En el presente proyecto de título (la Memoria), se aborda la necesidad de expandir la matriz energética nacional, a través del desarrollo de fuentes energéticas renovables (EERR). La problemática planteada cobra especial relevancia al observar la progresiva disminución de las reservas de las fuentes energéticas convencionales y el impacto ambiental que su explotación presenta en la actualidad. La energía tiene un papel esencial en la vida social y económica de los países. El funcionamiento de las sociedades modernas depende por completo de su disponibilidad, provisión y accesibilidad a todos los sectores socioeconómicos. Para países en vías de desarrollo, como Chile, que buscan mejorar sustancialmente el nivel de vida de la población, el papel de la energía presenta mayor relevancia, pues la disponibilidad energética y sus costos, tienen directa relación con el crecimiento económico. En Chile, a pesar de su escasa presencia en nuestra matriz energética, las EERR poseen un gran potencial de desarrollo. Las trabas están vinculadas al precario desarrollo tecnológico nacional, a la falta de capitación técnica y de recursos económicos necesarios para dar estabilidad a la producción de este tipo de energía. Durante los últimos años, se han presentado en nuestro país una serie de proyectos de EERR con el objeto de hacer frente a la necesidad energética actual. Los proyectos presentados, algunos de grandes magnitudes (Hidroaysen) no han estado exentos de críticas, debido al impacto ecológico de su ejecución y a la alteración de los ecosistemas comprometidos. A nivel local, específicamente en la octava región de nuestro país, se están desarrollando los siguientes proyectos energéticos renovables.: 1. Proyecto Eólico Bahía Concepción – Empresa Grupo Enhol. 2. Proyecto Hidroeléctrico Ñuble – Empresa CGE. 3. Complejo Eólico Hualpén – Empresa Enerbio. La presente Memoria aborda la necesidad energética actual y las críticas a los grandes proyectos de EERR, proponiendo una vinculación efectiva y racional de las EERR con las comunidades locales, a través de proyectos que aseguren el suministro energético local y representen un principio de desarrollo para las comunidades.

Ingeniera Civil Mecánica / El trabajo de título consiste en el estudio de localización de Centrales Solares Térmicas con generación de electricidad utilizando Ciclo de Rankine. La potencia de trabajo es de 25 [MW] y las centrales se sitúan en cinco localidades a especificar entre las regiones de Antofagasta, Atacama y Coquimbo, ya que estas zonas poseen mayor recurso solar, el cual se puede comprobar mediante el Explorador Solar de la Universidad de Chile, página web que tiene información histórica de la irradiancia en todo Chile. Las centrales del estudio de localización deben operar 24 horas todos los días del año, con 25% de energía solar térmica como mínimo y el resto con energía de respaldo o de apoyo, en las que se permiten escoger entre Energías Convencionales y Energías Renovables No Convencionales (ERNC), cuya decisión final fue usar las energías ERNC como Biomasa, Eólica y Mareomotriz. Las centrales pueden ser de Tipo Torre o con Colectores Cilindro-Parabólicos, ya que estas tecnologías presentan mayor madurez respecto a las otras existentes, en las que solo se han investigado y no han operado comercialmente. Todo el estudio realizado indicó que uno de los parámetros más relevantes para el emplazamiento de una central termosolar con generación de electricidad junto con la intensidad de radiación solar es el relieve de la superficie y el recurso hídrico. Otros parámetros importantes estudiados fueron: redes viales, centros poblados, planes reguladores vigentes, etc.

