Le siècle dernier a été le siècle de la révolution technologique. Les combustibles fossiles ont alimenté cette révolution technologique. Les défis auxquels notre société est confrontée, que ce soit le changement climatique ou la situation énergétique mondiale ou l’épuisement des réserves de combustibles fossiles, sont les défis les plus graves auxquels sont confrontés toutes les générations. L'énergie renouvelable est considérée comme la clé des problèmes énergétiques de notre société. De nombreuses technologies innovantes se font concurrence pour alimenter la prochaine révolution énergétique. Sources d'énergies renouvelables telles que l'énergie solaire, l'énergie éolienne, la biomasse, l'hydroélectricité, l'énergie géothermique, etc. Presque tous sont saisonniers, et sont donc des sources d'énergie discontinues et non uniformes. Ils ont également une limitation en termes de choix des sites de production et, en général, nécessitent de grandes étendues de terre pour les plantes, ce qui conduit à une faible densité de puissance par unité de surface.Néanmoins, l'énergie éolienne et solaire a beaucoup attiré l'attention au cours des dernières décennies. Cependant, pour que le monde passe complètement des énergies fossiles et de l’énergie nucléaire à l’énergie éolienne et solaire, il est nécessaire de développer de nouveaux types de systèmes capables de générer de l’énergie à moindre coût avec moins de contraintes de sélection de sites.Dans la quête de la source d'énergie pérenne. Notre société se tourne vers la communauté scientifique pour des solutions innovantes. Cette thèse est une étape vers la recherche de solutions innovantes à nos problèmes énergétiques. Les systèmes d'énergie éolienne à haute altitude (HAWE) ou plus communément appelés systèmes éoliens aéroportés (AWES) sont considérés comme la réponse aux besoins énergétiques des générations futures. L'énergie éolienne aéroportée (AWE) est un concept innovant visant à utiliser l'énergie des courants de vent à haute altitude, car les courants de vent à haute altitude sont presque uniformes dans le monde entier et AWES peut pratiquement être installé partout dans le monde. De plus, les systèmes AWE proposés nécessitent moins de matériau de structure. Ils devraient donc être beaucoup moins chers que toute autre source d’énergie disponible. AWE est donc une perspective prometteuse dans cette quête pour trouver une solution à nos problèmes énergétiques.Dans ce travail, la faisabilité des systèmes d'énergie éolienne aéroportés basés sur Magnus est explorée. Le travail présente en détail un bref historique des systèmes d'énergie éolienne aéroportés et des concepts de base nécessaires pour développer une compréhension de la technologie AWE. Il examine en détail les systèmes aéroportés basés sur Magnus et donne une perspective historique sur les machines basées sur l’effet Magnus. Il présente en détail les propriétés aérodynamiques de l’effet Magnus et présente un modèle aérodynamique pour ces systèmes. Puisque la modélisation est un aspect important de toute technologie. Ce travail présente un modèle détaillé des systèmes AWE basés sur Magnus ainsi que les algorithmes de contrôle nécessaires au fonctionnement de tels systèmes. Les courbes de puissance sont des outils couramment utilisés pour analyser les systèmes d'énergie éolienne. Ce travail présente une approche pour la conception de courbes de puissance pour les systèmes AWE afin d'analyser les capacités de production d'énergie des systèmes d'énergie éolienne aéroportés. / Last century has been the century of the technology revolution. Fossil fuels have fueled this technology revolution. The challenges faced by our society be it the climate change or the world energy situation or the depletion of fossil fuel reserves are the most grievous challenges faced by any generation. Renewable energy is believed to be the key to energy problems of our society. There are many innovative technologies competing against each other to fuel the next energy revolution. Renewables sources of energies such as solar, wind, biomass, hydropower, geothermal etc. Though promising but due to the high economic cost and limited application they are yet to prove their mass scale applicability. Almost all of them are seasonal, hence, are discontinuous and non-uniform sources of energy. They also have a limitation in terms of choice of plant sites, and generally, require large tracts of land for plants which lead to low power density per unit area.Nonetheless, Wind and Solar energy have attracted a lot of attention in the last few decades. However, for the world to fully shift from fossil fuels and nuclear energy to Wind and Solar power, it is necessary to develop new kind of systems which can generate continuous power at a lower cost with fewer site selection constraints.In the quest to find the perennial clean source of energy. Our society is looking towards the scientific community for innovative solutions. This thesis is one such step towards finding innovative solutions to our energy problems. High altitude wind energy systems (HAWE) or more commonly known as Airborne wind energy systems (AWES) are believed to be the answer to the energy needs of the future generations. Airborne wind energy (AWE) is an innovative concept aiming at utilizing the energy of the high altitude wind currents, as high altitude wind currents are almost uniform across the globe, and AWES can be practically set-up anywhere around the world. Also, the proposed AWE systems require less structural material. Thus, they are expected to be much cheaper than any other available energy source. Therefore, AWE is a promising prospect in this quest to find a solution to our energy problems.In this work, the feasibility of Magnus-based airborne wind energy systems is explored. The work presents in detail a brief history of Airborne wind energy systems and the basic concepts needed to develop an understanding about the AWE technology. It discusses in detail Magnus-based airborne systems and gives a historical perspective on the Magnus-effect based machines. It discusses in detail the aerodynamical properties of the Magnus effect and presents an aerodynamic model for such systems. Since modeling is an important aspect of any technology. This work presents a detailed model of the Magnus-based AWE systems along with the control algorithms required for the operation of such systems. A common tool used to analyze wind-based energy systems is power curves. This work presents an approach to design power curves for AWE systems in order to analyze the power producing capabilities of Airborne wind energy systems.

