Que son intérêt soit environnemental ou économique, qu’elle s’applique aux macro, micro ou nano systèmes,la récupération d’énergie est une solution permettant de s’affranchir du remplacement, de la recharge ou même de l’utilisation de piles. Cette thèse s’inscrit dans le cadre d’une collaboration entre Oxylane (Decathlon) etle CEA et son objectif est la conception d’un circuit électronique de gestion permettant de récupérer l’énergie mécanique humaine pendant une pratique sportive afin d’alimenter un capteur communicant sans fil. Le système électronique développé dans ce travail exploite l’énergie électrique issue de récupérateurs piézoélectriques,l’extrait et la met en forme grâce à une technique d’extraction efficace et un circuit de puissance approprié.Face au comportement aléatoire de l’être humain fournissant une énergie mécanique intermittente et irrégulière,la topologie Flyback et la technique d’extraction SECE ("Synchronous Electric Charge Extraction") sont utilisés. Le récupérateur est déchargé à son maximum de tension par l’intermédiaire d’une inductance couplée et de deux transistors MOSFETs commandés. Ce travail propose une nouvelle variante de SECE : la technique MS-SECE ("Multi-Shot Synchronous Electric Charge Extraction") permet de transférer l’énergie en plusieurs paquets afin de diminuer les pertes résistives ou le volume du circuit magnétique. Afin de satisfaire la contrainte d’encombrement de l’application visée par Oxylane, un circuit de récupération implémentant cette nouvelle technique est fabriqué en technologie intégrée CMOS 0,35 μm. L’ASIC possède une consommation très faible(1 μW) et commande le circuit de puissance et quelques composants discrets. De cette façon, l’énergie électrique est convertie efficacement vers une capacité réservoir sous 3V. De plus, grâce à ses deux modes de fonctionnement("passif non-optimisé" et "actif optimisé") utilisés successivement, le circuit démarre sans énergie initiale et fonctionne sans batterie rechargeable. Le système final est compatible avec une grande variété de récupérateur piézoélectriques, notamment lorsque leur tension de sortie est élevée (>50V), et permet l’autonomie en énergie d’un capteur communicant sans fil consommant environ 100 μW. / No matter what its purpose is, economic or environmental, energy harvesting is a relevant solution to replaceor to get rid of primary batteries. This thesis is part of a collaborative laboratory between the CEA and Oxylane(Decathlon) and its aim is the design of a power management circuit which harvests mechanical energy fromhuman movements during sport practice in order to power aWireless Sensor Node (WSN). The electronic circuitwhich has been developed in this work recovers energy from piezoelectric harvesters, extracts and conditionsit thanks to an efficient energy extraction technique and to an appropriate power circuit. In response to therandom behavior of human body which supplies an intermittent and irregular energy, the Flyback topology andthe Synchronous Electric Charge Extraction technique (SECE) are employed. The energy harvester is dischargedat its maximum voltage through a coupled-inductor and two MOSFETs transistors. This work proposes a newextraction technique, derived from SECE : MS-SECE ("Multi-Shot Synchronous Electric Charge Extraction")transfers the energy in several magnetic discharges which decreases the resistive losses or the size of the magneticcomponent. In order to satisfy the size constraints aimed by Oxylane, an integrated circuit, fabricated in theAMS 0,35 μm CMOS technology, implements the MS-SECE autonomously. This very low power (1 μW) ASICcontrols the power circuit and a couple of external components. This way, the electrical energy is efficientlyconverted towards a buffer capacitor under 3V. Furthermore, thanks to its two operating modes (passive/nonoptimizedand active/optimized) successively employed, the circuit self-starts and works without battery orinitial energy. The complete system is compatible with a large variety of piezoelectric harvesters, especiallywhen their output voltages are large (>50V). Finally, it enables the complete autonomy of a WSN consumingaround 100 μW.

