O Brasil é afortunado com sua riqueza natural e tradicionalmente faz bom uso do potencial hídrico e de biocombustíveis para compor sua matriz energética. Na década de 2010, o destaque está na implementação na matriz elétrica nacional, de sistemas de energia eólica e de energia solar fotovoltaica, estes últimos com expectativa de acentuada expansão. Alguns fatores levam a esta expectativa, como a boa irradiação solar em grande parte do país, custo da energia fotovoltaica próximo às tarifas de energia elétrica vigente, e ambiente regulatório que estimula investidores. Este trabalho descreve a saga dos atores do setor elétrico brasileiro em propiciar o desenvolvimento da cadeia da energia fotovoltaica e enfatiza a importância dos recursos humanos especializados na área. O arcabouço legal e tributário, que embasa as políticas publica de estímulo, as ações de padronização dos sistemas, as pesquisas desenvolvidas e as ações para capacitar profissionais, a partir de 1991 até 2017, estão ordenados. O cenário mundial mostra que o aumento da potência instalada de sistemas que utilizam as fontes alternativas de energia renovável leva à geração de empregos, que exigem novos conhecimentos e habilidades. A expansão, no Brasil, do número de instalações de usinas centralizadas e sistemas de geração distribuída fotovoltaica no país leva ao aumento de postos de trabalho. Um dos desafios para a continuidade da disseminação dos sistemas fotovoltaicos, que exige um contingente elevado de recursos humanos, está na formação de profissionais. São profissionais para concepção, instalação, comercialização, operação e manutenção dos sistemas. No cenário mundial, entre as modalidades de energia renovável, a cadeia da energia fotovoltaica é a que apresenta maior número de postos de trabalho por quilowatt instalado, representando cerca de 30% dos postos de trabalho. Este trabalho também aponta caminhos para a implementação de cursos na área de energia renovável e eficiência energética na Rede Federal de Educação Profissional, Científica e Tecnológica, com foco na inserção da energia fotovoltaica, seus sistemas e instalações. Para a consolidação do mercado da energia fotovoltaica é essencial que haja disponibilidade de profissionais que garantam a segurança e a eficiência na produção das instalações dos sistemas ao longo de sua vida útil. O desenvolvimento da cadeia de energia solar fotovoltaica promove a oportunidade de agregar energia sustentável à matriz energética, promove a geração de empregos e renda pelo extenso território nacional. O desenvolvimento da referida cadeia não prescinde da estruturação de uma rede de ensino com foco na área fotovoltaica. / Brazil is fortunate in natural resources and traditionally makes good use of water potential and biofuels in its energy matrix. In the 2010-decade the highlight is in the setting up of large-scale wind energy and photovoltaic solar energy systems, these last with a forecast of marked expansion. Some factors give support to this expectation; good solar irradiation in most of the countrys surface, cost reduction of photovoltaic energy being close to the current electricity tariffs and a regulatory system stimulating investors. This work describes the Brazilian electric sector actors saga on the photovoltaic energy chain development, whilst highlights the importance of photovoltaic specialized human resources. The legal and tributary framework, which is the basis of the public policy stimulus, PV systems standardization actions, the developed research, as well as the professionals training actions, from 1991 to 2017, are described. The world scenario shows that the capacity increase of renewable energy systems leads to jobs creation, which requires new knowledge and skills. The growth number of centralized generation plants and distributed photovoltaic generation systems, leads to the increase of jobs in Brazil. One of the challenges for the continuity of the photovoltaic systems dissemination, which requires a high contingent of human resources, lies in the training of professionals. These are professionals trained for the design, installation, commercialization and systems operation and maintenance. In the world scenario, among the renewable energy modalities, the photovoltaic energy chain is the one that exhibits the highest number of jobs per installed kilowatt, representing about 30% of the jobs. This work describes the renewable energy and energy efficiency courses implanted at the Rede Federal de Educação Profissional, Científica e Tecnológica focusing on the insertion of photovoltaic energy, its systems and facilities. The availability of skilled personnel is mandatory to ensure the photovoltaic energy market consolidation. Those professionals are needed to ensure the safety and the efficiency of energy production systems throughout their life cycle. The development of the photovoltaic solar energy chain promotes the opportunity to add sustainable energy to the energy matrix, promotes the generation of jobs and financial income throughout the national territory. The development of the PV chain cannot neglect the need to increase of a teaching network focused on the photovoltaic area.