L'exploitation excessive des ressources énergétiques fossiles pose aujourd'hui des problèmes liés au changement climatique, à leur épuisement et en conséquence à l'augmentation de leur prix. Ces problèmes nécessitent des solutions innovantes, telles que le recours aux énergies renouvelables, afin d'en restreindre l'impact. Les travaux présentés dans ce manuscrit s'attachent à répondre à cette problématique par l'intermédiaire d'une méthodologie d'optimisation énergétique, appliquée au secteur du bâtiment et notamment au poste de chauffage, l'un des plus gros consommateurs d'énergie en France. Cette méthodologie est basée sur la modélisation du procédé de chauffage considéré et d'un moyen de stockage énergétique, ainsi que sur le développement d'outils de contrôle prédictif exploitant la connaissance de perturbations futures. Cette approche a été utilisée pour l'optimisation énergétique d'une chaufferie collective, gérée par la société Cofely GDF-SUEZ et qui alimente en eau chaude, via un réseau de chaleur, un quartier de La Rochelle. Un modèle modulaire de l'installation actuelle, dont le fonctionnement s'appuie sur un mix énergétique renouvelable et non renouvelable, a été développé à partir de mesures réalisées sur le site et de techniques de modélisation de types boite noire, boite grise ou boite blanche, en fonction de la connaissance disponible. La chaufferie ne disposant pas d'un système de stockage, nous avons proposé une modification hydraulique afin d'en intégrer un. Le modèle de ce système a complété le modèle de la chaufferie. Pour la gestion du stockage, deux contrôleurs différents, dont l'un basé sur la commande prédictive optimale et exploitant des prédictions pour anticiper le comportement de la chaufferie, ont été proposés. Ces prédictions sont fournies par un module intégrant une analyse multi-résolution par décomposition en ondelettes et utilisant les réseaux de neurones artificiels. Les résultats obtenus avec le contrôleur prédictif montrent que l'utilisation optimale d'un système de stockage permet d'améliorer de façon très significative le fonctionnement de la chaufferie. La consommation énergétique fossile, le coût de fonctionnement de l'installation, les émissions de CO2 et le taux de couverture de l'énergie fossile sont fortement réduits, tout en améliorant le respect des contraintes techniques de fonctionnement.

