Compte tenu du caractère non durable des systèmes énergétiques actuel, il est nécessaire d'engager une transition énergétique durable fondée sur les ressources d'énergies renouvelables. L'hydrogène produit à partir des énergies renouvelables offre une solution prometteuse pour satisfaire les objectifs mondiaux de réduction des émissions de gaz à effet de serre et assurer une sécurité énergétique d'approvisionnement. L'utilisation d'un vecteur énergétique tel que l'hydrogène couplé aux ressources renouvelables offre une variété d'avantages sur plusieurs échelles. L'hydrogène a le potentiel de permettre l'exploitation des ressources renouvelables dans le secteur de transport. En effet, l'hydrogène dispose d'un potentiel de remplacer les carburants fossiles, assurant ainsi une réduction des émissions polluantes. L'hydrogène peut être alors une solution pour les défis énergétiques actuels, mais pour cela des barrières doivent être encore surmontées. Cette transition s'accompagne de plusieurs défis qui devraient être surmontés comme ceux liés aux caractères intermittents des ressources renouvelables. Une attention particulière doit être accordée à la faisabilité technique de la chaîne d'approvisionnement en hydrogène, qui est principalement entourée par le caractère intermittent des ressources renouvelables. Par ailleurs, l'infrastructure d'hydrogène présente de nombreuses difficultés qui doivent être surmontées pour une transition réussite vers une économie dépendante de l'hydrogène. Ces difficultés sont principalement dues à des obstacles purement économiques ainsi qu'à l'existence de nombreuses options technologiques pour la production, le stockage, le transport et l'utilisation d'hydrogène. Pour cette raison principale, il est primordial de comprendre et d'analyser la chaîne logistique d'hydrogène à l'avance, afin de détecter les facteurs importants qui peuvent jouer un rôle croissant dans l'élaboration d'une configuration optimale. Notre recherche est essentiellement focalisée sur la question suivante : Comment mettre en place un futur énergétique durable intégrant les énergies renouvelables et l'hydrogène?. Cette question est abordée par le biais du développement de nouveaux systèmes énergétiques fondés sur des innovations radicales. Ainsi, dans quel contexte l'infrastructure de l'hydrogène doit être développée en intégrant les critères liés aux risques de l'hydrogène?

L'objectif de cette thèse est de démontrer que l'Emission Acoustique (AE) est une technique appropriée pour devenir un outil de diagnostic de l'état de charge, de santé et de sécurité pour les batteries lithium-ion. Ces questions sont actuellement des points clés important pour l'amélioration des performances et des durées de vie de la technologie. La structure de ce document est organisée en deux principaux chapitres expérimetaux l'un consacré à deséléments lithium-ion composés de composés d'intercalation et l'autre à desalliages de lithium.Dans le premier cas, les résultats présentés concernent le suivi par AE de la formation de la SEI et de la première intercalation des ions lithium dans la structure du graphite pour des éléments LiFePO4/C. Les événements AE provenant de plusieurs sources ont été identifiés et correspondent à la formation de gaz (bulles) et à des phénomènes de craquelures (ouvertures du bord des plans de graphène quand la SEI est formée et l'écartement quand les stades d'insertion du graphite-lithium sont finis). De plus, une étude par spectroscopie d'impédance a été menée durant un vieillissement calendaire en température sur des éléments formés à différents régimes de courant. Dans le second cas, le mécanisme d'insertion/extraction du lithium dans des éléments LiAl/LiMnO2 a été étudié en associant plusieurs techniques incluant des techniques électrochimiques, AE et post-mortem pour évaluer les mécanismes de dégradation. Lors du cyclage, les événements acoustiques sont plus intenses lors du processus de décharge et ils peuvent être attribués principalement à l'alliage avec la transformation de phase de -LiAl en -LiAl accompagnée d'une expansion volumique importante. L'émission acoustique peut ainsi offrir une nouvelle approche pour gérer le fonctionnement des technologies lithium-ion basées non plus seulement sur des paramètres électrochimiques classiques mais aussi sur des paramètres acoustiques. Des nouveaux d'états de santé et de sécurité peuvent ainsi être envisagés.

