Ingeniero Civil Eléctrico / Durante los últimos años ha aumentado la incertidumbre respecto al futuro del sistema eléctrico de Chile producto del alto rechazo por parte de la sociedad al desarrollo de proyectos de centrales eléctricas y de líneas de transmisión, tanto por factores medioambientales como sociales. Es por este motivo que es de real interés analizar el sistema en diferentes situaciones ante el aumento inminente del consumo eléctrico del país al estar en vías de desarrollo. Este trabajo estudia el comportamiento en situación de demanda máxima del Sistema Interconectado Central (SIC), frente a la incoporación de nuevas centrales de generación según lo indicado por la Comisión Nacional de Energía (CNE), y de la expansión del sistema de transmisión troncal, considerando la entrada en operación de dos de los más cuestionados proyectos energéticos en Chile: el Proyecto Hidroaysén de 2750 MW hidráulicos, a ubicarse en la zona sur de sistema, y el Proyecto Central Castilla de 2100 MW térmicos, a ubicarse en la zona norte del sistema. El estudio considera la creación de un modelo reducido del SIC tomando como base el año 2013, y proyectándolo al año 2033, utilizando la información pública provista por el Centro de Despacho Económico de Carga del SIC (CDEC-SIC), y de la CNE. Para ello, se realiza una proyección de la demanda en situación de demanda máxima anual, en cada una de las barras del modelo reducido. Se analizan los costos marginales en las barras y los flujos por las líneas de este, detectando posibles problemas de desacople. Se consideran 3 hidrologías: seca, normal y húmeda. Luego se realiza un análisis considerando la incorporación de cada una de las centrales de interés por sí sola, y de ninguna de ellas. La conclusión principal del estudio es que la entrada en operación de los Proyectos Hidroaysén y Castilla benefician al sistema, en cuanto permiten reducir los costos de operación de este y ser un respaldo para situaciones donde no haya radiación solar y/o no exista generación eólica producto de la intermitencia del viento. De esta forma, en caso de no poder entrar en operación por oposición social y política, se hace urgente buscar sustitutos que puedan proveer la potencia no suministrada por ellos.

Autor no autoriza el acceso a texto completo de su documento hasta el 25/9/2020. / Ingeniero Civil Matemático / Se presenta un modelo para diseñar un plan de acción para la generación eléctrica que incorpora futuro riesgo de cambio en la política de energía renovable. El modelo permite un plan en múltiples etapas, en donde algunas decisiones pueden ser tomadas hoy y otras pospuestas al futuro, cuando la incerteza de un cambio de política es revelada. El modelo es lo suficientemente flexible para considerar diversas potenciales medidas de energías renovables, las cuales pueden ser implementadas por medio de penaltis, impuestos a la emisión de carbono, subsidios u otros. El modelo es resuelto por medio de una descomposición tipo Benders para poder lidiar con un problema de altas dimensiones como la planificación eléctrica de un país. Se muestra que la planificación en múltiples etapas muestras mejorías substanciales en términos de costos y reducción de riesgo. El modelo es implementado para el SIC (Sistema Interconectado Central de Chile), para 2 etapas o años objetivos, 2025 y 2035, en que se elaboraron 3 casos, el primero en el cual no hay cambios en políticas de energía renovable, el segundo en el cual desde el año 2035 hay un chance de que se imponga una política de impuesto a las emisiones de carbono y finalmente, el último caso en que en el año 2035 se impone una política de 33% de generación mínima renovable no convencional. Para los 3 casos mencionados anteriormente se tienen distintos portafolios energéticos, donde se puede apreciar el efecto que tiene cada cambio de política para el sistema de generación eléctrica de un país.

