La quantité d'énergie disponible dans les batteries et le nombre limité de cycles de recharge compliquent singulièrement la conception de réseaux de capteurs sans fil (WSN) autonomes. La récupération d'énergie dans l'environnement direct des nœuds et un stockage d'énergie à base de supercondensateurs sont aujourd'hui considérés comme solutions potentielles pour atteindre une durée de vie du réseau théoriquement infinie. Un gestionnaire d'énergie (PM pour ''Power Manager'') est embarqué dans chaque nœud afin de permettre un fonctionnement en neutralité énergétique (ENO), ce qui veut dire que les énergies récupérées et consommées par un nœud sont équivalentes sur le long terme. Dans cette thèse, nous proposons de nouveaux PMs qui adaptent dynamiquement l'intervalle de réveil des nœuds en fonction de l'énergie récupérée. La faible complexité de nos PMs, leur indépendance vis-à-vis du type de source d'énergie récupérée et leur faible empreinte mémoire facilitent leur implantation sur une plate-forme réelle de réseaux de capteurs sans fil. Par ailleurs, lorsque l'on considère un réseau multi-sauts, une variation trop fréquente de l'intervalle de réveil peut s'avérer pénalisante pour l'établissement de rendez-vous entre les nœuds et risque de fortement dégrader la qualité de services globale. Nous proposons donc un gestionnaire d'énergie (WVR-PM) qui limite autant que possible ces variations et qui permet d'améliorer le débit de près de 60% par rapport aux PMs de l'état de l'art tout en diminuant de 45% l'énergie consommée par une communication réussie. / The limited energy and recharge cycles of batteries are crippling the design of autonomous Wireless Sensor Networks (WSNs). To overcome this issue, everlasting harvested energy and supercapacitor-based energy storage are considered as potential solutions to achieve a theoretically infinite lifetime. A Power Manager (PM) is embedded in each WSN node to respect the Energy Neutral Operation condition (ENO), which means harvested energy is equal to consumed energy for a long period. In this thesis, a set of PMs are proposed for energy harvesting WSN nodes to adapt their average consumed energy by changing the wake-up interval according to the available harvested energy. Our PMs are low complexity, independent of energy sources, small memory footprint and therefore, can be easily implemented on a real EH-WSN node. Another issue addressed in this thesis when considering a multi-hop EH-WSN is the effect of wake-up interval variations to the global QoS. Due to its low harvested energy, a relay node is impractical to synchronize with a transmitter if its wake-up interval regularly changes, therefore degrading the global QoS. A new power manager, named Wake-up Variation Reduction power manager (WVR-PM) is proposed to reduce the variations of the wake-up interval. By using WVR-PM, the throughput of a multi-hop EH-WSN can be improved up to 59% compare to state-of-the-art PMs while the average consumed energy for one successful communication is reduced by 45%.

Cette thèse propose une approche quantitative intégrée pour l'analyse du rôle de la dimension spatiale de l'économie sur la demande énergétique des secteurs résidentiel et transports, ainsi que sur les émissions de carbone associées. L'approche comprend cinq étapes méthodologiques distinctes et consécutives. Après une méta-analyse des travaux économiques soulignant l'impact significatif de la structure spatiale sur la demande énergétique pour les transports (Chapitre 1), on développe et estime un modèle économétrique en coupe transversale sur la France afin d'explorer la nature causale de cet impact et d'en révéler les déterminants pour les deux secteurs, transports (Chapitre 2) et résidentiel (Chapitre 3). Ensuite, le cadre d'analyse économétrique est étendu pour intégrer la dimension longitudinale de la relation entre espace et énergie via l'effet de long terme des prix de l'immobilier sur la demande nationale de transports (Chapitre 4). L'identification d'un tel effet permet de dépasser les enjeux d'acceptabilité d'un espace entièrement planifié ainsi que ceux d'arbitrage entre bien-être individuel et maitrise des externalités négatives dues aux émissions de carbone. Enfin, l'ensemble des déterminants identifiés dans les étapes économétriques précédentes sont intégrés dans un cadre d'équilibre général calculable pour l'évaluation du potentiel de l'organisation spatiale en tant que levier additionnel de lutte contre le changement climatique (Chapitre 5). Les résultats concluent en faveur de la coordination de stratégies d'action diversifiées (axées sur les instruments de marché et/ou sur les interventions planifiées) pour l'atteinte d'objectifs énergie-climat à coûts maitrisés / This thesis