Memoria para optar al título profesional de Ingeniero en Recursos Naturales Renovables

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.

Memoria (licenciado en ciencias jurídicas y sociales) / Las Energías Renovables No Convencionales (ERNC) conforman un concepto amplio, cuyo estudio puede ser abarcado desde variados y distintos puntos de vistas. La presente tesis explica y analiza los diferentes tipos de tecnologías existentes, centrándose principalmente en sus aplicaciones para uso domiciliario, a objeto de determinar si están dadas las condiciones geográficas, técnicas, económicas y políticas que permitan implementar masivamente su uso. En el primer capítulo se realiza una descripción detallada de cada una de las fuentes de ERNC, se explica la teoría de su funcionamiento, las aplicaciones que ofrecen, los equipos y componentes necesarios para su funcionamiento, los costos asociados a su implementación y mantención, el grado de maduración tecnológica en que se encuentra y las ventas y desventajas que presentan. El segundo capítulo explica brevemente el funcionamiento del mercado eléctrico chileno y su vinculación con las ERNC. El tercer capítulo analiza y compara las principales políticas públicas internaciones que fomentan el desarrollo, a pequeña y gran escala, de proyectos de ERNC, entre las que destaca el Feed-in-Tariff, Sistemas de Cuotas y Net Metering. El cuarto capítulo estudia las principales leyes chilenas (Ley Corta I y II, Ley de ERNC) que establece el marco regulatorio de la generación eléctrica con fuentes de ERNC. El quinto y último capítulo, se aboca en el estudio pormenorizado de la normativa y demás instrumentos de fomento que incentivan y establecen beneficios para el uso domiciliario de las ERNC.

Memoria para optar al título de Arquitecto

Tesis para optar al grado de Magíster en Administración / Ignacio San Martín [Parte I], Jorge Leiva [Parte II] / Autores, no envían autorización para acceso a texto completo de su documento. / Nuestro proyecto consiste en crear una plataforma online de Crowdfunding para financiar proyectos de Energías Renovables No Convencionales (en adelante ERNC). Hoy existe en el mercado un importante ánimo renovador de la matriz energética, además de leyes sectoriales que obligan a migrar parte de la matriz energética hacia ERNC en los próximos 11 años. A su vez, los cada vez más altos costos de energía hacen cada vez más rentables y atractivas las inversiones en ERNC, no sólo por su buen retorno en el medio plazo, sino porque tiene una alta duración de largo plazo con una buena entrega de energía (output final de 80% dese el año de operación 20 de un panel fotovoltaico, por ejemplo). Asimismo, hoy existe una clase media-alta que tiene excedentes suficientes para invertir en instrumentos de bajo-medio riesgo y que quiere rentabilidades interesantes. Además, subyace a toda una generación la culpa por no haber actuado contra el cambio climático, enfrentando hoy sus primeras consecuencias, mientras que el futuro se augura, al menos, difícil para las futuras generaciones, por lo que existe un fuerte interés en “hacer algo” por el planeta, y esta es la forma de hacerlo y obtener además una buena retribución por hacerlo

