Se observa que las obras de electrificación rural ejecutadas por los Gobiernos Locales y Regionales actualmente operadas por ellos mismos, buscan desarrollar mecanismos para suplir la ausencia de un operador, debido a que las enormes inversiones necesarias para su despliegue y el reducido poder adquisitivo de las familias rurales, hacen estas inversiones no rentables económicamente para una empresa de distribución de energía eléctrica, por lo que no tienen incentivos para asumir nueva infraestructura. En el caso de la energía no convencional, como los paneles fotovoltaicos, la práctica llevó a establecer a modo de tarifa, un cobro arbitrario, a través de un monto fijo dividido entre los usuarios y si dicho monto no era suficiente, se creaban nuevos recargos. Dicho pago solo se orientaba a los costos de operación y mantenimiento del servicio, sin considerar el periodo de vida útil de las instalaciones, lo que lleva a que cuando eran necesarias las reposiciones, éstas no se adquirían por falta de recursos, evidenciado fracasos en la medida que no eran sostenibles en su funcionamiento, quedando los usuarios sin servicio y las instalaciones abandonas. Es en este sentido, que se requiere analizar medidas que hagan sostenibles las inversiones, tanto de gestión, como regulatorias. En cuanto a estas últimas se busca ver la posibilidad de que las herramientas regulatorias existentes puedan extenderse a la infraestructura que generan los Gobiernos Locales y Regionales, pues en tanto no constituyen “empresa”, no pueden ser sujetas de mecanismos regulatorios que contribuyen con la operatividad y continuidad del servicio. Ante la falta de acceso al servicio eléctrico por las familias rurales, muchos distritos, provincias y regiones han incrementado sus iniciativas de implementación de proyectos de electrificación rural con sistemas fotovoltaicos en el marco de la inversión pública, pero sin contar con la transferencia de conocimiento de las experiencias vividas, lo cual, en tanto no se desarrollen nuevos mecanismos de gestión provocarán que muchas de estas experiencias locales recorran el mismo camino que el MINEM cuando comenzó a implementar los primeros sistemas. En este sentido, existe una serie de obstáculos institucionales, financiero-económicos, tecnológicos y a nivel de recursos humanos que impiden el desarrollo de un mercado de sistemas fotovoltaicos en el Perú. Es en este marco, que el presente trabajo tiene como objetivo proponer el diseño de una Empresa de Energía de sistemas fotovoltaicos, capaz de ser responsable de brindar el servicio eléctrico a un grupo disperso de consumidores rurales alejados de las redes eléctricas de las empresas de distribución convencionales. Para esto, se requiere introducir un diseño institucional para el desarrollo de empresas de energía rural para sistemas fotovoltaicos que asuman a su vez la responsabilidad de proveer el servicio a través de una tarifa regulada, haciendo de este modo sostenible el servicio. / Tesis

La presente investigación tiene por objetivo, proponer un modelo estratégico para viabilizar el desarrollo de proyectos de generación de electricidad, con el aprovechamiento de las ERNC en zonas rurales con población en situación de pobreza, que permita potenciar su desarrollo de manera sostenible. El estudio utiliza una metodología que se basa en la técnicas de construcción de escenarios por impactos cruzados, donde se aplica la prospectiva estratégica, así también, el diseño no experimental, en las cuales no hay manipulación de variables. Las etapas para la construcción de escenarios se basan, primero en el análisis y determinación de las variables claves (método MICMAC), luego se identifican los actores, sus relaciones y retos mediante la estrategia de actores (método MACTOR). Con los resultados anteriores y las opiniones de los expertos, se validan las hipótesis mediante el método de impactos cruzados (método SMIC). Finalmente se generan 64 posibles escenarios de la combinatoria de las 6 hipótesis, para luego seleccionar 9 de ellos, entre los cuales figura un escenario con una