En la sierra del Perú existen muchos pobladores indígenas que viven en regiones donde la temperatura, durante las noches, desciende a valores menores que cero grados centígrados. Debido a la falta de apoyo gubernamental en el aspecto económico, durante el año 2009 se ha registrado un número elevado de muertos, especialmente niños por problemas respiratorios. Frente a este grave problema que enfrentan los peruanos en las zonas alto-andinas se propone diseñar una cama calefactora, mediante el uso de la energía solar, para proporcionar confort térmico al campesino de la sierra durante las noches. En el primer capítulo, se investiga el estado de la tecnología de sistemas de colección y almacenamiento de energía solar. En el segundo capítulo, se selecciona el proyecto óptimo. Se analizan las diversas alternativas de solución comparando los valores técnicos y económicos de cada concepto de solución. Esto da como resultado el uso de un colector solar de placa plana con aire como sistema de colección de energía solar y la utilización de una pila de piedras como sistema de almacenamiento de energía solar. En el tercer capítulo, se realiza el diseño y los cálculos de la cama calefactora. Se dimensionan las estructuras de acuerdo a la lista de exigencias. Luego se verifica que el área del colector proporcione el suficiente calor para cumplir el requerimiento del confort térmico del campesino durante las noches. En los anexos se proporcionan extractos de las fuentes utilizadas (datos meteorológicos de SENAMHI y un trabajo de investigación) para el desarrollo del cálculo. Se diseñó una cama calefactora mediante el uso de energía solar para proporcionar el confort térmico al campesino en las noches. El campesino necesita un suministro de calor de 35 W durante 10 horas lo cual resulta en una carga térmica de 1300kJ. La pila de piedras tiene un volumen de 0.5m3 y se calienta hasta una temperatura de 22°C durante el día y disminuye hasta una temperatura de 15°C en invierno. Este cambio de temperatura libera 2200 kJ, lo cual nos asegura que la pila de piedras proporcionará la cantidad de calor que necesita el hombre para encontrase en la zona de confort térmico. Finalmente, se incluye los planos necesarios para la construcción de la cama calefactora. / Tesis

La búsqueda de fuentes de energía alternativas a los combustibles fósiles, ha motivado el interés por la investigación en nuevos métodos para la obtención de energía. Como es el caso de la producción de biodiesel a partir de aceites usados mediante la reacción de transesterificación. Bajo este criterio, la presente investigación se centra en el desarrollo de estrategias de control avanzado de la temperatura del reactor de transesterificación, con la finalidad de mejorar la eficiencia de conversión de los aceites en ésteres metílicos. Adicionalmente, se busca que la estrategia de control propuesta permita cumplir con las restricciones impuestas en la variable controlada (temperatura del reactor) y pueda trabajar alrededor del límite de operación (temperatura de ebullición del metanol). Para la obtención del modelo de la planta que permita analizar la dinámica del sistema y demostrar su complejidad, se usó la técnica de modelamiento matemático, a partir de las ecuaciones de balance de masa y energía. Para el control de la planta objeto de estudio, se propone el uso de un controlador de matriz dinámica cuadrática (QDMC) con restricciones suaves en la variable controlada y restricciones duras en la variable de control y las tasas de cambio de la misma. Este esquema permite evitar la no feasibilidad del algoritmo de programación cuadrática (QP) usado para resolver el problema de optimización del QDMC. Como parte final de la presente investigación y con la finalidad de demostrar la mejora mediante el uso de estrategias de control avanzado para la presente planta, se realizó la comparativa del controlador diseñado con un controlador PID convencional. / Tesis