Memoria para optar al título profesional de: Ingeniera en Recursos Naturales Renovables / El presente estudio consistió en la determinación de sitios con aptitud para el desarrollo de proyectos de energía undimotriz en la Región de Valparaíso. Debido a que en el país se ha venido sosteniendo la necesidad de incorporar energías renovables no convencionales a la matriz energética para reducir su vulnerabilidad y dependencia, las energías marinas surgen como una alternativa viable para la generación de energía debido a su gran disponibilidad (por los más de 4000km de costa expuesta al Océano Pacífico) y al gran potencial para generar energía a partir de las olas (cuyo régimen es alto y constante en comparación a otros tipos de energías). Los principales objetivos fueron identificar variables a partir del estudio de casos internacionales, definir los criterios que se considerarían para la selección de sitios en función de cada variable y finalmente, la obtención de un mapa esquemático con los mejores sitios para la instalación de proyectos de energía undimotriz. Las variables consideradas para el estudio se dividieron en tres categorías: acceso al recurso, infraestructura de apoyo y restricciones que pudieran limitar la instalación de los proyectos. Cada una de estas variables fue analizada en el contexto regional de Valparaíso y según su aptitud o compatibilidad con proyectos de energía undimotriz, por lo que posteriormente se construyeron cartografías con los resultados de cada una de ellas para finalmente, obtener una única cartografía con los sitios con mayor aptitud. A partir de la distinción de áreas restringidas y áreas condicionadas, se lograron identificar sitios con aptitud para el desarrollo de proyectos de energía undimotriz. Posteriormente se consideró la cercanía a puertos y subestaciones eléctricas para definir los sitios prioritarios en la Región, con lo que se lograron identificar siete sitios prioritarios en la Región de Valparaíso, de los cuales dos se encuentran en las cercanías al puerto de Quintero, tres al puerto de Valparaíso y dos al puerto de San Antonio. Finalmente, se concluye que del total de sitios considerados como aptos para la instalación de proyectos de energía undimotriz (siete) el sitio N°2 es el que reúne aun mejores condiciones que el resto, principalmente debido que es un sitio que tiene buen acceso al recurso, se encuentra dentro del área de influencia de la infraestructura de apoyo (puertos y subestaciones eléctricas) y no presenta restricciones de ningún tipo (salvo la condicionante del área de influencia de las caletas). Al mismo tiempo, las condiciones de potencial de olas son favorables con las tecnologías existentes para la generación de energía undimotriz. / This study attempted to identify site assessment suitable for wave energy project development in Valparaiso region. The country has been arguing the need to incorporate non conventional renewable energies to the energy matrix to reduce its vulnerability and dependence, marine energy comes as a viable alternative for power generation due to its wide availability (by more than 4000 km of coastline exposed to the Pacific Ocean) and the great potential for generating energy from waves (whose regime is high and constant compared to other types of energy). The main objectives were to identify variables from the study of international cases, define the criteria to be considered for the selection of sites based on each variable and finally obtaining a schematic map with the best sites for the installation of energy wave projects. The variables considered for the study were divided into three categories: resource access, supporting infrastructure and restrictions that may limit the installation of projects. Each of these variables were analyzed in the regional context of Valparaiso and according to their ability or support to wave energy projects, so later mappings were constructed with the results of each of them to finally get a unique mapping with sites with higher aptitude. From the distinction of restricted and conditioned areas, it was able to identify suitable sites for development of wave energy proyects. After that, proximity to ports and electrical substations were considered to identify prioritary sites in the region of Valparaiso, wich allowed to identify seven sites: two in the vicinity of the port of Quintero, three of the port of Valparaiso and two more in the vicinity of San Antonio. Finally, the conclusion was that from the total number of sites (seven) considered as suitable for the installation of wave energy proyects, site N°2 was the one that brought together the best conditions than the other sites, mainly because it is a site that has good access to resource, it is within the supporting infrastructure area of influence (ports and electrical substations) and has no restrictions of any kind (except for the conditioning of the area of influence of the creeks). At the same time, conditions of wave potential are pro with existing technologies for the generation of wave energy.