develops an integrated framework to investigate the impact of the spatial dimension of the economy on the energy use from the transportation and buildings sectors, and on associated carbon emissions. The developed framework consists of five methodological steps based on econometric and quantitative approach. First, a meta-analysis is carried out to pool information across existing studies and yield new and preliminary economic insights. It is shown that spatial organization of economic activities and agents is significantly positively associated with the demand on energy for transport (Chapter 1). Next the causal impact of space on energy consumption is estimated using cross section data for the French households and further decomposed into specific determinants of the energy demand for both transport- (Chapter 2) and buildings- (Chapter 3) related activities. The econometric framework is then extended to account for the longitudinal (dynamic) dimension of the relation between space and sectoral energy use via the long-term impact of housing price on domestic transport demand (Chapter 4). Including information on housing price formation and dynamics allows encompassing broader welfare effects of spatial planning and policy than pure environmental ones. Finally, the set of determinants identified in the previous steps of the analysis are then embedded in a computable general equilibrium framework to assess the role of space and spatial planning as additional leverage to carbon pricing scheme for climate change control (Chapter 5). In the face of the energy and climate challenges ahead, this thesis quantitatively concludes in favor of taking broad and coordinated action. This comes down to identifying the available (market-based and/or regulatory) policy instruments and using them to achieve ambitious targets whilst driving down the cost of action

La modélisation des performances énergétiques (enthalpie de formation et impulsion spécifique) de nouveaux composés fortement azotés basés sur le squelette du tétrazène (N-N=N-N) a permis de sélectionner de nouvelles cibles pour la propulsion spatiale dans le but de remplacer les hydrazines (MMH ou UDMH) dans les systèmes à biergols stockables. L'étude expérimentale de la faisabilité de synthèse et d'isolement de ces nouveaux composés a mis en évidence le caractère très sensible des dérivés azobistétrazolés vis-à-vis des stimuli mécaniques (BAM choc et BAM friction) et électrostatiques (ES) d'une part, et l'impossibilité d'accéder à des dérivés tétrazolines ou tétrazolidines par hydrogénation catalytique ou par réduction du cycle tétrazole, d'autre part. Cette étude a également permis l'obtention de dérivés mono- et di-azoturés d'alkyltétrazènes par une ix-azoturation directe du 1,1',4,4'-tétraméthyl-2-tétrazène (TMTZ) : il s'agit du 1-azidométhyl-1',4,4'-triméthyl-2-tétrazène (MATMTZ) et du 1,4-di(azidométhyl)-1',4'- diméthyl-2-tétrazène (1,4-DADMTZ), respectivement. L'optimisation de la synthèse a permis de définir les conditions optimales pour une conversion totale et exclusive du TMTZ, en dérivé mono- ou di-azoturé, dont la stabilité thermique a été étudiée à différentes températures. La structure du dérivé di-azoturé a été confirmée par des analyses NOESY en association avec des calculs de distances interatomiques. Les propriétés énergétiques de ces deux nouveaux composés en font de bons candidats pour la propulsion du futur / The modelisation of energetic performance (Heat of formation and specific impulse) of new highly nitrogen compounds based on tetrazene bones led to the selection of new focuses for space propulsion application in order to replace hydrazines (MMH and UDMH). In one hand, study on experimental faisability and isolation of new compounds showed the sensibility of azobistetrazole derivatives to impact and friction test (BAM choc et BAM friction) and in another hand, tetrazoline and tetrazolidine derivatives were not syntheses by catalytic hydrogenation or classical reduction of tetrazole derivatives. In this study, we achieved to synthesis new alkyltetrazenes by direct azidonation of 1,1',4,4'-tetramethyl-2-tetrazene (TMTZ): it was the 1,4-di(azidomethyl)-1',4'-dimethyl-2-tetrazene (DADMTZ) and the 1-azidomethyl-1',4,4' trimethyl-2-tetrazene (MATMTZ). Synthesis optimization led to the optimal conditions for total and exclusive conversion of TMTZ in mono- or di-azido derivatives. Thermal stability was studied at different temperature and the structure of the di-azido derivatives was confirmed by NOESY experiment in association with modelisation

