Tesis para optar al grado de Magíster en Gestión para la Globalización / El objetivo de esta tesis fue evaluar económicamente la instalación de una planta de tratamiento de basura para su conversión a energía en Copiulemu. Actualmente éstas son instalaciones de Reinvent donde existe un relleno sanitario para la zona de Concepción que dispone 200 ton/año. Reinvent ve una oportunidad de negocio debido a la potencial venta de la gestión verde de residuos, y a la venta de energía producida con estos desechos. Por parte del mercado eléctrico, Chile está viviendo un déficit energético importante que conlleva altos costo de generación. Existen tres leyes que apoyan el desarrollo de nuevas tecnologías de generación: ley 19.940 que exime a los pequeños generadores (<9MW) del pago del peaje eléctrico y asegura el acceso a los canales de distribución; ley 20.257 impone una multa a las grandes generadoras que no cumplan con la cuota asociada a la generación de ERNC (Energía Renovable No Convencional) de 5% a 10%, en el corto plazo, la exigencia podría aumentar a un 20%; y finalmente el decreto 244 asegura a los pequeños generadores a vender toda la energía producida a precio de nudo. Por parte de la gestión de residuos, los habitantes cada vez más se oponen a la construcción de nuevos rellenos sanitarios cercanos a sus propiedades. Se observa una mayor conciencia ecológica en la población que incentiva a las empresas a invertir en proyectos verdes que mejoren su imagen. Esto constituye una oportunidad para quienes deseen colaborar o impulsar estas iniciativas. Antes de comenzar la evaluación se tuvo que analizar las distintas tecnologías del mundo disponibles para el tratamiento de basura. Dentro de las que se destacaron quema, pirolisis y gasificación. Se decidió trabajar con la última debido a que es la tecnología más probada del mundo que además cumple con las exigencias ambientales de la OCDE. La empresa proveedora de la tecnología es ENERGOS, líder en desarrollo e implementación de plantas de gasificación. El modelo de negocios de este proyecto se basó por una parte en la Gestión Verde de Residuos y por otra en la venta de energía ERNC. Dentro de las fuentes de ingreso se consideraron: disposición de la basura, venta de energía eléctrica y potencia instalada. El proyecto estima una planta de 8,3MW que procesa 90.000 toneladas de basura al año. La inversión inicial es de USD87 millones de dólares. La tasa de descuento del proyecto es de 25%, ya que es la exigida por los inversionistas de Reinvent. Luego de hacer la evaluación se obtiene un VAN negativo de USD 64 millones, con un TIR de 9,85%. En conclusión, si bien el proyecto no es rentable con las condiciones de tasa de descuento impuestas por los inversionistas de Reinvent, podría ser interesante para otro perfil de inversionistas. Además si el proyecto es relocalizado en zonas urbanas donde el costo de disposición sea mayor, el proyecto tiene mayores posibilidades de de ser rentable. Se estima que, al igual que en EEUU y en Europa, los proyectos de este tipo deben tener un apoyo gubernamental tanto en acceso a permisos ambientales como en posibles subsidios a la inversión inicial.

Ingeniero Civil Industrial / El presente trabajo de título tuvo como objetivo principal realizar una valuación de la nueva tecnología de Tintas de Nano Partículas de Base Cobre para Paneles Fotovoltaicos que está siendo desarrollada por el Centro para el Desarrollo de la Nano-ciencia y la Nano-tecnología (CEDENNA). Este proyecto se enmarcó en un contexto en el cual se busca ser menos dependiente de combustibles fósiles y más dependiente de las fuentes de energías renovables, no sólo por la disminución de los niveles de combustibles fósiles, si no como una forma de reducir la contaminación causada por éstos. En la actualidad el desarrollo del conocimiento y la tecnología es clave para cualquier país. Sin embargo, no siempre los Centros de Investigación tienen claro cómo llegar a un valor justo de la tecnología, lo cual no les permite afrontar la negociación con todas las herramientas necesarias. Así, este trabajo buscó ser un aporte al proyecto, entregando al CEDENNA un valor referencial para su nueva tecnología, determinando los