Memoria para optar al Título Profesional de Ingeniero en Recursos Naturales Renovables / Las energías marinas contemplan a la energía de las olas, de las mareas, las corrientes oceánicas, las corrientes estuariales y las gradientes de temperatura y salinidad. Se estima que el potencial técnicamente explotable de energías marinas a nivel mundial podría satisfacer cuatro veces la demanda mundial de energía eléctrica, aunque dado el insuficiente desarrollo tecnológico alcanzado retrasa las perspectivas de crecimiento de esta industria. En el caso de Chile, los más de cuatro mil kilómetros de costa y la influencia de diferentes frentes de olas provenientes de distintos puntos del océano pacífico, indican un alto potencial. Un estudio encargado por el BID establece que ese potencial está en torno a los 145 GW de potencia técnicamente explotable, 11 veces la capacidad instalada actual. Sin embargo, existe una serie de barreras al desarrollo de las energías marinas en Chile, donde hasta el momento no se han desarrollado proyectos a escala comercial. Las barreras normativas e institucionales están relacionadas con un marco normativo disperso y creado para otros fines, lo que resulta en un sistema de trámites y permisos poco eficiente. En el aspecto económico las principales barreras pasan por el alto costo de las tecnologías en fase de prototipos, los altos costos de operación y la desconfianza de la banca al otorgar créditos para la inversión. Respecto a las barreras tecnológicas, las principales corresponden al riesgo tecnológico de los prototipos en fase de pruebas y la falta de capital humano especializado que permita implementar la industria a nivel local. Finalmente, se requiere de un esfuerzo público privado coordinado y coherente que permita mejorar el marco normativo aplicable, entregar apoyo financiero y técnico al desarrollo de la industria, y generar capacidades locales que permitan la consolidación de una industria capaz de satisfacer sus propias necesidades. / Marine energies considerer wave energy, tidal, ocean currents, estuarine currents and temperature and salinity gradients. It is estimated that the technically exploitable potential of marine energy worldwide could meet four times the global demand for electricity, although given the insufficient technological development achieved delay the growth prospects of this industry. In the case of Chile, more than four thousand kilometers of coastline and the influence of different wave fronts coming from different parts of the Pacific Ocean, indicate a tremendous potential. A study commissioned by the IDB states that this potential is around 145 GW of technically exploitable, 11 times the current installed capacity. However, there are a several number of barriers to the development of marine energy in Chile, where so far no projects have been developed on a commercial scale. Policy and institutional barriers are related to a dispersed regulatory framework created for other purposes, resulting in a system of inefficient paperwork and permits. On the economic side the main barriers pass through the high cost of technology in prototype stage, high operating costs and distrust of banks in lending for investment. Regarding the technological barriers, the main technology risks correspond to the prototypes in testing and lack of specialized human capital to enable the industry to implement locally. Finally, it requires a public-private effort coordinated and coherent approach to improve the regulatory framework, provide financial and technical support for the industry development and building local capacity to enable the consolidation of an industry capable of meeting their own needs.

Ingeniero Civil en Biotecnología / El trabajo de memoria de título consiste en la evaluación técnica y económica de una planta de producción de biogás producido para autoabastecimiento energético mediante cogeneración. El objetivo principal de este trabajo es evaluar un proyecto de biogás para abastecimiento energético en un contexto determinado. Siendo los objetivos específicos el estudiar el mercado chileno de generadores de residuos orgánicos y su potencial energético, identificar los contextos con potencial de producción de biogás, definir un contexto para la posterior evaluación del proyecto, decidir las especificaciones del producto a comercializar, desarrollar la ingeniería conceptual de la planta de producción de biogás, evaluar el proyecto y recomendar cambios para adaptar el proyecto a otros contextos. Los contextos con potencial de producción de biogás se identifican principalmente como los agroindustriales, en donde existe disponibilidad de residuos. El caso base estudiado considera un flujo de estiércoles de cerdo de 14 toneladas por hora, lo que se traduce en una generación eléctrica de aproximadamente 1 [MW] y una generación térmica de 1,1 [MW]. Los resultados de la evaluación técnica y económica indican que el proyecto es factible en el caso base estudiado. Sin embargo, el análisis de sensibilidad que se lleva a cabo al proyecto de biogás indica que existen distintos factores de operación que afectan la rentabilidad, como lo es la logística de transporte. El análisis preliminar del marco legal chileno indica que el tema de biocombustibles no está bien regulado. Además, el análisis realizado de las formas de financiamiento muestra que actualmente los fondos dispuestos son para proyectos de pre-inversión, más que para proyectos de inversión dura. Además, en este estudio se realizan sugerencias para poder adaptar el proyecto a otros contextos las que tienen relación principalmente con la codigestión, la información de las características principales de la materia prima, la logística de transporte, los flujos de materia prima disponible, la venta de energía, el costo asociado a los equipos y los ingresos posibles por tratamiento de residuos o los costos por la compra de estos Finalmente, la evaluación técnica y económica de una planta de biogás para autoabastecimiento energético realizada, permite conocer preliminarmente la rentabilidad de este tipo de proyectos. La crisis energética mundial ha sido una oportunidad que permite la evaluación de éste y otros tipos de proyectos relacionados en el sector privado, lo que impulsa una cultura hacia el manejo sustentable de la energía en el país.

