El presente Plan Estratégico para el sector de generación de energía eólica ha sido escrito proyectándolo a un plazo de desarrollo de diez años hasta el 2028. Este estudio busca la interrelación entre todos los actores del sector con la finalidad de lograr el crecimiento de la industria en el Perú y la internacionalización de la misma. Para alcanzar los objetivos a largo plazo trazados se definieron estrategias que se implementarán a corto y mediano plazo. Desde el 2008, con apoyo del Estado, se iniciaron procesos para la implementación de proyectos basados en energía eólica y otros tipos de energías renovables. En el año 2016, la energía eólica representó el 2.2% del total de la energía generada en el país y cuenta con proyección de crecimiento, dado que el Perú posee un gran potencial de este recurso renovable. La creciente demanda nacional y el desabastecimiento de energía eléctrica en algunas zonas del territorio peruano, especialmente en las zonas rurales, sumado al gran potencial eólico del Perú, en lugares como Ica, Cajamarca, Lambayeque, Piura, La Libertad, etc., representan un escenario ideal para atraer inversionistas nacionales y extranjeros que propicien el desarrollo del sector de la generación de energía eólica en el país. Como consecuencia del desarrollo e implementación del presente plan estratégico y el análisis realizado del sector de generación de energía eólica, se plantea la implementación de estrategias específicas, a través de las cuales se alcanzarán los objetivos de largo plazo orientados a incrementar las ventas, maximizar la rentabilidad y generar mayor empleabilidad dentro del sector de generación de energía eólica en el Perú / This Strategic Plan for the Wind Power Generation Sector and the sustainability was written thinking of ten years period until 2028. This study seeks an interrelation among all the stakeholders in order to achieve the growth of this sector in Peru and its internationalization. To achieve the long-term objectives outlined strategies were defined in order to be implemented in short-term and medium-term. Since 2008, many processes for the implementation of projects based on renewable energy were started with the government support. In 2016, wind energy is just 2.2% of the total energy generated in the country but it has an outstanding projection, since it has the necessary potential. The growing national demand and the shortage of electricity in some areas of the Peruvian territory, especially in rural areas, added to the great wind potential of Peru, in places like Ica, Cajamarca, Lambayeque, Piura, La Libertad, etc., where the usable winds for the generation of wind power energy represents an ideal scenario to attract national and foreign investors that propitiate the development of the wind power generation sector in the country. Because of the development of the Strategic Plan and the analysis carried out of the wind power generation sector, the implementation of specific strategies is proposed, through long-term objectives aimed at protecting the environment, improving sales, improving investment, generate greater employability within the wind power generation sector in Peru

The efficient use of energy is a major issue nowadays. Environmental and economic purposes push various investigations to focus on the performances of energy systems and equipment. In the context of the coming energy transition, Heat, Ventilation and Air Conditioning (HVAC) systems will certainly take an increasing and worldwide importance. In this work, energy and exergy analysis are used to assess the performances of each component of an air treatment station. Results of energy and exergy analysis for each process are presented. The most important result is that simple heating and cooling processes with deshumidification have the worst exergy efficiencies; and that both processes represent almost all the exergy losses of the studied HVAC system.