Cette thèse de doctorat cherche à mieux comprendre certaines caractéristiques du marché de la performance énergétique des bâtiments dans le secteur résidentiel et à évaluer l'efficacité de trois interventions publiques visant à encourager la rénovation énergétique : Diagnostic de performance énergétique (DPE), crédit d'impôt pour le développement durable (CIDD) et taxation de l'énergie. Le premier chapitre de la thèse passe en revue la littérature sur la certification de la performance énergétique des bâtiments et conclut que les ménages la valorisent lorsqu'ils achètent ou louent un logement. Le deuxième chapitre présente une analyse théorique de l'impact du DPE et démontre que le DPE peut réduire ou augmenter la consommation d'énergie en fonction de l'horizon temporel et de l'hétérogénéité de la demande d'énergie dans la population. Le troisième chapitre développe une simulation basée sur le modèle susmentionné et suggère que le DPE doit être combiné avec d'autres interventions publiques pour être efficace. S'appuyant sur des données de panel françaises, le quatrième chapitre analyse économétriquement l'impact d'une augmentation du CIDD et montre qu’elle stimule significativement les dépenses pour les investissements éligibles. Le dernier chapitre analyse économétriquement comment les prix de l'énergie influent sur les décisions des ménages en rénovation énergétique et ne trouve pas de preuve statistique de l'effet d'une hausse des prix de l’énergie. / This PhD dissertation aims at better understanding some features of the market for building energy performance in the residential sector and at evaluating the effectiveness of three policy interventions to encourage energy retrofit: Energy Performance Certificates (EPCs), tax credit for energy retrofit, and energy taxation. The first chapter of the thesis surveys the literature on building energy performance certification: there is strong evidence that households value building energy performance when buying or renting a dwelling. The second chapter provides a theoretical analysis of the impact of EPCs and shows that EPCs can decrease or increase energy consumption depending on the time horizon and the heterogeneity of energy demand in the population. The third chapter develops a simulation based on the aforementioned model and suggests that EPCs need to be supplemented by other policy instruments to reduce energy consumption. Relying on French micro-panel data, the fourth chapter econometrically analyzes the impact of a tax credit rate increase for energy retrofit and finds that it can substantially boost expenditures for investments targeted by the tax credit. The last chapter econometrically analyzes how energy prices affect households’ decisions to invest in building energy performance and does not find any statistical evidence of an effect of an increase in energy fuel price.

L'hydrogène… Cet élément simple et très abondant pourrait être un contributeur clé à la transition énergétique, mais dans quelles conditions technico-économiques et politiques ? Cette thèse propose une contribution à l'évaluation de la faisabilité de pénétration de l'hydrogène dans le système énergétique, en mettant en oeuvre différents modèles qui permettent des éclairages complémentaires. Elle se concentre sur l’hydrogène bas carbone, obtenu par électrolyse de l’eau.Notre analyse multirégionale qui porte sur le contexte énergétique européen, américain, chinois et japonais (régions qui présentent des défis énergétiques contrastés) montre que les politiques énergétiques actuelles ne facilitent qu’une faible pénétration de l'hydrogène dans le système énergétique, lui permettant de réaliser environ 3% de l’effort à fournir par les quatre régions afin de limiter l’augmentation de la température à 2°C par rapport aux niveaux préindustriels. Nous soulignons dans cette thèse que l’injection d’hydrogène dans les réseaux de gaz naturel qui permet dans une certaine mesure d’éviter des fuites de méthane à fort pouvoir de réchauffement, pourrait jouer un rôle significatif dans la réalisation des objectifs de réduction des émissions de gaz à effet de serre.L'analyse des marchés de l'hydrogène a été menée en deux étapes. Tout d'abord, chaque marché (industriel ou énergétique) a été abordé individuellement afin d’établir des coûts d'entrée sur ce marché (pour les différents contextes énergétiques considérés). Ensuite, les différentes applications de l’hydrogène ont été resituées en interaction avec l’ensemble du système énergétique à travers le modèle TIMES-PT et un cas d’étude portant sur le Portugal, permettant ainsi d’examiner le potentiel de couplage entre les secteurs énergétiques rendu possible par l’hydrogène. Ces travaux ont permis de qualifier l'attractivité des différents marchés, celui de la mobilité apparaissant comme le plus favorable.Nous nous sommes ensuite intéressés aux coûts requis sur l'ensemble de la chaîne d'approvisionnement en