La energía es uno de los principales actores para el desarrollo de cualquier país, ya que contribuye no solo a satisfacer las necesidades básicas y mejorar la calidad de vida de las personas, sino que además su consumo va ligado al crecimiento del país, es decir, a mayor desarrollo mayor es el consumo. Los países más desarrollados han logrado desvincular el crecimiento con el consumo energético. Sin embargo, prácticamente todas las sociedades tienen como base el consumo energético para su desarrollo, por lo que es necesario asegurar la estabilidad de las fuentes y evitar así colapsos socioeconómicos a nivel mundial. El uso de estos recursos no sólo implica un eventual agotamiento de las reservas, sino que además un fuerte deterioro del medioambiente lo que se traduce en la emisión, por su utilización indiscriminada, de grandes cantidades de gases toxicos. Los cuales conllevan una serie de problemáticas que van desde problemas de salud en la población mundial, a la modificación completa de ecosistemas en diversas partes del mundo. El efecto invernadero y la desertificación son claros ejemplos del daño que el hombre ejerce sobre la naturaleza por creerse dueño de ésta y abusar de ella sin comprender los efectos que sus acciones generan. Luego de analizar los antecedentes antes expuestos se ha optado por desarrollar un centro que investigue, específicamente, la energía solar como una fuente energética. De esta manera, aportar a la actual problemática energética que posee el país. Permitiendo generar una base científica y tecnológica nacional que facilite su integración a la matriz energética del país, reduciendo su costo volviéndola más competitiva. Además, busca ser una plataforma que permita difundir este tipo de energía en diversos actores de la sociedad, presentándola como una forma de producción energética válida y de carácter limpio. El proyecto busca ser el principal testigo del potencial que posee esta energía. El centro de Investigación y Difusión de la Energía Solar (e n adelante CINDES) busca dar respuestas a las necesidades energéticas actuales y futuras materializando un lugar donde la tecnología pueda estar al servicio de la naturaleza.

Memoria para optar al Título Profesional de: Ingeniero en Recursos Naturales Renovables / En este trabajo se presenta la primera estimación del potencial eólico offshore de Chile a partir de información de viento proveniente del producto ―QuikSCAT (V04) wind vectors” y datos de velocidad del viento del reanalysis ERA-interim para el periodo 1999-2009 y 1979-2012 respectivamente. Ambos conjuntos de datos fueron ajustados a las distribuciones de Weibull y Rayleigh para encontrar la probabilidad de ocurrencia y las medias, mínimas y máximas de cada serie de tiempo ajustada por pixel. Para toda la escena se estimaron los valores de generación eléctrica y factor de planta usando tres turbinas aerogeneradores de 3,6, 5,0 y 8,0 MW. Las imágenes resultantes fueron agrupadas en tres diferentes zonas de potencial a lo largo de Chile, denominadas (A) en el extremo norte, (B) en el centro y (C) en el centro-sur. Los factores de planta promedio para las 3 zonas superan el 20%, siendo un 36% para las zonas B y C. Esto demuestra el alto potencial para la generación de energía eléctrica frente a las costas de nuestro país. / This work presents Chile‘s first offshore wind potential estimation using long term data series from ―QuikSCAT (V04) wind vectors” and ERA-interim‘s wind product between 1999-2009 and 1979-2012 respectively. Weibull and Rayleigh‘s distribution were used to adjust the data series from the study period to find the probability density function, mean wind speed, maximum and minimum from each data series adjusted per pixel. Power generation and a capacity factor were estimated for the whole scene using three wind turbine models corresponding to 3.6, 5.0 and 8.0 MW. The images obtained from the processing were grouped into three different wind power zone named (A) located up north, (B) in the center and (C) down south-center. Finally, mean capacity factors are over 20% but areas B and C have an average of 36%. This shows the high wind power potential to generate electricity offshore from Chile.