La consommation d'énergie des secteurs résidentiel et tertiaire constitue 43 % de la consommation finale nationale, correspondant à 25 % des émissions nationales de CO2. Différentes options techniques existent pour limiter les émissions CO2 dans ce secteur et pour améliorer la performance énergétique des bâtiments. Une de ces options est présentée et étudiée dans cette thèse : le développement d'un système de micro-cogénération fonctionnant avec des énergies renouvelables l'une intermittente (le solaire), l'autre non (une chaudière à bois). Les systèmes de micro-cogénération conventionnels ont été analysés. Le but de la thèse est de développer un système de micro-cogénération basé sur un cycle organique et fonctionnant sur ces énergies renouvelables aux caractéristiques différentes. Plusieurs fluides de travail permettant d'atteindre des performances thermodynamiques élevées ont été comparés. Une analyse technologique a permis d'identifier les technologies les plus adaptées ou adaptables pour chacun des composants du système dépendant du fluide de travail choisi. Un banc d'essais a été conçu et réalisé pour tester et caractériser une turbine spiro-orbitale fonctionnant avec la vapeur d'eau et adaptée au système de micro-cogénération. Les composants du banc d'essais ont été dimensionnés en utilisant des outils informatiques de modélisation des cycles organiques. Un outil de simulation dynamique a été développé pour simuler le fonctionnement annuel de la micro-cogénération fonctionnant sous différentes conditions climatiques et charges thermiques. Les résultats ont démontré qu'il est possible d'économiser plus de 40 % d'énergie primaire et 60 % en émissions de CO2 par rapport à des bâtiments conformes à la réglementation thermique la plus récente (RT2005). Le coût de production de 1 kWel a été calculé selon un modèle économique ; ce prix, 50 c€/kWhel, reste élevé comparé à d'autres technologies.

En mai 2009, l’Ontario a adopté la Loi sur l’énergie verte et devint ainsi la première juridiction en Amérique du Nord à promouvoir l’énergie renouvelable par le biais de tarifs de rachat garantis. En novembre 2010, dans son Plan énergétique à long terme, la province s’est engagée à déployer 10,700 MW en capacité de production d’énergie renouvelable non-hydroélectrique par 2018. Il s’agit de la cible de déploiement la plus élevée dans ce secteur au Canada. Les infrastructures de production et de distribution d’électricité comprennent des coûts d’installation élevés, une faible rotation des investissements et de longs cycles de vie, facteurs qui servent habituellement à ancrer les politiques énergétiques dans une dynamique de dépendance au sentier. Depuis le début des années 2000, cependant, l’Ontario a commencé à diverger de sa traditionnelle dépendance aux grandes centrales hydroélectriques, aux centrales à charbon et aux centrales nucléaires par une série de petits changements graduels qui feront grimper la part d’énergie renouvelable dans le mix énergétique provincial à 15% par 2018. Le but de ce mémoire est d’élucider le mécanisme de causalité qui a sous-tendu l’évolution graduelle de l’Ontario vers la promotion de l’énergie renouvelable par le biais de tarifs de rachat garantis et d’une cible de déploiement élevée. Ce mémoire applique la théorie du changement institutionnel graduel de Mahoney et Thelen au cas du développement de politiques d’énergie renouvelable en Ontario afin de mieux comprendre les causes, les modes et les effets du changement institutionnel. Nous découvrons que le contexte canadien de la politique énergétique favorise la sédimentation institutionnelle, c’est-à-dire un mode changement caractérisé par de petits gains favorisant l’énergie renouvelable. Ces gains s’accumulent pourtant en transformation politique importante. En Ontario, la mise sur pied d’une vaste coalition pour l’énergie renouvelable fut à l’origine du changement. Les premiers revendicateurs de politiques favorisant l’énergie renouvelable – les environnementalistes et les premières entreprises d’approvisionnement et de service en technologies d’énergie renouvelable – ont dû mettre sur pied un vaste réseau d’appui, représentant la quasi-totalité de la société ontarienne, pour faire avancer leur cause. Ce réseau a fait pression sur le gouvernement provincial et, en tant que front commun, a revendiqué l’énergie renouvelable non seulement comme solution aux changements climatiques, mais aussi comme solution à maints autres défis pressants de santé publique et de développement économique. La convergence favorable d’un nombre de facteurs contextuels a certes contribué à la réussite du réseau ontarien pour l’énergie renouvelable. Cependant, le fait que ce réseau ait trouvé des alliés au sein de l’exécutif du gouvernement provincial s’est révélé d’importance cruciale quant à l’obtention de politiques favorisant l’énergie renouvelable. Au Canada, les gouvernements provinciaux détiennent l’ultime droit de veto sur la politique énergétique. Ce n’est qu’en trouvant des alliés aux plus hauts échelons du gouvernement que le réseau ontarien pour l’énergie renouvelable a pu réussir. / In May 2009, Ontario adopted the Green Energy and Green Economy Act and became the first jurisdiction in North America to promote renewable energy through advanced feed-in tariffs. In November 2010, in its Long-Term Energy Plan, the province pledged to deploy 10,700 MW of non-hydroelectric renewable energy capacity by 2018, the highest such target in Canada. Electricity production and distribution infrastructure is characterized by high setup costs, low capital stock turnover and long life spans, factors that traditionally entrench energy policy in path-dependent trajectories. Since the early 2000’s, however, Ontario has diverged from its historic reliance on large hydro, coal and nuclear through a series of gradual policy shifts set to expand renewable energy’s share in the overall supply mix to 15% by 2018. The purpose of this thesis is to uncover the causal mechanism behind Ontario`s gradual shift toward the promotion of renewable energy through advanced feed-in tariffs, accompanied by high deployment targets. The thesis applies Mahoney & Thelen’s theory of gradual institutional change to the case of renewable energy policy development in Ontario, providing new insight into the causes, modes and effects of institutional change. The thesis finds that the Canadian energy policy context favors a layering pattern of change, characterized by small, yet cumulative, renewable energy policy gains. The driving force of this process involves coalition building. To achieve renewable energy policy gains, Ontario`s first renewable energy proponents, mostly environmental groups and early renewable energy supply and service firms, had to build a wide-ranging, multi-stakeholder network of allies and lobby government from a unified front, presenting renewable energy as a solution not only to climate change but a combination of other immediately pressing public health and economic challenges. Elements of timing greatly aided the renewable energy network’s campaign. Ultimately, however, the thesis finds that, given provincial governments` ultimate veto power over energy policy, finding allies in the top echelons of government was most crucial to the renewable energy network`s success.