Ingeniero Civil Eléctrico / La entrada de las ERNC trae consigo nuevos desafíos al operador del sistema, por la naturaleza variable que poseen. Estas variaciones deben ser cubiertas por centrales convencionales, aumentando los ciclos de toma y bajada de carga junto con el número de encendidos y apagados del parque térmico, incrementando las horas equivalentes de operación (EOH) pudiendo modificar los mantenimientos planificados para estas unidades. Así es que las empresas del sector podrían evaluar la opción comercial de establecer un mantenimiento óptimo de sus instalaciones, para maximizar los beneficios generados. El objetivo principal es diseñar una metodología de optimización para obtener el plan óptimo de mantenimiento de un portafolio de centrales, en un sistema caracterizado por la alta penetración de ERNC. Se establece el estado del arte sobre metodologías para la obtención de un plan óptimo de mantenimiento, se determina la necesidad de mantenimiento en un periodo a partir del historial operacional de la unidad generadora y se evalúa la metodología en el SING. La metodología implementada consiste en una optimización basada en iteraciones, en que el modelo toma como base el perfil de costos marginales del sistema, para definir el calendario óptimo de mantenimiento de un portafolio de centrales. Primero se realiza una simulación de la operación del sistema para obtener el calendario de mantenimientos, éste se incorpora en una nueva simulación de operación del sistema para determinar un nuevo calendario de mantenimientos, y así iterar hasta encontrar el óptimo del portafolio. Entre los resultados obtenidos se destaca que, desde un punto de vista económico, puede ser conveniente adelantar mantenimientos en comparación al momento límite para realizarlos, ya que es beneficioso ejecutarlos cuando los costos marginales se encuentran más bajos. También se observan cambios significativos en el perfil de costos marginales al modificar los mantenimientos de las centrales con tecnología de base. Se concluye que la metodología implementada cumple con lo esperado, determinar la necesidad del mantenimiento a partir del historial de operación de las unidades y definir, así, el calendario óptimo de mantenimiento para el portafolio a partir del perfil de costos marginales. Se aprecia que las empresas con tecnología de base pueden ejercer poder de mercado al momento de decidir cuándo realizar el mantenimiento, ya que los costos marginales se ven alterados. Así, es importante que la entidad correspondiente evalúe y regule lo anterior, para evitar una merma en los niveles de competencia del sistema.

El presente estudio tiene por finalidad desarrollar un modelo de Programación Lineal Entera Mixta que permita dimensionar sistemas híbridos de generación de electricidad a base de fuentes de energías renovables tomando en cuenta consideraciones como: el área máxima permitida por tipo de tecnología a usar, costos fijos y variables de los módulos a usar, parámetros meteorológicos, etc. Todo ello, con el fin de minimizar sus costos. El modelo es aplicado para dimensionar un sistema domiciliario para los hogares de Lomo de Corvina. Los pobladores de esta zona tienen diferentes problemas como la carencia de energía eléctrica, carencia de agua, viviendas inadecuadas y falta de seguridad. Estos problemas se cuantificaron y priorizaron con base a la información recolectada y usando un conjunto de herramientas como: diagrama de Ishikawa, diagrama de Pareto, matriz FACTIS y el análisis why why, lo que permitió reconocer que su principal problema era la carencia de electricidad y la mejor alternativa de solución era el uso de fuentes de energía renovables justificando que el modelo resulta útil para ser aplicado en esta población. Habiendo obtenido el costo de implementar un sistema híbrido para cada hogar se calcula el indicador económico LCE que es el precio al cual se generaría la electricidad resultando de 0.22 $/kW-h. Asimismo, se calcula el VAN de un proyecto con intereses humanitarios para instalar sistemas híbridos a 120 hogares en Lomo de Corvina obteniendo un VAN de S/ 12 cobrándoles a los ciudadanos una cuota por hogar de S/ 6 y requiriendo un subsidio de parte del estado de S/ 5103 por cada hogar. La propuesta también tiene beneficios sociales y ambientales. Así, para cada hogar se espera un incremento en las horas de estudio, acceso a radio y televisión y un aprovechamiento de la iluminación cuyo beneficio económico mensual se estima en S/ 69.12, S/ 9.52 y S/ 45.68 respectivamente. Asimismo, electrificar los 120 hogares usando la propuesta señalada no implica la emisión de CO2 mientras que si se usara un grupo electrógeno, que es la energía convencional más usada en estos casos, las emisiones a lo largo de 20 años corresponden a 419.2 toneladas lo que indica el impacto ambiental negativo en el que se está dejando de incurrir. / Tesis