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Magíster en Ciencias de la Ingeniería, Mención Mecánica / Ingeniero Civil Mecánico / La generación de energía eléctrica se está convirtiendo en un problema como consecuencia de la contaminación producida por las centrales termoeléctricas. Las emisiones mundiales de gases de efecto invernadero (GEI) aumentan cada año debido a las crecientes necesidades energéticas de los países, lo cual contribuye al calentamiento global. Para disminuir estas emisiones es posible realizar programas de eficiencia energética en conjunto con el desarrollo de sistemas de generación eléctrica mediante fuentes de energías renovables no convencionales (ERNC). Chile, debido a sus características geográficas, tiene un enorme potencial para desarrollar ERNC en el corto plazo. Dentro de los lugares con mayor potencial se encuentra el norte de Chile, donde se tiene una de los mayores niveles de radiación solar en el mundo. Este trabajo tiene como objetivo principal el dimensionamiento de una central solar termoeléctrica cilindro parabólico con sistema de almacenamiento térmico (SAT) para la generación de energía eléctrica en el norte de Chile. Junto con esto, se dimensiona la central con distintos tamaños de SAT, con lo que junto a un análisis económico se intenta obtener el tamaño de SAT óptimo que minimice el costo normalizado de generación eléctrica (LEC). Para lograr el objetivo del estudio se genera una plataforma de simulación en el software TRNSYS, donde se obtienen los parámetros de funcionamiento de la central para los distintos tamaños de SAT a lo largo de un año de operación. Dentro de los resultados de la simulación obtenidos se encuentran: energía térmica producida por el campo de colectores, energía térmica en el SAT, energía eléctrica neta producida por el bloque de potencia y factor de planta de la central. Los casos en estudio fueron tamaños de SAT de: 0, 1, 3, 6, 7,5, 9, 12 y 15 horas; donde se obtiene que el rango de menor LEC se encuentra entre las 9 y 12 horas de capacidad. Además, para este rango se logran factores de planta de 63 a 72%, llegando a incluso un 79% para un SAT de 15 horas; valor muy cercano al factor de planta de centrales térmicas convencionales. Finalmente, se estima que el costo de generación eléctrica de la central solar con SAT ronda los 80$/kWh. Con lo que, junto a estimaciones futuras de costos en el SING y de la tecnología cilindro parabólico, se proyecta que este tipo de centrales solares se tornarían completamente competitivas entre los años 2016-2018 en el norte de Chile.

Magíster en Gestión y Políticas Públicas / El presente estudio analiza el proceso de inclusión en la agenda de gobierno, formulación e implementación de una política pública en Chile, basado en el caso de la política pública de fomento a la energía solar térmica (Ley 20.365/2008). El trabajo se estructura según el modelo analítico propuesto por Subirats et al. (2008) que permite analizar cada una de las etapas de una política pública, así como caracterizar a los actores involucrados, y los elementos constitutivos y estratégicos que definen el proceso. A partir de la información recopilada, mediante entrevistas semi- estructuradas aplicadas a 14 actores clave (tanto públicos como privados), análisis de documentos oficiales e información de prensa, el estudio explica por qué este incentivo tributario se incluyó en la agenda de gobierno, cómo fue diseñado, cuáles fueron los principales resultados y logros obtenidos a partir de su implementación, por qué se toma la decisión de extender la franquicia y, por último, cuál fue el rol que desempeñaron los diferentes actores sociales. La política de incentivo a la energía solar térmica es una iniciativa que surge en el año 2004, luego de una importante crisis energética que se experimenta en el país. Esta iniciativa se expresa finalmente en una política pública con la Ley 20.365 sobre la franquicia tributaria a los sistemas solares térmicos. El objetivo de esta política es dar un impulso al desarrollo del mercado de la energía solar térmica, y sentar las bases técnicas y legales para el buen funcionamiento del mismo. Lo interesante de este incentivo tributario, es que constituye la primera política energética formulada para una fuente de energía renovable no convencional, con efectos positivos tantos para el usuario final como para el Estado. Según se pudo observar, existe un significativo déficit de implementación que se relaciona con algunas inexactitudes generadas durante la formulación de la Ley. El perímetro temporal establecido (2009 2013) y el grupo objeto de intervención seleccionado, no permitieron una fluidez en la en la puesta en marcha de la política y, en consecuencia, el incumplimiento del objetivo propuesto. No obstante lo anterior, la percepción generalizada de los actores vinculados no está relacionado con el fracaso de la política sino más bien en que los resultados obtenidos, generaron un logro importante en el aumento del parque instalado de colectores solares, y productos reglamentarios y técnicos que sin la existencia de ésta nunca se hubiesen desarrollado; todavía existen desafíos, ya que el mercado se encuentra en una etapa muy incipiente de desarrollo. Por lo anterior, se encuentra en etapa de aprobación en el Congreso Nacional, un proyecto modificatorio que sustenta la necesidad de prorrogar esta política, de manera de dar una segunda oportunidad al desarrollo del mercado solar térmico en Chile. El ciclo de la política vuelve a comenzar y se refuerza la idea de que las políticas públicas son incrementales, es decir, van cambiando sobre experiencias pasadas.