potenciales beneficios económicos de la tecnología, y cuantificando y explicando como las distintas variables afectan en los resultados finales. Para realizar la valuación se hizo uso de los métodos de mercado, tasa de royalty, Valor Actual Neto (VAN) y Montecarlo. Estos métodos fueron seleccionados considerando el contexto y etapa de desarrollo en que se encuentra la tecnología. La recomendación de precio a cobrar es un pago inicial de 80 millones de pesos y una tasa de royalty de 3.5% sobre las ventas. Así, se estimó que el VAN del proyecto es de 3,081 millones de pesos para el Centro de Investigación y de 31,194 millones de pesos para la empresa privada. Adicionalmente, se analizaron distintas variables cualitativas (como la protección, la transferencia tecnológica, las redes de apoyo y la negociación) y cuantitativas (como las ventas, los costos y la inversión). Del análisis se pudo desprender que las variables cualitativas están estructuradas de manera correcta y que permiten confiar en un adecuado funcionamiento que facilite el desarrollo de la tecnología. Dentro de las variables cuantitativas, las de financiamiento, tipo de cambio y tasa de descuento si bien tiene efectos en el valor, no hacen que el proyecto deje de ser atractivo. Sin embargo, las variables de ventas, precio, costos y retraso tienen un efecto mayor en el VAN, pudiendo provocar incluso generar pérdidas cuantiosas (y en una situación en que estas variables son todas negativas, las pérdidas para el privado pueden ser, en promedio, mayor a los 3,000 millones de pesos). Además, de no lograr que la tecnología llegue al mercado, por situaciones tecnológicas, de desarrollo o mercado, las pérdidas para el centro de investigación superan levemente los 300 millones de pesos, que es una cifra bastante menor en comparación a los posibles beneficios. El presente trabajo realizado servirá como base para el desarrollo de una futura metodología de valuación de nuevas tecnologías para el CEDENNA. Adicionalmente, se recomienda para un futuro trabajo el levantamiento de información de pagos, royalty y variables en Chile, además del estudio de su comportamiento, distribución y análisis de las probabilidades.

Memoria para optar al título de Ingeniera Civil Química / La presente memoria evalúa el proyecto de producción de Combustible Alternativo Sólido (CAS), el cual encuentra su motivación en los crecientes requerimientos energéticos del país, en la necesidad de diversificar la matriz energética y en las escazas alternativas para la gestión de los residuos en Chile. Para enfrentar dicha realidad, se propone una alternativa para el tratamiento y gestión de los residuos, que corresponde a su co-procesamiento en la industria cementera, disminuyendo el porcentaje de desechos que se dispone en depósitos de seguridad o rellenos sanitarios. El proyecto considera como materia prima a aquellos residuos industriales que posean alto poder calorífico, bajo contenido de cloro y de otros compuestos, que dañan la operación de los hornos rotatorios, donde se ingresará el producto para ser utilizado como insumo energético. El estudio de mercado, determina que existe materia prima disponible en el mercado actual de residuos. El diseño de la planta considera un flujo de materia prima igual a 2,7[ton/h], el cual logra cubrir la demanda estimada de CAS. La materia prima se somete a etapas de separación por tamaño, trituración, mezclado, separación de metales, una nueva separación por tamaño y un mezclado final entre materiales sólidos y líquidos, logrando con ello producir 2,36[ton/h] de CAS. Gracias a la evaluación social y ambiental, se identifican beneficios del proyecto, como la reducción de residuos en Chile y el aumento de la vida útil de los depósitos de seguridad y rellenos sanitarios presentes en el país. Finalmente se concluye que sólo es recomendable realizar el proyecto, bajo ciertos supuestos del precio de venta, por lo que se deben acordar previamente tarifas con clientes para lograr aquellas tarifas que sustenten el proyecto. También es importante mencionar que el proyecto tiene aportes que superan lo exclusivamente económico, que se describen en el análisis integral, donde se utilizó la herramienta HAIN.