Este Trabajo de Título presenta el diseño de un Plan de Negocios para un emprendimiento dedicado a la comercialización de energía solar fotovoltaica. El proyecto se enmarca en el compromiso internacional que Chile adoptó de reducir sus emisiones de carbono en un 20% para el año 2020 arguyendo a la necesidad de hacer frente al calentamiento global y al desarrollo sustentable, pero la matriz energética está orientada hacia la generación termoeléctrica. Siendo este sector económico el responsable de las mayores emisiones de carbono, se hace necesario buscar alternativas de generación que sean amigables con el medioambiente. Debido a su geografía, Chile es uno de los países con mejores índices de radiación solar, la que se puede convertir en energía eléctrica gracias a la tecnología fotovoltaica. La metodología usada para realizar este trabajo consistió, en primer lugar, en un análisis estratégico mediante un PEST y análisis de las 5 Fuerzas de Porter. El Modelo de Negocios se diseñó en base al Modelo Canvas de Alexandre Osterwalder, luego se hizo una Investigación y Estudio de Mercado y finalmente se diseñaron los planes de Marketing, Recursos Humanos y Financiero. El resultado de los análisis arrojó que el negocio tiene como mercado objetivo las cadenas de retail en Chile. Este sector es atractivo debido a su creciente consumo eléctrico, robusto desempeño económico, a la concentración de la demanda y a que su consumo eléctrico está en fase con la producción fotovoltaica pero, principalmente, debido a la presión que están ejerciendo los consumidores porque las empresas tomen iniciativas de responsabilidad y cuidado medioambiental. El Modelo de Negocios sufrió variaciones durante el estudio, donde se pudo comprobar que existe interés en el sector por adoptar iniciativas de cuidado ambiental visibles para sus clientes siempre y cuando no comprometan un gasto importante. De este modo, se decidió vender la energía generada por el sistema fotovoltaico en vez del sistema en sí. Los planes de Marketing, Recursos Humanos y Operaciones se diseñaron en torno a esta concepción. Los resultados indican que el proyecto no es viable económicamente para una tasa de descuento del 10%: los inversionistas debiesen exigir, a lo más, una rentabilidad del 5% para que les resulte atractivo. Los altos precios de un sistema fotovoltaico y el bajo precio de la electricidad desde la red son los dos factores que condicionan este resultado. Se recomienda esperar a que alguna de estas dos condiciones cambie para llevar a cabo el proyecto.

Ingeniero Civil Electricista / El objetivo principal de este trabajo es evaluar la factibilidad técnica y económica de una central fotovoltaica conectada a la red. Para ello se realiza una estimación de la radiación solar en el desierto de Atacama, específicamente en las cercanías de Calama. Por otro lado se presenta una caracterización de las celdas solares, además de una visión global de la generación fotovoltaica conectada a la red a nivel internacional y sus proyecciones a futuro. Se diseña de manera básica la configuración de la central fotovoltaica analizando cada uno de sus componentes. Luego, a partir de la ubicación propuesta, se realiza la estimación de la radiación incidente obteniéndose una Radiación Global Horizontal promedio de 7,22 kWh/m2/día. En seguida, considerando las características de los paneles solares, seguidores, inversores y transformadores, se estima la generación anual de la planta en 87,5 GWh. Para el análisis económico se establece un modelo de negocio, en el cual se consideran ingresos por la venta de energía y potencia al mercado Spot del SING e ingresos por venta de bonos de carbono al mercado internacional, además se modela la ley 20.257 como una entrada adicional de dinero, considerando un mercado para la venta de acreditaciones de ERNC. A continuación, se estima el costo de inversión y el costo de operación y mantenimiento, y se procede a realizar el análisis de rentabilidad, con su respectivo análisis de sensibilidad de variables. De este último se deduce que el proyecto es particularmente sensible al costo de inversión de la instalación, a la generación y al precio de venta de la energía. El análisis de rentabilidad concluye que el proyecto es rentable bajo escenarios alternativos con menores costos de inversión y precios de la energía más elevados. Estos escenarios podrían desarrollarse con bastante probabilidad en el mediano o largo plazo, haciendo bastante atractiva esta tecnología para inversiones futuras.