La transition vers les énergies renouvelables implique deux types de préoccupations environnementales. Les combustibles fossiles sont épuisables et leur utilisation génère des externalités négatives à travers des dommages environnementaux irréversibles. En outre, il existe des possibilités de synergies entre les mesures d'efficacité énergétique et l’adoption de l'énergie renouvelable dans la mesure où les premières réduisent la demande d'énergie de sorte que la dernière puisse commencer à réduire les émissions futures de gaz à effet de serre. L'objectif principal de cette thèse est d'analyser la transition énergétique optimale dans un contexte de survenance certaine et incertaine d'une catastrophe environnementale et de déterminer les instruments incitatifs au niveau des ménages en vue de stimuler la transition énergétique.La thèse est composée de quatre chapitres qui traitent indépendamment des différentes questions de la transition énergétique. Le premier chapitre met l'accent sur la transition énergétique optimale impliquant des décisions à la fois sur l'adoption de l'énergie renouvelable et de l'investissement dans les technologies d'économie d'énergie, quand il y a un seuil de pollution certain qui déclenche une catastrophe environnementale. Le deuxième chapitre étudie la transition optimale vers les énergies renouvelables quand la survenance de la catastrophe environnementale est incertaine. Le troisième chapitre cherche à comprendre le comportement des ménages par rapport à leurs décisions d'adopter simultanément les énergies renouvelables et à investir dans l'efficacité énergétique. Finalement, le quatrième chapitre examine le rôle des réseaux intelligents dans l'intégration de l'énergie renouvelable intermittente afin de faciliter la transition énergétique. / The transition to renewable energy involves two kinds of environmental concerns. First, fossil fuels are exhaustible and second, their use generates negative externalities through irreversible environmental damage. Furthermore, there are possible synergies between energy efficiency measures and renewable energy adoption in the sense that the former reduces the energy demand so that the latter can begin to cut future greenhouse gases emissions. The main objective of this dissertation is to analyze the optimal energy transition under certain and uncertain occurrence of environmental catastrophe and to determine incentive-based instruments at the household level in order to boost the energy transition. The dissertation consists of four chapters that independently present and discuss different issues of energy transition. The first chapter focuses on the optimal energy transition involving decisions about both renewable energy adoption and investment in energy saving technologies, when there is a certain pollution threshold that triggers the occurrence of environmental catastrophe. The second chapter investigates the optimal transition to renewable energy under uncertain occurrence of environmental catastrophe. The third chapter is devoted to understanding household behavior regarding energy transition. The fourth chapter explores the role of smart-grids in integrating intermittent renewable energy to facilitate the energy transition

Dans le but de gérer la consommation et ainsi que la production efficace des énergies renouvelables, l’utilisation et augmentation de l’efficacité des systèmes de conversion d’énergie est devenue indispensable. Dans ce contexte, les transistors en nitrure de gallium (GaN HFETs) pour une densité de puissance commutée très importante, offrent des nouvelles possibilités et ils tirent vers le haut la gestion efficace des énergies renouvelables. Toutefois, cette nouvelle possibilité passe par un pilotage efficace des composants et une encapsulation et des interconnexions optimales. Ces travaux de thèse étudient et analyse les avantages et inconvénients d'une nouvelle structure de conversion multi cellulaire et ceux d’un driver spécifique multivoies monolithique et synchronisé pour les composants GaN, appliqué dans ce contexte précis. Ce manuscrit de thèse est composé de quatre chapitres. Après une étude bibliographique, le positionnement du convertisseur DAB (Dual Active Bridge) parmi les autres structures de conversion DC à l’aide d’une nouvelle méthodologie de comparaison (FOM topologique – Figure de Mérite) est présenté dans le premier chapitre. Afin de diminuer les contraintes de conversion d’énergie, une étude est amenée