Distributed generation of electric energy has become part of the current electric power system. In this context a new scenario is arising in which small energy sources make up a new supply system: The microgrid.The most recent research projects show the technical difficulty of controlling the operation of microgrids, because they are complex systems in which several subsystems interact: energy sources, power electronic converters, energy storage systems, local, linear and non-linear loads and of course, the main grid. In next years, the electric grid will evolve from the current very centralized model toward a more distributed one. At the present time the generation, consumption and storage points are very far away one from each other. Under these circumstances, relatively frequent failures of the electric supply and important losses take place in the transport and distribution of energy, so that it can be stated that the efficiency of the supply system is low.In another context, electric companies are aiming at an electric grid, formed in a certain proportion by distributed generators, where the consumption points are near the generation points, avoiding high losses in the transmission lines and reducing the rate of shortcomings. Summing up, it is pursued the generation of small quantities of electric power by the users (this concept is called microgeneration in the origin), considering them not only as electric power consumers but also as responsible for the generation, becoming this way an integral part of the grid.In this context it is necessary to develop a new concept of flexible grid, i.e., with reconfiguration capability for operation with or without connection to the mains. The future microgrids should incorporate supervision and control systems that allow the efficient management of various kinds of energy generators, such as photovoltaic panels, energy storage systems, and local loads. Hence, we are dealing with intelligent flexible Microgrids capable of import and export power from/to the grid reconfiguring its operation modes and making decisions in real time.The researching lineas that have been introduced in this thesis are focused on the innovation in this kind of systems, the integration of several renewable energy sources, the quality of the power supply, security issues, and the system behavior during faults.In order to carry out some solutions related within these characteristics, the main goal of this thesis is the application on new control stretegies and a power management analysis of a microgrid. Thus, thanks to the emerging of renewable energy, is possible to give an alternative to the decoupling of generation units connected to the utility grid.Likewise, a work methodology has been analyzed and developed based on the modeling, control parameters design, and power management control starting from a single voltage source inverter to a number of interconnected DG units forming flexible Microgrids. In addition, all the mencioned topics have been studied giving new system performances, viability and safe functioning, thanks to the small-signal analysis and introducing control loop design algorithms, improving the import/export of electric power and operating both grid connected mode and an island.This thesis has presented an analysis, simulation and experimental results focusing on modeling, control, and analysis of DG units, giving contributions according to the following steps:- Control-oriented modeling based on active and reactive power analysis- Control synthesis based on enhanced droop control technique.- Small-signal stability study to give guidelines for properly adjusting the control system parameters according to the desired dynamic responseThis methodology has been extended to microgrids by using hierarchical control applied to droop-controlled line interactive UPSs showing that:- Droop-controlled inverters can be used in islanded microgrids.- By using multilevel control systems the microgrid can operate in both grid-connected and islanded mode, in a concept called flexible microgrid.The proposed hierarchical control required for flexible Microgrids consisted of different control levels, as following:- Primary control is based on the droop method allowing the connection of different AC sources without any intercommunication.- Secondary control avoids the voltage and frequency deviation produced by the primary control. Only low bandwidth communications are needed to perform this control level. A synchronization loop can be added in this level to transfer from islanding to grid connected modes.- Tertiary control allows the import/export of active and reactive power to the grid.

Las energías renovables no convencionales (ERNC) auspician la implementación sostenible de una diversificación de la matriz energética. No obstante, los elevados costos fijos de inversión y la indisponibilidad del control de su generación imposibilitan el desarrollo de aquellas tecnologías en el sector eléctrico peruano, en el cual existen otras abundantes fuentes energéticas, como la hidroeléctrica y la térmica. En ese sentido, para superar las evidentes desventajas de este tipo de generación eléctrica, en el Perú se implementó una serie de medidas normativas, entre las cuales se encuentra el Decreto Legislativo N° 1002 y el Decreto Supremo N° 012-2011-EM. Estas normas si bien regularon la subasta de proyectos energéticos con ERNC, los beneficios de ingreso al despacho del Sistema Interconectado Nacional, la prioridad en la conexión de transmisión y distribución, cuotas de peaje en los sistemas de transmisión y la participación de las ERNC en la actividad de distribución; sin embargo, este tipo de regulación distorsionan el normal desenvolviendo del sector eléctrico, generando incluso afectación en las tarifas de los usuarios finales del servicio de electricidad o en los intereses de otros inversionistas energéticos. En este contexto, la interconexión del sistema eléctrico peruano con los de otros países de la región, se concibe –entre otros aspectos– como solución a la falta de competitividad en la generación eléctrica con ERNC en el territorio nacional. A pesar de los evidentes beneficios, la interconexión eléctrica aún se encuentra en una primigenia etapa de perfeccionamiento, por lo que es necesario un instrumento normativo el cual propicie la interconexión eléctrica fomentando principalmente la utilización de las ERNC. / Tesis

El artículo no presenta resumen.