Cette thèse se situe dans le cadre de l'étude des réseaux faiblement interconnectés (puissance échangée limitée)ou isolés, alimentés principalement par des sources d'origine renouvelable. Afin d'équilibrer à chaque instant la production et la consommation, des groupes électrogènes ou des systèmes de stockage sont insérés. Les travaux portent sur deux grands objectifs. Le premier est de déterminer un mode de fonctionnement des moyens de stockage et de production afin d'exploiter le système à coût minimal en fonction des conditions météorologiques (prévision de la production renouvelable), tarifaires et de la consommation. Une seconde méthode d'optimisation est développée, prenant compte également les contraintes du réseau. Le deuxième objectif est la détermination de la meilleure localisation des moyens de stockage et de production sur le réseau. Une installation optimale permet de réduire les pertes en ligne, d'améliorer la qualité de la tension et ainsi de limiter le renforcement du le réseau aux points critiques. Le concept de stockage réparti (ou décentralisé) est introduit. La répartition de la capacité globale de stockage et le choix des paramètres de fonctionnement des onduleurs (pour répartir les appels de puissance) sont proposés. La simulation d'un cas d'application (réseau de Corse) permet de valider les outils développés. / This thesis concern isolated or weakly interconnected networks (limited power exchanged), powered essentially by renewable sources. To balance at any time between production and consumption, generators and storage systems are inserted.The work will focus on two main objectives. The first is to determine an operation mode of the generators and storage system at minimal cost depending on the weather (forecast of renewable generation), pricing and consumption. Optimization with network constraint is also developed. The second objective is to find the best places to install these resources on the network. A good location helps reduce line losses and improve voltage quality, which helps limit to reinforce the network at critical points. The concept of distributed storage (or decentralized) is introduced. The distribution of the overall storage capacity and choice of operating parameters of the inverters (to share the demanded power) are proposed. The simulations on an application case help to validate the developed tools.

Dans le problème de tournées avec gestion de stock ou "Inventory Routing Problem" (IRP), le fournisseur a pour mission de surveiller les niveaux de stock d'un ensemble de clients et gérer leur approvisionnement en prenant simultanément en compte les coûts de transport et de stockage. Etant données les nouvelles exigences de développement durable et de transport écologique, nous étudions l'IRP sous une perspective énergétique, peu de travaux s'étant intéressés à cet aspect. Plus précisément, la thèse identifie les facteurs principaux influençant la consommation d'énergie et évalue les gains potentiels qu'une meilleure planification des approvisionnements permet de réaliser. Un problème relatif à l'approvisionnement en composants de chaînes d'assemblage d'automobiles est tout d'abord considéré pour lequel la masse transportée, la dynamique du véhicule et la distance parcourue sont identifiés comme les principaux facteurs impactant la consommation énergétique. Ce résultat est étendu à l'IRP classique et les gains potentiels en termes d'énergie sont analysés. Un problème industriel de tournées avec gestion de stock est ensuite étudié et résolu, notamment à l'aide d'une méthode de génération de colonnes. Ce problème met en évidence les limitations du modèle IRP classique, ce qui nous a amené à définir un modèle d'IRP plus réaliste. Finalement, une méthode de décomposition basée sur la relaxation lagrangienne est développée pour la résolution de ce problème dans le but de minimiser la consommation énergétique / The thesis studies the Inventory Routing Problem (IRP) with explicit energy consideration. Under the Vendor Managed Inventory (VMI) model, the IRP is an integration of the inventory management and routing, where both inventory storage and transportation costs are taken into account. Under the new sustainability paradigm, green transport and logistics has become an emerging area of study, but few research focus on the ecological aspect of the classical IRP. Since the classical IRP concentrates solely on the economic benefits, it is worth studying under the energy perspective. The thesis gives an estimation of the energetic gain that a better supplying plan can provide. More specifically, this thesis integrates the energy consumption into the decision of the inventory replenishment and routing. It starts with a part supplying problem in car assembly lines, where the transported mass, the vehicle dynamics and the travelled distance are identified as main energy influencing factors. This result is extended to the classical IRP with energy objective to show the potential energy reduction that can be achieved. Then, an industrial challenge of IRP is presented and solved using a column generation approach. This problem put the limitations of the classical IRP model in evidence, which brings us to define a more realistic IRP model on a multigraph. Finally, a Lagrangian relaxation method is presented for solving this new model with the aim of energy minimization.

