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A mixed-integer distribution network planning model using a tight power flow relaxation
(2018) Lobos Rodríguez, Nicolás Eduardo; Negrete Pincetic, Matías Alejandro; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de Ingeniería
Este trabajo de tesis presenta un modelo de optimización entera-mixta para abordar el problema de planificación de la distribución. El modelo desarrollado considera múltiples aspectos, incluyendo inversiones en alimentadores, subestaciones, y generación distribuida (GD), así como las importaciones de energía desde el sistema eléctrico troncal sobre un horizonte de planificación determinado. La principal característica de este modelo es que representa de forma precisa la fenomenología de los flujos de potencia a través de una relajación poliedral de las ecuaciones del flujo de potencia, basada en una conocida aproximación exterior del cono de segundo orden. Una serie de experimentos computacionales muestra el valor del enfoque propuesto para entender los efectos de la integración de GD, la efectividad del modelo de flujos de potencia empleado, y la eficiencia computacional del modelo de planificación en general.
A radiation-tolerant, 1 GSPS switched capacitor array for a particle physics experiment
(2022) Campeny, Agustín; Abusleme Hoffman, Ángel Christian; Kuleshov, Sergey; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de Ingeniería
En la medida que los experimentos de física de partículas se han vuelto más complejos y ambiciosos durante los últimos años, con ejemplos como el Large Hadron Collider (LHC) or the Jiangmen Underground Neutrino Observatory (JUNO), estos han involucrado un mayor número de canales de detectores de partículas a ser adquiridos. Mientras que los circuitos Conversores Análogo-a-Digital (ADC) han sido la elección obvia cuando se trata de adquisición de datos, con un gran número de arquitecturas y alternativas comerciales disponibles, estos no son siempre la mejor solución en aplicaciones de señales pulsadas rápidas con un gran número de canales. Los circuitos de memoria analógica tienen la función de “estiramiento temporal” de pulsos individuales, que pueden luego ser adquiridas por un ADC más lento, ofreciendo un mejor desempeño, eficiencia de potencia y costo reducido comparado con una adquisición en tiempo real con un ADC rápido individual. El proyecto Charge Monitoring Board (CMB) para el espectrómetro de muones del experimento ATLAS en CERN tiene la función de monitorear alrededor de 40.000 canales de detectores Thin Gap Chamber contra variaciones en su nivel base, que se espera que ocurran en la actualización de alta luminosidad del LHC. Esta tesis presenta el diseño e implementación de una nueva topología de un circuito integrado de memoria analógica de arreglo de capacitores conmutados (SCA) como un dispositivo de adquisición para las CMBs, propuesta con una alternativa de baja potencia a soluciones comerciales como el chip DRS4. Simulaciones de la implementación muestran resultados prometedores con respecto a la tasa de muestreo y el consumo de potencia, y entregan una buena intuición sobre posibles optimizaciones sobre excursión de voltaje y resolución para un diseño futuro.
Almacenamiento de energía por bombeo (hydro-pumped storage) en el marco regulatorio chileno.
(2014) Núñez Fuentes, Ignacio Javier; Rudnick Van de Wyngard, Henry; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de Ingeniería
La inclusión de generación renovable intermitente requiere medios adicionales de flexibilidad en los sistemas eléctricos de potencia. El almacenamiento de energía por bombeo (HPS) se plantea como una posible solución para la integración a gran escala de generación solar fotovoltaica en el Sistema Interconectado del Norte Grande (SING) de Chile. En esta tesis, se realiza una evaluación sobre los potenciales beneficios que esta tecnología de almacenamiento podría ofrecer en el SING, para lo cual se definen modelos de negocio y esquemas de operación. Sin embargo, para realizar los cálculos sobre los beneficios económicos de esta tecnología, es necesario modelar la intermitencia de la generación renovable tanto en la operación de corto plazo como en la planificación a largo plazo de los sistemas eléctricos. Con el fin de abordar lo discutido anteriormente, se formula y desarrolla una metodología con la cual se simula la operación del SING ante la inclusión de gran escala de generación solar fotovoltaica y generación eólica, así como también