Ingeniero Civil Mecánico / La energía hidráulica o hidroeléctrica es un tipo de energía que se genera por el aprovechamiento del potencial hídrico que se dispone en ciertos lugares. Éste es convertido en energía mecánica mediante un tipo particular de turbomáquina, en específico una turbina. Estas son un tipo de máquina rotatoria con muchas variaciones entre un tipo y otra, sin embargo, en su mayoría poseen estructuras en común como lo son el distribuidor, el rodete y el desfogue. Dentro de las empresas chilenas que generan energía eléctrica en el sur del país, grupo SAESA se encuentra dentro de las más grandes con una cobertura desde Bulnes hasta Villa O higgins. Dentro de su red de generación se encuentran distintos tipos de centrales: térmicas, eólicas e hidráulicas. De estas últimas, en la región de Aysén, se encuentra la central hidráulica de pasada El Traro. Con una potencia hidráulica instalada de 640 [kW] y un bajo uso porcentual total del caudal de su alimentador (brazo del río Cochrane) es que se encuentra una de las razones de la realización de este trabajo de título: La expansión de dicha potencia hidráulica. Otra razón recae en lo económico y ambiental: El reemplazo de la generación mediante hidrocarburos para dar paso a la generación hidráulica. El trabajo de título a desarrollado busca efectuar un análisis técnico y económico de la expansión de la potencia hidráulica instalada en la central El Traro, es decir, modificar (y/o añadir) turbinas en la central. Para lograr esto, con los datos de interés proporcionados por la empresa, se realizó una selección del tipo de tecnología (turbina) idóneo para el sistema particular, se atendió el método de suplir energía durante el tiempo en que la central se encuentre detenida por los trabajos realizados en ella, y por último, se realizó un flujo de caja del proyecto para obtener factibilidad económica de la propuesta, así como tiempo de retorno de la inversión. La metodología a seguir, se desarrolló en cinco pasos principales: Partiendo por la revisión bibliográfica respectiva, siguiendo con el procesamiento de información de la central. Luego, se dio paso a la selección de la turbina para la solicitación. Posteriormente se obtuvieron costos de las soluciones propuestas (en todos los ámbitos que ellas abarcan), finalizando con un estudio económico del proyecto y sus respectivos análisis de sensibilidad para la proyección que se tenga de la demanda de energía. Los principales resultados de este trabajo son la definición técnica (geometría, potencia, unidades, equipos generadores) y económica (flujo de caja, VAN, TIR, tiempo de retorno de la inversión) de tres alternativas planteadas. Los rangos de potencia de las turbinas oscilan entre 750 [kW] y 1,5 [MW], siendo estos más del doble de la potencia que se tiene actualmente en la central. Por su parte, los indicadores económicos dan cuenta de una gran factibilidad en el proyecto, siendo estos positivos en el mayor número de casos, en donde la principal incertidumbre es el nivel de agua del alimentador de la central El Traro.

Tesis para optar al grado de Magíster en Gestión y Dirección de Empresa / El presente trabajo tiene por objeto presentar distintas estrategias comerciales para desarrollar más profundamente el negocio de la generación de electricidad dentro del Grupo SAESA con el fin de posicionar a la Compañía como un actor relevante en esta área sobretodo en la explotación de recursos naturales que se encuentren disponibles dentro de la zona sur. Para llevar a cabo esta labor, la Gerencia de Generación y Comercialización de la compañía debe jugar un papel relevante para sustentar las estrategias de desarrollo en virtud de la experiencia acumulada en la operación de las unidades generadoras que actualmente administra, tanto a nivel comercial como a nivel de la operación y mantenimiento. En efecto, este trabajo realiza un análisis de las potencialidades actuales que posee la Gerencia y como éstas pueden ser articuladas para soportar distintas estrategias de crecimiento en el área de generación. Por su parte la formulación de estrategias recorre distintos análisis cualitativos y cuantitativos que permiten por unas parte distinguir el grado de convergencia de la planificación estratégica de la Compañía con la planificación estratégica de la Gerencias lo que desde ya se adelanta que son altamente convergentes y por otra, un análisis de las distintas alternativas de negocios factibles de potenciar o descartas sobre la base de distintos análisis (Porter, FODA, etc.). Como resultado de lo anterior, es posible establecer alternativas de estrategias posibles a desarrollar a partir de las cuales la Gerencia puede aportar valor a la Compañía. Estas estrategias tienen que ver principalmente con la participación en la construcción de proyectos de generación eléctrica de pequeña y mediana escala utilizando como energía primaria fuentes de energía renovable las que se encuentran en abundancia en la zona sur (hidráulicos, eólicos, biomasa, etc.). En forma paralela, la Compañía ha establecido dentro de la planificación estratégica que el aporte al EBITDA que deben realizar las distintas Gerencias de la Compañía al año 2018 debe ser tal que se logre duplicar el conseguido durante el año 2012. Este hecho hace suponer que una de las formas en que puede ser logrado por la Gerencia tiene que ver justamente con el desarrollo de nuevos negocios principalmente el desarrollo proyectos de energía lo que está en la línea de lo planteado anteriormente. Finalmente, a modo de conclusión, la Gerencia posee ventajas competitivas que pueden ser aprovechadas con mayor profundidad para poder desarrollar negocios relacionados con el área de la generación eléctrica que permitan aportar a alcanzar los desafíos planteados por la Compañía, especialmente en la zona sur como lo demuestran los análisis desarrollados. En este sentido, será motivo de preocupación y ocupación del personal de la Gerencia el convencer a los Directores y Accionistas con estos y otros argumentos que puedan surgir de análisis posteriores, para considerar la oportunidad de negocio que pueden desarrollar en esta área y confiarle a la Gerencia de Generación y Comercialización la administración de las potenciales oportunidades.

