Escola de Doctorat

Data de lectura: 29/10/2026

• CABRERA REDONDO, ÓSCAR: From Optimisation to Artificial Intelligence Solutions for Modern Power Systems
  
  Autor/a: CABRERA REDONDO, ÓSCAR
  Programa: ENGINYERIA ELÈCTRICA
  Departament: Departament d'Enginyeria Elèctrica (DEE)
  Modalitat: Normal
  Data de dipòsit: 30/09/2026
  Data de lectura: 29/10/2026
  Hora de lectura: 10:00
  Lloc de lectura: ETSEIB - UPC
  Director/a de tesi: ARAGÜÉS PEÑALBA, MÒNICA
  Resum de tesi: Els sistemes elèctrics moderns s'estan transformant per la descarbonització, la generació renovable, els recursos distribuïts, l'electrificació, la digitalització i la participació de nous agents. Aquests canvis incrementen la complexitat operativa i requereixen eines de decisió més ràpides, adaptatives i distribuïdes, en què l'optimització aporta estructura i la intel·ligència artificial contribueix amb predicció, aproximació, adaptació i aprenentatge preservant la privacitat.Aquesta tesi investiga la transició des de formulacions basades en l’optimització cap a solucions assistides per intel·ligència artificial per als sistemes elèctrics, mitjançant tres contribucions a nivell de xarxa, comunitat i usuari. A nivell de xarxa, es proposa una xarxa neuronal lagrangiana basada en grafs i informada per la física per aproximar el flux òptim de potència en corrent continu. L’enfocament s’avalua en xarxes de referència de 3 a 118 busos, incloent-hi variants normals i estressades. En condicions normals, el residual mitjà de les restriccions d’igualtat es redueix de 0,0219 p.u. a 0,0137 p.u., corresponent a una millora del 37,44% respecte d’una xarxa neuronal de grafs purament basada en dades, amb acceleracions mitjanes de 94 i 15 vegades respecte d’un solver d’optimització no lineal àmpliament utilitzat en condicions normals i extremes, respectivament.A nivell de comunitat, la tesi analitza l’operació intel·ligent de comunitats energètiques locals sota restriccions organitzatives i operatives. Els resultats mostren que l’autoconsum col·lectiu pot generar un valor agregat substancial, però també que la composició dels usuaris i les regles d’assignació influeixen fortament en la distribució dels beneficis. En els casos d’estudi avaluats, les configuracions amb un 50% d’usuaris amb generació fotovoltaica privada assoleixen els majors estalvis totals mitjans, 97,42€, mentre que la reassignació d’excedents incrementa els estalvis totals fins a 45,14€. Tot i això, continuen sent necessaris mecanismes orientats a l’equitat per reduir resultats individuals negatius.A nivell d’usuari, la tesi proposa estratègies d’aprenentatge federat personalitzat per a la predicció de la demanda elèctrica domèstica. Els enfocaments de clustering basats en el model proposats milloren la personalització sense centralitzar dades privades de comptadors intel·ligents. En comparació amb l’aprenentatge federat convencional, FedEC i FedKM redueixen l’error quadràtic mitjà en un 0,27% i un 0,67%, respectivament, amb FedKM assolint l’error agregat més baix entre els mètodes personalitzats considerats.En conjunt, aquesta tesi mostra que l’optimització i la intel·ligència artificial són components complementaris dels sistemes elèctrics moderns. La seva integració responsable requereix mètodes precisos, eficients, informats per la física, conscients de la regulació i centrats en l’usuari.
  