El objetivo principal de este trabajo es identificar la mejor alternativa de comercialización para un pequeño medio de generación en sistemas interconectados, tomando en cuenta distintos factores tales como los cambios legislativos, distintos tipos de tecnologías y la ubicación geográfica del pequeño medio de generación. Es conocido por todos que la actividad del ser humano ha ido continuamente mermando la situación medio ambiental, siendo nuestro país no es ajeno a esta realidad mundial. Se suma a lo anterior la gran dependencia energética que nuestro país posee, ha motivado el aprovechamiento de otro tipo de fuentes energéticas que no se utilizan en la actualidad, en particular, las energías renovables no convencionales, provenientes de recursos que son capaz de regenerarse de forma natural y que no se agotan a escala humana, en la forma de pequeños medios de generación que corresponden a centrales de menos de 20 MW sincronizadas al sistema. Para efectos de este trabajo, se consideran centrales cuyos excedentes de potencia son de 9 MW. Debido a la naturaleza reciente de estos hechos hay aspectos, como la comercialización tanto de potencia como de energía, que no se encuentran claros en la actualidad, por lo que este trabajo pretende dar respuesta a esta inquietud. Para ello se estudian las siguientes tecnologías renovables no convencionales: energía eólica, energía solar comprimida térmica, energía solar comprimida stirling y energía hidráulica en pequeña escala. Se identifican cuatro alternativas de comercialización, las cuales son venta a precio estabilizado, mercado spot, venta a distribuidora mediante licitación de contrato y contrato bilateral con un cliente libre. Luego, estas alternativas son comparadas entre sí para distintas zonas del Sistema Interconectado Central, tomando en cuenta la ubicación geográfica de la central. Se concluye que, en la mayor parte del Sistema Interconectado Central, la alternativa más conveniente es mediante precio estabilizado aunque, realizando un análisis de sensibilidad, la alternativa en algunos casos varía. De forma adicional se concluye que los cambios legislativos, en particular, la exención de pago de peaje troncal por parte de los PMG, no dejan claro el incentivo para el desarrollo de este tipo de centrales, ya que la metodología de cálculo de peajes todavía se encuentra en desarrolo en la actualidad. Por lo tanto, son necesarios más incentivos para lograr promover este tipo de centrales, las que tienen un gran futuro, tomando en cuenta la disponibilidad de recursos que hay en nuestro país.

Ingeniero Civil Eléctrico / Este trabajo se originó por la necesidad de la empresa Colbún S.A de construir un parque fotovoltaico con capacidad máxima de 3 MW y que pudiera ser instalado en terrenos colindantes a centrales en servicio, con el fin de que su punto de conexión sea lo mas expedito. El objetivo es conocer las variables que contemplan la ingeniería y el costo de inversión para la construcción de un parque fotovoltaico, para lo cual se escogieron dos posibles ubicaciones. Los terrenos corresponden a la central Carena, ubicada en la Región Metropolitana, y Central Candelaria, ubicada en la VI Región del Libertador General Bernardo O'Higgins. Se solicitó la información topográficas y ambiental de ambas propiedades con el fin de determinar la superficie útil para la instalación de este parque fotovoltaico. Posteriormente esta información fue corroborada con visitas a terreno, lo que permitió determinar la viabilidad de instalar este proyecto en el terreno colindante de Central Candelaria. Teniendo el terreno útil de esta instalación, se determinó la máxima potencia a instalar según tecnología; Policristalino (1,5 MW) o Thin Film (1 MW). Como el concepto manejado por Colbún S.A. para este proyecto es de carácter de conocimiento de este tipo de tecnología, el valor de inversión obtenido y los indices de ingreso no son impedimento para la construcción de este proyecto. Por otra parte, al comparar ambas tecnologías se sugiere utilizar módulos policristalinos, pues la potencia a instalar es mayor en un 50% respecto al módulo Thin Film aplicados en el mismo terreno, y a su vez su inversión por MW es un 17% menor.

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.