alta probabilidad de 27% y otros escenarios contrastados, los cuales son analizados buscando la concordancia de los hechos factibles y proponiendo caminos que conduzcan al objetivo del estudio. El modelo propone la participación del sector privado para el desarrollo de los proyectos energéticos, considerando el subsidio temporal por parte de los gobiernos, especialmente el central; un marco normativo que fomente la participación de los inversionistas; un sistema financiero que apoye al sector privado y la participación activa de universidades, fabricantes y proveedores. Para que los proyectos energéticos sean sostenibles, deberán tener la concesión otorgada por el MEM, cumpliendo aspectos relacionados al sector eléctrico y cumplir con el requisito que, en aquellas zonas donde se implemente los proyectos energéticos, el uso de la electricidad genere valor para su uso productivo. Se propone la creación de una Oficina de Coordinación de Proyectos Energéticos de uso Productivo, creado dentro del Ministerio de Desarrollo e Inclusión Social - MIDIS, cuyo objetivo es coordinar con el Ministerio de Energía y Minas, las zonas donde se concesionen los proyectos energéticos, considerando el uso de las energías renovables para generar electricidad, el impacto social de la población y las actividades productivas que generen rentabilidad de manera sostenible. Coordinan también con dicha oficina, el Ministerio de la Producción y el Ministerio de Agricultura y Riego, quienes deberán organizar a la población a la creación de PYMES para empresas productoras, distribuidoras y de comercialización en las diferentes actividades productivas. / The actually research has for goal to propose a strategic model for developing viable electricity generation projects with use of Non-Conventional Renewable Energy, focused in poverty population located in rural place to enable enhance sustainable development. The study uses a methodology based on Cross Impact Matrices and Systems, which applies strategic prospective, as well, non-experimental design in which there isn´t manipulation of variables. The steps for building scenarios are based, first analysis and determination of key variables (MIC MAC method), then its actors are identify, also relations and strategic challenges (MACTOR method). With before results and experts opinion, hypotheses are validated through cross impact (SMIC method). Finally 64 possible scenarios combinatory are generated of 6 hypotheses, then select 9 of them, which exist a scenario with a high probability of 27% and other contrasting scenarios, which are analyzed seeking the agreement of facts feasible and proposing ways to reach the goal of the study. The model proposal is through to privacy sector participation in energy project development, considering the temporary subsidy of the government, especially the central; a regulatory framework that encourages the investors participation; a financial system that supports the private sector and the active participation of universities, manufacturers and suppliers. For energy projects will be implemented, they must have the concession granted by Energy and Mine Ministry, fulfilling aspects related to electricity sector and where energy projects are implemented, these should be add value to productive use for the population. The research propose the creation of the Coordination Energy Office in Projects for Productive Use, like part of the Development and Social Inclusion Ministry, which should be coordinate with Energy and Mines Ministry, the areas where energy projects are concessioned considering the use of renewable energy to generate electricity, social impact of population and productive activities that generate sustainable profitability of the population. Also coordinate with this office, others Ministries such as Production and Agriculture and Irrigation to organize to population the creation of small companies for production, distribution and marketing of product. Keywords: Renewable Energy No Conventional - ERNC,  Cross Impact Matrices and Systems - SMIC, Productive Activities.