Ingeniero Civil Mecánico / En el transcurso de los últimos años, la generación de energía renovable, ha sido promovida por distintas naciones. En este contexto, encontramos las celdas fotovoltaicas como una de las formas de producción de energía renovable más usadas en el mundo debido a que pueden transformar directamente la radiación solar en electricidad y a la vez, pueden ser usadas en aplicaciones domésticas e industriales. Sin embargo, en su operación, solamente se puede aprovechar alrededor de un 20% de la radiación incidente, el resto se convierte en calor, por otra parte, esta eficiencia se ve disminuida cuando las temperaturas de operación aumentan. Por las razones indicadas anteriormente, la dependencia del rendimiento con la temperatura de la celda, convierte a este parámetro en uno de los más relevantes a la hora de diseñar mejoras en el desempeño de un panel fotovoltaico. El objetivo de la presente memoria es elaborar un modelo unidimensional térmico que pueda simular el comportamiento transiente de la temperatura de la celda a lo largo del día. Para el desarrollo del tema referido, se realiza un análisis teórico de la temperatura al interior de un panel fotovoltaico mediante un balance energético, es decir, definir el comportamiento de la temperatura al interior de la celda en función de la radiación incidente, pérdidas por radiación, convección y conducción. A continuación, se procede a ensamblar el modelo planteado en un software numérico con las condiciones de borde adecuadas, para posteriormente realizar el análisis térmico transiente del panel fotovoltaico. Finalmente se verificará si el modelo planteado sirve para modelar el panel fotovoltaico, para esto se compara el comportamiento térmico con modelos reportados en la literatura y mediante a datos obtenidos de una central fotovoltaica instalada en el norte de Chile. La metodología ocupada para el desarrollo de los temas indicados en el párrafo anterior son las siguientes: a) se realizan simulaciones para distintos casos hipotéticos de funcionamiento aumentando de complejidad el modelo; b) se aplica el modelo para comparar los resultados con otros modelos de la literatura y para estimar la corriente generada en un día y se verifica que predice con suficiente precisión lo observado en la realidad; c) se estudia el efecto de las variables climáticas en la temperatura de la celda y se deduce una ecuación que describe el efecto de la temperatura ambiente, velocidad de viento y la radiación sobre la temperatura de la celda; y d) se estudia el efecto de la localización del panel en distintas zonas de Chile en la temperatura de la celda.

Magíster en Ciencias de la Ingeniería, Mención Eléctrica / Ingeniero Civil Electricista / En los últimos años, los problemas climáticos asociados a las emisiones de gases de efecto invernadero (GEI), han aumentado significativamente el interés por diversificar las fuentes primarias para la generación de energía eléctrica. De hecho, las tecnologías de generación como la fotovoltaica han reducido considerablemente sus precios, llegando incluso a que en ciertos lugares la energía solar fotovoltaica sea más económica que conectarse a la red, aumentando su incorporación a los sistemas eléctricos en general. Es factible pensar que en un futuro no muy lejano los consumidores residenciales o pequeñas industrias opten por aprovechar las bondades de este tipo de energía para satisfacer sus requerimientos de electricidad, lo que ocasionará un aumento significativo de generación en los puntos de consumo. Lo anterior se traduce en desafíos técnico-operacionales para la operación de las redes de distribución. Dentro de las problemáticas que se producirán, está el aumento del desbalance en las redes, dado que ya no bastará con estudios estadísticos de demanda, sino que también entrarán a regir factores climáticos y de mantenimiento de los generadores en la operación, dificultando la tarea de despacho para una operación segura de la red. Estos desbalances tanto de carga como de tensión pueden ser atenuados si se utilizan tecnologías de control de flujo para redes de transmisión y aplicando estratégias de control adecuadas. Consecuentemente, desde el punto de vista del operador de la red de distribución, es factible operar una red balanceada que cumple con los criterios de la norma técnica. Se propone el diseño de un D-Statcom con capacidad de almacenamiento, basado en un convertidor tipo VSC de 3 piernas. Su sistema de control está constituido por el módulo sintetizador de tensión, que tiene como función calcular y generar las señales de encendido y apagado de los interruptores de potencia; El módulo sincronizador, que mediante un PLL (del inglés Phase Locked Loop) permite que las tensiones generadas por el conversor y las de la red estén en sincronía; El módulo de control de corriente, el cual por medio de controles PI genera referencias de tensión para el bloque sintetizador de tensión y así se inyecten las corrientes de referencia al sistema en el punto de conexión; Por último, el módulo de cálculo de referencias de control, el cual se encarga de generar las referencias de corriente para el resto del equipo. Lo anterior se implementa mediante el uso de MATLAB /Simulink y el módulo PowerSystem. Los resultados de los casos de estudios simulados revelan la factibilidad y funcionalidad esperada del equipo diseñado en diversas situaciones. Con el control propuesto, y a partir de las simulaciones realizadas, se pudo disminuir un desbalance de tensión de un 3.29% a sólo un 0,53%, es decir un 84% de mejora con el alimentador normal, en cambio con la red más débil se logró compensar de un 4.60% a sólo un 1,99%, o sea, un 57% de mejora del indicador. En los casos estudiados, el incluir la operación de este equipo compensador y su control mejora el indicador de desbalance a lo menos un 77%, salvo en el escenario más complejo que se obtienen mejoras en torno a un 56%. Dada la efectividad del equipo de compensación y su control, se propone finalmente extender el trabajo a otras fuentes de generación distribuida, pues al ser una solución modal, será de gran ayuda en la introducción masiva de nuevas fuentes de energía en las futuras Smart grid que se instalen en el mundo.

