2. Maestría

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Tesis de la Escuela de Posgrado

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Subject: search.filters.subject.Energía renovable

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    Factores que incentivan y desincentivan la adopción del servicio de alquiler de scooters eléctricos en Lima dentro de la coyuntura del COVID-19
    (Pontificia Universidad Católica del Perú, 2024-10-24) Garay Kaneshima, Yúriko Harumi; Arellano Bahamonde, Rolando José
    Uno de los grandes problemas recurrentes en Lima ha sido la gestión del transporte público y los servicios ofrecidos en general, los cuales se agravaron por las restricciones dictadas por el Gobierno en el año 2020 como consecuencia de la pandemia del COVID-19 y a fin de evitar el aumento de contagios. En el 2019, dos empresas lideraron el ingreso de un nuevo servicio de transporte individual en la ciudad, ofreciendo una propuesta de valor que englobaba modernidad, protección al medioambiente y practicidad. Sin embargo, diversos factores internos y externos a las empresas, llevaron a que el modelo original de negocio no siga vigente, que algunas empresas hayan desaparecido o que aquellas que funcionan hasta la fecha estén liquidando sus equipos. ¿Qué sucedió entonces? ¿Qué aprendizajes existen del lanzamiento de este nuevo servicio de transporte individual en Lima? ¿Cómo la coyuntura impactó en la adopción y éxito o fracaso de este nuevo servicio? Esta investigación busca identificar los factores que incentivan y desincentivan la adopción del servicio de alquiler de scooters eléctricos en Lima, un proyecto nuevo e innovador, que a diferencia de los otros medios de transporte individual como las bicicletas tradicionales, bicicletas eléctricas o motocicletas, se presentó en el mercado como una opción de transporte eléctrico en modalidad de alquiler, marcando un hito de una nueva categoría de servicios en Lima Metropolitana y que a pesar que auguraba mucho éxito, no consiguió lo esperado debido a circunstancias internas de las empresas proveedoras y a factores externos del mercado. Asimismo, la coyuntura permitió analizar los puntos fuertes y débiles del servicio de alquiler de scooters eléctricos y los factores que se deberían tomar en cuenta si se buscara lanzar nuevamente el servicio o modificar el actual modelo de negocio para que sea exitoso en la ciudad de Lima. La investigación incluye entrevistas a usuarios y no usuarios, proveedores del servicio de alquiler de scooters eléctricos, funcionarios de instituciones públicas relacionados al ecosistema de transporte urbano y expertos en marketing de servicios. Además, incluye como parte de la investigación cuantitativa, encuestas realizadas a los usuarios y no usuarios del servicio para validar los primeros hallazgos de la investigación cualitativa. Como principales conclusiones se identifican factores que incentivan a la demanda asociados al servicio en sí, pero también en la percepción de la marca proveedora de servicios y las motivaciones del público. Asimismo, desincentivan a la demanda los miedos a las nuevas tecnologías, temas externos como infraestructura de la ciudad y las malas experiencias del usuario. Por otro lado, los factores que incentivan a la los proveedores del servicio están relacionados a la oferta de valor, un plan de marketing establecido y oportunidades del mercado que impacten directamente en el servicio. Los principales factores que desincentivan a la oferta están relacionados con las decisiones de los inversionistas, costos operativos y factores relacionados a políticas y desarrollo urbano de la ciudad. Las principales recomendaciones se enfocaron en los proveedores del servicio y la importancia de conocer al público objetivo, generar confianza, contar con un plan de crisis y adaptar la estrategia a la realidad de cada país. Asimismo, las recomendaciones para los funcionarios del ecosistema de transporte urbano se enfocaron en aprovechar la relevancia que tomó este nuevo servicio para fomentar su uso, garantizar la seguridad de los peatones y elaborar campañas de educación vial.