sistemas de almacenamiento de energía. Los resultados indican que la generación renovable evita el uso de combustible como el carbón (US$40/MWh) y gas natural (US$90/MWh), pero exige el uso de unidades de respaldo, encareciendo la operación del sistema. Para el año 2018, por cada MWh de generación renovable se evitan en promedio US$39,62 por el menor uso de combustible, lo que indica que se reemplaza el combustible más económico del sistema y además se utilizan recursos de mayor costo (centrales diésel y turbinas a gas en ciclo abierto). Esto por supuesto que no es favorable para el ingreso de estas tecnologías intermitentes. Además, los resultados también indican que el factor de planta de las unidades base a carbón es reducido en 8,6%, lo cual incrementa en US$3/MWh el costo levelizado de las unidades a carbón. Si este costo fuese atribuido a la generación intermitente, significa un costo indirecto de US$21,08 por cada MWh de generación ERNC. Por otro lado, el uso de sistemas de HPS ayuda a controlar la intermitencia, ya que permite un mejor uso de los recursos de menor costo (carbón) a expensas de utilizar menos combustible de alto costo (i.e. GNL y diésel). Esto ayuda a controlar los efectos anteriormente discutidos. Finalmente, en esta tesis se desarrolla un modelo de planificación de largo plazo denominado MOPRA (Modelo de operación y planificación incluyendo renovables y almacenamiento), que incluye los aspectos operacionales de corto plazo. Los resultados de este modelo indican que la inclusión de unidades de HPS es económica para el sistema en un escenario de integración a gran escala de generación intermitente. Como aporte novedoso, se calculan las externalidades asociadas a la generación solar fotovoltaica. Así también se evalúa su cambio ante la presencia de unidades de HPS. Finalmente, se analiza la aplicación de ley de fomento a las ERNC (Ley 20/25) en el SING, y se concluye que si esta ley fuese cumplida por este sistema en forma individual, este enfrentará serios desafíos en su mercado eléctrico, así como también un mayor precio de la energía. Los mayores desafíos regulatorios se explican por la insuficiencia de las señales de precio existente e incertidumbre en la operación. Esto dificulta el financiamiento y desarrollo de unidades de HPS, lo cual no se condice con los beneficios que estas pueden otorgar al sistema. Para hacer frente a esto, se realizan propuestas para el ajuste de la regulación chilena.
An adaptive robust optimization model for power systems planning with operational uncertainty
(2018) Verástegui Grünewald, Felipe; Lorca Gálvez, Álvaro Hugo; Gazmuri S., Pedro; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de Ingeniería
La necesidad por sistemas sustentables de energía está impulsando la adopción de grandes cuotas de energía renovable variable en todo el mundo. Debido a esto, existe una creciente necesidad de nuevos modelos de planificación a largo plazo que puedan evaluar correctamente la capacidad de reserva y los requisitos de flexibilidad para gestionar niveles significativos de incertidumbre operativa a corto plazo. Motivado por este desafío clave, este trabajo propone un modelo de optimización adaptable robusto para el Problema de Planificación de la Expansión de la Generación y la Transmisión. El modelo propuesto tiene una estructura de dos etapas que separa las decisiones de inversión y operación, sobre un horizonte de planificación con míltiples períodos. El atributo clave de este modelo es la representación de la incertidumbre operativa diaria a través del concepto de días representativos y un conjunto de incertidumbre para la demanda y la disponibilidad de la energía eólica y solar, construido sobre esos días. Además, el modelo emplea una representación lineal del flujo de potencia para la red de transmisión. Este modelamiento permite una representación efectiva de la capacidad de reserva y de la flexibilidad operacional requeridas para la operación de un sistema de potencia con grandes cuotas de energía renovable. Para resolver eficientemente el problema de optimización, se emplea un método de generación de columnas. Extensos experimentos computacionales en una representación de 20 nodos del sistema eléctrico chileno en un horizonte de 20 años muestran las ventajas del modelo de planificación de expansión robusto propuesto, en comparación con un enfoque basado en días representativos deterministas, debido a una colocación espacial efectiva tanto de recursos variables como de recursos flexibles.