En quoi l'autonomie agricole constitue-t-elle le point d'appui de projets collectifs questionnant la territorialisation de l'action de développement et la singularisation du territoire par le projet ?" L'HDR porte sur la co-construction volontariste de projets agricoles et locaux motivés par la recherche d'autonomie, dans l'ouest français. Ces actions mettent en tension les fonctions et représentations de l'agriculture. Entre géographie rurale, sociale et développement local territorial, la réflexion relève de l'élargissement des contours et des contenus de l'activité agricole dans un contexte post-productiviste. Le sujet apparait relativement nouveau ou inédit, encore peu traité en sciences sociales dans les années 2000. La recherche est pluridisciplinaire ; les travaux sur l'autonomie menés par les socio-anthropologues croisent les recherches d'agronomes, d'économistes, de gestionnaires, de géographes. Les notions de proximité, de ressources territoriales, de territorialisation, de singularisation de territoires par les projets, associées aux réflexions sur les représentations et les identités professionnelles agricoles, sur les innovations techniques et sociales, constituent des références communes ou discutées en commun. L'interrogation centrale (" autonomie agricole et projets collectifs ou de territoire ") nous porte sur des projets locaux, fermiers, à bien distinguer des logiques agro-industrielles qui peuvent être concurrentes mais dont les objectifs sont différents. 7 actions dans 4 départements de l'Ouest français (Calvados, Orne, Mayenne et Maine-et-Loire) ont été étudiées, à partir de deux types de productions agro-énergétiques et d'autonomie alimentaire : le bois bocage énergie (bois déchiqueté) et la fabrication d'huile végétale pure fermière, ces productions nécessitant la mutualisation de matériels agricoles en CUMA. Le choix de terrains " ouest français " prend tout son sens par l'interrogation centrale posée. En effet, cet espace est autant une référence pour la réussite et les dérives du modèle productiviste que pour l'invention de contre-modèles, critiques du productivisme dominant, comme en attestent le CEDAPA d'André Pochon et le RAD. Parallèlement, ces régions d'élevage en contexte bocager sont propres à porter les ambitions d'autonomie en alimentation animale (hvp et tourteaux chez les éleveurs), en énergie, avec la présence d'un potentiel emblématique de l'Ouest, le bois du bocage. De plus, l'importance de l'agriculture de groupe (GAEC, CUMA) et des mouvements coopératifs rend compte de la dimension ESS des projets. Ces projets émanent de l'initiative d'agriculteurs, souvent acteurs territorialisés, qui sortent de la stricte sphère professionnelle pour s'inscrire dans des stratégies collectives de relocalisation économique et énergétique. Les méthodes d'enquêtes pratiquées s'accordent à ce positionnement : comprendre dans quelle mesure des conceptions/définitions et des pratiques individuelles ou collectives de l'autonomie en agriculture motivent l'implication dans une action collégiale. Ainsi, 80 personnes ont été enquêtées, soit par des enquêtes qualitatives, d'abord informatives et de contexte (techniciens, élus, agents), soit sous forme d'entretien non directif à forte dimension biographique et narrative pour les agriculteurs-initiateurs/moteurs (une vingtaine, avec des doubles-casquettes). La dimension " économie sociale et solidaire " est une entrée seconde, mais pas secondaire, de l'HDR. La recherche s'attache à des coopératives particulières, de proximité, construites à l'échelon local pour le local (CUMA, SCIC), pour lesquelles la dimension d'utilité sociale des projets ne vise pas le profit à court terme, mais l'accomplissement d'ambitions socio-territoriales, qui vont de la valorisation des ressources locales à l'entretien d'un bien public comme le paysage. La dimension technique touche au cœur de l'activation des ressources transformant des déchets en potentiels utilisables: sans les outils de déchiquetage, les branches d'émondage des arbres sont brûlées en bout de champ. L'organisation collective s'avère, de plus, nécessaire à la mutualisation des matériels. Les expérimentations menées en CUMA permettent un partage social (pas seulement financier) du risque. Surtout, les matériels s'inscrivent dans une chaîne technique au-delà du monde agricole, avec les collectivités locales et les chauffagistes (chaudières automatiques), rendant les équipements (leur fiabilité) interdépendants dans la crédibilité des filières locales. Parallèlement, l'HDR questionne des projets agricoles en circuits courts hors alimentation humaine, ce qui a été jusque-là peu traité en géographie. Leur particularité est de relever souvent davantage de circuits " locaux " que " courts " car, contrairement à un circuit court alimentaire classique, la part d'autoconsommation y est forte. Toutefois, le processus d'activation de la ressource exige une organisation collective par la mutualisation des matériels. Les actions agro-énergétiques correspondent à des productions, à des activités additionnelles ou secondaires dans le système de production. Il s'agit d'innovations peu transformatrices qui devraient permettre une meilleure " adoptabilité " par les agriculteurs. Les projets agro-énergétiques sont multidimensionnels, à la fois production d'un bien (qui peut être marchand), d'une externalité positive, voire d'un service environnemental, par la lutte contre l'effet de serre, par l'entretien de la haie, du paysage. Le fonctionnement de ces circuits locaux repose sur le triptyque suivant : reproductibilité de la démarche car produit ou production banale, non liée à une référence de terroir/territoire a priori ; spécification