En este trabajo se realizó el diseño e implementación de un sistema de conversión de energía, basado en un inversor monofásico para una aplicación dentro del contexto de microrredes. Dichos sistemas presentan actualmente un alto impacto dentro de las nuevas estrategias de generación de energía eléctrica cuya base se centra en los sistemas de generación distribuida (DG). Donde básicamente se considera un conjunto de unidades de generación y de cargas como un ente autónomo capaz de funcionar en modo isla o conectado a una red de distribución. Con esta nueva estrategia de generación y distribución de energía eléctrica a partir de fuentes renovables, se crea la necesidad de implementar interfaces que permitan su conexión a la red eléctrica, así como alimentar cargas directamente en ausencia de la misma. A tales interfaces, se les conoce con el nombre de microrredes y los sistemas de conversión de energía juegan un papel muy importante. Bajo este contexto se realizó un estudio, análisis, diseño e implementación por medio de simulaciones y pruebas experimentales de distintas técnicas de control basadas en: controlador proporcional, integral (PI), controlador proporcional más controlador resonante (P+CRes), controlador proporcional Integral más controlador resonante (PI+CRes), controlador proporcional integral más controlador repetitivo (PI+CR). Particularmente, la técnica de control P+CRes se empleó en el lazo de corriente y el resto de las técnicas se emplearon en el lazo de tensión. Destacando la aplicación de dos configuraciones de control novedosas basadas en un esquema de control de dos grados de libertad (Two Degree of Freedom) más controlador repetitivo (Repetitive Control) (2DOF+CR), así como en un esquema PI-P más controlador resonante (PI-P+CRes) que en operación en modo isla del inversor permitieron mantener las características de la señal de tensión que habrá de suministrarse a la carga en forma eficaz. Es decir, con estas configuraciones de control se mantuvo / Ortega González, R. (2012). Aplicación de Técnicas de Control para Reducción del THDv en Inversores Monofásicos de Generación de Energía que Operan en Modo Isla en el Contexto de Microrredes [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/17740

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

Resulta difícil localizar una actividad socialmente útil que no requiera un adecuado aseguramiento energético. Pero al propio tiempo la gestión inadecuada de la energía trae consigo importantes impactos ambientales que afectan negativamente la sostenibilidad de la vida y el agotamiento de valiosos recursos naturales. La investigación pretende reforzar las teorías que explican la estrategia del desarrollo local sostenible y eficiente mediante el aprovechamiento de los recursos endógenos, a partir de la caracterización y revalorización de los potenciales renovables disponibles en el territorio. Para ello se utilizará el método deductivo que permitirá llegar a resultados concretos basados en el examen crítico científicamente argumentado, con diversos datos e informaciones de fuentes primarias y llegar a conclusiones precisas sobre el tema estudiado. Todo ello encaminado a obtener y comparar información, validar datos obtenidos de fuentes primarias y generar conocimientos nuevos vinculados con las posibilidades del medio natural del territorio y su aprovechamiento mediante fórmulas de desarrollo local sostenible. El trabajo de campo como un vehículo que permite realizar un acercamiento a la gestión energética del territorio con el fin de obtener y comparar información, validar datos obtenidos de fuentes primarias y generar conocimientos nuevos vinculados con las posibilidades del medio natural del territorio y su aprovechamiento mediante fórmulas de desarrollo local sostenible. Se partirá de la premisa que el manejo de las fuentes renovables de energía constituye una estrategia para el desarrollo local sostenible y eficiente para aprovechar los recursos endógenos que posee la Provincia de Manabí. Como conclusión de la tesis se puede afirmar que, en el territorio estudiado nunca se ha ejercido un adecuado manejo de las fuentes renovables de energía, a pesar que éstas constituyen el principal motor de desarrollo, especialmente si se contempla el fomento de las capacidades energéticas locales y se promociona el uso adecuado y más sostenible de las mismas. Se logra aportar conocimientos relacionados con los modelos que proponen una adecuada gestión de la energía como palanca para el desarrollo local, en interés de lograr una relocalización de las fuentes que permita articular una matriz energética territorial diversa, eficiente, menos costosa y amigable con el ambiente. Al analizar los diferentes aspectos de la demanda, comparada con la oferta y el análisis de las oportunidades que ofrece el medio natural de Manabí para la generación de energía y se ofrecen sugerencias e indicaciones para fomentar el desarrollo local de base endógena y sostenible para la Provincia.