En el Perú el 24% de la población nacional carece de acceso al servicio eléctrico; esto significa que alrededor de 6.5 millones de peruanos permanecen al margen del desarrollo y la modernidad. En el sector rural la situación es más grave pues solamente un 32% posee suministro eléctrico. La electrificación rural en el país se viene desarrollando, en base a los Pequeños Sistemas Eléctricos; a la extensión de las Líneas de Transmisión y Subestaciones asociadas a la construcción de Pequeñas Centrales Hidroeléctricas. Se presenta el diseño de un grupo hidráulico utilizando una turbina Michell Banki de 8 a 20 kW de potencia para ser instalado en diversas localidades de la zona rural del país. El trabajo ha abarcado el diseño de un grupo de generación para el rango de potencias establecido incluyendo el diseño de la turbina, el sistema de transmisión para la transformación de energía mecánica a eléctrica, la selección del generador eléctrico y los instrumentos de control, además de la confección de la carta de trabajo de la turbina y los manuales de uso, instalación y mantenimiento. El grupo se encuentra diseñado para operar a 1800 revoluciones por minuto, con un caudal de diseño de 85.8 l/s y un salto neto necesario de 45.9 metros. El rotor esta compuesto por 24 álabes con un diámetro exterior de 149 milímetros y un ancho de 160 milímetros. Para regulación del caudal de entrada y con ello de la potencia de salida cuenta con un álabe directriz ubicado en el inyector de la turbina y regulable a través de una manivela exterior. La turbina estará conectada a un motor asíncrono trifásico de 4 polos operando como generador. Se podría hacer un paralelo entre este equipo y un grupo electrógeno. Mientras que en la parte técnica no se observará gran diferencia si la habrá en la parte económica, pues si bien el grupo hidroenergético presenta una inversión inicial mucho mayor que la del grupo electrógeno, prácticamente no tiene costo de operación. Por lo que para proyectos a largo plazo se presenta como una excelente opción. El costo del proyecto esta alrededor de los US$ 42 000 sin incluir el impuesto general a las ventas. El equipo en cuestión será capaz de trabajar en una amplia zona de trabajo. Pudiendo operar en múltiples combinaciones de salto y caudal que cumplan con la relación que se muestra en el desarrollo del trabajo. Con esto se logra un equipo con una alta flexibilidad de utilización. Con ello es posible tener una producción en masa de este equipo y destinarlo a ser utilizado en la electrificación de pequeños poblados en zonas alejadas del país que se ajusten a los requerimientos de caudal y salto neto del equipo. Con esto se logra también un equipo estandarizado y con ello bajar costos de reparación y de repuestos, además de tener técnicos especializados en el equipo. / Tesis

El proyecto que se está investigando, nace de la necesidad de mejorar el montaje de las estructuras de soporte que se utilizan en redes de distribución rural en baja tensión en regiones alto andinas; debido a que se cuentan con localidades, comunidades y centros poblados que están ubicados geográficamente distantes de ciudades capitales; los montajes electromecánicos en proyectos eléctricos tanto en media tensión como en baja tensión o distribución, son peligrosos, además con costos elevados, y que requieren más tiempo de lo planificado, debido a que en muchos de los casos trasladar estructuras de soporte (postes), y otros materiales necesarios se dificulta por la inexistencia de vías de comunicación (carreteras) y otras por estar en malas condiciones de transitabilidad. Debido a esto, el proyecto que se viene desarrollando busca generar una alternativa de solución que agilice y contribuya de manera eficiente los montajes electromecánicos en redes de distribución rural en baja tensión. Por lo que se ha planteado proponer el diseño de un poste armable o modular el cual permita disminuir tiempos de trabajo, traslado y montaje de cada estructura en campo, para lo cual se está proponiendo utilizar como material base de esta propuesta, un material nuevo, y con mejores cualidades que los convencionales, seleccionando la madera plástica, que están constituidas a base de materiales reciclados como plásticos de uso industrial y/o doméstico. Luego se ha seleccionado parámetros de trabajo, los cuales limitaran las características del diseño y permitirán tomar una mejor decisión para proponer el diseño CAD del poste; en este estudio se está proponiendo un modelo, el cual ha sido analizado matemáticamente para luego mediante el software de diseño SolidWorks Simulation analizar el comportamiento del compartimiento de las estructura proyectada bajo el criterio de energía de deformación. Para finalizar, se realizó un estudio técnico económico, que muestra la reducción de costos al generar un poste de maderas plásticas a base de residuos sólidos plásticos, con lo cual se desarrolla un nuevo enfoque para iniciar la utilización y generación de postes armables a base de maderas plásticas por ser económicamente aceptables, además de mejorar los montajes electromecánicos en el sector rural. / Tesis

