Sanhueza Gómez, Felipe AbnerSalazar Silva, LautaroMuñoz Pincheira, José Luis Alfredo2025-08-072025-08-072025https://repositorio.udec.cl/handle/11594/12893Tesis presentada para optar al grado de Doctor/a en Energías.The transition towards a 100% renewable energy matrix faces significant technical challenges, primarily due to the variability of solar and wind resources and their high geographic concentration. These characteristics have led to problems in centralized power systems, such as transmission network congestion and forced energy curtailment, which undermine the efficiency and economic viability of renewable projects. This thesis addresses this issue through two complementary studies. The first study analyzes the temporal complementarity between solar and wind energy in Chile, using hourly data from 2004 to 2016 across 176 locations. Using Spearman’s rank correlation coefficient, four zones with different levels of energy synergy were identified: positive (A1), negative (A2 and B), and neutral (C). This classification enabled the construction of a strategic map to locate more efficient hybrid systems with lower storage requirements. The second study incorporates these findings into an optimization model for the design of stand-alone Hybrid Renewable Energy Systems (HRES), consisting of solar panels, wind turbines, and batteries. The model, implemented in GNU Octave, uses genetic algorithms to simulate optimal configurations under different levels of complementarity and demand profiles (constant and variable). Key performance metrics are evaluated, including Net Present Cost (NPC), Levelized Cost of Energy (LCOE), and Loss of Power Supply Probability (LPSP). The results show that higher complementarity reduces costs, storage size, and simplifies system design, particularly under high continuity requirements (low LPSP). It is concluded that explicitly considering temporal complementarity improves the technical and economic performance of off-grid HRES and strengthens local energy resilience. Furthermore, promoting distributed generation in areas with high solar-wind complementarity supports energy system decentralization, reducing pressure on transmission networks and mitigating renewable energy curtailment. The thesis therefore proposes incorporating this metric as a key criterion in territorial energy planning to guide investments towards more sustainable, resilient, and cost-effective configurations.La transición hacia una matriz energética 100% renovable enfrenta importantes desafíos técnicos, principalmente debido a la variabilidad de los recursos solar y eólico, así como a su alta concentración geográfica. Estas características han generado problemas en los sistemas eléctricos centralizados, como la congestión de las redes de transmisión y la generación forzada de vertimientos energéticos, lo que afecta la eficiencia y viabilidad económica de los proyectos renovables. Esta tesis aborda dicha problemática mediante dos estudios complementarios. El primer estudio analiza la complementariedad temporal entre la energía solar y eólica en Chile, utilizando datos horarios desde 2004 hasta 2016 en 176 localidades. A través del coeficiente de correlación por rangos de Spearman, se identificaron cuatro zonas con distintos niveles de sinergia energética: positiva (A1), negativa (A2 y B) y neutra (C). Esta clasificación permitió construir un mapa estratégico para ubicar sistemas híbridos más eficientes y con menores requerimientos de almacenamiento. El segundo estudio incorpora estos hallazgos en un modelo de optimización para el diseño de Sistemas Híbridos de Energía Renovable autónomos (HRES, por sus siglas en inglés), compuestos por paneles solares, aerogeneradores y baterías. El modelo, implementado en GNU Octave, utiliza algoritmos genéticos para simular configuraciones óptimas bajo distintos niveles de complementariedad y perfiles de demanda (constante y variable). Se evalúan métricas clave de desempeño, como el Costo Neto Actualizado (NPC), el Costo Nivelado de la Energía (LCOE) y la Probabilidad de Pérdida de Suministro de Energía (LPSP). Los resultados muestran que una mayor complementariedad reduce los costos, el tamaño del almacenamiento y simplifica el diseño del sistema, especialmente bajo altos requerimientos de continuidad (bajo LPSP). Se concluye que considerar explícitamente la complementariedad temporal mejora el desempeño técnico y económico de los HRES autónomos y fortalece la resiliencia energética local. Además, fomentar la generación distribuida en zonas con alta complementariedad solar-eólica apoya la descentralización del sistema energético, reduciendo la presión sobre las redes de transmisión y mitigando los vertimientos renovables. Por lo tanto, la tesis propone incorporar esta métrica como un criterio clave en la planificación energética territorial para orientar las inversiones hacia configuraciones más sostenibles, resilientes y costo-efectivas.enCC BY-NC-ND 4.0 DEED Attribution-NonCommercial-NoDerivs 4.0 InternationalSolar energyWind energyRenewable EnergyEnergy storageArtificial intelligenceThesisENERGÍA asequible y sostenibleCiudades y comunidades sosteniblesAcción CLIMÁTICA