Memoria (para optar al grado de licenciado en ciencias jurídicas y sociales) / La presente investigación constituye un esfuerzo por sistematizar y realizar un análisis crítico al actual modelo energético chileno, especialmente el relativo a las ERNC, a las políticas de incentivo a las ERNC presentes en Chile y en la experiencia internacional, dando cuenta de la regulación nacional en la materia. Posteriormente, se realiza un análisis de casos de judicialización de proyectos ERNC y algunos que si bien no son ERNC son emblemáticos y sirven para ejemplificar elementos del colapso del modelo energético chileno. Por último, se ha intentado explicar, de forma brevísima, el marco jurídico nacional e internacional relativo al Cambio Climático, y realizar la necesaria relación entre éste y el sector energía, toda vez es el principal emisor de gases efecto invernadero y, por lo tanto, las ERNC aparecen como la solución ideal. Entonces, el objetivo principal de mi memoria de grado se puede resumir en: analizar la regulación nacional e internacional, relativa a las ERNC, en el contexto del cambio climático, sus obstáculos y oportunidades, y las principales políticas de fomento y experiencias exitosas, en países como Alemania, España, Dinamarca y Brasil. En la presente investigación se ha recurrido al método análitico, principalmente con textos relativos a legislación y jurisprudencia. El método inductivo se utilizó generalmente al momento de estudiar la experiencia comparada, en cuanto a viii políticas de fomento y regulación. El método deductivo se aplicó al momento de estudiar el marco jurídico internacional del Cambio Climático y las consecuencias y obligaciones que conllevan para Chile. También recurrimos al método dialéctico y analógico, al momento de confrontar las distintas opciones regulatorias y de políticas de fomento que ya se están implementando o que Chile podría considerar en el futuro. El principal resultado que arroja este estudio, dice relación con que los problemas que enfrenta el modelo energético chileno tienen su origen en dejar excesivamente en manos del mercado un sector estratégico, para cualquier país que requiere un Estado que juegue un rol planificador de las políticas públicas a largo plazo, y donde hoy las ERNC están llamadas a jugar un rol importante

No autorizada por el autor para ser publicada a texto completo / La principal actividad de PROINNOVA S.A. se genera a partir de un contrato de exclusividad con la empresa proveedora Adaptive ARC. que le permite tener exclusividad como intermediario para traer plantas generadoras de electricidad con tecnología de plasma de 1, 3 y 5MW de energía continua para ponerlas en funcionamiento al servicio de empresas-cliente individuales, operándolas dentro del propio recinto industrial de estas últimas, con el fin de suministrarles electricidad. Sin embargo, para que estas plantas funcionen es requisito indispensable que las empresas-clientes cuenten con la cantidad y calidad de residuos industriales necesarios para la generación de energía que exige la tecnología de plasma. El objetivo del proyecto es realizar un plan de negocios que permita establecer lo atractivo del negocio de generación eléctrica con la tecnología de gasificación por plasma. La metodología a desarrollar en el plan de negocios comienza con un recuento de la tecnología de gasificación de residuos mediante plasma, sistema con el que operan estas plantas importadas. Luego, se hará un estudio mediante el análisis PEST para concluir sobre cómo la posible evolución futura del entorno afectaría a este negocio. Se procederá a una evaluación de la industria, mediante las 5 fuerzas de Porter, para determinar la existencia o no de espacio para PROINNOVA en la industria. El análisis continúa haciendo una revisión del mercado, a modo de identificar posibles empresas-clientes con capacidad de demandar suficiente electricidad y emanar adecuada cantidad de residuos para el uso eficiente de esta tecnología, pudiéndose así asignar un precio competitivo respecto de la competencia. Posteriormente, se realiza un análisis interno de PROINNOVA mediante la cadena de valor, proponiéndose –a partir de allí- un modelo de negocios, definiendo los distintos planes de Marketing, Operaciones, Recursos Humanos y Financieros. Finalmente, se hará una evaluación financiera en base a la cual se concluirá sobre la bondad del proyecto. El modelo de negocios aquí propuesto consiste en firmar contratos con empresas clientes que cumplan con los requisitos de demanda de energía, emisión de residuos descritos en el primer párrafo. Estas plantas requieren, como espacio, una superficie de 30x15 mts. Y, para su funcionamiento, serán operadas por personal contratado y capacitado por PROINNOVA. Se pretende instalar 14 plantas de este tipo en los primeros 5 años, las cuales deberán operar durante todo el año con el fin de llevar al máximo su capacidad de generación de acuerdo a la potencia señalada en el primer párrafo en un horizonte de evaluación de 15 años para cada planta, logrando una rentabilidad correspondiente a una TIR del 32% y un VAN de U$ 24 MM, con una tasa de descuento de 12,48% (estimada por WACC para el caso con deuda). Con esto, resulta atractivo para un inversionista externo financiar el 49% de la propiedad de PROINNOVA a cambio de U$ 15 millones. El proyecto es rentable y de riesgo nivel medio. Hay variables riesgosas externas como tipo de cambio, precio de electricidad y otras más controlables como la demanda y la cantidad de energía generada al año, siendo ninguna tan decisiva. El riesgo de las primeras dos es mitigable en el mercado financiero y el de las restantes dependerá de las competencias centrales de PROINNOVA.