L'organisme Eurocontrol prévoit une forte hausse du trafic aérien européen d'ici l'année 2035. Cette hausse de trafic justifie le développement de nouveaux concepts et outils pour pouvoir assurer les services dus aux usagers de l'espace aérien. La prévision de trajectoires d'avion est au coeur de ces évolutions. Parmi ces outils, les outils de détection et résolution de conflits utilisent les trajectoires prédites pour anticiper les pertes de séparation entre avions et proposer des solutions aux contrôleurs aériens. L'horizon de prédiction utilisé pour cette application est de l'ordre de dix à vingt minutes. Parmi les algorithmes réalisant une détection et résolution de conflits, certains sont mis en œuvre au sol, obligeant ainsi les prédictions à être calculées en n'utilisant que les informations disponibles dans les systèmes sols. Dans ces systèmes, la masse des avions ainsi que les profils de vitesse ou de poussée des moteurs ne sont pas connus. Ainsi, le calcul d'une trajectoire prédite avec un modèle physique se fait en utilisant des valeurs de référence pour les paramètres inconnus. Dans ce cadre, nous nous intéressons à la phase de montée pour laquelle ces paramètres influent grandement sur la trajectoire de l'avion. Ce travail s'appuie sur le modèle physique BADA développé et maintenu par Eurocontrol. Ce modèle physique modélise, entre autres, les performances des avions. Il fournit également des valeurs de référence pour les paramètres inconnus comme la masse de l'avion, son profil de vitesse en montée, ou la commande de poussée des moteurs. Ce modèle, largement utilisé dans le monde entier, est particulièrement imprécis pour la phase de montée, car les valeurs réelles de ces paramètres sont parfois très éloignées des valeurs de référence. Dans cette thèse, nous proposons soit d'estimer directement certains paramètres, comme la masse, à partir des points passés de la trajectoire, soit d'utiliser des méthodes d'apprentissage supervisé afin d'apprendre, à partir d'exemples, des modèles prédisant les valeurs des paramètres manquants (masse, loi de poussée, vitesses cibles). Ces différentes méthodes sont testées sur des données radar Mode-C et Mode-S sur plusieurs types d'avions. Les prédictions obtenues avec ces méthodes sont comparées à celles obtenues avec les paramètres de référence. Elles sont également comparées avec les prédictions obtenues par des méthodes de régression prédisant directement l'altitude de l'avion plutôt que les paramètres du modèle physique. Nos méthodes permettent de réduire, suivant le type de l'avion, de 50 % à 85 % par rapport à la méthode BADA de référence, la racine de l'erreur quadratique moyenne sur l'altitude prédite à un horizon de dix minutes. / The Eurocontrol organization forecasts a strong increase of the European air traffic till the year 2035. This growth justifies the development of new concepts and tools in order to ensure services to airspace users. Trajectory prediction is at the core of these developments. Among these tools, conflict detection and resolution tools use trajectory predictions to anticipate losses of separation between aircraft and propose solutions to air traffic controllers. For such applications, the time horizon of the prediction is about ten to twenty minutes. Among conflict detection and resolution algorithms, some are operated in ground-based systems. The trajectory predictions must then be computed using only the information that is available to ground systems. In these systems, the mass, the speed profile and the thrust setting are unknown. Thus, using a physical model, the trajectory predictions are computed using reference values for unknown parameters. In this context, we are focusing on the climb phase. In this phase these unknown parameters have a great influence on the aircraft trajectory. This work relies on a physical model of the aircraft performances : BADA, developed and maintained by Eurocontrol. It also provides reference values for unknown parameters such as the mass, the speed profile and the thrust setting. This widely used model is particularly inaccurate for the climb phase as the actual values for the unknown parameters might be very different from the reference values. In this thesis, we propose to estimate directly the mass, an unknown parameter, using a physical model and past points of the trajectory. We also use supervised learning methods in order to learn, from examples, some models predicting the unknown parameters (mass, speed profile and thrust setting). These different approaches are tested using Mode-C Radar data and Mode-S Radar data with different aircraft types. The obtained predictions are compared with the ones obtained with the BADA reference values. These predictions are also compared with predictions obtained by directly predicting the future altitude instead of the unknown parameters of the physical model. These methods, depending on the aircraft type, reduces the root mean square error on the predicted altitude at a 10 min horizon by 50 % to 85 % when compared to the root mean square error obtained using BADA with the reference values.