• DIAZ MOTTA, ARMANDO: Large Scale Wind-Powered Offshore Ammonia Production
  
  Autor/a: DIAZ MOTTA, ARMANDO
  Programa: ENGINYERIA ELÈCTRICA
  Departament: Departament d'Enginyeria Elèctrica (DEE)
  Modalitat: Normal
  Data de dipòsit: 30/07/2026
  Data de lectura: 29/10/2026
  Hora de lectura: 12:00
  Lloc de lectura: Aula 28.8 Sala Conferències - ETSEIB-UPC
  Director/a de tesi: DÍAZ GONZÁLEZ, FRANCISCO | VILLA ARRIETA, MANUEL RICARDO
  Resum de tesi: L’hidrogen i l’amoníac renovable poden contribuir a la descarbonització dels sectors on l’electrificació directa no és viable, amb l’amoníac verd actuant com a vector d’hidrogen entre les zones de producció renovable i els centres de demanda llunyans.Entre les vies a gran escala proposades en els darrers anys, la producció d’amoníac verd basada en electricitat verda i electròlisi de l’aigua desperta un interès creixent. Tanmateix, s’ha prestat poca atenció a la viabilitat a llarg termini de la producció d’amoníac offshore i off-grid basada en electròlisi SOEC i alimentada íntegrament amb energia eòlica marina. Aquesta tesi aborda específicament aquest buit de coneixement investigant si la producció d’amoníac verd a gran escala, off-grid i offshore, basada en electròlisi d’òxid sòlid (SOEC), un cicle de síntesi Haber-Bosch (HB) i energia eòlica marina, pot esdevenir una via factible l’any 2050.Aquesta recerca té com a objectiu avaluar la viabilitat tècnica i econòmica a llarg termini de la producció d’amoníac basada en energia eòlica marina.Per assolir aquest objectiu, la tesi combina una anàlisi de l’estat de l’art amb un model termodinàmic en règim estacionari d’una planta d’amoníac SOEC–Haber-Bosch de 3 000 t d- 1 i amb un marc integrat pseudodinàmic que acobla la planta, la generació eòlica marina, l’emmagatzematge en bateries i l’emmagatzematge d’hidrogen. Aquest marc inclou un model econòmic i un algorisme d’optimització de capacitats per minimitzar el cost nivellat de l’amoníac (LCOA). El model pseudodinàmic simula l’operació flexible de la planta en un ampli rang de càrrega sota condicions de vent específiques de cada emplaçament. En aquesta tesi s’avaluen tres localitzacions offshore amb recursos eòlics d’alta qualitat: La Guajira (Colòmbia), el mar del Nord (Dinamarca) i el golf de Roses (Espanya).Els resultats mostren que, en règim estacionari i a plena càrrega, la planta requereix 1 030 MW i assoleix una eficiència global del 63% en base al PCI-NH₃, mentre que l’electròlisi SOEC arriba al 87% en base al PCI-H₂. El cicle Haber-Bosch subministra el 57% de la potència tèrmica necessària per a l’evaporació de l’aigua d’alimentació en el procés d’electròlisi. En operació a càrrega parcial, la unitat SOEC pot operar a càrregues mínimes del 61% i del 72% per a escenaris de conversió de vapor del 70% i del 85%, respectivament, amb variacions de temperatura de l’stack de ±30 °C. En condicions d’operació offshore, l’eficiència global arriba al 60%, i el factor de capacitat de la planta assoleix el 80% al millor emplaçament, aproximadament un 10% per sota del d’una planta convencional d’amoníac connectada a xarxa.Pel que fa a la viabilitat econòmica, els resultats indiquen que La Guajira i el mar del Nord podrien assolir el cost nivellat de l’amoníac més baix l’any 2050, amb 472 i 436 USD t⁻¹, respectivament, mentre que el golf de Roses es manté menys competitiu, al voltant de 720 USD t⁻¹.La comparació entre els emplaçaments seleccionats mostra, a més, que l’operació inflexible del procés Haber-Bosch --és a dir, a càrrega del 100%-- comporta només diferències marginals en el cost de producció en relació amb l’operació flexible en el rang 10-100%, però incrementa els períodes de hot standby del Haber-Bosch, revelant un compromís entre estabilitat operativa i requisits d’emmagatzematge.La tesi proporciona un marc d’avaluació tecnoeconòmica per a la producció d’amoníac verd offshore, alhora que dona suport a la planificació de capacitats dels recursos renovables marins. A més, els resultats indiquen que l’amoníac offshore basat en SOEC podria esdevenir competitiu en costos l’any 2050, sempre que es redueixin els costos de l’eòlica flotant i de l’electròlisi d’òxid sòlid, i tenint en compte factors exògens com condicions de mercat favorables i marcs polítics de suport.
  

• MUKHOPADHYAY, SHRODDHA: Nonlinear optics at the nanoscale: harmonic generation in resonant metasurfaces
  