de l'actif par le multipartenariat localisé (au caractère diversifié et singulier, associant des collectivités locales, des entrepreneurs privés, des coopératives et des associations) ; non transférabilité des externalités produites. La définition de l'autonomie est traversée par les ruptures de paradigmes réelles entre les différentes conceptions de l'agriculture et du développement agricole. La consommation sobre en intrants est un critère partagé par tous les réseaux professionnels agricoles. Ainsi, l'alimentation du bétail (consommation d'énergie indirecte) et les consommations d'énergie directe, sont au cœur des critères a minima de l'autonomie. Toutefois, les tenants de l'agriculture autonome, économe et durable comme les Civam ou le RAD, lui opposent une conception holiste tout en défendant le caractère heuristique de la démarche " d'aller vers plus d'autonomisation ". En réalité, les projets étudiés ont relevé de l'interconnexion de différents réseaux professionnels agricoles (RAD/Civam, CUMA et Chambres) réseaux marqués, parfois traversés eux-mêmes (CUMA), par ces ruptures de paradigmes. Ainsi, dans un contexte d'incertitudes techniques et économiques, de remises en cause de vérités qu'on pensait acquises, d'exigences de verdissement, des transversalités et porosités dans les choix techniques et les conceptions des agriculteurs sont mises en évidence. Parallèlement, il existe une dimension territoriale de l'autonomie, par la mobilisation de ressources locales et par la complémentarité dans l'utilisation des ressources. Les proximités géographiques et organisées sont valorisées dans un fonctionnement local en lien avec les collectivités territoriales. Un glissement de l'entraide " agricole " vers une entraide et une autonomie " pour le territoire " s'opère, interrogeant les ambitions du développement rural. L'autonomie procède d'un triple élargissement de l'entraide rurale : en termes de parties prenantes, en termes de contenu, par une capacité entrepreneuriale collective et en termes de périmètre d'action, avec un élargissement au Pays, voire au département (SCIC départementales ou CUMA d'innovation). Le passage de la CUMA à la SCIC, traduction juridique de ce glissement de l'agricole au territoire, illustre l'évolution actuelle des missions des CUMA vers des activités de services en direction des collectivités locales où elles trouvent les limites de leur statut. Le choix de la SCIC est l'occasion d'affirmer une ambition socio-territoriale collective par une double innovation, tant dans l'objet technique que dans sa structuration juridique. Par son multi sociétariat / multi partenariat, intégrant les collectivités locales, le statut de SCIC permet d'embrasser et de faire partager toutes les dimensions du projet : territoriales (rôle des collectivités locales ou des Pays), environnementales et paysagères (plans de gestion du bocage imposés aux fournisseurs) et sociales (recours à des structures d'insertion). C'est l'accomplissement de ces objectifs qui doit convaincre les collectivités locales de s'adresser à la filière de territoire plutôt qu'aux opérateurs industriels. En dernier lieu, la co-construction des projets procède de l'engagement d'acteurs, ce qui invite à s'intéresser à leurs motivations. Ces projets mettent en équation les projets personnels (de vie ; famille/travail) de l'exploitant, avec des initiatives entrepreneuriales qui peut être individuelles ou collectives (coopérative, par exemple) et des projets de territoires locaux. À cet égard, les agriculteurs-initiateurs doivent être considérés selon leur profil multi-actoriel qui rend compte d'une capacité inégale à " l'interconnectivité ". Certaines combinaisons sont fécondes, lorsque l'on est à la fois agriculteur " innovateur "/initiateur des outils techniques, élu local et que l'on bénéficie d'une certaine proximité avec le réseau CUMA. Les configurations sont diverses, en fonction de son échelon d'intervention dans chaque réseau et du niveau de responsabilités qu'on y exerce. Toutefois, un acteur-moteur ne suffit pas à développer une action si celle-ci n'est pas relayée par une dynamique de territoire. La notion d'encastrement socio-territorial est d'autant plus importante qu'il s'agit de co-construire des coordinations faisant intervenir des acteurs diversifiés au sein du territoire local. Ainsi, des trajectoires d'agriculteurs-initiateurs se dégagent, en fonction des évolutions de leurs identités professionnelles, personnelles, du lien famille/exploitation et selon les formes de leur insertion/implication dans les projets. La spécification de ressources a priori génériques et banales relève d'une combinatoire entre : - Une ressource " à activer ", pour une utilisation également locale, avec externalités non transférables ; - L'appropriation et la diffusion de nouveaux outils techniques, pas seulement agricoles - Les ressources du territoire c'est à dire les acteurs et les réseaux socio-territoriaux plus ou moins denses qui les animent ; les projets de territoires et les continuités (ou non) d'actions énergétiques, de stratégies liées au développement durable menées dans certains territoires et leur affichage, soulignent les dimensions temporelles de l'action ; les concernements (ou contexte de concernements) du territoire sur ces questions ; - La singularisation du multipartenariat par la mobilisation d'un capital social collectif et territorialisé, inscrit dans une structuration juridique particulière Ainsi, la territorialisation de la ressource mobilisée dans les actions locales agro-énergétiques procède de la dimension socio-territoriale d'un projet qui rencontre une logique d'organisation multipartenariale, spécifique au territoire.