An investigation of the coupled water and heat transport in green roof substrates
(2016) Sandoval Valdés, Victoria P.; Suárez Poch, Francisco Ignacio; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de Ingeniería
Las cubiertas vegetales integran vegetación a los edificios, minimizando los requerimientos energéticos y escorrentía superficial. Para optimizar estos beneficios, se necesita un entendimiento de los procesos que controlan los flujos de agua y calor en cubiertas vegetales. Los factores principales que determinan los flujos de agua y calor en las cubiertas vegetales son las características hidrodinámicas y térmicas de las capas de sustrato y vegetación. Los sustratos son medios porosos artificiales que se usan para objetivos tecnológicos e ingenieriles. La compactación de un sustrato afecta los procesos físicos que ocurren en el mismo y no se ha estudiado su efecto en los flujos de calor y agua. En este estudio se han caracterizado las propiedades físicas, hidrodinámicas y térmicas de cinco sustratos de cubiertas vegetales. Además, se evaluó el efecto de la compactación en estas propiedades realizando un ajuste teórico a los parámetros térmicos e hidráulicos obtenidos anteriormente. Se realizaron simulaciones numéricas de flujos de agua y calor acoplados para evaluar el impacto de las propiedades obtenidas y compactadas en el comportamiento hidráulico y térmico de un sistema de una cubierta vegetal. Los cinco sustratos mostraron gran capacidad de almacenar y transportar flujos de agua, mientras que su capacidad de transportar calor fue similar a otros sustratos de cubiertas vegetales reportados en la literatura. Bajo condiciones no saturadas, la capacidad de retención y el volumen de almacenamiento de los sustratos controlaron la respuesta hidráulica de cada sustrato. El efecto de la compactación muestra la disminución de espacio de poros y el aumento de fuerzas capilares, provocando una reducción del volumen de almacenamiento. En las propiedades térmicas se observa un incremento general de la conductividad dado el aumento de contacto entre partículas. Las simulaciones numéricas muestran que el sustrato de tierra de hoja con perlita presenta la menor difusión vertical de calor y una alta capacidad para almacenar agua (mismo resultado obtenido cuando los sustratos se compactan). La modelación dinámica presentada en este estudio puede representar la complejidad de los procesos que ocurren en las cubiertas vegetales y puede ser una herramienta útil para diseñar la configuración de una cubierta vegetal.
Análisis de la creación de un fondo de estabilización de los precios de la energía para el fomento de la energía renovable
(2014) Romero Moreau, Sebastián Andrés; Rudnick Van de Wyngard, Henry; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de Ingeniería
La tesis realizada busca evaluar la creación de un Fondo de Estabilización de precios de la energía para fomentar el desarrollo de proyectos de energía renovables no convencionales (ERNC) en Chile, principalmente proyectos eólicos y solares. La implementación de este Fondo busca reducir los riesgos asociados a la volatilidad de los precios del mercado spot y, por lo tanto, facilitar el acceso a financiamiento de estos proyectos. Este Fondo de Estabilización actuaría como un comercializador virtual, comprando energía a los desarrolladores de proyectos ERNC, a cambio de un precio estabilizado fijo en un horizonte de largo plazo. A su vez el Fondo vendería esta energía en el mercado spot al costo marginal, asumiendo el riesgo de comercialización asociado a la variabilidad de precios.La evaluación del funcionamiento del Fondo busca determinar bajo qué condiciones de operación éste sería viable, y en qué medida es posible encontrar o definir parámetros de operación que permitan maximizar la energía apoyada por este instrumento. Por lo tanto, este análisis busca dar las primeras luces sobre las posibilidades y limitaciones que enfrentará el Fondo de Estabilización. La metodología utilizada para evaluar el Fondo consta de dos etapas. Una primera etapa de optimización, en la cual se busca un portafolio de generación que maximiza la energía apoyada para una condición especifica de operación del sistema. La segunda etapa evalúa cada portafolio óptimo para un gran número de condiciones de operación diferentes, para posteriormente analizar y clasificarlas las soluciones según criterios de desempeño, como generación total de energía, saldo final esperado y probabilidad de quiebra.
Análisis de la Estrategia Nacional de Hidrógeno Verde en Chile
(2023) Soto Berindoague, Camila María; Jahn von Arnswaldt, Wolfram Michael; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de Ingeniería
El hidrógeno verde surge como una apuesta de vector energético, proponiéndose distintas estrategias internacionales para su desarrollo, entre ellas la de Chile. Considerando esto, el objetivo principal de este trabajo es revisar las barreras y oportunidades de la Estrategia Nacional de Hidrógeno Verde en Chile. En primer lugar, se realizó un análisis cualitativo para caracterizar el contexto nacional e internacional del desarrollo de la industria del hidrógeno verde, a partir de un análisis PESTEL y FODA. Posteriormente, se desarrolló un análisis cuantitativo, evaluando técnica y económicamente una planta de hidrógeno verde referencial, considerando dos escenarios: conectado y desconectado de la red. Los resultados muestran que la principal condición habilitante en Chile para la producción de hidrógeno verde es su alto potencial de generación renovable. No obstante, las proyecciones para lograr el desarrollo de la industria nacional y la exportación a largo plazo, dependen de las condiciones del entorno, asociados a la disminución de los costos de la tecnología, la gobernanza y los procesos de certificación. Finalmente, los objetivos de la Estrategia deben definir una hoja de ruta multidisciplinaria que habilite un avance sustentable y disminuya la incertidumbre de la inversión en torno a la industria del hidrógeno verde en Chile.