No autorizada por el autor para ser publicada a texto completo / El Parque Natural Karukinka es un área protegida privada de 312.000 hectáreas ubicado en Tierra del Fuego, extremo sur de Chile. Sus instalaciones son antiguas instalaciones ganaderas y forestales que han sido reacondicionadas para el soporte de actividades de investigación y de turismo tendientes a la conservación. Dichas instalaciones carecen de sistemas eléctricos eficientes, lo que motiva la realización del presente proyecto de diseño y dimensionamiento para dichos sistemas buscando, de esta manera, constituir una herramienta facilitadora para el desarrollo exitoso del proyecto de conservación. El presente trabajo incluye el diseño de cuatro sistemas eléctricos híbridos aislados de la red e independientes entre sí, que combinan generación Diésel con aquélla basada en energías renovables no convencionales (ERNC), las cuales se restringen, en este caso, a las energías fotovoltaica y eólica. Los medios de almacenamiento energético considerados son los bancos de baterías de ciclo profundo y el hidrógeno. Para llevar a cabo el proceso de diseño, se procede a caracterizar de manera detallada la disponibilidad del recurso eólico y solar en los puntos de interés dentro del parque, al mismo tiempo que se generan los perfiles de demanda mensuales, según la operación actual o proyectada para cada punto de interés dentro del parque. Por otro lado, se determinan las principales componentes del sistema híbrido, caracterizándolas de manera teórica, obteniendo los parámetros que las definen en la práctica para el rango de potencias considerado, y realizando finalmente la definición de los costos asociados a cada una de ellas. Posteriormente se evalúan las distintas alternativas de suministro eléctrico factibles para satisfacer la demanda, optimizándolas de acuerdo al costo presente neto (CPN), al mismo tiempo que se analizan las emisiones de CO2 que produce cada una, observándose que a pesar de las diferencias en las demandas y en los recursos energéticos, los sistemas híbridos óptimos incluyen las mismas tecnologías. Se demuestra así la importancia de incluir bancos de baterías para disminuir la energía excedente y las emisiones atmosféricas. De igual manera, se concluye que los sistemas óptimos son los que combinan generación Diésel y eólica con dichos bancos de baterías, notándose además la conveniencia de ampliar la potencia eólica instalada para lograr una paulatina disminución de las emisiones de efecto invernadero. También se demuestra que la tecnología fotovoltaica, a pesar de presentar ventajas técnicas y ambientales, no es una alternativa óptima principalmente debido a la baja disponibilidad del recurso y a las deficiencias que presenta para complementarse (dados los perfiles de carga y de generación) con la energía eólica para lograr sistemas más eficientes. Similar conclusión se demuestra para las tecnologías relacionadas con el hidrógeno, las cuales, principalmente debido a sus altos costos de inversión actuales, no son una alternativa factible de ser introducidas en los sistemas analizados. Se espera con el presente proyecto, fomentar la introducción paulatina de la energía eólica de microescala a distintas instalaciones ganaderas, forestales o residenciales en Tierra del Fuego, así como constituir una base de interés y estudio para la realización de proyectos de similar naturaleza en otras zonas de nuestro país que requieran de suministro eléctrico a través de sistemas híbridos aislados.

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Ingeniero Civil Eléctrico / Las tecnologías ERNC han ido en aumento a nivel mundial en el último tiempo, diferentes operadores de sistemas se han enfrentado a nuevos desafíos para mantener la estabilidad del sistema, particularmente, la estabilidad de frecuencia, donde la inserción masiva de generación renovable empeora la respuesta en frecuencia del sistema producto de la conexión vía conversor en el caso de centrales fotovoltaicas y eólicas. Chile no es la excepción, según los informes del Servicio de Evaluación Ambiental (SEA), existen gran cantidad de proyectos ERNC, tanto para el Sistema Interconectado Norte Grande (SING) como para el Sistema Interconectado Central (SIC) que pretenden entrar en operación en el sistema. Por ello se hace necesario investigar con estudios dinámicos los posibles problemas ante la inserción masiva de nuevas tecnologías renovables, y también poder mitigar los diferentes problemas, en particular la respuesta inercial, la cual es empeorada ante la inserción masiva de ERNC conectadas vía conversor. Dado lo anterior, se trabaja en un escenario proyectado al año 2030, con el fin de evaluar la estabilidad en frecuencia en el sistema SIC-SING interconectado frente a una alta generación eólica. El estudio consiste en hacer un análisis de sensibilidad para diseñar esquemas de control inercial adecuado a los generadores eólicos DFIG para poder contribuir a la respuesta inercial del sistema ante contingencias, y por consiguiente, mejorar la respuesta en frecuencia del sistema, manteniendo la estabilidad de este. Se implementan 3 esquemas de control inercial en los DFIG, el primero de ellos, el control droop, el cual mejora el punto mínimo de frecuencia (Nadir) que se alcanza ante desbalances carga/generación. Se obtuvo que la mejor respuesta inercial se alcanza cuando el control droop tiene valores de 16% para el estatismo y una constante de tiempo de 20 segundos para el filtro pasa alto. Se mejora un 3,05% los índices de desempeño ponderados en comparación con el caso base. El segundo esquema de control, el control inercial derivativo, mejora principalmente la tasa de cambio de la frecuencia (ROCOF), donde se obtuvo que la mejor respuesta inercial se alcanza cuando las variables constante de inercia y constante de tiempo del filtro pasa bajo toman valores de 12 y 2 segundos respectivamente. Con estos valores se ve una mejora del 4,67% en los índices de desempeño ponderados. Finalmente el esquema de control, que combina los dos controles anteriores, presenta mejoras tanto en el ROCOF como en el Nadir, sin embargo empeora el error en régimen permanente. Se tiene que sus valores óptimos son para el estatismo igual a 25% y constante de inercia de 12 segundos. Con los valores óptimos, se tiene una mejora del 4,34% en los índices de desempeño ponderados, en comparación con el caso base. Se determinó que el mejor esquema de control a implementar en los DFIG para el escenario proyectado, es el control inercial derivativo, que presenta el mejor valor de índices ponderado.