  Autor/a: MUKHOPADHYAY, SHRODDHA
  Programa: FÍSICA COMPUTACIONAL I APLICADA
  Departament: Departament de Física (FIS)
  Modalitat: Normal
  Data de dipòsit: 30/09/2026
  Data de lectura: 29/10/2026
  Hora de lectura: 15:30
  Lloc de lectura: Sala de conferencias, planta baja, edificio TR1, Calle Colon 1, Campus Terrassa
  Director/a de tesi: COJOCARU, CRINA MARIA | TRULL SILVESTRE, JOSE FRANCISCO
  Resum de tesi: Aquesta tesi aborda dues àrees fonamentals de la fotònica moderna: l’òptica no lineal i els materials òptics nanoestructurats sub longitud d’ona, coneguts com a metasuperfícies. Ambdós camps sustenten el desenvolupament de dispositius nanofotònics no lineals de nova generació. La dependència creixent dels nanomaterials introdueix règims físics en què la dimensionalitat reduïda exigeix eines teòriques refinades i estratègies experimentals avançades per comprendre i controlar el comportament d’estructures sub longitud d’ona.El treball combina òptica no lineal, física de la matèria condensada i nanofotònica. Tot i que l’òptica no lineal s’havia estudiat tradicionalment en cristalls volumètrics sota condicions de phase matching, els avenços en nanofabricació han desplaçat l’interès cap a plataformes nanomètriques on les interaccions llum matèria estan dominades pel fort confinament, els efectes superficials i les correccions no locals. Sota excitació ultraràpida i intensa, les descripcions macroscòpiques de la polarització no lineal resulten insuficients, fet que exigeix models microscòpics. Per això s’utilitza un marc teòric Maxwell hidrodinàmic, complementat amb simulacions no lineals mitjançant FDTD i FEM, i amb mesures experimentals d’alta precisió en configuracions òptiques de taula. Aquestes tècniques permeten detectar harmònics en l’ultraviolat profund i observar millores de dos i tres ordres de magnitud en l’emissió, conseqüència directa de la localització ressonant de la llum en les metasuperfícies estudiades.La tesi analitza la generació d’harmònics en dues classes representatives de nanomaterials: pel·lícules ultrafines de semiconductors i metalls, i les seves metasuperfícies periòdiques unidimensionals i bidimensionals. Tot i que difereixen en geometria i fabricació, la seva resposta no lineal es pot interpretar mitjançant una metodologia teòrica experimental coherent que permet identificar com els electrons lliures i lligats, les contribucions superficials i els efectes no locals determinen l’emissió no lineal a escala nanomètrica.Una part central del treball es dedica a metasuperfícies ressonants en plataformes plasmòniques, dielèctriques i híbrides, on el fort increment del camp electromagnètic compensa el volum d’interacció reduït característic del règim nanomètric. L’aparició, hibridació i efecte d’aquestes ressonàncies sobre l’emissió no lineal revelen un paisatge de fenòmens que connecten règims clàssics i emergents de la nanofotònica.En integrar teoria, simulació i experiment, aquesta tesi estableix una base per al disseny de metasuperfícies no lineals, convertidors de freqüència compactes i plataformes fotòniques quàntiques emergents. Els resultats mostren que les pel·lícules ultrafines i les metasuperfícies no lineals no són versions miniaturitzades de materials volumètrics, sinó sistemes governats per mecanismes addicionals que dominen a l’escala nanomètrica, proporcionant claredat conceptual i eines pràctiques per a l’enginyeria de processos no lineals en dispositius nanofotònics de pròxima generació.
  

• OBRADOR REY, SERGI: Physics-based state estimation algorithms for battery management systems
  
  Autor/a: OBRADOR REY, SERGI
  Programa: ENGINYERIA AMBIENTAL
  Departament: Departament d'Enginyeria Civil i Ambiental (DECA)
  Modalitat: Normal
  Data de dipòsit: 18/09/2026
  Data de lectura: 29/10/2026
  Hora de lectura: 11:00
  Lloc de lectura: CAMPUS BESOSSala Polivalent de l'Edifici A.EEBEAv. Eduard Maristany, 16
  Director/a de tesi: TRILLA ROMERO, LLUÍS | CANALS CASALS, LLUC
  Tribunal:
       PRESIDENT: OYARBIDE URQUIZU, MIKEL
       SECRETARI: AMANTE GARCIA, BEATRIZ
       VOCAL: AUGUST JOHANSSON, SVEN AAKE
  Resum de tesi: Per assolir una veritable sostenibilitat, especialment en el sector de la mobilitat elèctrica, cal frenar la tendència de sobredimensionar les bateries i de migrar les capacitats computacionals dels sistemes de gestió cap a entorns basats en el núvol. Aquestes pràctiques incrementen significativament els recursos necessaris per produir i operar aquests sistemes, comprometent l'alineament amb els principis d'ecodisseny als quals aquestes tecnologies s'haurien d'adherir. La solució passa per maximitzar la vida útil i l'eficiència dels recursos ja existentsEl primer pas per aconseguir un millor control requereix millorar els algorismes d'estimació d'estat de les cel·les dins la bateria. Per tant, el concepte central d'aquesta tesi consisteix a dotar el sistema de gestió d'una capacitat basada directament en la física i l'electroquímica de les bateries. En lloc d'estimar l'estat a partir de dades empíriques processades externament, es proposa traslladar models físics avançats a l'electrònica integrada de la mateixa bateria. Això permet que el sistema comprengui, prevegi i s'adapti a la dinàmica interna i a l'envelliment de les cel·les en temps real i amb la precisió.Aquest enfocament aconsegueix un control operatiu autònom que prevé la degradació prematura des de dins. En definitiva, la recerca duta a terme en aquesta tesi demostra que portar el coneixement electroquímic directament a l'electrònica integrada de la bateria és el pas necessari per convertir aquests sistemes en actius energètics més duradors, eficients i més alineats amb els principis d'ecoeficiència.
  