Magíster en Gestión y Políticas Públicas / Políticas en gestión energética para incentivar el uso de energías renovables en Ecuador. ¿Cómo incide la crisis del precio del petróleo? Esta tesis propone dos ámbitos de investigación, el primero contextualizar los problemas económicos y sociales que enfrenta el Ecuador al encontrarse entre los países que han caído en la dependencia estructural de la explotación de los recursos no renovables, principalmente el petróleo, y el segundo, identificar políticas referenciales de América Latina en gestión energética, para incentivar el uso de energías renovables para el cambio de la matriz energética, poniendo especial énfasis en el aprovechamiento del sector hidroeléctrico, por ser el de mayor potencial en el territorio ecuatoriano. Durante años de sobrevivir en una economía extractivista, dependiente de recursos naturales no renovables, en el Ecuador no se ha visto la necesidad imperante de apoyar a los demás sectores importantes para la sostenibilidad económica; éstos se han relegado, causando diversos problemas que atentan a la supervivencia de la economía misma, como un todo. Desde la década de los 70, se ha enfocado en subsistir con las rentas obtenidas de la extracción del petróleo, desarrollando escasamente otras áreas alternativas, más productivas, más integradoras, más rentables, renovables, dejando al Ecuador, productiva y competitivamente, detrás de muchos otros países similares. Bajo el uso de energías renovables, se busca proveer al Ecuador con la sostenibilidad necesaria para sobrellevar situaciones adversas como la crisis financiera actual o el cercano agotamiento de las fuentes petroleras. Se aborda además desde la perspectiva de la rentabilidad, como se encuentra el mercado de las energías limpias versus el bajo precio del petróleo registrado en los últimos años, sobre todo para Ecuador que carece de fuentes propias de refinación de derivados de petróleo y que por lo tanto corresponde a un importador nato de estos productos. Se analizan seis dimensiones en la problemática: Orientaciones generales de política energética, diseño organizacional, actores, inversión extranjera directa, entorno regional e innovación, componentes esenciales para la diversificación energética que tanto se busca. Para lograr dicho objetivo este estudio de caso plantea al final, una política industrial renovada que fortalezca la política actual del país y encuentre espacios de mejora para enfrentar por ejemplo, fallas de implementación extendidas y falta de mayor compromiso en la evaluación sistémica de las políticas industriales energéticas, así como también la inclusión a través de conocimiento y tecnología de otras fuentes de energías renovables que pueden contribuir altamente al objetivo de llegar a una matriz energética compuesta mayoritariamente de energías limpias en el Ecuador

Ingeniera Civil Electricista / En los últimos años, el tema energético y principalmente la diversificación de la matriz energética, se ha convertido en prioridad para el Gobierno de Chile. Es por esto que, en el año 2008, entra en vigencia la ley 20.257 como una forma de fomentar la inversión en centrales que utilicen Energías Renovables no Convencionales (ERNC). Esta ley impone un sistema de cuotas de retiros de energía generadas a partir de fuentes renovables, las que serán exigidas a las empresas que conforman los grandes Sistemas Eléctricos. Luego de esto, en el año 2011, se crea la Comisión Asesora para el Desarrollo Eléctrico (CADE) la cual genera un informe sobre el estado actual de los sistemas y los desafíos futuros, planteando sugerencias para el mediano y largo plazo asociados al tema energético en Chile. El objetivo principal de este trabajo de título, es presentar de una manera documentada las experiencias de otros países que utilizan políticas de fomento y posteriormente estudiar, a través de una evaluación simple, el efecto que tiene sobre la rentabilidad de proyectos eólicos y solares fotovoltaicos la incorporación de un sistema de tarifas especiales o feed-in tariffs. Completado este análisis, se realiza el mismo estudio incorporando almacenamiento solar en sales fundidas y, en el caso del recurso eólico, por medio de baterías. Por último, se realizan diversos comentarios sobre el tema de las ERNC en Chile. Respecto a los