Análisis de la expansión del sistema eléctrico chileno bajo impuestos al carbono y contaminantes locales
(2017) Quiroga Vergara, Daniela Isabel; Sauma Santis, Enzo Enrique; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de Ingeniería
En línea con los compromisos internacionales de disminuir emisiones, Chile recientemente incorporó un nuevo impuesto a emisiones de fuentes fijas, que afectará directamente la operación de su sistema eléctrico. Existen varios estudios que analizan el impacto que impuestos a emisiones pueden tener en la operación del sistema eléctrico chileno, pero no existe a la fecha un estudio que analice en detalle el impacto de los impuestos en la expansión del sistema eléctrico completo, ni que incorpore contaminantes locales al análisis. Ante eso, la siguiente investigación analiza dicho impacto, en un periodo de una década y a partir de cinco escenarios político-relevantes: (1) sin impuestos, (2) incluyendo impuestos al carbono, (3) incluyendo impuestos de contaminantes globales y locales (CO2, MP, SOX y NOX), (4) incluyendo plan de obra hidráulico con impuestos a contaminantes globales y locales, y (5) considerando una alta electrificación de la demanda bajo impuestos a contaminantes globales y locales. Para realizar el análisis, se formula e implementa un modelo de optimización basado en la programación lineal entera mixta de minimización de costos y que considera el plan de obra actual del sistema eléctrico nacional (SIC y SING), así como la incorporación de generación distribuida. El análisis se centra en el periodo de entrada en operación y las características de las centrales y líneas que óptimamente serán instaladas en el sistema, así como en el origen de la energía generada y las emisiones en cada periodo, considerando impuestos de 20 USD/ton CO2, 5,72 USD/kg MP, 62 USD/ton SOX y 159 USD/ton NOX. Los resultados principales muestran que, bajo el plan de obra actual, los impuestos tienen efectos distributivos que perjudican más a ciertas regiones sobre otras. Este efecto disminuye si el plan de obra considera más opciones de energías renovables, minimizando así la dependencia del sistema en combustibles fósiles. Por otro lado, los niveles de impuestos considerados no son suficientes para disminuir significativamente las emisiones en el caso de una demanda con un crecimiento mayor al esperado.
Análisis de la huella de carbono en una empresa minera del cobre en Chile
(2011) Bustos Donoso, Juan Francisco; Lagos, Gustavo; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de Ingeniería
En esta Tesis se analizan las emisiones de GEI y los consumos de energía de los productos y procesos de una gran empresa de la minería del cobre en Chile. Se trabajó con datos de Codelco del año 2005 utilizando GaBi el cual es un software para hacer Análisis de Ciclo de Vida. Como resultados de esta análisis se obtuvo que a nivel de Empresa las emisiones de GEI propias del uso de combustibles representaron el 23%, las del consumo de electricidad el 65%, y las de la fabricación y transporte de insumos el 12%. A nivel de productos, los insumos representaron en promedio 521 kg CO2e/TMF Cu en el cátodo ER, y 97 kg CO2e/TMF Cu en el cátodo EO.
Análisis de plantas CSP con gases como fluido de trabajo para producción de electricidad termosolar
(2012) Farías Peet, Roberto Javier; Escobar Moragas, Rodrigo; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de Ingeniería
En esta tesis se busca entregar una herramienta para poder estudiar la factibilidad técnica y analizar térmicamente un nuevo concepto en el uso de colectores parabólicos con el fin de obtener energía eléctrica. Este concepto se basa en el uso de CO2 como el fluido de trabajo y en la utilización de concreto como material para el almacenamiento térmico. Como objetivos secundarios se tiene mostrar como la variación en distintas propiedades de este ciclo afecta los resultados finales obtenidos y así alcanzar un óptimo en el proceso de generación de energía eléctrica. El análisis considera la creación de una herramienta, la cual simule un ciclo con 5 etapas (bomba, colector, almacenamiento, turbina y condensador), que trabaje bajo este concepto.