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    Propuesta metodológica para el tratamiento de datos para la evaluación del desempeño de sistemas fotovoltaicos. Caso de estudio: Tres sistemas fotovoltaicos de 1,5 kWac con tecnologías distintas, en el Campus-PUCP, en San Miguel
    (Pontificia Universidad Católica del Perú, 2023-06-13) Berastain Hurtado, Arturo Emilio; Chirinos García, Luis Ricardo
    El presente trabajo busca proponer una metodología que permita asegurar la calidad de los registros de medición utilizados para evaluar un sistema fotovoltaico, de acuerdo a la norma IEC-61724. La evaluación, de acuerdo a la norma, requiere de un largo periodo experimental (al menos un año de medición). Durante este período, diversas fuentes de error pueden presentarse que afecten los indicadores de desempeño de la instalación. Para el caso del presente trabajo, la metodología propuesta fue implementada para evaluar de tres sistemas fotovoltaicos durante un periodo de dos años. La propuesta metodológica comprende la implementación de criterios de filtrado para detectar registros que no deben considerarse al momento de calcular indicadores. Para llegar a la serie de criterios utilizados, se revisaron en la bibliografía cuatro series de criterios, y el efecto de cada uno en los indicadores de desempeño fueron comparados. Adicionalmente, se propone una metodología para detectar puntos durante el registro en los que la instalación fotovoltaica se vio afectada por la presencia de sombras, basándose en la medición de irradiancia incidente en el plano de la instalación. Estos puntos no son detectados por criterios de filtrado convencionales, pero afectan significativamente los indicadores. Una vez que los registros que no deben ser utilizados son detectados y se toma en consideración posibles fallas en los sensores que ocurren durante un largo periodo de medición, se corre el riesgo que la cantidad de puntos correctos disponibles no sea suficiente para que los indicadores calculados sean representativos. La metodología propuesta incluye la implementación y evaluación de cuatro modelos de estimación de temperatura del módulo fotovoltaico, cuatro modelos de estimación de irradiancia en el plano de la instalación y cuatro modelos de estimación de potencia generada por la instalación fotovoltaica. Estos modelos fueron comparados entre ellos para identificar los más adecuados para corregir registros y completar puntos que no pudieron ser registrados. Finalmente, se presenta una comparación entre los resultados de calcular los indiciadores de desempeño de las tres instalaciones fotovoltaicas antes y después de haber implementado la propuesta metodológica. Con esto, se obtuvo una metodología replicable para otros estudios relacionados a instalaciones fotovoltaicas.
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    Estimación de la potencia nominal y tiempo total de descarga nominal de sistemas industriales de aire comprimido operando como CAES con presiones de almacenamiento menores a 9 bar(a) y volúmenes de tanque de almacenamiento entre 0,11 y 8,92 m3
    (Pontificia Universidad Católica del Perú, 2023-05-26) Vidal Coral, Rafael Jesus; Chirinos García, Luis Ricardo
    El presente trabajo, toma a los sistemas de aire comprimido industrial, con sus respectivas características, como base para posibles sistemas de almacenamiento de aire comprimido o compressed air energy storage (CAES, por sus siglas en inglés), los cuales, se caracterizan por sus parámetros nominales: tiempo total de descarga nominal y potencia nominal. Las características del aire comprimido industrial consideradas para el presente trabajo son: presiones de almacenamiento menores o iguales a 8 bar(g), y volúmenes de almacenamiento individual entre 0,11 a 8,92 m3. Los resultados permiten conocer a qué clasificación dentro de los sistemas CAES de menor escala (S-CAES o micro-CAES), pertenecerían los sistemas CAES basados en la industria del aire comprimido, y, por otro lado, permiten conocer el posible aprovechamiento, basado en la estimación de los parámetros nominales. Estos parámetros, se encuentran en función de la presión en el tanque, la temperatura en el tanque, y el flujo másico, que ocurren durante el proceso de descarga. Para poder determinar estos parámetros nominales, se implementó un banco de ensayos que permitió realizar las experiencias de descarga de un tanque de almacenamiento de aire comprimido de 1 m3, operando a 14 condiciones de ensayo, basadas en la combinación de presiones iniciales de almacenamiento de 8, 7, 4 y 2 bar(g) con diámetros característicos de la restricción de 4, 3, 2 y 1 mm, sin considerar las combinaciones de: 8 bar(g) 1 mm, ni 7 bar(g) 1 mm. De modo que, se generó la data experimental que abarcó distintas características de descarga. Luego, en la condición que se obtendría la mayor potencia (4 mm – 8 bar(g)), se determina que el modelo de Ardanuy (n=k), es el más representativo de los 6 evaluados, considerando el RMSE y el error relativo de las variables presión en el tanque y tiempo total de descarga, respectivamente. El modelo presenta errores relativos máximos entre 20-25% para la presión en el tanque, 35-45% para la temperatura en el tanque, y 30- 100% para el flujo másico, y, además, RMSE iguales a 18,80 kPa, 71,18 K, y 4,95 kg/h, respectivamente. Además, presenta errores relativos asociados al tiempo total de descarga, mínimo, máximo y promedio, iguales a 3,57%, 35,60% y 16%, respectivamente. Las estimaciones de los parámetros nominales, se realizan en base al modelo más representativo, a la información disponible en la literatura acerca de los procesos de generación de potencia (procesos de expansión), y a sistemas CAES planteados (individual, serie y paralelo), considerando las características del aire comprimido industrial. Los resultados establecen que, sería posible implementar sistemas CAES en base al aire comprimido industrial y a los sistemas planteados, que alcancen potencias nominales de hasta 9300 W, pero con duraciones menores a 1 hora, y, por otro lado, sistemas que alcancen tiempos totales de descarga nominales cercanos a las 3 horas, pero, con potencias nominales mucho menores a 7,5 kW. Para aquellos sistemas que considera 0,97 m3 de almacenamiento, volumen similar al del banco de ensayos, se estima que, podría obtenerse potencias nominales entre 10 a 185 W, asociadas a tiempos totales de descarga nominales en el rango de 590 a 1770 s. Por otro lado, se estima que podría obtenerse 9200 W como potencia máxima asociada a un tiempo total de descarga nominal menor a 25 s. Además, para los sistemas que consideran hasta 4 tanques en serie, se determina que, generarían entre 440 a 590 W, con tiempos totales de descarga nominales de 400 s. Finalmente, se destaca que, el factor limitante de los sistemas planteados es la presión de almacenamiento, considerada como máximo 9 bar(a), para una presión atmosférica de 1 bar, y que ninguno de los sistemas planteados pertenecería a la definición de sistemas S-CAES, pero sí, a la de micro-CAES.