No autorizado por el autor para ser publicada a texto completo / El objetivo general del presente trabajo de título es evaluar el mercado de las Energías renovables no Convencionales (ERNC), dado que la Ley Nº20.257 incorpora la obligación por parte de los generadores de acreditar que el 5% de sus ventas de energía corresponden a ERNC; se espera proveer información suficiente, de modo de esclarecer las condiciones de mercado de los certificados de energías renovables. En la actualidad, la seguridad energética es uno de los principales desafíos de Chile. Nuestro País importa casi tres cuartas partes de la energía que consume, esto lo posiciona en una situación vulnerable en un contexto internacional caracterizado por alta volatilidad de los precios de los insumos e interrupciones en el suministro. En este aspecto, las políticas de gobierno están promoviendo medidas de corto y largo plazo para el desarrollo de la seguridad energética en miras de la diversificación de nuestra matriz energética y promoviendo el uso eficiente de esta y creación de energía limpias. Ante esta situación se aprobó una modificación en Ley General de Servicios Eléctricos respecto de la generación de la energía eléctrica con fuentes de energías renovables no convencionales (ERNC). Esta propone un mecanismo de cuotas de retiros de energía en base a ERNC, exigidas a los grupos generadores, en un comienzo establecida en 5% desde el año 2010 hasta el 2014, para luego aumentar 0,5% anualmente hasta alcanzar el 10% el Año 2024. En este contexto, se tiene como finalidad, disponer de un análisis técnico económico, que en términos generales, dimensione el potencial impacto de esta Ley, en el Mercado de las energías renovables no convencionales tanto para el SING como para el SIC. El resultado final fue un déficit de certificados emitidos por fuentes de ERNC, para los principales generadores que operan en nuestro país. Este déficit se presenta para el mercado global desde el año 2011, segundo año de puesta en marcha la Ley Nº20.257. Esté mercado global lo constituyen las sistemas SIC y SING por su característica de potencia instalada superior a 200MW. Estos déficit pueden llegar a 8,5 millones de dólares en el SIC y 6,4 millones de dólares para el SING, por motivos de multa, al no cumplimiento de la cuota del 5% de generación por medios de ERNC. Se concluye que el mercado de acreditación de ERNC, incorporado por la Ley Nº20.257, está supeditado al ingreso de nuevas fuentes de ERNC por parte de inversionistas que cuentan con la Aprobación Ambiental de sus proyectos. Se recomienda a los Grupos Generadores, la compra de estos certificados potenciales que se incorporarán al nuevo mercado de la ERNC. Además se puede establecer que los proyectos de ERNC, corresponden a más de 1.200MW potenciales con aprobación de impacto ambiental a la fecha de junio de 2009, para entrada en operación en un mediano plazo.

Ingeniero Civil Industrial / El objetivo principal del presente trabajo es realizar un análisis técnico y económico de la implementación de centrales termosolares en el norte de Chile. Para esto se estudiarán tanto el recurso solar como las tecnologías disponibles. La energía solar se considera una energía renovable no convencional (ERNC). Este tipo de energía posee un enorme potencial debido a que utiliza un recurso en esencia inagotable y que supera notablemente a sus contrapartes convencionales (fósil o nuclear) en términos de cantidad disponible. El norte de Chile, particularmente el desierto de Atacama, presenta características únicas para iniciar el desarrollo de distintas tecnologías que utilicen la energía solar. Entre estas características se destacan una alta irradiancia diaria y ausencia de nubosidad la mayor parte del año. En este trabajo se revisó el estado del arte de la tecnología termosolar, para luego -a través de comparaciones- escoger dos tecnologías para evaluar con mayor detalle y estudiar su factibilidad económica. Para conseguir esto, se modeló el recurso solar del norte grande y se escogió como posible ubicación un sitio cercano a la estación Crucero, debido a sus buenas condiciones solares y cercanía a la red de distribución eléctrica. Implementando el modelo de Perrin de Brichambaut se estimó la radiación solar disponible en el lugar escogido. Para el análisis en detalle y la evaluación económica se seleccionan dos tecnologías termosolares, tanto por su madurez tecnológica como por su potencial futuro, los colectores cilindro-parabólicos y los concentradores centrales de torre. Utilizando datos reales de la industria más las estimaciones de ingresos y costos, el análisis económico indica que con las condiciones actuales, las centrales no son rentables para tamaños de 9 y 100 MW. Este resultado cambia significativamente cuando se consideran las reducciones potenciales de costos o la inclusión de políticas de fomento a las tecnologías termosolares, ya que todos los proyectos logran factibilidad económica, con TIRs de 16 y 17% para las centrales de 100 MW y 15% para las de 9 MW. El cálculo del LCOE muestra que las centrales se vuelven rentables cuando el costo marginal de la energía supera los 140 USD/MWh. Se concluye que la tecnología cilindro-parabólica resulta más rentable en el corto plazo, pero la de torre tiene un mayor potencial en el largo plazo. Además se destacan las condiciones del desierto de Atacama y se propone a futuro realizar la ingeniería de detalle y analizar la implementación conjunta con otras tecnologías renovables o combustibles fósiles.