Le but de cette thèse est le développement et l'optimisation de la chaine électrique d'une hydrolienne fluviale. L'approche est d'abord traitée en simulation pour ensuite finir par la conception et la mise au point d'un prototype. La partie simulation concerne la modélisation des ensembles turbines, génératrices et électronique de puissance mais aussi le développement des diverses lois de commandes. Ces commandes peuvent intervenir à différents niveaux du contrôle jusqu'à la supervision complète du système, permettant de gérer des défauts, des algorithmes de MPPT (extraction maximale de puissance), des synchronisations entre colonne, ... Le prototype d'hydrolienne fluviale sera ensuite présenté, de la mise au point des parties mécaniques jusqu'aux résultats expérimentaux. Les travaux nombreux autour de ce prototype ont permis d'obtenir des résultats satisfaisants et encourageants qui corroborent la théorie. / The purpose of this thesis is the development and optimization of the electrical system of a fluvial cross-flow current turbine. The approach is first treated in simulation and then eventually with the design and development of a prototype. The simulation section deals with the modeling of turbines groups, generators and power electronics, as well as the development of various control laws. These controls may have an influence at different levels of the control strategies up to the complete system supervision for fault management, MPPT (maximum power extraction) algorithms, turbine columns synchronization... The fluvial cross-flow current turbine prototype will then be presented, from the development of the mechanical parts to the experimental results. The various works involving the prototype have yielded satisfactory and encouraging results that corroborate the theory.

À l’heure actuelle, les stratégies de gestion de l’énergie pour les bâtiments sontprincipalement basées sur une concaténation de règles logiques. Bien que cette approcheoffre des avantages certains, particulièrement lors de sa mise en oeuvre sur des automatesprogrammables, elle peine à traiter la diversité de situations complexes quipeuvent être rencontrées (prix de l’énergie variable, limitations de puissance, capacitéde stockage d’énergie, bâtiments de grandes dimension).Cette thèse porte sur le développement et l’évaluation d’une commande prédictivepour la gestion de l’énergie dans le bâtiment ainsi que l’étude de l’embarcabilité del’algorithme de contrôle sur une cible temps-réel (Roombox - Schneider-Electric).La commande prédictive est basée sur l’utilisation d’un modèle du bâtiment ainsique des prévisions météorologiques et d’occupation afin de déterminer la séquencede commande optimale à mettre en oeuvre sur un horizon de prédiction glissant.Seul le premier élément de cette séquence est en réalité appliqué au bâtiment. Cetteséquence de commande optimale est obtenue par la résolution en ligne d’un problèmed’optimisation. La capacité de la commande prédictive à gérer des systèmes multivariablescontraints ainsi que des objectifs économiques, la rend particulièrementadaptée à la problématique de la gestion de l’énergie dans le bâtiment.Cette thèse propose l’élaboration d’un schéma de commande distribué pour contrôlerles conditions climatiques dans chaque zone du bâtiment. L’objectif est de contrôlersimultanément: la température intérieure, le taux de CO2 ainsi que le niveaud’éclairement dans chaque zone en agissant sur les équipements présents (CVC, éclairage,volets roulants). Par ailleurs, le cas des bâtiments multi-sources (par exemple:réseau électrique + production locale solaire), dans lequel chaque source d’énergie estcaractérisée par son propre prix et une limitation de puissance, est pris en compte.Dans ce contexte, les décisions relatives à chaque zone ne peuvent plus être effectuéesde façon indépendante. Pour résoudre ce problème, un mécanisme de coordinationbasé sur une décomposition du problème d’optimisation centralisé est proposé. Cettethèse CIFRE 1 a été préparée au sein du laboratoire Gipsa-lab en partenariat avecSchneider-Electric dans le cadre du programme HOMES (www.homesprogramme.com). / Currently, energy management strategies for buildings are mostly based on a concatenationof logical rules. Despite the fact that such rule based strategy can be easilyimplemented, it suffers from some limitations particularly when dealing with complexsituations. This thesis is concerned with the development and assessment ofModel Predictive Control (MPC) algorithms for energy management in buildings. Inthis work, a study of implementability of the control algorithm on a real-time hardwaretarget is conducted beside yearly simulations showing a substantial energy savingpotential. The thesis explores also the ability of MPC to deal with the diversity ofcomplex situations that could be encountered (varying energy price, power limitations,local storage capability, large scale buildings).MPC is based on the use of a model of the building as well as weather forecasts andoccupany predictions in order to find the optimal control sequence to be implementedin the future. Only the first element of the sequence is actually applied to the building.The best control sequence is found by solving, at each decision instant, an on lineoptimization problem. MPC’s ability to handle constrained multivariable systems aswell as economic objectives makes this paradigm particularly well suited for the issueof energy management in buildings.This thesis proposes the design of a distributed predictive control scheme to controlthe indoor conditions in each zone of the building. The goal is to control thefollowing simultaneously in each zone of the building: indoor temperature, indoorCO2 level and indoor illuminance by acting on all the actuators of the zone (HVAC,lighting, shading). Moreover, the case of multi-source buildings is also explored, (e.g.power from grid + local solar production), in which each power source is characterizedby its own dynamic tariff and upper limit. In this context, zone decisions can nolonger be performed independently. To tackle this issue, a coordination mechanismis proposed. A particular attention is paid to computational effectiveness of the proposedalgorithms. This CIFRE2 Ph.D. thesis was prepared within the Gipsa-lab laboratoryin partnership with Schneider-Electric in the scope of the HOMES program(www.homesprogramme.com).