resultados obtenidos, se destaca que la aplicación del sistema de tarifas especiales aumenta considerablemente la rentabilidad de los proyectos, disminuyendo así el riesgo asociado a la gran inversión necesaria para la construcción de este tipo de centrales. En cuanto al almacenamiento, este es un tema que, salvo para el caso de suplir la generación en horas de demanda máxima, se propone a largo plazo, puesto que aún la inversión en este tipo de sistemas tiene un costo muy elevado. Por último, se sugiere para trabajos futuros el estudio económico de tecnologías adicionales que no fueron abarcadas en este trabajo de título y que tienen altos costos de pre inversión, como la geotérmica.

Ingeniero Civil Químico / El crecimiento de la demanda de energía eléctrica siempre es la razón más importante para evaluar nuevos proyectos de generación. En este ámbito, la energía obtenida a partir de fuentes geotérmicas es una alternativa factible técnicamente que recién empieza a ser explotada comercialmente en Chile. En este trabajo se desarrollan evaluaciones técnica-económicas probabilísticas de proyectos geotérmicos ubicados en el territorio chileno, incorporando parte del riesgo asociado a tales proyectos en la evaluación mediante análisis de Monte Carlo. Las evaluaciones se desarrollan utilizando el software de modelación geotérmica GETEM, y la incorporación del riesgo mediante análisis Monte Carlo se realiza con Crystal Ball, un programa diseñado como una adición a Microsoft Excel desarrollado para hacer análisis de riesgo y simulaciones Monte Carlo. Los proyectos evaluados consideran cuatro casos particulares, situados en los sectores de Pampa Apacheta, Longavi y Calerías. A parte de servir como una evaluación económica, se espera que el presente trabajo introduzca en Chile una metodología para hacer análisis técnico-económicos rápidos que consideren parte del riesgo inherente en un proyecto geotérmico, pudiendo facilitar el proceso de toma de decisiones en fases preliminares.

Ingeniero Civil en Biotecnología / El presente trabajo se enmarca en una búsqueda por entender de forma más amplia los conocimientos y criterios asociados al desarrollo sostenible, y en particular a la sostenibilidad energética. A través del escrito se insta al lector a tomar acciones en su vida cotidiana que le permitan propender a un estilo de vida más sostenible. La propuesta es que si todos cambiamos en nuestras vidas cotidianas, sumado a los esfuerzos globales por realizar la transición hacia un futuro más sostenible, se podrá revertir el daño hecho a los sistemas biofísicos que controlan la estabilidad del planeta. La primera parte del trabajo introduce algunos conceptos generales sobre el desarrollo sostenible. Se comenta sobre el estado del desarrollo mundial actual y sus problemáticas. Se mencionan el desarrollo humano y el desarrollo sostenible como formas complementarias e interrelacionadas de ver el desarrollo. Luego se introduce el concepto de la energía como punto en común entre los principales obstáculos y oportunidades para lograr el desarrollo. También se presentan algunas herramientas como los círculos de sostenibilidad y la evaluación de tres Huellas: la Ecológica, la de Carbono y la Hídrica. La segunda parte profundiza el análisis de la sostenibilidad. Se formaliza un poco más la definición de la energía y su importancia, presentando las energías renovables. Luego se discute acerca de los límites del desarrollo, tanto aquellos determinados por principios biofísicos que rigen nuestro mundo (máximos), como los dictados por la noción de igualdad y dignidad de todos los seres humanos (mínimos). Finalmente se presentan diversos escenarios futuros para nuestro mundo en el año 2050. En la tercera parte del trabajo, se enfatiza la importancia e interdependencia de varios aspectos de la sostenibilidad, tales como el desarrollo, la energía, el agua, los alimentos, los suelos y el clima. A partir de lo anterior, se presentan una serie de recomendaciones para reducir nuestro impacto negativo en el mundo. Finalmente se discute acerca del rol que tenemos cada uno de nosotros en la transición hacia un mundo más sostenible. En este punto se destaca el aporte desde nuestra propia realidad a través de internalizar los principios de la sostenibilidad y de la equidad expuestos en el trabajo.