Dans un contexte de changement climatique, l'intégration des énergies renouvelables aux systèmes électriques est un enjeu majeur des décennies à venir. Les énergies liées au climat (photovoltaïque, éolien et hydro-électricité) peuvent contribuer à une réduction des émissions de gaz à effet de serre. Cependant, elles sont fortement intermittentes et la production électrique associée peine à répondre à la demande.Cette étude vise à évaluer la faisabilité météorologique du développement d'un système de production électrique basé sur les sources d'énergie liées au climat (CRE - Climate-Related Energy). Nous considérons uniquement leurs variations spatiotemporelles et supposons un équilibre entre production et demande moyennes. Nous avons développé CRE-Mix, une chaîne de modèles permettant de convertir les variables météorologiques en chroniques énergétiques. Cet outil permet l'estimation des fluctuations spatiotemporelles de production et de demande énergétiques résultant de la variabilité hydro-climatique. Pour une sélection de régions en Europe, nous évaluons la facilité d'intégration des CRE en fonctions de leur cohérence temporelle avec la demande. Pour chaque source d'énergie et de multiples mix énergétiques nous estimons successivement (i) le taux de pénétration moyen (PE), qui quantifie la proportion de demande satisfaite sur une longue période et (ii) les caractéristiques des périodes de faible pénétration pour lesquelles le taux journalier de demande satisfaite reste bas pendant plusieurs jours consécutifs. Les résultats montrent que les systèmes basés sur une seule source ont du mal à répondre à la demande et souffrent de longues périodes de faible PE, en raison de leur variabilité temporelle. Cependant, une combinaison d'énergies, l'utilisation de systèmes de stockage ou l'échange d'énergie entre régions, permettent d'augmenter fortement la fiabilité des CRE (PE proche de 100% et rares/courtes périodes de faible pénétration). Cette étude, basée sur 30 ans, a été étendue à l'ensemble de XXème siècle afin d'évaluer les fluctuations basse fréquence des CRE résultant de la variabilité interne du climat. De longues chroniques régionales de production et de demande ont été générées grâce au développement d'une méthode de descente d'échelle statistique basée sur les analogues atmosphériques (SCAMP). Cet outil génère des scénarios météorologiques multivariés physiquement cohérents. Les résultats montrent que les variations basse fréquence des CRE sont influencées par les grandes oscillations océano-climatiques. De plus, on montre que les variations multi-décennales de l'hydro-électricité sont particulièrement importantes avec notamment une différence en PE supérieure à 15% d'une décade à l'autre et des périodes de faible pénétration aux caractéristiques très irrégulières.Enfin, nous évaluons la pertinence de systèmes électriques basés sur les CRE en climat futur. SCAMP permet de produire des scénarios régionaux de variables météorologiques à partir des modèles climatiques issus des simulations CMPI5. Pour les précipitations, les tendances simulées par SCAMP sont en désaccord avec de nombreuses études. L'application de SCAMP en "modèle parfait" semble indiquer que le lien entre les situations atmosphériques de grande échelle et les précipitations totales, mais également convectives et stratiformes, change en climat futur. / In the context of climate change, the integration of renewables in electric power systems is one of the main challenges of the coming decades. Climate-Related-Energy sources (CRE - solar, wind and hydro power) can contribute to reduce the greenhouse gas emissions. However, they exhibit large spatio-temporal fluctuations and the associated intermittent electricity generation often leads to an incomplete supply-demand balance. This study aims to evaluate the meteorological feasibility of developing an electric power system that would only rely on CRE sources. We focus on the multi-scale spatio-temporal fluctuations of these renewables by assuming a balance between mean electricity production and mean energy load. We develop and use CRE-mix, a suite of models able to convert meteorological conditions into CRE time series. It gives an assessment the spatio-temporal fluctuations of power production and energy demand, resulting from the multi-scale hydro-climatic variability. For a set of European regions, we assess the ease of integration of CRE sources, regarding their temporal consistency with energy demand. For each CRE source and multiple CRE mixes, we consider in turn (i) the mean penetration rate (PE), which quantifies the proportion of satisfied demand over a long period and (ii) the characteristics of low penetration periods, defined as sequences of days for which the penetration rate is lower than a given threshold. This study proves that single CRE sources have difficulty to meet the energy demand and suffer from long low penetration periods, due to their multi-scale temporal variations. However, using some integrating factors (multi-sources, storage systems, inter-regions electric power transmission), efficiently improves the reliability of CRE-based power systems with PE rates close to 100% and rare low penetration periods.These analyses, based on a 30-yr period, are extended to the entire 20th century in order to assess the low frequency fluctuations of CRE sources resulting from the internal variability of climate. Long regional series of production and demand, were generated thanks to the development of a statistical downscaling method based on atmospheric analogues (SCAMP). It simulates physically-consistent multivariate series of meteorological parameters. The results demonstrate that these fluctuations are related to some large scale oceano-climatic oscillations. Moreover, the multi-decennial variations of hydro power are particularly large: changes in PE rates exceeding 15% from one decade to the other and uneven energy droughts characteristics.Finally, we evaluate the relevance of the CRE sources under future climate conditions. SCAMP is used to produce downscaled projections of meteorological drivers of CRE sources for the 21st century from a selection of CMIP5 climate models. The resulting scenarios for precipitation are not consistent with other studies focusing of the future modifications of this variable in Europe. The application of SCAMP in a perfect-model approach seems to indicate that the large-scale-meteorology/local-precipitation relationship is changing in the course of the 21st century, for all total, convective and stratiform precipitation.

