Ingeniero Civil Eléctrico / La utilización de vehículos eléctricos es una forma efectiva de contrarrestar el impacto negativo producido por la humanidad en el medio ambiente del planeta, a través de la reducción de gases nocivos emitidos a la atmósfera. Sin embargo, este tipo de automóviles aún no alcanza el suficiente desarrollo, lo que hace necesario efectuar mejoras para acelerar su industrialización. Un avance tecnológico relevante es la posibilidad de alimentar el vehículo mientras está en movimiento, lo que permitiría eliminar los largos tiempos de carga de las baterías. El presente informe tiene como objetivo estudiar un sistema que permita transferir potencia a un automóvil en movimiento, utilizando la tecnología de direccionamiento de haces. Para esto, es necesario investigar previamente los conceptos de transferencia inalámbrica de energía, beamforming, diseño de antenas e interferencia de ondas. Para estudiar el sistema se crean simulaciones y pruebas de concepto. Se inicia observando la interferencia de las ondas producidas por un arreglo lineal de parlantes a través de una simulación animada. Con el objetivo de definir características del modelo, se analizan los patrones de radiación producidos por un arreglo al variar los parámetros fundamentales, además de analizar el comportamiento del mismo en distintas bandas de frecuencia. Finalmente, se realizan ensayos con sonido para visualizar el comportamiento de beamforming en un escenario con cuatro parlantes. La implementación de la simulación de interferencia consigue visualizar el comportamiento de las ondas en el tiempo y el espacio, conformando una primera aproximación al sistema. Por otro lado, la variación de los parámetros del arreglo permite definir el número de antenas, la distancia entre las mismas y la frecuencia de trabajo que permiten una mayor directividad del modelo. Finalmente, las pruebas de concepto con sonido conforman una aplicación válida de beamforming, logrando direccionar las ondas en un ángulo en particular. El principal alcance del trabajo realizado es su función como puente en la creación de trabajos futuros. Por un lado, el sistema de transferencia de energía a un vehículo puede ser utilizado como base para una aplicación real, a través del diseño de las antenas y creación de prototipos. Por otro, las pruebas de concepto posibilitan la implementación estudios que busquen probar la validez de conceptos utilizados en telecomunicaciones, aplicadas a un grupo de parlantes como sustituto de un arreglo de antenas.

Memoria para optar al título de Ingeniera Civil Industrial / Dado el crecimiento de la industria de la electromovilidad, surge la oportunidad de crear un sistema que sea capaz de reciclar los desechos de sus baterías de litio que están al 80% de su capacidad, a partir de un segundo uso de éstas. De aquí nace la idea de utilizar estas baterías para almacenamiento de energía solar. Es por esto que, el objetivo principal de este trabajo de título es evaluar la rentabilidad económica de implementar un sistema de baterías de ion litio en su segunda vida útil, extraídos de la electromovilidad, para la administración de cargos por potencia en la agroindustria, a través de energía eléctrica generada por energía solar fotovoltaica. Para ello, se requiere analizar el mercado actual de la movilidad eléctrica, para definir la cantidad de baterías de ion litio que habrá en un futuro (oferta), además del consumo eléctrico en la agroindustria (demanda). En cuanto a la oferta, en el trabajo de título de proyecta que para el año 2022 la cantidad de vehículos eléctricos sea más de 2140 y la demanda total de energía por año en la agroindustria es de 11.946 GWh. Como primera parte de la evaluación se desea obtener la disposición a pagar por las baterías de litio al final de su primera vida útil, por lo que se realizó una evaluación económica buscando el precio de las baterías que hace rentable el proyecto, dando como resultado un valor negativo, lo que indica que utilizar la batería usada no es rentable en el mercado chileno. A pesar de lo anterior, se decide realizar una evaluación económica para un caso real en la agroindustria, en donde el caso base es conectarse directamente a las red, y se compara con las siguientes alternativas: Uso de paneles solares que cargan baterías de segunda vida, uso de paneles solares que cargan baterías nuevas, uso de electricidad de la red que carga baterías de segunda vida y uso de electricidad de la red que carga baterías nuevas. En el caso principal, que es el uso de paneles solares y batería usada, el VAN es de -305.999.997 CLP y, en el último y mejor de los casos, el VAN da como resultado -24.501.191 CLP , por lo que se concluye que ninguna de las alternativas es rentable en comparación al uso directo de electricidad en hora punta. Para que el uso de una batería de litio comience a ser rentable, la inversión de los paneles fotovoltaicos debería disminuir en un 54% o, por otro lado, buscar un nuevo uso para estas baterías o realizar una evaluación social de proyectos, con el fin de analizar las ventajas medioambientales que genera no desecharlas directamente.