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.

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.

Ingeniero Civil Eléctrico / La tendencia en todos los países desarrollados y en vías de desarrollo en el mundo es al alza en cuanto al consumo de energía eléctrica. Esto lleva a buscar alternativas de recursos mediante los cuales suplir esta creciente demanda y que a su vez sean amigables con el medio ambiente. En de éste ámbito surgen las ERNC, y dentro de ellas el viento asoma como una fuente de gran potencial. Si bien es cierto que el viento es una fuente limpia y gratuita de energía, no está libre de problemas. El hecho de que sea un recurso con un régimen aleatorio hace que su penetración en sistemas eléctricos presente ciertos desafíos. Dentro de estos desafíos están los asociados a las rampas de viento, aumentos o disminuciones repentinas de la potencia extraíble de este recurso. Estas rampas indudablemente son un problema ya que comprometen la operación óptima del sistema, desde el punto de vista técnico y económico. En este trabajo se desarrolló una herramienta de predicción de rampas desde un punto de vista estadístico/probabilístico mediante redes Bayesianas. En base a datos correspondientes a la central Canela I se entrenó y validó el modelo. La validación se hizo mediante la comparación de los resultados obtenidos del modelo versus los datos reales. Se compararon distintos resultados mediante una función de puntaje asociada a los verdaderos positivos, falsos positivos y falsos negativos obtenidos para cada caso. Ésta función asigna puntaje entre 0 y 1, donde 1 corresponde a la predicción perfecta. Inicialmente se probó el modelo para tiempos de anticipación de una, dos y tres horas. Los tres casos dieron resultados parecidos, con un puntaje que llega a 0,52. Como segundo caso se probó pronosticar rampas en una ventana de dos horas, obteniéndose en este caso un mejor resultado con un puntaje de 0,7. Finalmente éste se comparó con un modelo autorregresivo (AR), resultando mejor el modelo de red Bayesiana, con puntaje de 0,7 frente a 0,41 del modelo AR. Como trabajo futuro se propone probar el método con datos de otras centrales, además de mejorar el modelo para incluir la estacionalidad del recurso.

Ingeniero Civil Eléctrico / La necesidad de abastecer de energía a centros aislados de consumo a precios económicamente factibles ha dado pie al desarrollo de las micro redes, las cuales pueden suplir esta demanda utilizando diversos medios de generación, a través de las energías renovables, convencionales y acumuladores. Para controlarlas inteligentemente, se implementan sistemas de gestión de energía encargados de calcular las consignas óptimas para los distintos componentes de la micro red, los cuales se encuentran en pleno desarrollo y presentan múltiples aristas con opciones de mejora, entre ellas, la optimización de la vida útil de las baterías, componente esencial en ellas tanto por su costo de inversión como por su utilidad. Para medir el envejecimiento del banco de baterías, en esta memoria se utiliza un modelo de pesaje efectivo de consumo. Si suponemos que una batería puede entregar cierta cantidad definida de carga a lo largo de su vida útil, entonces se puede medir su estado de salud a través de un contador acumulativo de esta. El pesaje penaliza la utilización del banco a bajos niveles de estado de carga y premia su utilización a niveles altos, sumando una carga mayor o menor a la real respectivamente al conteo acumulativo, provocando que, sujeto a una optimización, se prefiera utilizar la batería en altos niveles de estado de carga para así alargar su vida útil. Para implementar esta curva de pesaje efectivo y el costo de pérdida de vida útil asociado en el sistema de gestión de energía se utiliza una función escalonada por tramos regulada por restricciones lineales enteras mixtas. Se trabajan tres escenarios de los cuales se tienen datos de generación solar, eólica y demanda del pueblo de Huatacondo durante siete días pertenecientes a distintas estaciones del año. Para ellos se encontraron resultados favorables en cuanto a un balance entre una menor pérdida de vida útil del banco y un aumento del costo de operación y mantenimiento del equipo diésel de la micro red para sustentar esto de un 16% proyectando la operación a 10 años, equivalente a unos 16 millones de pesos. Se encuentra que al implementar el modelo de envejecimiento se deja de utilizar diésel para cargar el banco y se prefiere cargar solo con excedente de energías renovables, esto para no incurrir en un doble costo, el de carga de baterías con diésel y el de envejecimiento del banco por su utilización.