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 Eléctrico / La tendencia a nivel mundial de explorar nuevos medios de generación no convencionales ha permitido el desarrollo de tecnologías como la eólica o la solar. A nivel nacional la energía solar fotovoltaica (FV) ha comenzado a mostrar los primeros signos de ser una alternativa de gran potencial para el norte del país, en especial para el Sistema Interconectado del Norte Grande (SING). La energía FV se caracteriza por tener una gran variabilidad, la cual si bien puede ser bastante predecible como en amaneceres y atardeceres, también puede ser de carácter aleatoria producto de los efectos producidos por nubes. Lo anterior, sumado a las características del SING, un sistema aislado, puramente térmico y poco flexible, hace de la generación FV más que una alternativa alentadora en términos de la estabilidad del sistema una solución para la cual el sistema no está preparado. Considerando lo anterior, este trabajo se enfoca en proponer estrategias de control para plantas FV de gran escala que ayuden a disminuir el riesgo asociado a la variabilidad inherente en la generación de este tipo de tecnología. Se analizan dos estrategias, un control para el amanecer y atardecer (control A/A) el cual busca limitar las pendientes de potencia que se producen en amaneceres y atardeceres, y un control para el llamado efecto nube (control EN) que disminuya la variabilidad de la potencia de salida de una planta FV producto de disminuciones intempestivas en la radiación recibida. Ambos controles se basan en la operación deloaded de la planta FV, es decir, dejando un margen de reserva de potencia de forma tal de permitir un control de potencia en la planta. Los modelos son desarrollados en el software DIgSILENT, donde se evalúa el desempeño de los controles propuestos bajo diferentes escenarios de radiación. Los resultados muestran un comportamiento adecuado del control A/A, el cual solo es limitado por los niveles técnicos de operación del conversor y el nivel de reserva. Para el control de EN los resultados son alentadores para ciertos niveles de radiación, donde se ven disminuciones de hasta un 37% en la variabilidad de la potencia de salida en el escenario de radiación moderada con un 10% de deload. Para días con mayor nubosidad, con un aumento en el nivel de deload se logra disminuir la variabilidad de potencia en un 21% y con pérdidas de energía inferiores al 3%. El control de EN logra disminuir la variabilidad de potencia a la salida, disminuyendo así los niveles de reserva que serían necesarios en el sistema para compensar estas variaciones, producidas por fluctuaciones en la radiación. Como trabajo futuro se propone evaluar económicamente estas alternativas, contemplando las pérdidas que se generan por la operación deloaded de centrales FV, los beneficios a nivel sistema al disminuir los niveles de reserva, etc. Por otro lado, proponer un control que adapte el nivel de reserva a partir de pronósticos meteorológicos puede conseguir mejores resultados que un nivel de reserva predefinido.

Magíster en Ciencias de la Ingeniería, Mención Recursos y Medio Ambiente Hídrico / A medida que la participación de energías renovables fluctuantes (ERf), como la energía solar fotovoltaica y eólica, de un sistema eléctrico aumenta, la flexibilidad de la red para responder frente a mayores variaciones e incertidumbre en la demanda neta se torna cada vez más importante. En sistemas hidrotérmicos que poseen centrales hidroeléctricas con capacidad de acumulación, son éstas las que pueden proveer dicha flexibilidad. Así, la nueva meta ERNC 20/25 de Chile motiva a investigar las interacciones sistémicas entre centrales hidroeléctricas y proyectos de ERf. Si bien es conveniente proveer flexibilidad con centrales hidroeléctricas, esta capacidad es limitada, por lo que en esta investigación se exploran dos opciones para incrementarla. Una alternativa consiste en aumentar la potencia instalada de centrales hidroeléctricas ( up-powering ) y otra en optimizar el uso de los estanques de regulación que poseen algunas centrales de pasada. Un tercer punto a estudiar en esta investigación es analizar cómo se modifica la operación de centrales hidroeléctricas conforme una mayor penetración ERf. Una eventual operación más fluctuante, induciría grandes variaciones de caudal entre una hora y otra, lo que puede afectar negativamente otros usos aguas abajo, incluyendo efectos nocivos sobre ecosistemas fluviales. Para llevar a cabo esta investigación se diseñan distintos experimentos utilizando un modelo de minimización de costos (MIP-UC). Este programa determinístico entero-mixto replica las prácticas del operador del Sistema Interconectado Central (SIC) y prescribe la potencia a generar de todas las centrales eléctricas del SIC con resolución horaria en un horizonte típicamente semanal. Los resultados son analizados en escenarios definidos por distintos niveles de penetración de ERf y años hidrológicos. En relación al primer objetivo, se identifica una central a la cual aplicar up-powering es conveniente, aumentando así la capacidad de respuesta frente a variaciones en la demanda neta. Además, se genera una serie de sugerencias de fenómenos a modelar en los siguientes experimentos, como por ejemplo la inclusión de tiempos mínimos de encendido y apagado. Para el segundo objetivo, se endogeniza la operación de los estanques de regulación al MIP-UC, lo cual genera un ahorro sistémico cercano al 4% del costo térmico. Finalmente, mediante un análisis de frecuencia de las series de tiempo de caudales turbinados resultantes del MIP-UC para las principales centrales de embalse, se detectan dos centrales, El Toro y Pangue, particularmente susceptibles a mostrar mayores fluctuaciones de caudal para escenarios de elevada penetración ERf. En éstas se propone evaluar restricciones de operación para proteger a los ecosistemas acuáticos.

