Escola de Doctorat

Data de lectura: 28/10/2026

• GARATACHEA SOLÉ, ROGER: Domestic and Transboundary Air Pollution across European countries: health impacts and policy implications
  
  Autor/a: GARATACHEA SOLÉ, ROGER
  Programa: ENGINYERIA AMBIENTAL
  Departament: Departament d'Enginyeria Civil i Ambiental (DECA)
  Modalitat: Normal
  Data de dipòsit: 07/09/2026
  Data de lectura: 28/10/2026
  Hora de lectura: 11:00
  Lloc de lectura: UPC, Campus NordBuilding C1. Classroom: 002C/Jordi Girona, 1-308034 Barcelona
  Director/a de tesi: PEREZ GARCIA-PANDO, CARLOS | JORBA CASELLAS, ORIOL
  Resum de tesi: La contaminació atmosfèrica continua sent un dels principals problemes ambientals i de salut pública a Europa, malgrat dècades de regulació i millores en la qualitat de l'aire. Les partícules fines (PM2.5) i l'ozó troposfèric (O3) segueixen sent dos dels contaminants més nocius. La seva formació, transport i impactes responen a interaccions complexes entre les emissions locals, la contaminació transfronterera, les fonts naturals, la química atmosfèrica i la meteorologia. Aquesta complexitat dificulta determinar quines fonts són responsables dels nivells de contaminació observats.Aquesta tesi estudia els orígens geogràfics de l'O3, així com els orígens geogràfics i sectorials del PM2.5 a Europa, i n'avalua les implicacions per a la salut i per a les polítiques de qualitat de l'aire. Mitjançant el sistema regional de modelització CALIOPE, s'aplica un mètode d'etiquetatge per quantificar les contribucions nacionals, transfrontereres, marítimes i hemisfèriques a les concentracions d'O3 i a la mortalitat associada a curt termini. Pel que fa al PM2.5, es combina un mètode basat en pertorbacions amb una metodologia d'ajust a partir d'observacions per quantificar les diferents contribucions i els seus impactes en la mortalitat; a més, aquestes contribucions es desagreguen per sectors econòmics i fonts naturals. La tesi també avalua la viabilitat d'assolir els valors límit de PM2.5 l'any 2030 sota dos escenaris d'emissions: la legislació vigent (CLE) i la màxima reducció factible (MFR).Els resultats mostren que la contaminació atmosfèrica a Europa està fortament condicionada per fonts situades més enllà de la jurisdicció on es produeix l'exposició. En el cas de l'O3, les contribucions hemisfèriques i transfrontereres són les fonts principals, fet que posa de manifest la importància del transport a llarga distància. Els impactes sobre la salut també estan dominats per la contaminació importada, la qual representa el 88% de les morts atribuïbles a l'O3 a Europa. Ara bé, durant els episodis d'altes concentracions d'O3, les contribucions locals guanyen pes, i reduccions en les emissions nacionals poden ser especialment rellevants. Pel que fa al PM2.5, els impactes sobre la mortalitat a curt termini també estan fortament influïts pel transport transfronterer i per la composició sectorial de les emissions. Les emissions antropogèniques expliquen el 55% de les morts atribuïbles al PM2.5, de les quals el 35% correspon al transport transfronterer dins d'Europa. El sector residencial és la principal font antropogènica, tot i que l'agricultura, el transport per carretera, la indústria i la generació d'energia també hi poden fer contribucions importants segons la regió i l'estació de l'any.L'anàlisi del compliment normatiu del PM2.5 mostra que les reduccions d'emissions previstes haurien de millorar substancialment la qualitat de l'aire de cara al 2030. El CLE permetria que moltes zones de qualitat de l'aire europees complissin els valors límit de PM2.5, amb millores encara més grans sota el MFR. Tanmateix, bona part de les zones que assoleixen el compliment sota el CLE continuen depenent de la cooperació internacional. Si s'exclouen les contribucions de fonts naturals, el compliment augmenta encara més, fet que subratlla el pes de fonts que no es poden controlar mitjançant polítiques nacionals. Així, l'incompliment no reflecteix únicament la insuficiència o límits de les polítiques estatals, sinó també la importància de les contribucions transfrontereres i naturals. En conjunt, aquesta tesi demostra que la modelització amb desagregació per fonts és clau per entendre la contaminació atmosfèrica, estimar-ne els impactes en la salut i dissenyar estratègies de mitigació. Assolir els estàndards europeus de qualitat de l'aire exigirà no només reduccions ambicioses de les emissions, sinó també una acció internacional coordinada i marcs reguladors que tinguin en compte el caràcter transfronterer de la contaminació atmosfèrica.
  