El uso de energías renovables en cualquier lugar de nuestro país requiere tener información actualizada sobre las características y operación de las alternativas de equipos que se pueden instalar. También es muy importante el conocer si existe o no recurso disponible en el lugar donde se planea realizar la instalación Actualmente en nuestro país sólo existen datos confiables respecto del recurso solar, tal vez este hecho ha influido en que la energía solar sea la que más aceptación tenga en nuestro medio, sin embargo existe también energía del viento que puede y debe ser aprovechada. En este trabajo se realiza un estudio de las características de salida de energía que tendría un sistema híbrido (solar–eólico) en la localidad de Ilo. Se escoge este lugar debido a que se cuenta con datos precisos de viento (velocidad y dirección) proporcionados por la Municipalidad Provincial de Ilo, asimismo se tienen disponible los datos de radiación solar y con ello es posible realizar un estudio preciso sobre la salida de energía del sistema. Para lograr esto se desarrolla en los primeros capítulos la metodología que permite hacer el tratamiento estadístico de los datos con que se cuenta. Teniendo como base un ejemplo hipotético, pero bastante realista, de consumo de energía en una localidad rural se establecen la demanda de energía que se requiere para satisfacer necesidades básicas de luz y agua. Finalmente y estableciendo a partir de las alternativas que ofrece el mercado, la configuración del sistema solar–eólico, se puede conocer la energía que es capaz de suministrar el sistema y hacer la comparación con la alternativa de grupo electrógeno la cual es una de las más utilizadas en nuestro país para suministrar energía en situaciones de aislamiento.

La inversión de proyectos de energías renovables es un mecanismo para incentivar medidas y actividades limpias que ayuden a contrarrestar los daños causados por actividades energéticas generadas por combustibles fósiles. La literatura señala que este tipo de inversión es una gran fuente para generar ingresos, puesto que los proyectos de parques eólicos son proyectos de alta rentabilidad y retorno de recuperación de capital de corto-mediano plazo. Los ingresos del proyecto son dirigidos tanto a los dueños de este como a los residentes de la zona del proyecto, lo que genera conlleva a una mejora en la calidad de vida de los habitantes. Sin embargo, debido a las características del proyecto, la perspectiva social y ambiental son ámbitos importantes que se deben tomar en cuenta para intentar afirmar que los proyectos eólicos son realmente beneficiosos, pues surgen problemas que no son tomados en cuenta al priorizar principalmente los beneficios económicos. Es por ello que, los objetivos del presente trabajo de investigación son el estudio de los costos y beneficios del proyecto, la determinación de los ganadores y perdedores del proyecto, y, el planteamiento del impacto socioambiental del proyecto. Para ello, se ha escogido el proyecto de parque eólico San Juan para su evaluación. Primero se procede con una evaluación económica a partir de un flujo de caja económico para analizar la rentabilidad del proyecto y luego se analiza el contexto socioambiental a través de una evaluación preliminar derivada del método de evaluación social multicriterio. A partir de estas evaluaciones se concluye que el proyecto analizado es rentable en un mediano plazo, además contribuye a la no contaminación de emisiones lo que lo hace una buena medida de incentivo de inversión, sin embargo, hay la posibilidad de que surjan conflictos sociales por una mala distribución de ingresos y dominios de las tierras. / Investing in renewable energy projects is a mechanism to encourage clean measures and activities that help counteract the damage caused by energy activities generated by fossil fuels. The literature indicates that this type of investment is a great source to generate income, since wind farm projects are projects with high profitability and return on capital recovery in the short medium term. The income of the project is directed both to the owners of this and to the residents of the project area, which generates an improvement in the quality of life of the inhabitants. However, due to trying the characteristics of the project, the social and environmental perspective are important areas that must be considered to affirm that wind projects are in fact beneficial, since problems arise that are not considered when prioritizing mainly economic benefits. That is why the objectives of this research work are the study of the costs and benefits of the project, the determination of the winners and losers of the project, and the approach to the socio-environmental impact of the project. For this, the San Juan wind farm project has been chosen for its evaluation. First, an economic evaluation is carried out from an economic cash flow to analyze the profitability of the project and then the socio-environmental context is analyzed through a preliminary evaluation derived from the social multi-criteria evaluation method. From these evaluations, it is concluded that the analyzed project is profitable in the medium term, in addition to contributing to the non-pollution of emissions, which makes it a good investment incentive measure, however, there is the possibility that social conflicts may arise due to poor distribution of income and land ownership.