Ingeniero Civil Mecanico / Actualmente la energía eólica ha tenido un creciente auge debido a los grandes avances tecnológicos presentes estos últimos años y al aumento en el desarrollo de energías limpias y sustentables. A partir de lo anterior es que se genera el concepto de las turbinas eólicas aumentadas por edificios, la cuales aprovechan el potencial eólico que se ve afectado por los ambientes urbanos. El estudio tiene como principal objetivo determinar criterios de emplazamiento de un generador eólico de pequeña escala en una vivienda urbana. Esto se realiza utilizando el método de volúmenes finitos mediante el software comercial ANSYS FLUENT 14.5, el cual simula un flujo de aire sobre una vivienda previamente definida. Se define un coeficiente concentración de la velocidad del aire que muestre las zonas donde existe un aumento del recurso energético por efecto de la presencia de la vivienda. A partir de los resultados obtenidos por la simulación realizada se aprecia que el flujo se separa, provocando zonas donde se aumenta la velocidad del aire debido a la presencia de la vivienda, además se realizan estudios en diferentes planos de la vivienda con el fin de analizar los efectos producidos para cada geometría, se concluye a partir de este análisis que las zonas de aumento de velocidad de flujo son mayores mientras más abrupto es el choque de la superficie con el viento. Además se presentan los resultados de los factores de concentración de velocidad del aire, donde existe un aumento del 5% de la velocidad del viento alrededor de la vivienda, por causa exclusiva de su geometría. Finalmente, este estudio concluye con la generación de los criterios de emplazamiento para turbinas eólicas sobre una vivienda urbana, dándole importancia a las zonas donde existe un mayor aprovechamiento del potencial eólico.

Geólogo / En este trabajo se desarrollan los fundamentos de la energía geotérmica de baja entalpia (EGBE), y su uso en la climatización de espacios, especialmente en el ámbito domiciliario. Se introduce el concepto de bomba de calor geotérmica, con todos los aspectos conceptuales que esto conlleva. Se analizara la demanda energética para una casa dentro de la región del Maule, con el fin de generar un sistema de apoyo en la toma de decisiones, aplicado a la evaluación de proyectos relacionados con este tipo de energía. Esta región es una de las dos zonas estudiadas por el proyecto "Determinación de parámetros termales en el subsuelo de las cuencas de Santiago y Talca: implicancias para el uso directo de la energía geotérmica". Se estudiará la cobertura sedimentaria presente en la cuenca del Maule con el objetivo de describir la sedimentología y las propiedades hidráulicas de los acuíferos que estén contenidos en ella, esto con el fin de analizar en profundidad el intercambio calórico con el subsuelo. A esto se le suman las variables hidrogeológicas, como el flujo subterráneo y abatimiento, ya que estas pueden generar quiebres hidráulicos y térmicos, que pueden afectar a una futura implementación y/o operación. Se generaran dos metodologías de estimación, para dos tipos de bombas de calor, ambas asociadas a pozos verticales, pero con distinta fuente calórica. Las bombas BHP (Borehole Heat Pump), que obtiene el calor de los sedimentos y la bomba GWHP (Ground Water Heat Pump) que obtiene el calor del agua subterránea. La generación de este sistema de apoyo requiere una perspectiva multidisciplinaria, ya que necesita la incorporación de todas las variables hidrogeológicas involucradas, además de una correcta estimación en términos de demanda energética y patrones de consumo. Los resultados muestran que ambas tecnologías son aplicables dentro de la zona, pero existe una gran diferencia de costos de implementación. A través de esta diferencia es posible determinar que las bombas GWHP son más favorables cuando se trata de calefacción domiciliaria.