Ingeniera Civil Química / El presente proyecto de título tiene como finalidad evaluar técnica y económicamente, a nivel de prefactibilidad, la instalación de una planta de producción de un combustible sólido maderero en la Región de Los Lagos. El objetivo principal de la planta es la reutilización de los residuos de aserrado de la madera, ampliamente generados en la zona y disminuir, mediante el uso del combustible producido, las emisiones de material particulado causantes principales de la contaminación atmosférica en la región. Para ello, se analizó comparativamente los combustibles aserrín, leña, briquetas y pellets, considerando como objetivos bases: (i) la utilización del producto en el mercado industrial de generación de energía térmica; y (ii) su conversión energética mediante procesos de combustión, cuya elección fue previamente realizada a partir de la revisión del estado del arte de las tecnologías de obtención de energía a partir de la biomasa. Los criterios considerados para la evaluación comprenden aspectos típicos relevantes para la caracterización de un combustible biomásico, como poder calorífico, humedad, porcentaje de cenizas y emisión de contaminantes, además de aspectos cualitativos asociados a su manipulación y uso, proceso productivo e impacto de producción y consumo. El resultado de este análisis entregó como la alternativa más adecuada los pellets de aserrín, realizándose posteriormente el dimensionado de su planta productiva. La estimación de las etapas y equipos requeridos en el proceso de elaboración de pellets se realizó considerando como caso base, la utilización de los volúmenes de residuos madereros de pino radiata generados por el aserradero de Madexpo, los cuales ascienden a los 2.100 [m3/mes] de aserrín y viruta, además de la oferta de mercado de equipos para el proceso en desarrollo. La planta dimensionada es de escala pequeña, con una capacidad productiva de 4.190 [t/año]. En relación a la evaluación económica del proyecto, se analizaron tres escenarios de financiamiento, obteniendo un valor actual neto de -23.350.204 [$CL] para el proyecto puro; 3.536.302 [$CL], para el proyecto con financiamiento parcial del 50%; y 30.215.463 [$CL], con deuda total. Se destaca el proyecto es rentable sólo en los escenarios financiados, mostrando mayor sensibilidad a la tasa de interés del crédito, el volumen productivo y su precio de venta. Como recomendación se plantea la realización del proyecto bajo los escenarios financiados y utilizar la capacidad ociosa de la planta inyectando más materia prima, para de esta forma reducir los costos productivos y utilizar los recursos locales disponibles. Cabe mencionar que esto último implicaría la utilización de nuevas etapas de pre-tratamiento no incluidas en el estudio.

Magíster en Ciencias de la Ingeniería, Mención Mecácnica / Ingeniero Civil Mecánico / En la línea de la generación energética en Chile, existe un gran potencial aprovechable de energías renovables. De estos potenciales destaca la existencia fuentes geotérmicas de baja entalpía, donde el uso de motores Stirling resulta atractivo por su versatilidad y autonomía. Sin embargo, actualmente son escasos las trabajos de motores Stirling que aprovechen fuentes de baja entalpía. Asimismo, el uso de fluidos de trabajo distintos al aire con estos gradientes o referidos a fuentes geotérmicas es aún menor. El presente trabajo tiene como objetivo el diseño, tanto termodinámico como mecánico, construcción y posterior análisis experimental de un prototipo de motor Stirling de baja entalpía que aporte con nueva información respecto al uso de bajos gradientes térmicos con fluidos de trabajo como aire y helio. Se confeccionó una plataforma numérica, con la que se realizó la modelación y posterior optimización de un prototipo de motor Stirling en función de parámetros dimensionales representativos. Con el modelo numérico, se procedió al diseño mecánico y construcción del prototipo. En paralelo, se conformó un banco de pruebas para medir parámetros de desempeño, tales como presión, temperaturas, torque, rpm y potencia. Con el banco de pruebas se obtuvieron las curvas de potencia y torque con uso de aire y para una temperatura de la sección caliente de 220 C, 280 C y 310 C donde se obtuvieron potencias máximas de 0.4, 0.9 y 1.46 Watts respectivamente y para el caso de helio se utilizaron temperaturas de la sección caliente de 170 C, 238 C y 287 C que llevaron a potencias máximas de 0.87, 2.41 y 2.76 Watts respectivamente. También se realizó un balance de energía por medio del diagrama indicador para aire a 310 C y helio a 170 C. Por último, se contrastaron los resultados experimentales con la modelación numérica del prototipo. Con los resultados experimentales se comprobaron las tendencias de desempeño del prototipo respecto al modelo numérico para distintos gradientes térmicos, y también para el uso de aire y helio como fluidos de trabajo. Por otro lado, las pérdidas conductivas no ponderadas por la carcasa del prototipo real mermaron la eficiencia térmica global y provocaron la falta de ajuste con el modelo numérico. Se ha contribuido también al conocimiento de motores Stirling de baja entalpía, por medio de la metodología de análisis, y la experiencia relativa a la construcción, toma de datos y estudio práctico del funcionamiento del motor. Entregando con este trabajo un referente y una base para futuros trabajos experimentales en prototipos de motores Stirling de baja entalpía.