dans le chapitre 2 sur les principaux défis et enjeux d’une solution générique à travers de réalisation d’un réseau de convertisseurs. Le chapitre 3 présente la partie importante d’expérimentation et d’optimisation de la cellule élémentaire à base de convertisseurs DAB des points de vue fonctionnels mais aussi et surtout structurels. L’étude de l’isolation galvanique de la structure de conversion DAB reste l'objectif principal à développer pour démontrer le potentiel de remplacer le transformateur par une isolation capacitive. La conception de la puce de commande dédiée aux nouveaux transistors GaNs, les résultats pratiques des performances sont présentés dans le dernier chapitre. Certaines comparaisons du driver QGD (Quad Gate Driver) avec les autres solutions de transfert d’ordres de commande sont également discutées. La mise en œuvre du circuit de commande dans un convertisseur DAB afin de valider le fonctionnement de QGD est introduite dans les perspectives. / In order to improve the management and the production efficiency in renewable energy, power electronics systems have become important contributors. In this context, gallium nitride transistors (GaN HFETs) provide new opportunities for high power density, high switching speed and they pull up the effective management of renewable energies. However, this new opportunity requires effective gate drivers and optimal packaging and assembly. This thesis will introduce the general approach of a new architecture for multi cellular conversion and a monolithic multichannel and synchronized drive for GaN components, which are applicable in our specific context. This thesis is composed of four chapters. A bibliographic section is presented in first chapter. A new comparative methodology has been developed in this chapter in order to benchmark the DAB (Dual Active Bridge) converter with respect to other DC converters. In the second chapter, a generic solution (converter grid) has been explained in order to reduce the energy conversion constraints. Chapter 3 presents the important parts of the experimentation and the optimization of DAB converter. High frequency transformer replacing by capacitors is the main objective of this section. The design of the Quad Gate Driver (QGD) IC dedicated to GaNs transistors control in H bridge configuration and the results of their performances are presented in the last chapter. Some comparisons of this approach with other signal transfer solutions are also discussed. The implementation of the QGD in a full bridge transistor converter is introduced into the perspective section.

Les élastomères diélectriques sont de plus en plus utilisés pour la réalisation des transducteurs dans de nombreux domaines industriels : interface haptique, robotique, biomimétisme, conversion d’énergie. Pour le fonctionnement de toutes ces applications, le polymère électroactif est soumis à une haute tension (de 1 à 10kV). Toutefois, le courant de fuite diminue l’efficacité et la durée de vie des dispositifs utilisant ces matériaux.Par ailleurs, une précontrainte mécanique (étirement) est généralement appliquée au polymère pour accroître l’efficacité énergétique dans la conversion mécanique-électrique. Les courants de fuite (et donc le champ de claquage du polymère) seront ainsi conditionnés par cette précontrainte et ce point doit faire l’objet d’une étude détaillée.L’objet de ce travail de thèse est de mener des analyses de courant de fuite sur des polymères électroactifs (élastomères polyacrylates du commerce VHB4910 et silicones Sylgard 186) non contraints et contraints mécaniquement pour évaluer l’amélioration ou la dégradation des performances électriques lorsqu’ils seront plus tard intégrés en géométrie électrode-polymère-électrode dans des transducteurs.Tout d’abord, nous avons mené une étude exhaustive sur l’influence des facteurs externes (étirement, température, champ électrique, nature de l’électrode) sur les propriétés électriques du polyacrylate VHB4910. Les études ont été réalisés sur des durées de polarisation courtes (quelques minutes) et longues (jusqu’à 15 heures). Au cours de ce travail, nous sommes également intéressés à l’étude du phénomène d’autocicatrisation sur le sylgard 186. Les tests ont été conduits pour différents types d’électrodes (or, aluminium, graphène, nanoplaquettes de graphène : GnP) déposées sur la surface de silicone. Une analyse par microscopie optique de la zone évaporée a été menée.La finalité de ces travaux aura