En el mundo actual es cada vez más evidente la tendencia de cambiar las fuentes de energías tradicionales por otras que sean más limpias, eficientes, y que además estén al alcance del sector rural. Una de estas alternativas energéticas es la energía eólica, para la cual se utilizan máquinas conocidas como aerogeneradores; los cuales convierten la energía cinética del viento en energía eléctrica. Dado que la velocidad del viento aumenta con la altura, se prefiere que los aerogeneradores se ubiquen a cierta distancia suelo, para lo cual cuentan con estructuras que las posicionan a la altura ideal. Dichas estructuras son típicamente torres esbeltas y deben soportar el peso de los equipos, el empuje del viento a lo largo de la estructura, cargas sísmicas, entre otras; por tal motivo el diseño de estos componentes estructurales debe tener en cuenta todos los factores de diseño para asegurar el correcto funcionamiento del aerogenerador. La presente tesis tiene como objetivo conocer el comportamiento estático y dinámico de un aerogenerador prototipo de 3kW, como una iniciativa de apoyo al sector rural, utilizando simulación numérica por el método de elementos finitos (MEF). Para lograr el objetivo planteado se realizó un estudio previo analítico de los componentes estructurales para poder obtener valores de esfuerzos, desplazamientos y reacciones referenciales, así como un estudio vibratorio de la torre para obtener valores de frecuencias naturales referenciales. Al comparar los valores obtenidos se encontró que los errores porcentuales entre los distintos métodos estuvieron alrededor de 10% Posteriormente se realizaron diversos ensayos en modelos cada vez más complejos hasta llegar a modelos que se asemejaron en gran medida a la estructura del aerogenerador y que también cumplieron los criterios y resultados analíticos. Luego de tener un modelo totalmente validado se procedió a cargar el modelo con distintas combinaciones de carga para evaluar el comportamiento de la estructura bajo diversas condiciones. Después de evaluar los diversos resultados obtenidos se determinó que el mayor problema de la torre se encuentra en la unión entre la torre y cables tensores (factor de seguridad de 1.14); las cuales en caso de fallar comprometerían toda la estructura de la torre. Por lo tanto se propusieron modificaciones para evitar un colapso inmediato en caso alguna de las uniones falle.

En la actualidad el Perú se encuentra en un proceso de transformación debido al crecimiento económico que se está viviendo, el cual va acompañado de una creciente demanda de energía a consecuencia de que diversas plantas industriales se han consolidado, razón por la cual se están tomando en cuenta otras fuentes de energía alternativas, tales como las fuentes de energía renovable, más concretamente la energía producida por aerogeneradores y celdas fotovoltaicas para complementar esta demanda. En los últimos años la energía eólica y solar ha experimentado un desarrollo tecnológico considerable y han incrementado su competitividad en términos económicos en relación con otras fuentes de energía. La fuerza del viento se aprovecha a través de aerogeneradores que generan energía eléctrica, para tener grandes potencias instaladas, estos se agrupan en los denominados “Parques eólicos”. Por otro lado, la energía fotovoltaica emplea la luz proveniente del sol a través de celdas fotovoltaicas para producir electricidad. En la actualidad, los países que conforman la Unión Europea lideran en cuanto a la explotación y uso de la energía eólica y solar, seguidos de China, Estados Unidos y Alemania. En América Latina, el país en donde más se está desarrollando estas fuentes renovables de energía es Brasil debido a la sólida infraestructura industrial y una adecuada red eléctrica, así como una creciente demanda energética. Los parques eólicos y los sistemas fotovoltaicos son instalados en lugares en donde se den las mejores condiciones de viento e irradiación solar y que además estén alejados de los sistemas eléctricos convencionales, que justifican los costos de instalación de estos sistemas. Por lo cual se hace necesario un previo análisis acerca de las condiciones meteorológicas más importantes, tales como la velocidad del viento y la irradiación solar. Esto permitirá tomar mejores decisiones acerca de una posible instalación de uno o ambos sistemas antes mencionados A partir del registro histórico de las variables meteorológicas se puede decidir posibles lugares de instalación, por tanto evitar pérdidas económicas por instalaciones de sistemas inadecuados debido a la falta de un análisis previo.