Data de lectura: 30/10/2026

• NI CHUIREAIN, FIONNUALA: Intrinsic Randomness in Quantum Information Theory
  
  Autor/a: NI CHUIREAIN, FIONNUALA
  Programa: FOTÒNICA
  Departament: Institut de Ciències Fotòniques (ICFO)
  Modalitat: Normal
  Data de dipòsit: 24/09/2026
  Data de lectura: 30/10/2026
  Hora de lectura: 10:00
  Lloc de lectura: ICFO Auditorium
  Director/a de tesi: ACÍN DAL MASCHIO, ANTONIO
  Resum de tesi: La imprevisibilitat de la física quàntica dona lloc a una forma intrínseca d'aleatorietat. Això ocorre quan es realitza una mesura sobre un sistema quàntic. En criptografia, l'aleatorietat es quantifica en virtut de la probabilitat que té un espia correlacionat de predir els resultats de la mesura. Aquesta tesi aborda la qüestió següent: donat un cert estat quàntic i una certa mesura, quanta aleatorietat intrínseca es pot generar?.Per començar, resolem la quantitat màxima d'aleatorietat intrínseca de qualsevol estat, que correspon a la mesura projectiva òptima, fent servir quatre figures de mèrit: les entropies condicionals min, max i de von Neumann, i l'aleatorietat no ambigua, que introduïm aquí per primera vegada. Aquesta última descriu un espia que mai s'equivoca, però que de vegades dona una resposta inconclusiva. Assumint un grau de precisió menor, considerem també l'aleatorietat donada una taxa fixa de resultats no concloents. Resolem aquestes dues quantitats per qualsevol estat i mesura projectiva en dimensió dos. Si la configuració s'utilitza per triar bases aleatòries en un protocol de "preparar i mesurar" de distribució quàntica de clau, mostrem que l'aleatorietat no ambigua capta com de bé coneix l'espia la clau secreta, sense que això provoqui una intrusió detectable.Ens centrem també en les mesures extremes que no són necessàriament projectives, aquelles que poden tenir un ventall més ampli de resultats potencials. Es diu que una mesura és imparcial si tots els resultats tenen la mateixa probabilitat a priori. Caracteritzem la quantitat d'aleatorietat que es genera quan realitzem una mesura extrema imparcial de rang u sobre qualsevol sistema quàntic, resolent aquest problema explícitament en dimensió dos. Aquesta anàlisi també serveix per a un escenari source-device-dependent, en el qual no es confia en l'estat. Entre les mesures d'aquest tipus en dimensió dos, la tetraèdrica simètrica i informacionalment completa (SIC) és la que té menys aleatorietat intrínseca. A més, presentem la família de mesures SIC esbiaixades, i les fem servir per mostrar que es poden generar 2 log d bits d'aleatorietat, que és la quantitat màxima, de manera device-dependent (o source-device-independent) en qualsevol dimensió d en què existeixi una mesura SIC.Finalment, considerem l'escenari contrari, triant l'estat òptim per generar la màxima quantitat d'aleatorietat amb una mesura sorollosa que no sigui extrema. Resolem aquest problema per a dues classes de mesura: qualsevol mesura en dimensió dos amb dos resultats potencials, i les mesures projectives afectades per soroll isotròpic en qualsevol dimensió. En una implementació realista, però, tant l'estat com la mesura tindran soroll. Per exemple, considerem una mesura en una base de qualsevol dimensió. Comparem el cas en què només un aparell està afectat pel soroll amb el cas en què ho estan els dos, de manera que l'espia pugui tenir correlacions conjuntes amb l'estat i la mesura. Donada una quantitat fixa de soroll total, trobem que, contràriament a l'escenari típic on tot el soroll experimental s'atribueix a un sol aparell, un espia amb correlacions conjuntes supera estrictament un espia correlacionat amb un sol aparell, per la qual cosa la seguretat de l'aleatorietat generada es veu compromesa.Se sap des dels inicis de la teoria quàntica que els resultats d'una mesura quàntica són imprevisibles. Amb aquesta tesi, fem un pas endavant cap a la caracterització analítica de l'aleatorietat intrínseca de la física quàntica. En la pràctica, els nostres resultats posen límits, sota certes suposicions, a la funcionalitat dels generadors quàntics de nombres aleatoris. A un nivell més fonamental, aquest treball ens ofereix una nova perspectiva dels estats i mesures quàntiques, perquè puguem discernir, dins el grandíssim panorama al qual pertanyen, quins són els més aleatoris.