L’eau est abondante sur terre, cependant, elle n’est pas répartie de façon équitable sur le globe. C’est ainsi, que des systèmes de distribution d’eau ont été conçus pour répondre aux différents besoins. Dans ce cadre, pour rendre fertiles les terres au-dessus de la source, des réseaux d’irrigation ont été mis en oeuvre en exploitant des systèmes de pompage. Cependant, les réseaux sous pression sont sources de dépenses énergétiques colossales et de pertes en eau qui représentent des enjeux économiques importants. Ceci constitue un défi majeur en vue de l’optimisation des dépenses énergétiques. La présente thèse vise l’analyse du coût énergétique d’un réseau d’irrigation avec application au canal de Carpentras. L’objectif de ce travail est de minimiser les dépenses énergétiques du réseau. Pour ce faire, trois approches ont été explorées. Dans une première partie, une étude s’est focalisée sur l’optimisation des contrats d’électricité d’un point de vue administratif. Le but a été de proposer une méthodologie permettant d’optimiser le coût de la facture d’électricité en agissant sur des éléments du choix de l’exploitant. Dans la deuxième partie, une méthodologie pour la détection et localisation de fuites éventuelles, dans le réseau d’irrigation, est proposée. Cette méthode est fondée sur l’analyse de la circulation de l’eau. La troisième partie a été dédiée au dimensionnement d’un système de production énergétique basé sur l’utilisation des sources renouvelables / Water is abundant on earth, however, it is not evenly distributed on the globe. Thus, water distribution systems have been designed to meet different needs. In this context, to make fertile lands above the source, irrigation networks were implemented by operating pumping systems. However, pressurized networks are a source of huge energy expenditures and water losses that represent important economic issues. This is a major challenge for optimizing energy expenditure. The present thesis aims to analyze the energy cost of an irrigation network with application to the Carpentras canal.The objective of this work is to minimize the energy expenditure of the network. To do so, three approaches have been explored. Firstly, a study focused on the optimization of electricity contracts from an administrative point of view. The aim was to propose a methodology to optimize the cost of the electricity bill by acting on elements chosen by the operator. Secondly, a methodology for the detection and localization of possible leaks, in the irrigation network, is proposed. This method is based on the analysis of the circulation of water. Finally, a part was dedicated to the sizing of an energy production system based on the use of renewable sources

De 2001 à 2020, la Chine s’est donnée pour objectif «la réalisation des sociétés harmonieuses et socialistes » (社会主义和谐社会). À partir de 2016, la gouvernance des entreprises publiques chinoises a profondément été réformée par le comité du conseil d’État de Chine (SASAC), leur permettant l’accès aux marchés extérieurs (BRI) suivant en cela la diplomatie des « pays avoisinants (Yīquān « 一圏 »). Cette expansion des « marchés socialistes de Chine » touche particulièrement les pays d’Asie du Sud-Est ; les réseaux tracés par la Chine en Malaisie et au Cambodge en sont la démonstration.A partir de l’identification des entreprises publiques chinoises selon les activités ciblées pour préparer le « Made in China 2025 », nous caractérisons l’implantation, les pratiques et les réseaux établis par les entreprises spécialisées dans les énergies renouvelables. Les politiques de transition énergétique en ASEAN servent les stratégies de la Chine et de ses entreprises publiques, ouvrant les territoires au développement de l’interconnectivité en ASEAN, selon les concepts de la société chinoise(Shèhuì社会). / From 2001 to 2020, China set the goal of "achieving harmonious and socialist societies" (社会主义和谐社会). As of 2016, the governance of Chinese State-Owned-Enterprises (SOEs) has been profoundly reformed by the State Council Committee of China (SASAC), allowing them access to external markets (BRI) following the diplomacy of "neighboring countries" ( Yīquān "一圏"). This expansion of the "socialist markets of China" particularly affects the countries of Southeast Asia; the networks drawn by China in Malaysia and Cambodia are the demonstration. From the identification of the Chinese public companies according to the activities by the "Made in China 2025"policy, we describe the establishment, practices and networks established by companies specialized in the renewable energies. Energy transition policies in ASEAN serve the strategies of China and Chinese SOEs, opening the territories to the development of interconnectivity in ASEAN, according to the concepts of Chinese society (Shèhuì社会).