permis d’optimiser des structures de récupération d’énergie électrostatique à base de polymères électroactifs. / Electroactive polymers known as dielectric elastomers have shown considerable promise for transducers. They are attractive for a wide range of innovative applications including softs robots, adaptive optics, haptic interface or biomedical actuation thanks to their high energy density and good efficiency. For the functioning of all these application, the electroactive polymer is subjected to high electrical field. Nevertheless, the performances of these transducers are affected by the losses and especially the ones induced by the leakage current.Mechanical pre-stretch is an effective method to improve actuation when a voltage is applied to the device made up of a dielectric elastomer sandwiched between two compliant electrodes. The overall performances of the structure (electromechanical conversion, efficiency, strain induced…) depend strongly on the electric and mechanical properties of the elastomer. Regarding electric characteristics, dielectric permittivity, dissipation factor and electric breakdown field have been deeply investigated according to various parameters such as frequency, temperature, pre-stretch, or nature of the electrodes but complete analysis of the leakage current is missing in the scientific literature.Thus, this work reports an extensive investigation on the stability of the current-time characteristics in dielectric elastomer. Particularly, we focus on the influence of the nature of the electrodes and pre-stress applied to the transducer. In order to evaluate the influence of the time duration on the behavior of the leakage current, short and long-term electrical stress times was applied during short times and up to 15 hours.Leakage current in electroactive polymers were discussed for a commercial polyacrylate (VHB4910 from 3M) currently used for soft transducers applications. This current is investigated as a function of external factors (stretching, temperature, type of material for electrodes)In order to evaluate the limitations in term of voltage and in the goal to increase the lifetime of these transducers, the second part of our study is focused on the dielectric strength of silicone rubbers for various types of electrodes (gold, Aluminum, graphene nanoplatelets, graphene : GnP). The effect of self-healing is particularly studied and a selection of electrodes for soft transducers based on dielectric elastomers is proposed.

Les territoires ruraux disposent du principal gisement d’énergie renouvelable en France. Les réseaux énergétiques y sont moins denses que dans les zones urbaines et certains vecteurs, tels que le gaz, en sont souvent absents. Or, alors que les systèmes énergétiques urbains ont été abondamment étudiés, les spécificités de la demande énergétique rurale restent méconnues, notamment dans le secteur résidentiel. Des travaux récents mettent en avant les enjeux liés à la décentralisation du système énergétique français et le besoin d’une connaissance fine de l’offre et de la demande, tant sur le plan spatial que temporel. Ce travail de thèse poursuit deux objectifs. Tout d’abord il s’attache à identifier les spécificités de la consommation énergétique des logements ruraux par rapport aux logements urbains. Ensuite, il vise à analyser la réponse que peut apporter le gisement local d’énergie renouvelable à la demande résidentielle sur un territoire mixte urbain-rural, dans une optique de territoire à énergie positive – équilibre annuel entre l’offre et la demande énergétique du territoire. / Rural areas have the main resources of renewable energy in France. Energy networks are less dense there than in urban areas and some energy vectors, like gas, are often missing. However, as urban energy systems have been widely studied, the specificities of rural energy demand remain little-known, especially for the residential sector. Recent works highlight new challenges related to decentralization of the French energy system and the need for fine knowledge of demand and supply, on both spatial and time scales. This research work pursues two objectives. First, it commits to identify the specificities of rural housing energy consumption. Then, it aims at analyzing the potential response of local renewable energy sources to the residential demand in a mixed urban-rural territory, in a 100 % RES process – equilibrium between annual energy demand and supply on the territory.

