprovechable por la tecnología solar de concentración y su capacidad de trabajar con almacenamiento térmico de energía la hacen atractiva como fuente alternativa de energía. En este trabajo de título se analizan las configuraciones de variables de diseño como el múltiplo solar y las horas de almacenamiento de energía térmica tales que puedan producir un máximo de los ingresos de una planta generadora de energía eléctrica de tipo solar de concentración de torre solar. Este análisis se realiza dentro del contexto del mercado eléctrico chileno, luego, se realiza el estudio en el marco de tres escenarios de despacho de energía eléctrica: despacho constante, según curva de demanda y según peaks de demanda y se utilizan proyecciones de costos marginales a largo plazo, para considerar sus fluctuaciones. Para realizar este análisis, se desarrollan los modelos matemáticos que representan los escenarios de despacho, para ingresarlos como datos de entrada al software System Advisor Model, en donde se simula el comportamiento de la planta. Luego, se desarrolla el modelo de optimización de maximización de ingresos para finalizar calculando el valor actual neto y la tasa interna de retorno como indicadores de rentabilidad, y el costo nivelado de energía como indicador de competitividad económica. Los resultados muestran que existen fuertes diferencias en rentabilidad entre los tres tipos de despacho, siendo el escenario según curva de demanda el que presenta la mayor rentabilidad. Dado que esta modalidad de despacho permite que se inyecte energía a la red de forma selectiva, se puede forzar a la planta a operar a toda su capacidad en las horas donde existe mayor demanda y por lo tanto donde la energía inyectada puede venderse a un mayor precio. No obstante este resultado, este escenario no presenta el menor LCOE, siendo el escenario de despacho constante el que presenta el menor valor de este indicador, debido a que en este escenario es donde se presenta la mayor cantidad de energía generada en un año.

Memoria para optar al título de Ingeniero Civil Eléctrico / El proyecto Solarbosch, de la empresa Enerbosch, es un proyecto de una central de concentración solar de torre de pequeña escala, que busca aprovechar el gran potencial solar existente en Chile, sobre todo en su zona norte. Varios son los desafíos que deben ser abordados en el diseño de una planta de estas características; uno de ellos y tema principal del actual trabajo de memoria corresponde al control automático de los helióstatos encargados de redirigir la radiación solar hacia la torre. El requerimiento principal que estos deben cumplir corresponde a que el error de apunte sea el menor posible. En primer lugar, se desarrolla un modelo matemático que describe el movimiento de un helióstato con geometría de movimiento de tipo pitch/roll. Este modelo es vital para calcular la posición que debe adoptar un helióstato con el objetivo de apuntar a la torre; pero además, es necesario para desarrollar la metodología de calibración basada en el uso de una superficie objetivo ubicada en la torre central, la cual permite realizar mediciones de error. Para lograr esto último, el modelo considera posibles errores geométricos de construcción y/o instalación del helióstato, los cuales pueden ser estimados utilizando las mediciones mencionadas. En segundo lugar se presenta el sistema de control desarrollado, el cual funciona completamente en lazo abierto, siendo esto posible gracias a las ventajas que presentan los motores paso a paso en tal contexto. La posición del Sol se calcula con un algoritmo especial para aquello, luego, el modelo geométrico desarrollado es utilizado para calcular la posición que debe adoptar el helióstato en función de su posición relativa a la torre. El sistema diseñado fue aplicado e implementado en un helióstato prototipo, el cual fue construido en el contexto de un trabajo de memoria multidisciplinario entre las especialidades de Ingeniería Civil Eléctrica y Mecánica. Finalmente, para validar la metodología de calibración implementada se realizan simulaciones y pruebas en terreno utilizando el helióstato prototipo construido. De las simulaciones se obtiene que la metodología permite corregir el seguimiento de los helióstatos de forma eficaz siempre y cuando las medidas de calibración sean lo más variadas posible, esto quiere decir que hayan sido tomadas durante distintos días del año y a distintas horas. Por otro lado, las pruebas en terreno validan que el sistema de control y la metodología de calibración implementados efectivamente funcionan para un helióstato real. Como trabajo futuro se plantea que aún deben realizarse pruebas en terreno ubicando el/los helióstatos prototipos a distancias más alejadas de la superficie objetivo de calibración. Por otro lado, también debe extenderse de forma funcional el sistema de control implementado para que pueda operar en una planta con un mayor número de helióstatos.