La thèse porte sur l'étude de générateurs utilisant un cerf-volant pour capter l'énergie éolienne. Ces systèmes permettent de générer de l'énergie éolienne sans avoir besoin de construire les pylônes et les fondations étant nécessaires pour construire une éoliennes classiques.Ces systèmes on commencé à être étudiés il y a une dizaine d'années, une vingtaine d'entreprises et à peu près autant d'universités étudient le problème. Il existe plusieurs types de générateurs étudiés mais jusqu'ici, aucun système n'a démontré que son concept est économiquement viable.La grande variété de systèmes étant étudiés fait penser aux débuts de l'aviation, ou toutes sortes de concepts ont été testés. Il a fallu environ 50 ans de développements de prototypes entre 1870 et 1910 pour que le principe de fonctionnement des avions se standardise autour de celui qui est est encore utilisé aujourd'hui. Pendant cette période, un grand nombre de concepts ont été testés et beaucoup d'erreurs ont étés faites au niveau de la conception du modèle, des techniques expérimentales utilisées et du management des projet.Les systèmes étudiés de génération d'énergie utilisant des cerf-volants tentent répondre à un même cahier des charges d'une vingtaine de façons différentes. Ceci fait penser que le concept de génération d'énergie n'a pas trouvé un principe de fonctionnement optimal et qu'il n'en est qu'à une phase de prospection de concepts.En cela, le récent essor des générateurs cerf-volants ressemble beaucoup au débuts de l'aviation. Nous avons donc cherché à comprendre les erreurs ayant été faites lors des débuts de l'aviation pour essayer de mieux comprendre les erreurs qui pourraient être faites avec les systèmes de générateurs cerf-volants.Cette étude a permis de fixer quelques règles de travail qui ont servi pour développer les prototypes mis au point pendant de thèse.Une soufflerie à été construite pour tester dans des environnements restreints plusieurs modèles de cerf-volants. Plusieurs objectifs ont été atteints pendant la thèse, entre autres le contrôle de la puissance générée par un cerf-volant volant en présence de rafales de vent et l'étude d'un plan de vol permettant au cerf-volant de rester en vol sans vent et sans utiliser d'énergie embarquée.Au total, 13 prototypes ont été mis au point pendant cette thèse, un brevet est en cours de dépôt et une entreprise utilisant les résultats de la thèse est en train d'être créée. / The PhD focuses on the study of electric generators using a kite to capture wind energy. These systems generate wind energy without having to build the towers and foundations are needed to build conventional wind turbines.These systems started being studied around ten years ago, twenty companies and nearly as many universities are studying the problem. There are several types of generators studied, but so far, none has demonstrated that the concept is economically viable.The variety of systems being studied is reminiscent of early aviation, because many kinds of different concepts were tested. It took about 50 years of development of prototypes between 1870 and 1910 for the principle of operation of aircraft got standardized around one that is still used today. During this period, a large number of concepts have been tested and many mistakes have made ​​on the model design, the experimental techniques and on the management of the project.The nowadays studied kite power systems tries to answer to the same specifications by around twenty different ways. This suggests that the concept of power generation has not yet found an optimal principle of functioning and that it is only at a phase of concepts exploration.The recent surge of kite power systems reminds of the early days of aviation. We sought to understand the mistakes that were made ​​during the early days of aviation to try to understand the mistakes that could be made with modern kite power systems.This study has set some guidelines that were used for developing the prototypes built during thesis .A wind tunnel was built for testing in simplified environments several models of kites. Several objectives were achieved during the thesis, including the control of the power generated by a kite flying in the presence of wind gusts and the study of a flight plan allowing the kite to stay in flight without wind and without the use of embedded energy.A total of 13 prototypes were developed during this thesis, a patent is being filed and a company using the results of the thesis is being created.