L'intégration des énergies renouvelable à l'échelle du réseau provoque de nouveaux paradigmes : la première et plus importante modification provient du fait que la puissance électrique produite n'est plus maîtrisée mais dépendante de l'incontinence des sources renouvelables. Cette irrégularité de la production par rapport à la consommation nécessite le stockage de l'énergie lorsqu'elle est produite afin de la mettre à disposition pour plus tard. Les sites de transfert d'énergie par pompage (STEP), ou centrales de turbinage-pompage, sont, par leur vitesse d'action, capacité de stockage et aspect respectueux de l'environnement, les principaux organes capable de satisfaire cette demande grandissante en stockage d'énergie à l'échelle du réseau.Durant cette thèse, le problème de modélisation et d'asservissement des régimes transitoires de ces sites est considéré du point de vue du groupe turbine : soit une turbine au sein d'un circuit hydraulique, quel est son comportement dynamique, et quelle méthode de contrôle permet d'assurer les meilleurs performances possibles du point de vue du temps de réponse et de la stabilité.Le manuscrit s'articule alors autour de quatre chapitres : le premier a pour but d'introduire plus finement les problématiques ainsi que la dynamique de ces sites. Le deuxième chapitre présente une méthode originale basée sur une étude graphique d'une modélisation simplifiée du système de turbinage au sein d'une conduite linéaire à section constante. Cette partie permet d'établir le temps minimum d'action de ces centrales de façon dépendante des performances de l'actionneur et de la topologie du site. Le troisième chapitre contient la principale contribution de ces travaux en terme de régulation d'un site de turbinage pompage : on y propose une régulation linéaire du circuit hydraulique dans lequel se fait l'écoulement de l'eau à travers l'utilisation d'un actionneur non-linéaire : la turbine. Enfin, afin de traiter des séquences particulière, le quatrième et dernier chapitre propose d'établir des trajectoires compatibles avec la dynamique et les contraintes issues de l'usage d'une turbine. Les trajectoires alors calculées permettent une plus grande maîtrise des phénomènes grâce à l'usage d'une fonction d'optimisation bien choisie et d'un retour d'état prédictif à horizon fini. / The integration of renewables at the scale of the network causes new paradigms: the first and most important change is the fact that the electrical power is no longer under control but dependent of the incontinence of renewable sources. This irregularity of production over consumption requires the storage of energy when it is produced to make it available for later. Pump storage plant (PSP) or turbine-pump equiped plants, are by their speed of action, storage capacity and environmentally respectful aspect, the main organs able to satisfy this growing demand energy storage across the network.During this thesis, the modeling problem and enslavement of transients of these sites is considered from the perspective of the turbine group: given a turbine in a hydraulic circuit, what is its dynamic behavior, and what control method ensures the best performances from the standpoint of the response time and stability.The manuscript is then structured around four chapters: the first, aims to introduce more finely issues and a mathematical representation of th dynamic of these sites. The second chapter presents an original method based on a graphic study of a simplified model of the turbine system placed along a linear and constant section penstock. This section establishes the minimum time of action of these plants dependently of the actuator performance and topology of the site. The third chapter contains the main contribution of this work in terms of regulation of a pump storage site: it proposes a linear regulation of the hydraulic circuit in which is the flow of water through the use of a non-linear actuator: the turbine. Finally, to address particular sequences, the fourth and final chapter proposes establishing trajectories compatible with the dynamics and constraints resulting from the use of a turbine. Then the computed trajectories allow greater control of the phenomena through the use of a well chosen optimization function and a predictive with finite horizon state feedback.

La généralisation concomitante de consommateurs d'électricité flexibles et de producteurs imparfaitement contrôlables invite à utiliser les complémentarités de ces acteurs afin d'améliorer leur intégration dans les systèmes d'énergie. Dans le cadre de ces travaux de doctorat, la collaboration entre une flotte de véhicules électriques et une centrale photovoltaïque est étudiée. Un problème générique est tout d'abord défini afin d'augmenter la prévisibilité des échanges entre un réseau électrique et le système collaboratif ainsi créé qui devra respecter un profil d'engagement de puissance échangée. La gestion de ce système est traduite en un problème d'optimisation dans lequel on cherche à compenser les erreurs de prévision de la production photovoltaïque à l'aide de la flexibilité des recharges. Ce problème est multi-temporel du fait de la présence de batteries, stochastique à cause de la disponibilité des véhicules et des erreurs de prévision, et enfin de grande dimension puisqu'à l'échelle d'une flotte entière.Pour le résoudre, la modélisation du comportement et du vieillissement des batteries Li-ion est discutée afin d'établir des compromis entre justesse du modèle, impact sur la décision finale et coût de calcul. Par ailleurs, un modèle de Markov caché original est spécifiquement développé afin de capturer les structures temporelles de l'erreur de prévision de production photovoltaïque. Cette étude est fondée sur des données réelles de production d'une centrale et des données de prévision correspondantes.Le problème de recharge optimale d'une flotte de véhicules agrégée en une batterie équivalente est résolu par la méthode de la programmation dynamique stochastique. La sensibilité des lois de gestion obtenues est discutée vis à vis des modèles utilisés pour décrire l'erreur de prévision ou le comportement des batteries. Le vieillissement des batteries est traduit par plusieurs modèles, dont