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    Optimal design of a photovoltaic station using Markov and energy price modelling
    (Pontificia Universidad Católica del Perú, 2023-05-09) Salazar Márquez, Marcio Boris; Tafur Sotelo, Julio César
    As the fight against anthropogenic global warming increases, photovoltaic (PV) systems, which are a type of renewable energy, are increasingly being considered. In order to use PV systems, it is necessary to develop methods to optimize their configuration, that is, the optimal number of PV modules and inverters. The objectives are to examine the optimization of PVs subject to not only the operational constraints but also the failure and repair events of PV inverters up to 100 kW, while minimizing the effective levelized cost of energy. To achieve this, using Markov modelling, a new energy price model that considers the current prices of the PV inverters is developed as part of a new optimization framework. A case study considering six real PV inverters is developed to show the effectiveness of the framework. In addition, real data from a reference PV station in Germany is used to calculate the average hours per day that a panel generates its rated power to consider the geographical location, temperature and number of sunny days in the given region. Unlike previous work, local and global optimal solutions are found using PV inverters in the range of 15 kW to 100 kW. Therefore, the new findings of this study will be considered in the future, for example, when considering the failure and repair events of PV modules.
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    Diseño de una estrategia de control para que un convertidor electrónico dc/ac trifásico suministre inercial virtual de una fuente de energía renovable a la red eléctrica
    (Pontificia Universidad Católica del Perú, 2022-05-26) Novoa Oliveros, Erland Fernando; Tafur Sotelo, Julio Cesar; Sal Y Rosas Celi, Damian Eleazar
    La creciente tendencia de utilizar vehículos eléctricos, conlleva a reemplazar los grifos de vehículos de combustibles fósiles por electrolineras. Una electrolinera puede utilizar una fuente de energía renovable (ej. Solar o eólico) para cargar un vehículo; además, el excedente de energía podría ser suministrado a la red eléctrica trifásica, haciendo uso de un convertidor electrónico dc/ac (o inversor). Sin embargo, conectar un convertidor tradicional reduce la estabilidad relativa de la frecuencia eléctrica de la red, porque no ofrece oposición ante un cambio de frecuencia, tal como lo hace un generador síncrono debido a la inercia de su rotor. Las variaciones de frecuencia son producto del desequilibrio entre la potencia generada y las cargas en la red. Si la frecuencia se aleja mucho de su valor nominal o si la rapidez de cambio de la frecuencia es elevada, puede afectar el sincronismo de los generadores que alimentan la red. Por lo tanto, se procede a cortes de energía en sectores de la red, para evitar que la inestabilidad se propague en otros sectores de la red, lo cual se traduce en grandes pérdidas económicas. La presente tesis busca establecer una estrategia de control para que un convertidor tradicional permita la conexión de una fuente de energía renovable a la red eléctrica, con el objetivo de mejorar la estabilidad de la red, mediante el suministro de inercia virtual (o emulación de inercia). La estrategia de control no requiere la utilización de elementos adicionales complejos o costosos en el convertidor o la modificación de este, lo cual constituye una solución económica y sin complejidad constructiva. Al final de la tesis se realiza simulaciones en Matlab para probar los diseños de los lazos de control y se valida resultados en PSIM (simulador de electrónica de potencia), logrando un convertidor con inercia virtual, que puede suministrar a la red, igual o mejor inercia que un generador síncrono hidroeléctrico de grandes dimensiones.