• SOLÉ LLOVERAS, JORDI: Methods for Assessing Radiated Electromagnetic Emissions In Situ. Application to Photovoltaic Systems
  
  Autor/a: SOLÉ LLOVERAS, JORDI
  Programa: ENGINYERIA ELECTRÒNICA
  Departament: Departament d'Enginyeria Electrònica (EEL)
  Modalitat: Normal
  Data de dipòsit: 17/09/2026
  Data de lectura: 28/10/2026
  Hora de lectura: 10:30
  Lloc de lectura: Aula de Graus C4-002, campus nord UPC
  Director/a de tesi: AZPÚRUA AUYANET, MARCO AURELIO | SILVA MARTINEZ, FERNANDO
  Resum de tesi: El gran nombre de sistemes elèctrics de gran escala, energia renovable i instal·lacions basades en electrònica de potència que s’estan desplegant actualment està generant nous reptes per a l’avaluació de la compatibilitat electromagnètica (EMC). Molts d’aquests sistemes no es poden assajar en laboratoris EMC convencionals, ja que degut a les seves dimensions, la potència necessària o la seva forta dependència de les condicions finals d’instal·lació fan inviable una avaluació en laboratori. Per aquest motiu, les emissions electromagnètiques radiades sovint s’han d’avaluar in situ, sota condicions reals de funcionament i en entorns electromagnètics no controlats. En aquests escenaris, el problema de mesura deixa de consistir únicament a comparar una mesura amb un límit.Aquesta tesi desenvolupa i valida mètodes per avaluar emissions electromagnètiques radiades in situ, amb els sistemes fotovoltaics com a principal cas d’aplicació. El treball proposa una metodologia de mesura estructurada que cobreix tot el procés d’avaluació, des de la planificació i la caracterització de l’entorn electromagnètic fins a la selecció d’eixos i punts de mesura, l’avaluació de les emissions i la interpretació dels resultats. El soroll ambient s’aborda com un dels problemes més freqüents i complexos en les avaluacions reals d’emissions radiades in situ. Atès que l’espectre mesurat pot contenir contribucions tant de l’equip sota assaig com de fonts externes, la interpretació dels resultats ha de permetre distingir les emissions generades per la instal·lació d’aquelles associades a l’entorn electromagnètic. Per donar-hi suport, es validen experimentalment diverses estratègies complementàries, incloent-hi mesures a distàncies més curtes, mesures de corrent, anàlisi amb RBW reduït, anàlisi de la distribució de probabilitat d’amplitud, entre d’altres.La tesi també aborda una de les qüestions obertes més crítiques en les avaluacions pràctiques in situ: l’aplicació dels límits d’emissió radiada quan la distància de mesura és diferent a la distància de referència definida per la norma. Es justifica perquè la conversió s’ha d’aplicar al límit d’emissió i no al nivell de camp mesurat, mentre s’evita una relaxació no intencionada del nivell del límit. Es deriven factors específics de conversió de distància per al camp magnètic per sota de 30 MHz a partir d’equacions analítiques, simulacions numèriques i validació experimental. Aquests factors es simplifiquen posteriorment en fórmules i taules, adequades per a la seva integració en procediments de mesura i normes. Per a les emissions de camp elèctric per sobre de 30 MHz, es justifica la relació inversa clàssica en funció de la distància i se’n quantifiquen les limitacions.Els resultats de la tesi es validen a tres instal·lacions fotovoltaiques reals amb característiques diferents. Aquestes campanyes demostren l’aplicabilitat de la metodologia proposada sota condicions reals de funcionament i mostren les dificultats pràctiques associades a l’avaluació d’emissions radiades in situ. Els resultats mostren que, per obtenir conclusions robustes, cal utilitzar tècniques complementàries que permetin determinar si una instal·lació és susceptible o no a generar interferències.A més de la validació experimental, els resultats de la tesi s’han anat transferint i presentant a través de publicacions científiques, activitats industrials i treballs de normalització. La metodologia proposada, la interpretació del soroll ambient i els factors de conversió de distància per al camp magnètic han estat presentats i discutits en comitès tècnics implicats en el desenvolupament de futures normes d’EMC. Per tant, aquesta tesi no és només una contribució acadèmica i científica, sinó també una referència tècnica per a enginyers, laboratoris, i comitès tècnics implicats en l’aplicació i el futur desenvolupament de noves normes.
  

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.