on examine les conséquences sur le dimensionnement optimal de la flotte de véhicules par rapport à la puissance crête de la centrale photovoltaïque.Enfin la puissance de recharge optimale pour chacun des véhicules de la flotte est déduite à l'aide d'un problème de partage qui est résolu par optimisation distribuée --- Alternating Direction Method of Multipliers --- et programmation dynamique. Une attention particulière est prêtée à la manière dont les préférences individuelles de chaque utilisateur peuvent être prises en compte au sein d'une flotte. Le cas d'une limitation des échanges d'information possibles entre les véhicules est investigué. Le dimensionnement optimal entre une flotte et une centrale photovoltaïque est finalement analysé pour plusieurs modèles économiques envisageables. L'interaction entre dimensionnement et gestion est traitée à l'aide d'une co-optimisation. / Simultaneous development of flexible electricity consumers and of intermittent renewable producers calls for using their complementarities. It could foster their overall integration in power systems. For the purpose of this doctoral thesis, the collaboration between an electric vehicle fleet and a photovoltaic plant is studied. First of all, a generic problem is set up to improve the predictability of the power exchange between the power grid and the so called collaboratif system. It should therefore fulfill a commitment profile constraint. The intraday management of this system consists in an optimisation problem which objective is to mitigate the production forecast errors by charging power flexibility. This is a multitime step problem, because of the battery intertia. The random availibility of vehicles and the forecast errors also make it stochastic. Finally there is a huge number of variables as it is spread other an entiere fleet.Upstream of the problem resolution, the modeling of the dynamic behaviour and of the aging of Lithium Ion batteries is discussed. It results in a range of compromises between precision, impact on the final decision and computational cost. Furthermore, a hidden Markov model is proposed and developped so as to handle temporal structures of the forecast error of the photovoltaic production. This analysis is based on production data of a real plant and on associated forecasts.An electric vehicle fleet is considered as an equivalent agregated battery. Its optimal charging power is sorted out using stochastic dynamic programming. The sensitivity of the resulting management strategies is assessed against the models which describe the production forecast error or battery behaviour. The battery aging is rendered by several models which we discuss the consequences over the optimal sizing of an electric vehicle fleet regarding to the plant power.Then the optimal charing power for each one of the vehicles among a fleet is deduced using a sharing problem. The resolution is carried out using distributed optimisation --- Alternating Direction Method of Multipliers --- and dynamic programming. A specific attention is devoted to the individual mobility priorities of the vehicles users. The vehicle charging power is thus differenticiated according to each one preferences. We also investigate a situation where information exchanges are limited. The optimal sizing of an electric vehicle fleet associated with a photovoltaic plant is finaly considered under several possibilities of economic model. The coupling between sizing and daily management is tackled thanks to a co-optimization.

Ce travail s'inscrit dans le projet français de gazéification de la biomasse : le projet Gaya. C'est un vaste programme R&D partenarial coordonné par GDF SUEZ et soutenu par l'ADEME. L'objectif du projet Gaya est de développer une filière décentralisée de production de bio-méthane à partir de la gazéification de la biomasse selon un procédé thermochimique de deuxième génération. L'objectif de cette thèse est de réaliser un modèle de pyrolyse de biomasse représentatif des conditions du lit fluidisé de gazéification développé dans ce projet. Un pilote expérimental, le four à image, a été développé pour reproduire au mieux les conditions de chauffage d'un lit fluidisé à 850°C. Ce pilote permet de récupérer l'ensemble des produits de pyrolyse pour une analyse ultérieure. De là, les cinétiques des réactions de pyrolyse sont déterminées par modélisation des processus physico-chimiques et optimisation à partir des résultats expérimentaux. Le craquage des vapeurs primaires de pyrolyse éjectées de la particule de biomasse est étudié durant 300 millisecondes après leur éjection de la particule de biomasse. Ces expériences de craquage sont menées sur le montage expérimental combinant un réacteur tubulaire de pyrolyse et un réacteur parfaitement auto-agité de craquage. Le modèle développé permet de représenter la pyrolyse de la biomasse introduite dans le réacteur de gazéification / This study contributes to the French biomass gasification project: Gaya project. It is a large R&D project financed by ADEME and coordinated by GDF SUEZ. The project GAYA will develop a demonstration platform for a new biomass gasification and methanation process. In this context, our objective is to build a biomass pyrolysis model, representative of the conditions encountered in the fluidized bed gasifier developed in this project. An experimental machine, the vertical image furnace, has been developed to reproduce the heat conditions of the fluidized bed gasifier at 850°C. This experimental model permits to collect all the pyrolysis products for a later analysis. Then, kinetics parameters are determined from both the physico-chemical process and the optimization of experimental results. The thermal cracking of condensable vapours, is studied during the first 300th milliseconds after their ejection from the biomass particle. For this purpose, cracking experiments are led on the experimental machine which combines a tubular pyrolysis reactor and a continuous self-stirred tank cracking reactor. The model developed allows us to represent the biomass pyrolysis introduced in the gasification reactor