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Magíster en Ciencias de la Ingeniería, Mención Eléctrica / Ingeniera Civil Electricista / Debido a la geografía Chilena, aún existen localidades aisladas de los cuatro grandes sistemas eléctricos que proveen energía al país. Considerando esta situación y el hecho de que Chile posee abundantes recursos renovables no convencionales para generar energía eléctrica, se plantea la posibilidad de instalar centrales de generación distribuida para estas localidades, de manera de robustecer los sistemas principales ya existentes. El Centro de Energía de la Universidad de Chile, instaló en 2010 una micro-red con generación distribuida en la localidad de Huatacondo, región de Tarapaca, que incorpora recursos renovables. Dicha comunidad, contaba con 10 horas diarias de energía previo a la instalación de la micro-red. Ésta micro-red está diseñada para operar con un EMS (Energy Management System), que realiza los despachos de las unidades, de manera de optimizar los costos de generación. Una de las entradas a este sistema corresponde a la predicción de demanda y además incorpora un sistema de gestión de demanda. El primero de los objetivos de esta tesis es el diseño del bloque de predicción de demanda, para lo cual se utilizaron modelos difusos de Takagi y Sugeno, tomando en cuenta el comportamiento no lineal que presenta la demanda. El modelo está diseñado para entregar las predicciones que el EMS necesita, es decir, para un horizonte de 2 días. Al derivar el modelo, se incluye a las etapas de identificación, un análisis de estabilidad basada en los teoremas Tanaka y Sugeno (1990). El modelo final consta de cuatro reglas y 96 regresores, es decir, la demanda futura depende de la demanda del día anterior. Como resultado, se obtiene un modelo que logra entregar predicciones para horizontes de dos días, con errores entorno al 14%. También se analizó la predicción utilizando el optimizador del EMS, la predicción con modelo difuso tenía un error 11% menor a la predicción usada originalmente, lo que se tradujo en una disminución del 15% de los costos para la optimización a dos días. El segundo objetivo corresponde a desarrollar una metodología para modelar la variación del consumo ante las señales de gestión de demanda, utilizando para esto modelos difusos de Mamdani. La base de reglas se construyó a partir de la información de encuestas realizadas a los habitantes de Huatacondo, a los que se les preguntó sobre su consumo eléctrico habitual y cómo este cambiaria para diferentes señales de gestión. A partir de las encuestas se realizó un perfil base para cada casa los que se compararon con los cambios que dijeron realizarían para diferentes señales de gestión, a partir de esto se extrajeron siete reglas difusas. Los conjuntos de entrada al modelo corresponden a la hora y la señal de gestión, mientras que la salida es la variación esperada en el consumo. Finalmente, se utilizan intervalos difusos para determinar el rango dinámico para el factor de desplazamiento de carga. Esto se probó en el EMS, utilizando dos intervalos de distinta amplitud y comparándolos con el caso sin desplazamiento de carga, obteniéndose que a mayor amplitud del intervalo, los costos disminuyen hasta en un 27%.

Memoria para optar al título profesional de Ingeniera en Recursos Naturales Renovables / Uno de los principales incentivos para el desarrollo de proyectos innovadores de energización es hacer realidad la electrificación para zonas rurales aisladas con la inserción de energías renovables en estos proyectos, especialmente en países en vías de desarrollo. Esta solución energética está basada principalmente en un modelo de cogestión, el cual resulta eficiente y competitivo en comparación con otro tipo de modelo de gestión. Por lo tanto, para la mayoría de los países, el proceso de cogestión es la única opción para proyectos implementados en zonas rurales aisladas. Por otro lado, para que la cogestión de un proyecto sea exitosa, es esencial que los actores sociales involucrados asuman su responsabilidad en la gestión del proyecto. Es por esto, que se generó una propuesta metodológica de evaluación de proyectos de micro-redes en comunidades rurales de Chile que permitirá la evaluación del proceso de cogestión para potenciar la sustentabilidad y el éxito de este. Se generó la propuesta metodológica inicial, que consta de las dimensiones, subdimensiones, variables, indicadores y el cuestionario para la evaluación. Posteriormente se aplicó en el proyecto de micro-red ESUSCON, ubicado en la comunidad de Huatacondo, comuna de Pozo Almonte, Región de Tarapacá. Se realizaron las correcciones de los errores y se generó la propuesta metodológica final, compuesta por 5 dimensiones, 17 subdimensiones, 40 variables, 40 indicadores (cuantitativos y cualitativos) con sus respectivas fichas y un cuestionario para la evaluación, junto con la descripción de 6 etapas para la evaluación para facilitar a organismos desarrolladores de proyectos o comunidades que deseen evaluar el proceso.