Amongst the available renewable energy sources, offshore wind energy is having a rapid expansion. Renewable energies are viewed as an environmental benign alternative to the energy production based on fossil fuels, but the emerging development of offshore wind energy has also raised public concern over its potential impact on seabird communities. To assess this impact, seabird distribution and abundance maps are usually included in Strategic Environmental Assessments (SEA) and Environmental Impact Assessments (EIA). Nevertheless few studies have attempted to develop analytical methods to assess quantitatively the potential impacts of offshore wind farms on birds based on seabird distribution data. This PhD study aims to contribute to fill in this gap in the methodological approach. The thesis is a compilation of four studies, two published papers, one submitted manuscript and another ready for submission. These studies focus on different analytical approaches that integrate the spatial and temporal dimension of seabird distribution at large scale and regional and local scale. After presenting these integrative tools I provide practical guidelines for practitioners on how to integrate the tools in the design of SEAs and EIAs. / D’entre totes les fonts d’energia renovable disponibles actualment, l’energia eòlica marina està tenint una ràpida expansió. Les energies renovables es veuen com una bona alternativa per reduir el nostre ús dels combustibles fòssils. El desenvolupament de l’energia eòlica marina, però, també planteja incògnites i preocupació respecte els seus possibles efectes sobre les comunitats d’aus marines. Per avaluar aquest impacte, tant els mapes de distribució com els mapes d’abundància de les aus marines es solen incloure en les avaluacions ambientals estratègiques (AAE) i les avaluacions d'impacte ambiental (AIA). No obstant això, pocs estudis han intentat desenvolupar mètodes analítics per quantificar els impactes potencials dels parcs eòlics marins basats en les dades de distribució i abundància de les aus. Aquest treball de doctorat té com a objectiu contribuir a omplir aquest buit que hi ha a nivell metodològic. La tesi és un recull de quatre estudis, dos articles publicats, un manuscrit enviat i un altre llest per enviar. Aquests estudis es centren en diferents mètodes analítics que integren la dimensió espacial i temporal de la distribució d'aus marines a gran escala i a escala regional i local. Després de presentar aquestes eines d'integració en detall, presento una sèrie de recomanacions i directrius pràctiques sobre la manera òptima d'integrar aquestes eines en el disseny d'EAE i EIA, dirigides principalment a tots aquells experts involucrats en el disseny d’Avaluacions ambientals, tant a nivell estratègic com local. / De entre todas las fuentes de energía renovable disponibles actualmente, la energía eólica marina destaca por su rápida expansión. Las energías renovables están muy bien consideradas como alternativa para reducir nuestro uso de combustibles fósiles. Sin embargo, el desarrollo de la energía eólica marina también plantea incógnitas y cierto grado de preocupación respecto a sus posibles efectos sobre las comunidades de aves marinas. Para evaluar este impacto, se suele incluir mapas de distribución y de abundancia de aves en las Evaluaciones Ambientales Estratégicas (EAE) y las Evaluaciones de Impacto Ambiental (EIA) para este tipo de instalaciones. Sin embargo, pocos estudios han intentado desarrollar métodos analíticos para cuantificar los impactos potenciales de los parques eólicos marinos basados en los datos de distribución y abundancia de las aves. Este trabajo de doctorado tiene como objetivo contribuir a llenar este vacío que existe a nivel metodológico. La tesis es una recopilación de cuatro estudios, dos artículos publicados, un manuscrito enviado y otro listo para enviar. Estos estudios se centran en diferentes métodos analíticos que integran la dimensión espacial y temporal de la distribución de aves marinas a gran escala y a escala regional y local. Tras presentar con detalle estas herramientas de integración, presento una serie de recomendaciones y directrices prácticas sobre la manera óptima de integrar estas herramientas en el diseño de los EAE y EIA, dirigidas principalmente a todos aquellos expertos involucrados en el diseño de Evaluaciones ambientales, tanto a nivel estratégico como local.