Tesis para optar al grado de Magíster en Gestión para la Globalización / Este trabajo tiene como objetivo desarrollar un plan de negocios que conjugue el crecimiento del mercado del Turismo (incluye sector Gastronómico) en la región de Antofagasta, comuna de San Pedro de Atacama, y los beneficios y gran potencial que ofrece el mercado de las energías eléctricas solares en la misma localidad. El plan es desarrollado para Acmasin, una empresa proveedora de productos y servicios relacionados con generación de energía mediante fuente solar que tiene base de operación en Calama. Para lo anterior se utilizó una serie de herramientas teóricas pertenecientes a varias disciplinas como Plan de Negocios, Análisis y Evaluación Estratégica, Evaluación Económica de Proyectos, Evaluación de Riesgos y otras. Los datos utilizados fueron recogidos de diferentes fuentes públicas; así como también, de datos propios de Acmasin y de su conocimiento y experiencia en ambos mercados mencionados Las oportunidades que se abren en el mercado del Turismo en la comuna de San Pedro de Atacama están dadas por el alto consumo energético, relativa baja cobertura eléctrica a los domicilios y lo elevado de las tarifas que los clientes pagan a la empresa generadora local. Así Acmasin ofrecerá la venta de energía eléctrica generada por una configuración fotovoltaica instalada en las dependencias del cliente, pero de propiedad de Acmasin; la energía generada será inyectada directo a la red eléctrica de los potenciales clientes para consumo inmediato sin baterías de almacenamiento (sistema interconectado a la red eléctrica del cliente). Adicionalmente, las condiciones del mercado permiten extender la iniciativa al sector Residencial donde también se tienen tarifas elevadas y baja cobertura eléctrica. Para la puesta en marcha y operación, toda la tecnología y equipos de generación eléctrica solar serán adquiridos en China por su calidad y precios. Otra componente internacional corresponde al capital de inversión, el cual sería proporcionado íntegramente por una compañía con base de operación en Shanghái, la cual desea obtener presencia en Chile. Las conversaciones entre los ejecutivos de Acmasin y la empresa China para concretar la iniciativa se basarán en este plan de negocios. El VAN del proyecto es de 46.284 US$, para un periodo de 10 años a una tasa de descuento del 18%, 100% capital propio. Tasa TIR de 22,75%. EL capital requerido es de 340.030 US$, el periodo aproximado de recuperación de la inversión es de 6 años. El valor residual es de 149.207 US$ asumiendo flujos como perpetuidad a una tasa del 2,5%. El proyecto no solo ofrece beneficios económicos para sus gestores, sino que también permite desarrollar ventajas competitivas con una tecnología que probablemente se convierta en una opción energética totalmente competitiva para extenderla a otras regiones del país en el mediano plazo.