Análisis de poder de mercado y la elasticidad precio de la demanda en el mercado eléctrico español
(2009) López Flores, Osvaldo Andrés; Watts Casimis, David; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de Ingeniería
El presente trabajo analiza el grado de poder de mercado de las principales empresas oferentes dentro del Mercado Eléctrico Español, utilizando datos reales del mercado spot de energía, esencialmente del llamado mercado diario donde se transan la mayor parte de las transacciones. El trabajo se basa en dos diferentes modelos de medición de la conducta de las empresas oferentes en el sistema eléctrico, a través de mediciones directas e indirectas del grado de poder de mercado ejercido por estas empresas. Las mediciones directas del poder de mercado utilizan datos reales de los costos marginales del mercado y estimaciones del comportamiento de la demanda, a través de la elasticidad precio de ésta. Este último parámetro está basado en la disposición a pagar por parte de las empresas demandantes del sistema, reflejado en las ofertas de compra de energía presentadas para cada período a través de bloques de demanda.
Análisis de sinergias en la minería de la Región de Antofagasta
(2018) Osorio Luna, Gerardo Enrique; Lagos, Gustavo; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de Ingeniería
Las sinergias entre operaciones y/o proyectos mineros se han convertido en una alternativa atractiva para la minería chilena, debido al gran número de faenas que se encuentran cercanas entre sí. El presente trabajo busca probar que, mediante aquellas sinergias, específicamente en la región de Antofagasta, es posible lograr ahorros en costos de inversión y operación, superficie utilizada, emisión de gases de efecto invernadero, e incluso mejorar la relación con las comunidades. Los proyectos estudiados son de Spence, Radomiro Tomic y El Abra, tres minas de óxidos de cobre ubicadas en la región de Antofagasta. Estas fueron explotadas desde fines de los 90, y bajo dichos óxidos poseen yacimientos hipógenos, los que serán explotados utilizando plantas concentradoras. Para ello, se evaluó el escenario base y tres escenarios de sinergias. El primero, que es el actual, sin aprovechamiento de sinergias; el escenario N°1, con una línea de alimentación de energía eléctrica y agua, y de descarga de concentrado, y tres tranques de relave independientes; el escenario N°2, similar al escenario N°1, pero las tres plantas ubicadas en el sector de Spence, y con un tranque de relave común; el escenario N°3, similar al escenario N°2, pero las tres plantas ubicadas en el sector de María Elena. Para cada escenario se evaluó la construcción de una planta fotovoltaica para su suministro eléctrico. Finalmente, se calculó los costos y beneficios económicos y ambientales de la sinergia de todos los factores mencionados. De los resultados se concluye que los tres escenarios de sinergias entregan ahorros económicos totales de un 21 a un 30% respecto al escenario base. El factor de mayor relevancia en estos ahorros corresponde a los acueductos. Por otro lado, los tres escenarios reducen su superficie entre un 5 y 32% con respecto al escenario base. Todos estos ahorros fueron obtenidos en un periodo de evaluación de 20 años. Los mayores desafíos para lograr sinergias entre proyectos son las diversas estrategias de inversión y, posiblemente las diferentes culturas de las empresas. Ello genera desconfianza entre las compañías, incluso entre faenas pertenecientes al mismo grupo minero, lo que dificulta iniciativas relacionadas con sinergias.