Magíster en Gestión para la Globalización / La empresa Mainstream RP desarrolla, opera y mantiene proyectos de energía eólica y solar desde 2008; cuenta con 33MW instalado en Chile y una cartera de 2.500 MW a desarrollar. Actualmente, busca expandir operaciones en Sudamérica, específicamente en Argentina. Este documento reúne la información compilada y analizada en la asesoría solicitada por la empresa realizado durante Octubre de 2015 y Enero de 2016. Este reporte tiene por objetivo analizar las oportunidades que presenta hoy el mercado Eléctrico Argentino, mediante la exploración y análisis de sus componentes y dinámicas. Para ello, se realizó un estudio de estado del arte del mercado de las energías renovables en el país trasandino, considerando los potenciales clientes, competidores, asociaciones y marco regulatorio. La información recabada fue complementada con entrevistas a 13 actores relevantes del sector realizadas en Argentina, tanto públicas (Ministerio de Energía, CAMMESA, CADER) como privadas (generadoras, traders, usuarios). Se realizó una caracterización del mercado, donde se concluye que el mercado es atractivo y con altas perspectivas de crecimiento, debido a la promulgación de la ley 27.191 que obliga a los Grandes Usuarios a consumir un 8% de su energía de fuentes renovables no convencionales, lo que se traduce en la inyección de 900MW hasta diciembre de 2017. La ley también contempla el precio tope para las licitaciones de US$113 MWh y beneficios tributarios importantes. Hoy el mercado eólica está más desarrollado que el solar y en suma, alcanzan los 195MW instalados. Dentro de los clientes, los Grandes Usuarios representan el 32% de la demanda eléctrica argentina, quienes hoy utilizan, principalmente, energía eléctrica proveniente de plantas térmicas con gran dependencia al precio de los hidrocarburos. El mercado argentino se califica como atractivo y viable, frente al cambio de gobierno, recomendándose esperar a que las principales reformas se lleven a cabo y que se refleje en las confianza en el país lo que impacta en las tasas de financiamiento que se necesitan para realizar los proyectos.

Ingeniero Civil Eléctrico / La minería es la principal actividad económica de Chile, cuyo principal producto comercial es el cobre. La extracción, transporte y procesamiento de minerales producen impactos significativos que perduran en el tiempo. Por esta razón es fundamental utilizar los recursos como el agua y energía de manera eficiente e incorporar nuevas fuentes de energía, como las renovables no convencionales (ERNC). Considerando este escenario, el presente trabajo de memoria busca contribuir y facilitar el desarrollo de proyectos ERNC en plantas mineras, disponiendo de una base conceptual, modelamiento y herramienta computacional que permita evaluar sistemáticamente la inserción de energías renovables no convencionales en plantas mineras. Con respecto al estado del arte, existe una toma de conciencia en el ámbito nacional e internacional que se origina de la necesidad de hacer un uso cada vez más racional de los recursos existentes en nuestro planeta. La sustentabilidad como un modelo integral para el futuro exige la integración de tres aspectos principales: sustentabilidad económica, ambiental y social. Las ERNC en este sentido ofrecen una solución sustentable a la industria minera. Se pudo realizar un contexto general de la minería del cobre, las sinergias con las ERNC, los procesos de extracción y concentración del cobre, y las distintas herramientas computacionales disponibles en el mercado. Se estableció una distribución histórica y proyectada de la energía eléctrica y térmica en minería, global y por procesos, que en conjunto con las entrevistas realizadas a 5 profesionales relacionados a la energía, sustentabilidad y minería, llevaron a considerar los proyectos termosolares como el valor a agregar a la herramienta. Dado que los consumos térmicos son intensivos y crecientes al igual que los eléctricos, el software considera proyectos, plantas y tecnologías térmicas, lo que conlleva a una serie de mejoras estructurales y de diseño del software. Dentro de las tecnologías termosolares, las que consideran como caso base el reemplazo de combustible Diesel, se considera un nuevo tipo de tecnología denominada híbrida fotovoltaica-térmica o PVT, la que permite generar energía eléctrica y térmica en un solo colector, lo que involucra la incorporación del componente híbrido al software. El primer caso de estudio evalúa el valor práctico de la herramienta mediante datos estadísticos y de operación de la central termosolar Pampa Elvira Solar de Codelco, lo que permite evaluar los datos técnico-económicos reales de la planta y compararlos con la simulación; el segundo utiliza el modelo de la tecnología PVT para realizar un análisis técnico-económico de un proyecto híbrido, cuyos resultados revelan que los paneles PVT amorfos presentan una mejor eficiencia térmica que los policristalinos, y que estos últimos poseen una mejor eficiencia eléctrica comparado con los amorfos. El alto costo de los colectores PVT policristalinos hace que sea más atractivo económicamente realizar un proyecto con PVT amorfos. El sistema de placas planas sigue siendo más rentable que el sistema PVT, sin embargo si se dispone de una superficie de terreno limitada como puede ocurrir en las mineras, los sistemas híbridos plantean una solución satisfactoria para generar calor y electricidad en una misma área.