Se observa que las obras de electrificación rural ejecutadas por los Gobiernos Locales y Regionales actualmente operadas por ellos mismos, buscan desarrollar mecanismos para suplir la ausencia de un operador, debido a que las enormes inversiones necesarias para su despliegue y el reducido poder adquisitivo de las familias rurales, hacen estas inversiones no rentables económicamente para una empresa de distribución de energía eléctrica, por lo que no tienen incentivos para asumir nueva infraestructura. En el caso de la energía no convencional, como los paneles fotovoltaicos, la práctica llevó a establecer a modo de tarifa, un cobro arbitrario, a través de un monto fijo dividido entre los usuarios y si dicho monto no era suficiente, se creaban nuevos recargos. Dicho pago solo se orientaba a los costos de operación y mantenimiento del servicio, sin considerar el periodo de vida útil de las instalaciones, lo que lleva a que cuando eran necesarias las reposiciones, éstas no se adquirían por falta de recursos, evidenciado fracasos en la medida que no eran sostenibles en su funcionamiento, quedando los usuarios sin servicio y las instalaciones abandonas. Es en este sentido, que se requiere analizar medidas que hagan sostenibles las inversiones, tanto de gestión, como regulatorias. En cuanto a estas últimas se busca ver la posibilidad de que las herramientas regulatorias existentes puedan extenderse a la infraestructura que generan los Gobiernos Locales y Regionales, pues en tanto no constituyen “empresa”, no pueden ser sujetas de mecanismos regulatorios que contribuyen con la operatividad y continuidad del servicio. Ante la falta de acceso al servicio eléctrico por las familias rurales, muchos distritos, provincias y regiones han incrementado sus iniciativas de implementación de proyectos de electrificación rural con sistemas fotovoltaicos en el marco de la inversión pública, pero sin contar con la transferencia de conocimiento de las experiencias vividas, lo cual, en tanto no se desarrollen nuevos mecanismos de gestión provocarán que muchas de estas experiencias locales recorran el mismo camino que el MINEM cuando comenzó a implementar los primeros sistemas. En este sentido, existe una serie de obstáculos institucionales, financiero-económicos, tecnológicos y a nivel de recursos humanos que impiden el desarrollo de un mercado de sistemas fotovoltaicos en el Perú. Es en este marco, que el presente trabajo tiene como objetivo proponer el diseño de una Empresa de Energía de sistemas fotovoltaicos, capaz de ser responsable de brindar el servicio eléctrico a un grupo disperso de consumidores rurales alejados de las redes eléctricas de las empresas de distribución convencionales. Para esto, se requiere introducir un diseño institucional para el desarrollo de empresas de energía rural para sistemas fotovoltaicos que asuman a su vez la responsabilidad de proveer el servicio a través de una tarifa regulada, haciendo de este modo sostenible el servicio. / Tesis

Ingeniero Civil Eléctrico / Las micro-redes han surgido como solución para aquellas comunidades que se encuentran aisladas y desconectadas de los grandes sistemas de energía. En estas micro-redes, los recursos renovables de generación son escasos y de alta variabilidad, por lo que es crítico definir un esquema de operación que optimice la operación, que es el sistema de gestión de la energía (Energy Management System - EMS). Una de las estrategias con las que se cuenta, es realizar gestión de la demanda (Demand Side Management - DSM), que busca modificar el consumo de los usuarios. Para diseñar una estrategia de DSM, es de importancia tener una estimación de la respuesta de los usuarios frente a ella, para así determinar entre qué rangos se puede esperar que los usuarios varíen su consumo y determinar qué indicaciones enviar al consumidor para generar una respuesta deseada. En la comunidad de Huatacondo, al norte de Chile, se encuentra instalada una micro-red aislada desde el año 2010. Esta micro-red cuenta con un EMS que se encarga del despacho de la energía y busca minimizar los costos de operación. La estrategia