hydrogène afin de pénétrer le marché de la mobilité.Pour ce faire, nous avons utilisé des modèles avec une maille géographique et temporelle fine (GLAES, EuroPower et InfraGis), en commençant par l’étape de production. Nous avons étudié le rôle potentiel de l'hydrogène pour la fourniture de flexibilité au système électrique dans un contexte de forte pénétration des énergies renouvelables intermittentes en France. Nos résultats montrent que l’hydrogène pourrait permettre non seulement d’éviter d’écrêter la production d’énergies renouvelables (entre 1,4 et 7,9 TWh en fonction du scénario de capacité d’interconnexion), mais pourrait aussi mettre à profit l’énergie nucléaire disponible (bas carbone donc), évitant par-là d’imposer de fortes rampes de puissances aux centrales. Cependant, une attention particulière doit être accordée au taux d'utilisation de l'électrolyseur afin de maintenir les coûts de production d'hydrogène suffisamment bas.Enfin, nous nous sommes concentrés sur l’approvisionnement de l’hydrogène, depuis les sites de production jusqu’à l’utilisation pour la mobilité, la question de l’infrastructure étant un problème majeur entravant les investissements dans l’hydrogène. Cinq filières d’approvisionnement (transport et distribution) ont été développées à la maille régionale et comparées sur le plan économique pour le cas français. Nos résultats montrent que, lors des toutes premières phases de pénétration du marché (scénario 1%), il est plus intéressant de privilégier la production décentralisée. / Hydrogen… This simple, very abundant element holds great promise to contribute to the transition towards a cleaner future energy system, but under which techno-economic and political conditions? This thesis is a contribution to the assessment of the hydrogen penetration feasibility into the energy system, using a multi-model approach. The focus is put on low-carbon hydrogen, obtained by electrolysis.Our multi-regional analysis on the European, American, Chinese and Japanese energy context (presenting contrasted energy challenges) show that, with the current energy policies implemented which result in a modest penetration of hydrogen into the energy system, hydrogen may achieve approximately 3% of the effort that needs to be done by the four regions, in order to limit the increase of the temperature to 2°C, compared to preindustrial levels. We highlight in this thesis that blending hydrogen with natural gas, and thereby avoiding methane leakages to a certain extent, may represent a significant contribution in achieving the carbon mitigation goals.The hydrogen market analysis has been carried out following two steps. First, each market (industrial and energy-related) was tackled aside in order to propose market entry costs considering the four energy contexts and investigate the timeframe of the market penetration potential. Then, the different hydrogen applications were examined within the overall energy system through the TIMES-PT model (for a Portugal case study), allowing to investigate the hydrogen potential for energy sector coupling. Based on this work, the markets attractiveness was evaluated: mobility (using fuel cell vehicles) appears to be the most favourable.Then, we tackled the required costs over the whole hydrogen supply chain in order to enter the mobility market.To do so, we used temporally and spatially resolved models (GLAES, EuroPower and InfraGis) starting with the production side where we studied the hydrogen potential role in providing the electricity system with flexibility and the impact of such electrolysis operation on the hydrogen generation costs in the context of high shares of renewable energies in France. Our results show that hydrogen can contribute to improve the flexibility of the electric system by allowing avoiding renewable curtailment (between 1.4 and 7.9 TWh depending on the interconnection capacity scenario) but also by taking advantage of nuclear plant available energy (thereby avoiding nuclear ramping), the latter ensuring a low carbon and low cost electricity provision. However, a special attention needs to be dedicated to the utilisation rate of the electrolyser, to keep the hydrogen production costs low enough.Last but not least, we focused on how to link the hydrogen production sites and its final use for mobility applications, the delivery infrastructure being a major issue hampering the hydrogen investments. Five transport and delivery pathways were geographically designed and economically assessed, for the French case. According to our findings, during the very first market penetration phases (1% scenario), it is more interesting to start with decentralised production that proved to be less expensive for the whole pathway at this stage.