Análisis del ciclo de vida del cobre en una operación minera de hidrometalurgia en la zona central de Chile
(2024) Meza Chevecich, Carolina Alejandra; Videla Leiva, Álvaro Rodrigo; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de Ingeniería
La metodología de Análisis de Ciclo de Vida o Life Cycle Assessment (LCA, en inglés) ha sido aplicada en diferentes industrias. Sin embargo, en la ruta de procesamiento hidrometalúrgica de cobre, aún no ha sido ampliamente estudiada y existe escasez de datos e información al respecto, especialmente en Chile. Un LCA tiene la particularidad de ser una herramienta integral que permite estudiar los impactos generados al ambiente producto de las actividades desempeñadas en la elaboración de un producto y/o servicio. Por lo tanto, el objetivo de este estudio es cuantificar, por medio de un análisis de ciclo de vida, los impactos ambientales generados por la vía hidrometalúrgica del cobre por etapa en una operación ubicada en la zona central de Chile. Las categorías de impacto e indicadores por evaluar son el potencial de calentamiento global (GWP), potencial de acidificación (AP), potencial de creación de ozono fotoquímico (POCP), formación de material particulado (PMF), demanda acumulada de energía (CED), y uso de agua (WU). Para llevar a cabo esto, se utilizará Microsoft Excel para realizar los balances y la cuantificación de las categorías, además de Tableau como herramienta de visualización de los resultados. Estos, mostraron que las categorías más estudiadas son las de potencial de calentamiento global, potencial de acidificación y demanda acumulada de energía. Además, los resultados obtenidos se encuentran dentro de los rangos registrados en la literatura. Específicamente en la categoría de potencial de calentamiento global, se pudo observar el aporte significativo de las emisiones indirectas en comparación a las directas, expresado en dióxido de carbono equivalente por cátodo de cobre producido (tCO2-e /tCu). Finalmente, aún existe el desafío de incluir otras categorías de impacto ambiental como la eutrofización, la toxicidad, y aquellos relacionados a la pérdida de la biodiversidad, además de incluir aspectos sostenibles que puedan dar una mirada holística al desempeño de las operaciones en la minería del cobre.
Análisis económico-energético de la biomasa lignocelulósica en Chile
(2012) Sas Brunser, Sebastián Marcos; Sáez Navarrete, César; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de Ingeniería
Las tecnologías hoy en día más desarrolladas para la producción energética a partir de biomasa son las tecnologías de combustión directa, producción de syngas y la producción de etanol a través del proceso de la NREL. Estas tecnologías ya se han puesto a prueba en plantas piloto (NREL, 2011b, 2011c) y por esto se eligen para el análisis económico, energético y ambiental realizado en este trabajo de Tesis. Para el análisis de estas tecnologías, se consideran como materia prima los residuos forestales de la VI región. Se obtiene como resultado que las cantidades potenciales de etanol que se podría producir son importantes, alrededor de 45 mil m3. Esto es, relativas al 1% del consumo nacional de gasolina 93, 95 y 97 octanos. Esta producción sería aprovechada de mejor manera al ser utilizada como combustible de transporte en mezcla E10. Sin embargo, los proyectos de biomasa a etanol-celulósico no son rentables en la actualidad.
Análisis espacio y temporal de la generación agregada de proyectos eólicos en los sistemas eléctricos en Chile
(2015) Oses Sánchez, Nicolás Irovi; Watts Casimis, David; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de Ingeniería
Gran parte de las ERNC presentan una dificultad significativa al estimar la variabilidad del recurso en la operación diaria de los parques. Dada esta problemática, se analiza la variabilidad propia del recurso eólico en Chile, mediante la modelación de 70 proyectos de generación eólica distribuidos a lo largo del país. Luego, se identifican las tendencias horarias locales en los perfiles de cada zona, se presentan curvas de costos de suministro eólico en las principales barras del estudio, identificando las barras más costo-eficientes para desarrollar proyectos eólicos. De manera complementaria, se calculan los coeficientes de correlación de la producción, entre cada par de proyectos, analizando las tendencias de diversificación de la generación, al aumentar la distancia de separación de los parques. El efecto de generación agregada se representa modelando las inyecciones de energía eólica en el Sistema de Transmisión Troncal; la generación de los proyectos es agregada en torno a las principales barras del sistema, la producción agregada de cada barra se visualiza mediante perfiles horarios e histogramas de generación, y la misma metodología es desarrollada para estimar la producción agregada de los sistemas eléctricos del norte y centro-sur del país (SING y SIC). Se calculan las probabilidades de excedencia de suministro eólico en cuatro escenarios de integración eólica al sistema: un parque, 12 parques (SING), 58 parques eólicos (SIC) y el total de 70 parques eólicos, en un escenario de interconexión SING-SIC. Finalmente, y como caso de estudio, se analiza la generación agregada de la zona de Calama en el norte del país, y se cuantifican los beneficios de la agregación eólica comparando la generación agregada, desde la inyección de un proyecto, hasta la inyección de seis proyectos eólicos de la zona. El estudio, ha permitido contribuir con el levantamiento más completo a la fecha del potencial de proyectos eólicos a nivel nacional, los cuales se podrán integrar en el sistema en el mediano plazo.