de DSM implementada consiste en un semáforo indicativo que puede mostrar las luces verde, amarilla y roja, correspondientes a aumentar, mantener y disminuir el consumo, respectivamente. Si bien las señales mostradas por el semáforo tienen un significado intuitivo, no se tiene una cuantificación de la respuesta que generan sobre los usuarios, por lo que este conocimiento no se incorpora al proceso de optimización. En esta memoria se aborda el problema de modelar la respuesta para tener una estimación del rango real en el que responderán los usuarios, con el fin de generar una gestión de demanda adecuada sobre ellos y así, optimizar el funcionamiento de la micro-red. Con la obtención de un modelo se posibilita la inclusión de este conocimiento al proceso de optimización del EMS. Dado que se cuenta con pocos datos del DSM funcionando, se desarrolla un simulador de consumo con y sin gestión de demanda para la comunidad, que genera datos que permiten modelar la respuesta de los usuarios en base a la hora y color del semáforo que se tienen como entradas. Este modelo se compara con una tabla obtenida a partir del cálculo de las medias de los datos de entrenamiento. Con esta modelación, se pueden determinar los factores de desplazamiento máximos y mínimos esperados para cada hora. Los resultados simulados en el optimizador fuera de línea del EMS con el método propuesto muestran una disminución de los costos de combustible diésel utilizado, reduciéndose hasta un 3.55% respecto a un caso base sin DSM.

El presente trabajo busca ser una buena alternativa en la instalación de grupos hidroenergéticos en las Pequeñas Centrales Hidroeléctricas que se construyen en el Perú y de este modo cubrir el déficit de electrificación en zonas rurales. Para ello, se ha planteado el diseño de un grupo hidroenergético que opere con una turbina estandarizada Michell- Banki debido a que esta turbina tiene una buena eficiencia dentro de un amplio rango de caudal, bajo costo y es de fácil fabricación local. La función principal del grupo hidroenergético es aprovechar la energía cinética de una caída de agua y transformar el trabajo técnico en el eje de la turbina en energía eléctrica para su uso en zonas rurales, de manera que se pueda mejorar la calidad de vida de los habitantes de estas localidades. Para el desarrollo de este trabajo se ha realizado el diseño hidráulico del rodete y del inyector, que son los principales componentes de la turbina. Esto se ha realizado mediante una metodología en la cual los únicos parámetros de entrada son la potencia de 120 kW generada en el eje de la turbina y el rango de variación de la velocidad específica de la turbina Michell-Banki. Las características nominales de la turbina son las siguientes: 120 kW generados en el eje de la turbina Michell-Banki, velocidad de giro igual a 1800 rpm, 82% de eficiencia hidráulica a plena carga, velocidad específica de la turbina igual a 100, caudal de diseño igual a 0.19 m3/s y salto neto igual a 75.4 m. Debido a las características de las turbinas Michell-Banki el grupo hidroenergético puede trabajar conservando una buena eficiencia en un rango de potencias desde 63.8 kW hasta 120 kW, en un rango de salto neto desde 50.8 m hasta 113.8 m y en un rango de caudal desde 0.11 m3/s hasta 0.22 m3/s. Una vez finalizado el diseño hidráulico se ha realizado el diseño mecánico de todos los componentes del grupo hidroenergético como eje del rodete, apoyos del eje del rodete, carcasa, bastidor, además de la verificación por resistencia del rodete y del inyector. Por otro lado, se ha diseñado la pieza de transición entre la salida de la tubería de presión de sección circular y la entrada del inyector de sección rectangular. Además, se ha seleccionado el generador eléctrico y se ha diseñado el sistema de transmisión de potencia entre la turbina y el generador, de tal manera que este gire a su velocidad de sincronismo. El costo del grupo hidroenergético de 120 kW utilizando una turbina Michell-Bank es aproximadamente S/. 40,391.97 considerando costos ingeniería, costos de fabricación y costos de equipos de compra directa. / Tesis