Mémoire en recherche-création / Ce mémoire de maîtrise présente mon cheminement dans le développement d’une pratique en improvisation électroacoustique en direct ainsi que du logiciel Système d’interprétation de modèles énergétiques acousmatiques (SIMÉA). Le projet témoigne d’une approche hybride combinant une pensée autant basée sur l’improvisation libre que la composition acousmatique. Pour faciliter la formalisation des improvisations électroacoustiques faites avec SIMÉA, les modèles énergétiques acousmatiques sont utilisés comme base théorique au développement de modules de traitements sonores. / This master's thesis explores my journey in the development of a software for live musical play and the theoric framework concerning free improvisation made with that software. This project conveys a mixed approach combining free improvisation theory and acousmatic composition. To simplify the formalization of my electroacoustic improvisations made with SIMÉA, the acousmatic energetic models are used as a theoretical base for the development sound processing modules.

Depuis l’adoption du Protocole de Kyoto en 1997, les changements climatiques sont devenus une préoccupation sociale dominante, interpellant de plus en plus les gouvernements, les entreprises et les citoyens. Devant les pressions grandissantes des parties prenantes, les entreprises sont de plus en plus contraintes à mettre en place des indicateurs de performance et à divulguer des informations sur leur performance climatique afin de légitimer leurs activités industrielles. Cependant, peu de recherches ont été menées sur la crédibilité des informations divulguées et les stratégies mobilisées par les entreprises pour influencer les perceptions des parties prenantes. Cette thèse de doctorat est centrée sur le processus de mesure, de vérification et de communication des données climatiques. Les trois articles de cette thèse répondent à une question générale de recherche: Quelle est la crédibilité des informations climatiques des grands émetteurs industriels et quelles sont les stratégies de légitimation sous-jacentes à leur divulgation? Les deux premiers articles de la thèse sont basés sur une étude de cas auprès de dix grands émetteurs canadiens. Le premier article remet en cause la mesurabilité des émissions de GES et la crédibilité des informations divulguées par les entreprises. L’article met en lumière trois principaux facteurs pouvant affecter la crédibilité et la confiance dans les inventaires de GES : la complexité de la mesure et les problèmes techniques, le manque de transparence et les problèmes au niveau de la fiabilité des mécanismes de vérification. Le deuxième article porte pour sa part sur les arguments et les stratégies d'influence mobilisés par les émetteurs industriels pour justifier, auprès des parties prenantes l’impact de leurs opérations sur le réchauffement climatique. En s’appuyant sur la littérature sur les techniques de neutralisation, l’article identifie six stratégies de légitimation utilisées par les entreprises étudiées : l’autoproclamation de l’excellence, la promotion d’une vision systémique, le déni et la minimisation, le traitement injuste et les apparences trompeuses, le chantage économique et technologique et le blâme. Finalement, le troisième article repose sur une analyse longitudinale des rapports de développement durable de 21 entreprises du secteur de l'énergie afin de montrer les stratégies de gestion des impressions utilisées dans le discours des entreprises. L’article montre la qualité incertaine des informations divulguées par les entreprises et explore les stratégies mobilisées pour justifier ou dissimuler des éléments négatifs concernant la performance climatique. Les résultats de cette étude démontrent notamment l'inefficacité des firmes de vérification à assurer la qualité des données et l’opacité des informations divulguées.