Dans cette thèse nous nous intéressons aux décisions des collectivités territoriales, en tant qu'organisations publiques, concernant l'adoption des innovations responsables, dans un contexte de conscientisation des organisations publiques aux questions de la responsabilité sociale. En réalisant une étude comparative entre les collectivités françaises et roumaines nous proposons un modèle de processus de décisions des organisations publiques. Nous y présentons la décision comme une « confrontation » entre les valeurs des élus, dans leurs rôles de décideur de la collectivité, les différentes parties prenantes intervenant dans l'activité de celle-ci et le choix entre plusieurs alternatives qui se présentent aux élus. Par ailleurs, la prise de décision est un processus qui a comme point de départ la nécessité d'adopter les innovations responsables et comme résultat final la décision d'action ou de non-action. La décision se prend sous l'influence des parties prenantes lesquelles expliquent la présence des pressions isomorphiques. La réaction des élus face à ces influences nous a menée à identifier 3 catégories d'adopteurs : les premiers adopteurs, les adopteurs persuadés et les adopteurs réticents. Ces éléments nous ont permis de confirmer et d'enrichir le modèle issu de la partie théorique. / This PhD thesis presents the local communities decisions toward the adoption of responsible innovations, the local communities being seen as public organizations. This analysis is carried out in a context of awareness of public organization' social responsibility. We perform a comparative study between the French and the Romanian communities and we propose a decision-making process of the public organizations. The decision is seen as a « meeting » between the mayors values, as the community decision-makers, the different stakeholders, playing an important role in the community's activity, and the several options available to the mayors. Moreover, the decision-making represents an evolution from the need to adopt the responsible innovations to the final decision of action or non-action ; this decision-making is under the stakeholders influence which involves the isomorphic pressures. The way that the mayors react to these influences lead us to identify 3 categories of adopters : the first adopters, the persuaded adopters and the hesitant adopters. These elements allowed us to confirm and complete the model from the theoretical part.

Un de nos grands défis actuels est la décarbonisation du réseau électrique en éliminant les générateurs d'électricité à base de carburant, et de les remplacer de préférence par des ressources publiquement acceptés et qui respectent la nature de l'environnement. C'est où les ressources énergétiques renouvelables soulèvent comme une solution prometteuse. Les Systèmes de génération d'électricité à cycle de relaxation représentent notamment une classe intéressante des énergies renouvelables. Un tel système doit retrouver périodiquement un état qui permet la production d'énergie, ce qui entraîne un cycle à deux phases : une phase de génération et une phase de récupération qui consomme l'énergie. L'intérêt principal de cette thèse est focaliser sur le système de traction à base de cerf-volant, appelé par la suite le Kite Generator System (KGS). Il s'agit d'une solution proposée pour extraire l'énergie du vent stable et forte dans les hautes altitudes. Son principe de fonctionnement est d'entraîner mécaniquement un générateur électrique au sol en utilisant un ou plusieurs cerfs-volants captifs. La problématique est divisée en deux objectifs : 1 - L'optimisation et le contrôle du cycle de relaxation afin de maximiser la puissance moyenne produite par le système. Deux stratégies de contrôle sont proposées à cet effet : une basée sur un contrôle du modèle non linéaire prédictif (Nonlinear model predictive control - NMPC), et la deuxième basée sur l'application des contraintes virtuel (Virtual Constraints Control - VCC). 2 - L'Intégration du système sur le réseau électrique ou l'employer pour alimenter une charge isolée. Ces problèmes sont abordés dans cette thèse, réalisée au laboratoire de génie électrique de Grenoble (G2ELab) en collaboration avec le laboratoire d'Image Parole Signal Automatique de Grenoble (GIPSA-Lab). / One of our current major challenges is decarbonizing the electric grid by eliminating fuel based electricity generators, and replacing them preferably by nature-friendly publicly accepted resources. That is where renewable energy resources raise as a promising solution. Power relaxation-cycle systems represent an interesting and particular class of renewable. Such a system needs to regain periodically a state that allows energy production. Hence, it has two phases: A generation during which the system is working in its "power" region and is able to generate power and a recovery phase that starts when the system reaches its power region boundaries and resets the system's state to start a new generation phase, which results in power consumption. The main focus of this PhD dissertation is the kite-based traction system, named thereafter the kite generator system (KGS), which emerged as an important class of renewable energy systems that uses relaxation phases. It is a solution proposed to extract energy from the steady and strong wind found in high altitudes. Its operation principle is to mechanically drive a ground-based electric generator using one or several tethered kites. The problematic is divided into two objectives: 1 - Optimization and control of the relaxation cycle to maximize the system's average produced power. Two control strategies are proposed for this purpose: A nonlinear model predictive control (NMPC) based and virtual constraints control (VCC) based one. 2 - Integration of the system on the electric grid or employing it to supply an isolated load. These problems are addressed in this thesis, realized in Grenoble Electrical Engineering laboratory (G2ELab) with collaboration with Grenoble Image Parole Signal Automatique laboratory (GIPSA-Lab).