Memoria para optar al título de Ingeniero Civil Eléctrico / Los problemas ambientales producto de la contaminación se han visto incrementados de sobremanera por la generación en base a combustibles fósiles, es en ese punto donde las energías renovables variables (ERV) se han visto como una alternativa para hacerse cargo de la reducción de las emisiones en el parque generador. Pese a que cumplan este objetivo, su variabilidad ha hecho que la operación del sistema eléctrico sea cada vez más compleja, siendo los generadores convencionales los que tengan que hacerse cargo de la variabilidad de las ERV. Es evidente que la inclusión de ERV es un aporte medioambiental, sin embargo, no se sabe con certeza la capacidad del sistema eléctrico para soportar la totalidad de estas tecnologías. El concepto que engloba la capacidad de un sistema eléctrico a responder a la variabilidad se conoce como flexibilidad. Por tal razón surge la pregunta ¿Qué tan flexible es el sistema eléctrico chileno para hacerse cargo de la variabilidad? Esta memoria busca en una primera fase caracterizar la flexibilidad en el sistema eléctrico chile mediante índices que reconozcan los parámetros técnicos de las unidades y evaluar quienes son los que se hacen cargo de ella frente a una alta penetración de energías renovables variables en el año 2027. En base a ello se evalúan alternativas para mejorar la flexibilidad sistema y los efectos de una inclusión masiva de los vehículos eléctricos. En primer lugar, se evidencia que basado en los indicadores, el sistema eléctrico de Chile es considerado flexible en donde los embalses juegan un rol protagonista en la flexibilidad, seguidos por las centrales a carbón puesto que por la metodología de despacho actual el GNL opera en menor medida. Adicionalmente, se demuestra que los vertimientos ERV actuales corresponden a limitaciones en transmisión y errores de pronóstico, pero no a una falta de flexibilidad. De la misma manera, las baterías se ven como una alternativa para la flexibilidad puesto que en términos operaciones, se deciden utilizar en las horas de mayor requerimiento de ella. Finalmente, se demuestra, tanto de manera gestionable como no gestionable, los vehículos eléctricos son un aporte a la flexibilidad del sistema. Sin embargo, cuando no son gestionados generan un elevado impacto en las unidades generadoras del sistema, aumentando su número de ciclados y encendidos y apagados. Desde otro punto de vista, se cuantifica su impacto ambiental basado en las emisiones del parque generador en comparación que si continuarán siendo vehículos en base a combustibles fósiles. Dicho análisis da cuenta de que en total los vehículos eléctricos producen más emisiones que los vehículos actuales, situación que se ve incrementada cuando son gestionados puesto que un mayor grado de libertad al despacho, le brinda la posibilidad de acomodar la energía de manera más económica, la que corresponde al carbón, que a su vez coincide con ser la más contaminante.

Ingeniero Civil Eléctrico / El incremento en el interés por las energías renovables no convencionales a nivel mundial es un producto del cambio climático y la oportunidad de los países de disminuir el nivel de dependencia a los precios de los combustibles fósiles. Específicamente en Chile la política energética nacional tiene como objetivo lograr una matriz que se componga por al menos un 60% de ERNC s para el año 2035. Para lograr esto, se han generado distintos incentivos para facilitar la adopción de tecnologías bajas en carbono e incentivar su uso en los consumidores residenciales, como por ejemplo la ley de netbilling, el programa de techos solares públicos, entre otros. Dentro de estas tecnologías se encuentran los vehículos eléctricos y la generación distribuida, como los sistemas fotovoltaicos. Frente al aumento del uso de estas tecnologías de generación distribuida, se han realizado diversos estudios sobre el potencial impacto que podrían tener en las redes de distribución de media y baja tensión. Dichos estudios muestran como niveles altos de uso, provocan efectos importantes en las redes de distribución, como cambios en los perfiles y esquemas de regulación de voltaje, reversión de flujos, disminución de las pérdidas, cambios en la calidad de la potencia por contenido armónico, entre otros. La metodología propuesta para evaluar los impactos de la generación distribuida, se aplica para un set de redes aproximadas de media tensión, basadas en estandares reales de diseño, que se modelan para abastecer a un área de similares características que la región Metropolitana de Chile considerando 42 subestaciones. Estas conectan a un total de 397 alimentadores, los cuales abastecen a 13739 transformadores de media tensión. Las tecnologías evaluadas son las 2 con mayor proyección a nivel residencial en el país: los sistemas fotovoltaicos y los vehículos eléctricos. Los impactos evaluados son los problemas de tensión en los transformadores de distribución MT y los problemas térmicos en los conductores. Los resultados obtenidos muestran que la metodología propuesta permite realizar una clasificación de los alimentadores según sus características topológicas, y la identificación de los alimentadores más sensibles a cada tecnología. Además, se obtiene que existen grandes diferencias en la susceptibilidad a presentar problemas entre cada alimentador y subestación MT analizada. Por otro lado, también se obtienen grandes diferencias entre cada una de las simulaciones para un mismo nivel de penetración con distintas localizaciones del recurso distribuido, lo que recalca la sensibilidad a la localización de las LCT s.