Ingeniero Civil Eléctrico / La energía eólica permite a los países diversificar su matriz energética utilizando un recurso natural y disponible localmente, lo cual contribuye a su independencia de los mercados internacionales de combustibles fósiles. En Chile, actualmente existe potencial para la instalación de 40.000 MW en turbinas eólicas. La baja huella de carbono asociada a esta tecnología ha promovido su integración al Sistema Eléctrico Nacional. Debido a la naturaleza estocástica del viento, la energía eléctrica generada con fuentes eólicas se comporta de forma variable e intermitente. Estas variaciones se producen a escala diaria e incluso intra-horaria y suponen un problema para el operador del sistema eléctrico, lo cual convierte a este fenómeno en una de las barreras que deben ser sorteadas para favorecer su incorporación a cualquier sistema eléctrico de potencia. En el presente documento, se propone la diversificación geográfica como mecanismo de mitigación de la variabilidad intra-diaria de la producción conjunta de electricidad de un grupo de parques eólicos, utilizando la desviación estándar de la curva diaria de generación eléctrica como métrica de la variabilidad de las fuentes eólicas. Para esto se utilizó un modelo de optimización adaptado del modelo de Selección de Carteras de Markowitz, que permite hallar la forma óptima de repartir la potencia nominal instalada sobre un conjunto de perfiles geográficos de generación eléctrica, de manera de cumplir con un nivel dado de potencia media generada y minimizar la variabilidad. A partir de la curva de Markowitz, se eligen tres configuraciones diferentes que representan tres planes de expansión de generación eólica al año 2025, estos planes de expansión se comparan con el plan de expansión del caso base obtenido de un estudio previo. La primera configuración, presenta el menor promedio de desviación estándar intra-diaria, y un factor de planta 7.6% menor que el caso base. Se obtuvo una reducción del promedio de variabilidad anual del 36.5 %. La segunda configuración, presenta un promedio de desviación estándar intra-diaria menor que el caso base, con igual factor de planta que éste. En este caso se reduce la variabilidad intra-diaria en un 32.4 %, y la energía generada por fuentes eólicas mantiene su nivel. Finalmente, se estudió una tercera configuración, en la cual se logra producir un 7.6% más de energía, con una variabilidad prácticamente igual que el caso base. La energía generada por los proyectos considerados en estos planes de expansión permite, en promedio, evitar la emisión de 9.4 millones de toneladas de CO2 que resultarían de generar dicha energía con unidades termoeléctricas a carbón. En general, los tres escenarios reducen la razón entre variabilidad intra-diaria y potencia media. Finalmente estos planes se evaluaron utilizando el modelo de Programación de Corto Plazo (PCP) que utiliza actualmente el CDEC-SIC, para analizar, mediante los resultados del predespacho, el impacto que éstas configuraciones tienen sobre el desempeño del sistema. Los resultados indican que los casos 2 y 3 requieren de una menor cantidad de energía generada por fuentes térmicas para mantener el balance, con respecto al caso base, con lo cual se logra una reducción del 0.4% y del 3.4% -respectivamente- en las emisiones de CO2 del parque térmico. Mientras que para el primer caso, debido al menor factor de planta total, la generación térmica aumenta en un 0.9% con respecto al caso base, lo que implica un 0.8% más de emisiones de CO2.