Dans le travail de thèse, nous avons étudié le processus de croissance et l’évolution des propriétés structurales de l’alumine ultra-poreuse (UPA) monolithique pendant le traitement thermique dans le domaine des températures entre 20 et 1600 °C. Un modèle théorique a été proposé permettant de décrire et prédire sa structure. La formation de mullite à partir d’alumine imprégnée par la silice a été également étudiée. Les premières mesures conduites sur les propriétés diélectriques des UPA dans le domaine de fréquences GHz-THz montrent des possibilités d’application dans le domaine de l’optique réfractrice. L’installation expérimentale pour l'élaboration des monolithes ultra poreux est décrite. L’étude de la cinétique de croissance à partir d’aluminium technique, ultra pur et monocristallin a permis d’analyser l’influence des différentes impuretés présentes. Les matériaux ont été caractérisés par les méthodes DRX, MET/MEB, ICP/OES, TGA et PL. Les UPA modifiées chimiquement par imprégnation de TMES et TEOS en phase vapeur ont également été analysées. L’étude en fonction de la température des différents matériaux a été menée sur la taille des fibreuse, la surface spécifique, la densité massique, ainsi que la quantité de l’eau structurelle et adsorbée, d’une part, et la structure cristalline d’autre part. L’utilisation des méthodes DRX et PL corrélées a permis d’expliquer une transformation de la phase α de l’UPA en mullite 2:1.Le modèle proposé distingue deux principaux régimes de modification thermique de la structure des UPA : transport de masse sur la surface d’une fibre ou de la masse globalement (frittage). Des énergies d’activation du transport massique et des constantes pre-exponentielles ont été obtenues pour les deux régimes. Les résultats obtenus permettent de conclure que les transformations morphologiques, de la composition chimique et de la phase cristalline sont d’origine commune. / In this PhD work we investigated growth process and evolution of structural properties of ultraporous alumina (UPA) monoliths during thermal treatment in the range between 20 and 1600 °C. A simple theoretical model was proposed permitting description and prediction of the material structure. A particular extension of this study concerns the mullite formation with an increase of the silica loading. Furthermore, first measurements of dielectric properties (refraction index and losses) in GHz-THz range of frequencies were performed, indicating this material to be potentially interesting for fabrication of the refraction optics.The experimental installation for UPA elaboration is described, and the analysis is presented of principal impurities and their influence on the growth kinetics using technical, high-purity and monocrystalline aluminum. The obtained materials were characterized by XRD, TEM, SEM, ICP/OES, TGA and PL methods. UPA modified with TMES and TEOS vapor impregnations were also obtained and analyzed. The fibril size, specific surface area, mass density and content of structural, adsorbed water and crystalline phase were measured for different UPA materials as a function of the annealing temperature. The correlated XRD and PL analyses was performed explaining the conversion of α phase UPA to 2:1 mullite, which fundamental band gap was set to 7.55 eV.The proposed model distinguished two principal regimes of thermal modifications: surface diffusional mass transport over a single fibril and bulk mass transport involving total material mass (sintering). The activation energies of the mass transport and pre-exponential constants (diffusion coefficient and free volume) in both regimes were obtained, providing a better understanding of the underlying physical processes in different UPA materials. Based on these results, we conclude about a common origin of morphological, chemical composition and phase transformations.