Ingeniero Civil Eléctrico / En la presente memoria se formula una versión del problema de predespacho de unidades (del inglés UC), considerando restricciones sobre la respuesta inercial del sistema de potencia (IRC-UC). El objetivo es disponer de una herramienta que permita evaluar los efectos de incluir dichas restricciones en el predespacho, en escenarios de alta penetración de tecnologías de generación variable (TGV). El modelo IRC-UC fue implementado con éxito en lenguaje C++, utilizando el optimizador comercial CPLEX. El caso de estudio utilizado corresponde a una proyección del Sistema Interconectado del Norte Grande (SING) al año 2017, la que considera la entrada en operación de 1342 MW de centrales TGV. Se resuelve el predespacho tanto con el UC convencional como con el IRC-UC para el período de 3 días con menor demanda neta promedio, según proyecciones realizadas por el Centro de Despacho Económico de Carga del SING (CDEC-SING), ya que en esta condición se espera ver los mayores impactos en la respuesta inercial del sistema. Los resultados muestran que el programa de operación obtenido con el IRC-UC presenta un sobrecosto de un 4% en la operación normal, en comparación al obtenido mediante el UC convencional. Los principales cambios generados en la operación del sistema, dicen relación con un mayor número de unidades convencionales en servicio y un menor punto de operación de éstas, en comparación con el UC convencional. Debido a la entrada en operación de unidades convencionales en horas en que las restricciones de respuesta inercial (R.RI) se activaron y a la restricción de tiempos mínimos de operación de dichas unidades, se produjo un vertimiento de un 2,7% de generación diaria de TGV disponible. Por otro lado, simulaciones dinámicas realizadas evidencian notorias mejoras en el desempeño de la respuesta en frecuencia del sistema, en términos de la tasa de caída de la frecuencia (ROCOF) en el instante inicial tras producirse una contingencia y del valor mínimo que alcanza ésta (nadir). Se concluye que la formulación del IRC-UC permite mejorar la respuesta en frecuencia del sistema, a cambio de un sobrecosto en la operación normal del éste. Sin embargo, las mejoras vistas en la respuesta en frecuencia, puede resultar en que los montos de energía no suministrada a lo largo del año sean menores. Lo anterior permite pensar que el costo de la operación real anual (considerando costos de energía no suministrada), sea similar o incluso menor que el obtenido con el UC convencional. Se sugiere como posible trabajo a futuro realizar la evaluación mencionada anteriormente, mejorar las metodologías y técnicas aplicadas en el presente documento y, por último, abrir la discusión respecto a la posibilidad de generar un servicio complementario, en el que tanto generadores como consumos puedan aportar a satisfacer los requerimientos de respuesta inercial.