Memoria para optar al título de Geógrafo

Ingeniera Civil Eléctrica / El uso excesivo de combustibles fósiles y la crisis ambiental a nivel mundial han activado una señal de alerta, por lo que los países han comenzado a considerar medidas de mitigación y Chile no es la excepción. Por otro lado, a nivel nacional, existe conciencia de la necesidad de diversificar e independizar la matriz energética considerando fuentes propias de energía y disminuyendo así la dependencia de los combustibles fósiles y los altos precios de la energía en Chile. Por ello se busca desarrollar nuevas alternativas de abastecimiento energético como es generación fotovoltaica en el norte del país. Chile posee gran potencial solar en el norte y de acuerdo al desarrollo de la industria, la tecnología fotovoltaica es cada vez más competitiva. De acuerdo al Servicio de Evaluación de Impacto Ambiental existe aproximadamente 1 giga watt en proyectos fotovoltaicos aprobados, siendo fundamental la realización de estudios dinámicos con el objetivo de estudiar el efecto de incorporar esta tecnología en el Sistema Interconectado del Norte Grande (SING). Considerando lo mencionado anteriormente, el objetivo general del presente estudio consiste en evaluar el impacto en la estabilidad de tensión del SING proyectado al 2020 ante distintos niveles de penetración de generación fotovoltaica y estudiar la incorporación de requerimientos para los generadores fotovoltaicos durante perturbaciones. Más aún, se propone una metodología para establecer la pertinencia de distintas curvas de soporte de huecos de tensión y aporte de potencia reactiva por parte de parques fotovoltaicos durante fallas de forma de apoyar la estabilidad de tensión del sistema. Para cumplir dichos objetivos se llevan a cabo simulaciones dinámicas bajo distintos escenarios, utilizando como herramienta computacional el programa DIgSILENT Power Factory. Los resultados obtenidos demuestran que la capacidad de soportar huecos de tensión y aportar con potencia reactiva durante la falla es un requerimiento importante si los niveles de penetración de la generación fotovoltaica aumentan en el SING. Por otra parte, al aplicar el requerimiento frente a huecos de tensión existente en la normativa chilena, para generación eólica, conduce a inestabilidad de tensión y frecuencia debido a la desconexión masiva del parque generador fotovoltaico frente a cortocircuito trifásico en el sistema. Por esta razón, se debe considerar reformular la normativa al respecto, estableciendo una curva de capacidad frente a huecos de tensión que permanezca conectado ante tensión en bornes cero, soporte de potencia reactiva durante perturbaciones o esquemas de reconexión después de ser desconectada la falla.

Ingeniero Civil Electricista / El objetivo principal de este trabajo de título es evaluar la factibilidad del aporte de centrales geotérmicas al Control Primario de Frecuencia (CPF) de un sistema interconectado, de acuerdo a lo establecido por la normativa publicada. Primero se estudian las tecnologías de generación eléctrica disponibles a partir de la energía geotérmica, con el fin de determinar aquellas que poseen los elementos y equipos necesarios para poder controlar las variaciones de frecuencia de un sistema. Se concluye que las centrales single flash son las más adecuadas para participar en el CPF, debido a que sus sistemas de conversión de energía cuentan con equipos capaces de almacenar vapor. A continuación, se crea un modelo representativo de central geotérmica para estudiar su comportamiento dinámico en un sistema ante contingencias en relación a variaciones de frecuencia. Se utilizó un modelo del Sistema Interconectado del Norte Grande (SING) para el software DIgSILENT PowerFactory provisto por el Centro de Despacho Económico de Carga de dicho sistema. El modelo mencionado fue creado en base a información extraída de la literatura pertinente y de información provista por referentes de generación geotérmica en el mundo. Específicamente, se trabaja con un modelo dinámico basado en una central de cuatro unidades single flash de 40 [MW] cada una. De acuerdo a los resultados obtenidos en el análisis dinámico, se concluye que este tipo de centrales disminuyen de forma efectiva las variaciones de frecuencia y los tiempos de establecimiento del sistema, siempre y cuando cuenten con una reserva primaria pertinente y con equipos que sean capaces de contar con una reserva de vapor geotérmico para ser utilizada bajo estas condiciones. Las simulaciones indican que bajo condiciones de subfrecuencia, la frecuencia aumenta en 0,07 [Hz] por unidad conectada y el tiempo máximo de establecimiento disminuye en 2 [s] por unidad conectada, mientras que bajo condiciones de sobrefrecuencia, la frecuencia disminuye en 0,14 [Hz] por unidad conectada y el tiempo máximo de establecimiento disminuye entre 1,5 y 2 [s] por unidad conectada. En conclusión, las centrales geotérmicas con tecnología single flash están en condiciones de contribuir significativamente al CPF de sistemas eléctricos que cuenten con una baja cantidad de generación de origen hidráulico. Para futuras investigaciones se recomienda perfeccionar el modelo representativo de la central geotérmica, tomando en consideración cada uno de los procesos particulares que ocurren en los dispositivos que forman parte de ciclo de conversión de energía, la inclusión de una línea de transmisión al análisis dinámico y la factibilidad económica de contribuir con energía geotérmica a la reserva primaria del sistema.

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.