Les contextes climatique et énergétique mondiaux encouragent les pays de l'Union Européenne à améliorer leurs impacts environnementaux. Un des objectifs consiste à diminuer les émissions de CO2 en développant les énergies renouvelables. En France, la filière bois énergie représente la première source d'énergie renouvelable avec une production s'élevant à 10 MTep par an. Toutefois, il est indispensable de ne pas se limiter aux émissions de CO2 pour déterminer l'impact global d'une source d'énergie. En effet, la combustion de bois dans les appareils de chauffage domestique tels que les poêles, les inserts, les foyers ouverts, est à l'origine d'une part non négligeable de certains polluants atmosphériques tels que le CO, les COV, les HAP et les particules fines. L'objectif de ce projet est de réaliser un système efficace de dépollution capable de traiter l'ensemble des polluants à la sortie de ces appareils de chauffage. Des technologies sont déjà disponibles pour la dépollution des fumées issues de différentes sources de combustion, néanmoins nous devons intégrer les problématiques liées au fonctionnement de ces appareils ainsi que des critères de coût, de fonctionnalité et de développement durable définis dans un cahier des charges réalisé avec le partenaire industriel. Le travail réalisé nous à permis de concevoir et de tester un système complet capable de traiter tant les composants gazeux à l'aide d'un catalyseur à base de fer imprégné sur de la cérine, que les particules grâce à un lit filtrant régénéré par microondes. Le système décrit dans ce manuscrit présente une réduction faible des émissions, mais a permis de mettre en lumière les contraintes et les espoirs d'un futur système de traitement efficient. / The global energy and climate contexts encourage EU countries to improve their environmental impacts. One goal is to reduce CO2 emissions by developing the use of renewable energies. In France, wood is the first renewable energy source with an equivalent of 10 Mtoe produced each year. However, it is essential to study the global environment impact of on this energy source including CO2 emissions but also the different pollutants emitted. Indeed, the combustion of wood in small home heating units as stoves, open and closed fireplaces, is responsible for a significant part of typical air pollutants such as CO, VOCs, PAHs and fine particles. The objective of this project is to develop an effective system able to treat both pollutants emittedfrom those heaters. Few technologies are already available for smoke after treatment. However, we must incorporate in our study constraints related to the operation of these wood heating devices as well as criteria of cost, functionality and sustainability defined in the specifications set with the industrial partner of this project. The result of the work performed in this project was the conception of a complete prototype tested for emissions reduction. The system is composed of ceria impregnated iron catalyst for gaseous compounds oxidation and a microwave regenerated bed filter for particles elimination. The tests performed on the prototype showed weak emissions abatement. Nevertheless, this project highlighted constraints and hopes for a future efficient after treatment system.

Cette thèse traite des rapports État-entreprise du secteur de l'énergie dans le contexte de la mondialisation. Son objectif est de comprendre et d'analyser les stratégies d'influence réciproque entre les acteurs publics et les grandes transnationales. Pour ce faire cinq cas d'étude précis d'une relation État-entreprise, au travers d'une problématique territoriale, sont étudiés. Ces cinq cas, choisis sur toute la planète et dans toutes les énergies permettent d'appréhender l'ensemble des facettes du phénomène sans toutefois que l'analyse ne soit biaisée par une orientation culturelle trop marquée. En effet en choisissant d'étudier aussi bien des entreprises occidentales que russe, brésilienne ou chinoise, c'est l'ensemble des pratiques qui est étudié. Cette analyse de cas donne lieu à une modélisation des relations État-entreprise dans le secteur de l'énergie avec trois grands types, caractérisés par des forces et des faiblesses. Ils se répartissent en relations de subordination, d'arbitrage et d'opportunité, selon une proximité structurelle ou interpersonnelle. Ces types permettent, à leur tour, de brosser un panorama complet de la géoéconomie de l'énergie. La compréhension des dynamiques ainsi que des stratégies des différents acteurs, États, entreprises, organisations internationales et représentants de la société civile, participe de l'appréhension globale du phénomène de mondialisation et du nouveau rôle des firmes comme acteurs internationaux. / This PhD dissertation is about state-companies of the energy sector relationship in the context of globalization. It aims to understand and analyze the strategies of influence between public actors and transnational companies. In order to do this, five cases-studies of specific state-company relationship, through a territorial issue, are studied. These five cases, selected ail around the planet and in ail energies fields, allow to understand all facets of the phenomenon, avoiding the biases of a too important cultural orientation. Indeed, by choosing to study both Western and Russian, Brazilian or Chinese companies, the set of practices could be understood. Those case-studies analysis results in a model of state-business relations in the energy sector with three main types, characterized by strengths and weaknesses. They are divided into relation of subordination, arbitration and opportunity, according to a structural or interpersonal closeness. These types allow, subsequently, to provide a comprehensive overview of the energy geo-economics. Understanding the dynamics and strategies of various stakeholders, governments, companies, international organizations and civil society organizations such as NGOs, helps to the overall comprehension of globalization phenomenon and the new role of companies as international actors.