Ingeniero Civil Mecánico / El contexto nacional energético vive una realidad que no puede ni debe relegarse a segundo plano. La huella de carbono asociada a la producción de energía convencional en base a combustibles fósiles es una realidad que en todo país desarrollado se reduce al máximo posible, invirtiendo en la investigación, desarrollo e implementación de alternativas renovables no convencionales como la energía eólica, solar, termosolar, mareomotriz y geotérmica. Desde el aprovechamiento de los vientos hasta el potencial geotérmico, todas las alternativas no convencionales utilizan como recurso de entrada un potencial natural y, en la práctica, infinito. Sin embargo, todas comparten la misma desventaja: El bajo factor de planta, y por consiguiente, un bajo potencial nominal de producción por unidad de divisa invertida. Esto ha sido la principal piedra de tope que ha impedido la diversificación de la matriz energética en los países del tercer mundo. En el presente trabajo se aborda un análisis de una turbina de flujo cruzado adaptada, que pretende aprovechar la energía proveniente de las corrientes marinas, estudiando a través de simulaciones transientes bidimensionales el impacto de la incorporación de guías internas de flujo en el torque al eje, potencia obtenida y coeficiente de potencia del prototipo. Para ello, primero se realizó un análisis cinemático del rotor, el cual arrojó las principales variables involucradas en el estudio analítico del rotor, tales como las velocidades relativas y absolutas, y los ángulos relativos y absolutos de inyección y salida de los álabes. En base a esto, se diseñaron las 19 guías internas de flujo que entregaron un análisis de sensibilidad del largo y número de guías utilizadas, y del ángulo de diseño de un inhibidor de vórtices. Con estos resultados, se obtuvieron curvas de tendencia que revelaron la dependencia de los resultados de las variables de diseño utilizadas. Los gráficos de tendencia son muy concluyentes. Ninguno de los casos analizados pudo proponer una configuración de guías internas capaz de elevar el coeficiente de potencia del prototipo. Sin embargo, tanto los contornos presentados como los gráficos finales obtenidos generan una sólida base para futuros estudios en una turbina de flujo cruzado que pretenda aprovechar un recurso axial, y se espera que su análisis transiente rotativo pueda servir como un fidedigno punto de comparación para estudios relacionados.

Magíster en Gestión para la Globalización / En este trabajo se estudiaron los principales factores que se espera afecten la implementación de un proyecto de conversión de residuos en energía en Chile. En la investigación realizada se evaluaron las condiciones generales existentes en Chile a través de un análisis PESTEL. Además, se revisaron los principales residuos generados en Chile considerando, entre otros, factores tales como la logística inversa, el volumen de generación, la disponibilidad libre del residuo y el valor energético del mismo. Se revisó también el estado actual de las tecnologías de conversión de residuos en energía en el mundo, identificando el nivel de madurez comercial de cada tecnología. Este trabajo continúa con el estudio de los mercados asociados a un proyecto de conversión de residuos en energía y culmina con el diseño y evaluación de un proyecto que permite generar electricidad a partir de la digestión anaeróbica de lodos residuales de las plantas de tratamiento de aguas servidas de la 8ª Región. El diseño del proyecto cuenta con la participación de la empresa Belga OWS como proveedor de la tecnología necesaria. El análisis PESTEL revela que en Chile se están gestando condiciones adecuadas para el desarrollo de proyectos de transformación de residuos a energía. Con un adecuado ambiente político e institucional, con una economía en crecimiento y una legislación en constante mejora para enfrentar los desafíos de gestionar los residuos de manera ambientalmente sustentable y resolver los problemas de la matriz energética del país. La revisión de residuos generados en Chile permite identificar a los lodos generados por las empresas sanitarias (lodos PTA), como un residuo con alto potencial para un proyecto de transformación de residuos en energía y la revisión de tecnologías muestra que la digestión anaeróbica es una tecnología madura comercialmente. La digestión anaeróbica es además adecuada para la recuperación de energía desde lodos PTA. Se constata además la casi nula presencia en el país de proveedores de esta tecnología lo que obliga a buscar proveedores extranjeros. El análisis de los mercados relevantes destaca los incentivos para diversificar la matriz de energía con medios renovables no convencionales, mientras que por otro lado remarca el poder de los generadores de residuos como una limitante al éxito económico de un proyecto de transformación de residuos en energía. La legislación en actual gestación (proyectos de ley general de residuos y ley de responsabilidad extendida del productor) debieran controlar el poder de los generadores de residuos, mejorando en el mediano plazo las condiciones para el desarrollo es estos proyectos. La evaluación económica del proyecto de transformación de lodos PTA en energía eléctrica, entrega una tasa interna de retorno de 13%, la cual es inferior al retorno de 25% requerido por la empresa Reinvent. La evaluación económica muestra además, de forma inesperada, una elevada dependencia del proyecto con la venta del material residual del proceso, característica que aumenta la complejidad del proyecto y con ello la incertidumbre sobre su éxito económico.