Análisis experimental y simulación numérica del proceso de conformado de láminas metálicas delgadas mediante la aplicación de un láser de baja potencia
(2011) Stevens Castro, Vicente Orlando; Celentano, Diego J.; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de Ingeniería
En este trabajo se realizó un análisis experimental y numérico del conformado de chapas de acero inoxidable mediante un láser de baja potencia. En una primera etapa se realizó en el laboratorio el conformado de chapas de acero inoxidable AISI 302 para distintas configuraciones de potencia, de 20 a 67 W, y velocidad de avance del haz láser, 30 y 5 mm/s. Se obtuvieron ángulos de doblado de 0.2 a 10.3º.
Análisis multicriterio de la factibilidad de una central nuclear en Chile bajo la política energética 2050
(2021) Fernández González, Claudio Antonio; Vergara Aimone, Julio; Ramos Grez, Jorge; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de Ingeniería
En este trabajo se analiza la factibilidad de una central nuclear en Chile y su compatibilidad con las metas de generación eléctrica de la Política Energética 2050 considerando la incertidumbre asociada a la entrada de nuevas tecnologías renovables variables y el cambio climático. La metodología utilizada separa tres etapas: selección de escenarios, simulación de sistemas energéticos y análisis multicriterio de reactores nucleares de potencia. El punto de partida son los escenarios del Ministerio de Energía (2015) utilizados para validar la política, pero actualizados y reevaluados con datos al 2020. Además, se aborda el problema de selección de sitio para una central nuclear incorporada en el Sistema Eléctrico Nacional, tal que se propone la instalación en la Región de Antofagasta. Para estudiar el comportamiento del sistema energético la etapa de simulación incorpora modelos geográficos, climáticos, de redes, de mercados eléctricos, de eventos y de conversión de energía particulares para cada tecnología. La última etapa de análisis multicriterio incorpora la metodología MULTIMOORA para comparar y generar rankings de desempeño de seis alternativas de reactores. A partir de este trabajo se ha podido determinar que la factibilidad de la energía nuclear en el país está condicionada principalmente a las medidas de seguridad frente a los desastres naturales. Por otra parte, se identifica que hay reactores que son económicamente competitivos, que hay sitios aptos para la construcción de una central, y que la incorporación de energía nuclear permitiría desplazar carbón, lo que es compatible con las metas de la Política Energética. A partir de la comparación, se concluye que el reactor NuScale presentan el mejor desempeño. Sin embargo, la selección de un reactor apropiado para Chile dependerá de sí los fabricantes y el país que proporciona la tecnología mantienen las condiciones al momento de comercializarla. Finalmente, a partir de este estudio se evidencia que la planificación que valida la Política Energética, presentada en la Hoja de Ruta 2050 requiere ser revisada.
Análisis multicriterio para la evaluación de regulación energética en recursos energéticos distribuidos
(2024) Galilea Martínez, María José; Negrete Pincetic, Matías Alejandro; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de Ingeniería
En respuesta a la crisis climática los países han planteado diversas estrategias regulatorias para la transición energética. Dada la relación entre el sistema eléctrico y el mercado, las regulaciones que rigen el segundo tienen un impacto importante en qué tecnologías se desarrollan y la velocidad con la que se realizan cambios al sistema. Luego, resulta necesario evaluar las regulaciones implementadas. Para ello, se identificaron en la literatura las principales metodologías, entre las que destaca el uso de análisis multicriterio para la evaluación energética. En particular este análisis se ha utilizado en políticas generales de inversión en tecnologías o mixes de generación y localización de plantas. Además, se analizaron los casos de Alemania, España, Reino Unido y Chile con enfoque en las políticas implementadas para el desarrollo de recursos energéticos distribuidos (DERs) y comunidades energéticas. En base a esto, se identificaron los principales criterios utilizados por la literatura y los elementos propios de los recursos distribuidos que deben considerarse para su incorporación al sistema. Estos se ordenaron en base a los criterios: técnico, económico, sociopolítico y ambiental. Luego, lo criterios fueron utilizados para la evaluación del programa Comuna Energética implementado en Chile desde el año 2015. La evaluación destacó la importancia de la existencia de señales de localización en las regulaciones de DERs, no incorporadas actualmente. Además, se encontró que el programa entrega la posibilidad de mejorar la visibilidad de los recursos distribuidos, ha favorecido el desarrollo del mercado y se encuentra alineado con los objetivos climáticos del país. La evaluación implementada permite proponer mejoras al programa y evaluar sus siguientes versiones, además de analizar otro tipo de regulaciones relacionadas con DERs. Es de esperar que el desarrollo de recursos distribuidos continúe al alza, por lo que resulta importante mejorar la incorporación de los recursos energéticos distribuidos al sistema.