La minería es una de las actividades económicas primarias más relevantes en el mundo. En el Perú, viene siendo el impulso para el desarrollo económico actual del país. Como en toda actividad extractiva se busca obtener la mayor producción posible; por eso, es muy frecuente ver el trabajo nocturno en estas, el cual sería muy inseguro e incluso imposible sin la adecuada iluminación para la actividad realizada. La minería de cielo abierto se realiza en amplios espacios, los cuales van cambiando conforme avanza la producción, por ello es necesario el uso de torres de iluminación móviles. Una torre de iluminación es un equipo que se usa para iluminar lugares remotos donde no es posible el acceso a la corriente eléctrica. En la actualidad estos equipos son implementados mediante generadores de corriente eléctrica que funcionan gracias a la quema de combustible. En esta tesis se propone implementar un equipo de iluminación, que obtendrá energía a partir de un sistema fotovoltaico. Dado que es un equipo electrónico alimentado por energía renovable logrará reducir costos de operación y mantenimiento, así como reducirá la contaminación sonora y del medio ambiente. / Tesis

Este proyecto consiste en el diseño de un sistema híbrido Fotovoltaico-Biodigestor de 15 kW para generar energía eléctrica en el caserío Pósope. Como un prototipo de un sistema que pretende unir dos redes para poder producir energía eléctrica junto con los beneficios ambientales asociados, para su posterior aplicación en el caserío Pósope Bajo. Se seleccionó de la mejor opción tecnológica y de los principales componentes del sistema híbrido de acuerdo a las condiciones geográficas y meteorológicas de la zona. Se van a tratar aspectos como el diseño del sistema híbrido, que implica dimensionamiento de los paneles y del biodigestor; el tipo de panel, de baterías, reguladores como también el tipo material del biodigestor y la medida de las zanjas. Para determinar la viabilidad del proyecto se abordarán aspectos económicos y de rentabilidad como inversión necesaria. / Tesis

Orientador: Fernando Pinhabel Marafão / Co-orientador: Paulo José Amaral Serni / Banca: Antonio Cesar Germano Martins / Banca: Marcelo Gradella Villaalva / Resumo: Este trabalho apresenta um estudo sobre o panorama da utilização da energia solar no país, através da revisão de legislações, políticas públicas e desafios para a instalação e utilização de sistemas fotovoltaicos e termosolares em instalações residenciais. Destaca-se que o país possui uma capacidade considerável e ainda pouco explorada de geração elétrica e aquecimento de água através dos dois sistemas mencionados. Serão apresentados detalhes e informações gerais sobre o projeto dos sistemas solares mencionados, além de um estudo de caso sobre os custos de instalação e a economia financeira que estes sistemas trariam aos consumidores residenciais que fizessem o uso dos mesmos. Através da estimativa de tempo de retorno do investimento realizado, verificou-se que a instalação de sistemas fotovoltaicos já pode ser considerada viável no Brasil. No entanto, ainda que sua utilização massiva trouxesse inúmeros benefícios, tanto ambientais quanto para a matriz elétrica do país, acredita-se que uma grande parcela da população não tem o poder aquisitivo necessário para investimento nesse tipo de sistema de geração de energia elétrica. Com relação aos sistemas termosolares, estes se apresentam mais vantajosos, pois possuem um menor custo de instalação, levando a um menor tempo de retorno de investimento (cerca de cioco anos) e trazendo ao consumidor uma significativa redução na conta de energia, especialmente em regiões do país com inverno mais rigoroso / Abstract: This paper presents an overview about the use of solar energy in Brazil, through the review of laws, policies and challenges, for the installation and use of photovoltaic and solar thermal systems for residencial plants. It is noteworthy that the country has considerable capacity and still underused electric generation and heating of water through the two mentioned systems. Details and general information about the design of solar systems will be presented, including a case study on the financial savings that these systems would bring to consumers making use of them. Through estimate payback time, it was found that the installation of photovoltaic systems can already be considered viable in Brazil. However, even if massive use bring numerous benefits for both environmental and energy matrix in the country, we believe that a large portion of the population does not have the required financial capabiblity for investing in this type of power generation system. Regarding to solar thermal systems, these are quite advantageous because they have a lower installation cost, shorter payback time (about five years) and result in direct monetary reduction in the energy bill, especially in some places with severe winter / Mestre

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Tese de mestrado integrado. Engenharia Electrotécnica e de Computadores (Major Energia). Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2009