Ingeniera Civil Mecánica / La demanda de energía eléctrica está en constante crecimiento y actualmente la generación del país proviene de fuentes no renovables. El cambio climático es inminente por lo que se requiere una solución. Es por esto que el gobierno de Chile impuso una agenda energética para el país, en la cual se declara que para el 2025 el 20% de la energía eléctrica debe ser producida mediante energías renovables no convencionales. La extensa costa del país y las características de su oleaje hacen que la energía marina se plantee como una solución al problema anterior. El presente trabajo de titulación trata del estudio de generación de energía undimotriz mediante una boya fijada a la costa con un brazo mecánico, basado en el dispositivo Wave Star Energy, de la Universidad de Aalborg, Dinamarca. El movimiento vertical oscilatorio de las olas permite que la boya suba y baje trasmitiendo este vaivén al brazo mecánico, el cual acciona un pistón conectado a un circuito hidráulico. Con este último se obtiene la potencia eléctrica. El objetivo principal del proyecto es estudiar el comportamiento que tiene este equipo en las costas chilenas y optimizar su desempeño. Para ello en primer lugar se seleccionan 3 ubicaciones que representan el norte, el centro y el sur de Chile y se evalúa el recurso undimotriz que poseen sus oleajes. Luego se desarrolla una simulación en el programa de modelación ANSYS, en el módulo AQWA del cual se obtienen los coeficientes hidrodinámicos preliminares del dispositivo sin considerar los efectos que provoca la presencia del circuito hidráulico, en primera instancia. En seguida, gracias a la librería de código abierto WEC-Sim, se agrega esta influencia, con lo cual es posible conocer las potencias absorbida, mecánica y eléctrica que se producen con el dispositivo. Se valida la metodología usada comparando los resultados con un estudio anterior realizado en Francia. Además, se analiza el efecto que tiene variar la dirección predominante de las olas en la capacidad de absorción de la energía y los resultados arrojan que se debe preferir ubicar el brazo de la boya, de forma paralela a la dirección de las olas. Luego, se varían los parámetros que determinan los equipos y elementos mecánicos del circuito hidráulico de forma que el sistema se optimiza específicamente para el oleaje promedio de las costas chilenas, que implica periodos altos con alturas significativas variadas entre los 0,5 y los 5 metros. Finalmente, se evalúa el desempeño del dispositivo en las 3 ubicaciones escogidas, obteniéndose un promedio de 43 kW para la localización de Huentemó, décima región.

El presente trabajo de investigación pretende perfeccionar la regulación de las energías renovables no convencionales en el contexto actual de transición energética hacia el uso de fuentes de generación eléctrica menos contaminantes, donde países como Arabia Saudita (primer exportador de crudo) tienen como meta al 2023, que la generación eléctrica a través de fuentes de recursos energéticos renovables no convencionales (en adelante RER) representen el 10 % de su matriz energética. La Unión Europea, al 2030, tendrá un 30 %; Colombia, Chile, Ecuador y Argentina, un 20 %; sin embargo, el Perú no tiene un trazo definido.