Depuis 2004, l'Université de Paris Sud a établi une collaboration avec le département de Génie Électrique de la Faculté d'ingénierie de l'Université du Laos (UNL). La thématique de recherche concerne le pilotage de l'électronique de puissance pour la gestion de sources d'énergie renouvelable pour le Laos. Ainsi en 2009, le Gouvernement français a financé une bourse de thèse pour le développement d'un outil de pré-dimensionnement de la production électrique renouvelable pour les villages isolés au Laos. En effet, le réseau de transport et de distribution du Laos est déjà en tension compte tenu de l'explosion de la consommation dans les zones urbaines. Son extension aux zones rurales notamment dans les zones montagneuses représente un coût d'investissement beaucoup trop élevé. Par contre le pays bénéficie de ressources naturelles (hydrauliques, solaire et agricoles) dont l'exploitation judicieuse peut permettre le développement de la filière des énergies renouvelables. La production d'énergie électrique décentralisée (fermes solaires par exemple) nécessite une évaluation des ressources locales et un dimensionnement optimal de l'ensemble des constituants (sources, dispositifs de stockage, convertisseurs, etc.) et de l'architecture du mini ou micro réseau autonome.Cette thèse est organisée en 3 chapitres :Le chapitre 1 présente dans un premier temps le travail qui permit d'identifier les besoins et les ressources effectivement disponibles au Laos. Pour cela, un séjour de plusieurs semaines dans des zones rurales reculées du Nord-Ouest du Laos a été effectué. Cela a permis d'obtenir un profil de consommation standard, d'identifier les ressources et de relever les données des réseaux rudimentaires existants (puissance et configuration). Une importante recherche bibliographique sur les outils logiciels existants a ensuite été réalisée. Cela a permis de dimensionner et de simuler ces systèmes autonomes. Le chapitre 2 présente les limitations de ces outils de conception (absence de flexibilité dans les modèles utilisés et algorithmes d'optimisation trop contraints) et le développement dans l'environnement de Matlab-Simulink d'une bibliothèque de modèles des constituants du système d'énergie autonome. Les modèles sont réalisés pour faciliter un dimensionnement optimal du système selon des critères de coût, de disponibilité et de fiabilité. Un important travail d'étude bibliographique sur les architectures de réseaux a été réalisé et combiné à une synthèse des ressources et des besoins des milieux ruraux au Laos. Le chapitre 3 présente deux exemples de dimensionnement de systèmes de production d'électricité pour des sites isolés au Laos à partir d'énergie renouvelables. Le cahier des charges correspond à un village isolé de 50 maisons pour 130 habitants. Le critère économique est fondamental dans cette étude où l'optimisation cherche à réduire les coûts des constituants tout en satisfaisant les besoins en puissances des villageois. Différentes optimisations continue et hybrides (continu et entier) sont conduites en tenant compte de contraintes sur les sources. Des indicateurs de performance sont ainsi utilisés: "Loss of Power Supply Probability, Forced Outage Rates, Annualized Cost of System, Levelized Cost of Energy, etc.". / Since 2004, a collaboration between Université Paris Sud of France and the Department of Electrical Engineering Faculty of Engineering, National University of Laos (NUOL) has been carried out on the control of power electronics for the management of renewable energies source in Laos. Therefore in 2009, the French Government has funded a PhD thesis on the development of a designing tool for the early-sizing of renewable electricity production for isolated villages in Laos. This thesis report is organized in three chapters:Chapter I presents a short review of the status and development plans for the electrification of Laos. Then, based on a two-month field study in Northern Laos, analyses of energy consumptions of households in isolated villages and available renewable sources, using small scale hydro power plants and solar systems among others, are presented. Afterward, micro-grid configurations and technologies adapted to Laos are discussed. Obtained results are used in the next chapters as specifications for the designing tool.Chapter II focuses on software tools for system design and system modeling. First, a short review of the existing early-sizing tools for renewable energy sources for isolated villages is presented. But an analysis of evaluated software's such as LEAP, HOMER, HOGA, etc. shows that they are not opened enough to facilitate the development of a flexible and scalable designing too. Thus, Matlab/Simulink software is chosen as an open and highly adaptable architecture research tool. Then, specific models for renewable sources, storage devices, grid configuration are developed in order to facilitate the optimization procedures of an off-grid system design. After that, a short review of the existing optimization algorithms, available in Matlab, is carried out. Then, a paralleled mono-objective Genetic Algorithm is configured and applied in the next chapter.Chapter III presents several designs of isolated villages in Laos, using renewable energies. The specifications focus on isolated villages of about 50 houses for 120 inhabitants. The economic aspect is a key point in order to minimize costs of designed system while satisfying daily load demands of the village. For this task, locally available natural resources such as rivers and solar radiation are considered as energy sources. Various optimizations using continuous and discrete optimization algorithms are conducted taken into account the sources constraints and a short review of the existing hybrid system performance indicators is carried out, such as: Loss of Power Supply Probability, Forced outage rates, Annualized Cost of System, Levelized Cost of Energy, etc. Finally, the results obtained in this thesis show that renewable sources can be used at a reasonable price for off-grid electrification of isolated villages in Laos. Moreover, the developed designing tool can easily be adapted to new models of renewable sources and storage devices, which is the main interest of a designing tool for the early-sizing of off-grid renewable electricity production for isolated villages in Laos.