Ce mémoire cherche à élucider de combien variera les parts de marché des sources d'énergie consommées par l'industrie des pâtes et papier suite à l'implantation du programme proposé dans le cadre réglementaire fédéral sur les émissions atmosphériques rendu public en avril 2007. Pour ce faire, nous utilisons un modèle économétrique basé sur la fonction Translog. L'implantation de la réglementation fédérale est simulée en considérant différents scénarios de prix pour une tonne d'émissions de gaz à effet de serre (GES). À partir de notre modèle estimé, nous calculons les élasticité-prix de la demande des sources d'énergie considérées et évaluons de combien variera la consommation et les émissions de ces sources d'énergie suite à l'imposition d'un prix sur la tonne de GES

L'objectif des travaux présentés dans ce mémoire concerne le développement d'un modèle global représentant le couplage de l'enveloppe du bâtiment avec les équipements énergétiques. Une approche systémique appelée les Bond Graphs, peu employée jusqu'ici dans la modélisation des systèmes thermiques, est utilisée. Le modèle global du bâtiment, regroupant sous le même environnement de simulation, les modèles de l'enveloppe du bâtiment, les apports solaires, les émetteurs de chauffage et de rafraîchissement et le système de ventilation, est développé pour reconstituer l'ensemble des articulations énergétiques entre l'enveloppe et les environnements intérieur et extérieur. A travers la modélisation d'un bâtiment multizone, le couplage systémique des modèles de l'enveloppe et des apports solaires est présenté. Par ailleurs, un système combinant un plancher chauffant et un plafond rafraîchissant est étudié à l'aide des modèles des émetteurs de chauffage et de rafraîchissement. Le renouvèlement d'air dans le bâtiment est également concerné par la modélisation Bond Graph. Enfin, des éléments de validation expérimentale sont présentés. Pour cela, la plateforme de tri-génération d'énergie ENERBAT est exploitée. L'objectif est d'étudier le couplage optimal enveloppe du bâtiment - équipements énergétiques pour lequel les modèles BG sont développés. Une étude paramétrique tenant compte des interactions entre les paramètres étudiés est menée sur un projet réel de rénovation. Finalement, une combinaison appropriée des paramètres étudiés a été retenue afin de réduire la consommation énergétique selon la réglementation thermique française (RT2012) / Our works focus on the setting of reliable tools able to analyze the interaction between the building envelope and HVAC systems. The developed approach is based on Bond Graphs methodology, a graphical modeling language which is particularly suitable for energy exchanges. A numerical model gathering, under the same simulation environment, sub-models representing the building envelope, the solar gains, the floor heating, the chilled ceiling and the ventilation system, is developed in order to predict the energy interactions between these sub-systems. The multi-zone building model is developed in order to simulate and analyze the overall building thermal behavior. Then, the solar gains model is also included to predict the solar radiation exchanges in a way close to reality. The model of the heating and cooling system, combining the floor heating and the chilled ceiling, is developed in order to improve the thermal comfort of the building. Afterwards, the ventilation system is modeled in order to represent the air exchange inside the building. The experimental validation is carried out on the tri-generation unit integrated with a thermal solar system (platform ENERBAT). Furthermore, the parametrical study was realized in order to gain a better understanding according to the impact of some factors in the energy performance of the single-family building located in Meurthe-et-Moselle region (France). Optimization of several measures, such as insulation of the building envelope, type of glazing, building orientation and ventilation system, is performed to respond to the requirements of the French thermal standard (RT2012)

L'objectif des travaux présentés dans ce mémoire concerne le développement d'un modèle global représentant le couplage de l'enveloppe du bâtiment avec les équipements énergétiques. Une approche systémique appelée les Bond Graphs, peu employée jusqu'ici dans la modélisation des systèmes thermiques, est utilisée. Le modèle global du bâtiment, regroupant sous le même environnement de simulation, les modèles de l'enveloppe du bâtiment, les apports solaires, les émetteurs de chauffage et de rafraîchissement et le système de ventilation, est développé pour reconstituer l'ensemble des articulations énergétiques entre l'enveloppe et les environnements intérieur et extérieur. A travers la modélisation d'un bâtiment multizone, le couplage systémique des modèles de l'enveloppe et des apports solaires est présenté. Par ailleurs, un système combinant un plancher chauffant et un plafond rafraîchissant est étudié à l'aide des modèles des émetteurs de chauffage et de rafraîchissement. Le renouvèlement d'air dans le bâtiment est également concerné par la modélisation Bond Graph. Enfin, des éléments de validation expérimentale sont présentés. Pour cela, la plateforme de tri-génération d'énergie ENERBAT est exploitée. L'objectif est d'étudier le couplage optimal enveloppe du bâtiment - équipements énergétiques pour lequel les modèles BG sont développés. Une étude paramétrique tenant compte des interactions entre les paramètres étudiés est menée sur un projet réel de rénovation. Finalement, une combinaison appropriée des paramètres étudiés a été retenue afin de réduire la consommation énergétique.