Análisis técnico-económico de producción y almacenamiento de hidrógeno
(2017) Rodríguez Machuca, Pablo Andrés; Dixon Rojas, Juan; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de Ingeniería
Los problemas de capacidad en las líneas de trasmisión de energía, producto del exceso de oferta de energía, en ciertas horas del día, proveniente principalmente de generadoras fotovoltaicas del norte de Chile, producen vertimientos de energía o desacoples del sistema. Este vertimiento, es literalmente "botar energía", pues no pueden ser inyectados a las líneas de transmisión. Para poder cuantificar este vertimiento, se realizó un análisis de las centrales fotovoltaicas, por un periodo de 3 meses, registrando vertimientos de energía que van desde 101 a 2 848 MWh. Para las centrales analizadas, se definieron ciertos escenarios conducentes a determinar la energía que podría ser almacenable y estimar aIgún precio de energía. Resulta clave destacar, que sobre un 90% de los costos marginales en horas de desacople, proporcionaron valores inferiores a 1 USD/MWh. En la búsqueda de como almacenar la energía vertida en los momentos de desacople, se realizó una revisión del estado del arte de diferentes sistemas de almacenamiento de energía, y en particular los sistemas basados en hidrógeno. El estudio presenta diversas aplicaciones del hidrógeno, formas de producirlo, sistemas para almacenarlo, además de-las tecnologías de celdas de combustible. Con lo anterior, se realizaron dos análisis, el primero utiliza la energía de vertimientos solo para producir hidrógeno y otro, además de producir hidrógeno, lo inyecta en celdas de combustible, para transformarlo nuevamente en energía eléctrica. Para ambos casos, se efectuó un dimensionamiento de planta, donde se esquematizan los distintos equipos y diversas configuraciones, y su respectivo análisis económico. Para las distintas configuraciones, técnicamente ambos análisis son viables. No obstante, los análisis económicos, no favorecen a los sistemas en los cuales el hidrógeno se trasforma en energía eléctrica mediante una celda de combustible, pero sí muestra interesantes indicadores en plantas que están diseñadas solo para producir hidrógeno.
Análisis técnico-económico del reemplazo del sistema de propulsión de un vehículo liviano a uno de tecnología alternativa
(2023) González Bravo, Víctor Andrés; Jahn von Arnswaldt, Wolfram Michael; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de Ingeniería
Este trabajo surge en el contexto del calentamiento global y la necesidad de reducir las emisiones de gases de efecto invernadero. El sector del transporte en Chile contribuye cerca de un 25% de las emisiones totales del país. En particular, en la Región Metropolitana de Chile, la flota de vehículos ligeros alcanzó la cifra de 1.504.177 unidades en el año 2020, donde casi la totalidad de estos funciona con motores de gasolina y diésel. Dentro de las alternativas disponibles en el mercado para reemplazar estas tecnologías, se encuentran los vehículos eléctricos, los vehículos de combustión dual, los vehículos con tecnología de celdas de combustible y los vehículos híbridos. Este trabajo busca proporcionar información para que los usuarios de vehículos ligeros puedan tomar decisiones informadas sobre la tecnología más conveniente a largo plazo. Esto implica considerar aspectos técnicos, como el rendimiento, la eficiencia y el poder calorífico del combustible, así como aspectos económicos, como el costo de adquisición, el costo de mantenimiento y el costo de combustible durante un período de 12 años. Los resultados obtenidos en este estudio indican que, cuando los costos de inversión son similares para vehículos de la misma gama y categoría, los vehículos eléctricos a batería representan la mejor alternativa. Se concluye que los vehículos eléctricos son una opción atractiva para la transición tecnológica debido a sus beneficios medioambientales y su eficiencia energética. Sin embargo, existen desafíos y riesgos potenciales como el costo de adquisición y la dependencia de la cadena de suministro de vehículos eléctricos, que está dominada por China. También la necesidad de desarrollar una infraestructura de carga eficiente y asequible, considerando además que el origen de la energía debe ser renovable. Se mencionan alternativas como el uso de combustibles sintéticos para lograr la neutralidad de carbono o la incipiente tecnología de hidrógeno, que aún no cuenta con la madurez tecnológica, la infraestructura y la viabilidad económica necesarias para su adopción generalizada a nivel local.