Abstract Achieving the objective of a decarbonised economy by 2050 will require massive efforts in the energy sector. Emissions from residential houses will have to be almost completely cut, by around 90% by 2050. Home automation is a potential tool for achieving this goal. However, the environmental and economic benefits of automation technologies first need to be assessed. This thesis evaluates the impact of home automation for electricity management in the residential sector using environmental and economic indicators. To this end, a life cycle assessment was performed to evaluate the impacts of the manufacturing, use and disposal phases. The influences of end-user behaviour, household size and multiple levels of technological deployment were also investigated. A Markov chain simulation tool, built on the MatLab platform, was developed to assess all possible combinations of impacting factors. Dynamic environmental indicators were developed based on the ReCiPe method for aggregating the impacts of processes. All these indicators were then combined to form a single index based on multi-criteria acceptability analysis. The results suggest that home automation can decrease peak load, but that overall electricity consumption may increase due to electricity use by the actual automation system. The effect of home automation was more noticeable in larger households than in one-person households. In addition, use of dynamic environmental indicators proved more relevant than fixed indicators to represent the environmental impact of home automation. Within the life cycle of automation technology, the manufacturing phase had the highest impact, but most of the CO2 emissions originated from the use phase. In conclusion, the most important environmental benefit of home automation is reducing CO2 emissions during peak time by load shifting. / Tiivistelmä Vähähiilisen talouden saavuttaminen vuoteen 2050 mennessä edellyttää valtavia ponnisteluja energia-alalla. Rakennuksista aiheutuvia päästöjä on vähennettävä radikaalisti, jopa 90 % vuoteen 2050 mennessä. Rakennusten energiatehokkuutta edistävä automaatiotekniikka on yksi keino tämän päämäärän saavuttamiseen. Kotiautomaation kautta voidaan sekä vähentää energian kokonaiskulutusta että tasoittaa energiankäyttöprofiilia. On kuitenkin tutkittava myös, mitkä ovat automaatiotekniikan ympäristö- ja taloudelliset vaikutukset. Tässä työssä käsitellään kotiautomaation vaikutusta sähkön kulutuksen hallintaan asuinrakennuksissa käyttämällä ympäristö- ja talousindikaattoreita. Tätä varten suoritettiin kotiautomaation elinkaariarviointi selvittämällä laitteiden valmistus-, käyttö- ja hävittämisvaiheiden ympäristövaikutukset. Työssä tarkasteltiin myös asukkaiden käyttäytymisen, kotitalouden koon ja eri teknologiavaihtoehtojen vaikutuksia ympäristö- ja talousvaikutuksiin. Arviointi suoritettiin Markovin ketjun simulointityökalulla, joka rakennettiin Matlab-alustalle. Dynaamisia ympäristömittareita kehitettiin ReCiPe-menetelmää käyttäen. Indikaattorit on edelleen yhdistetty yhdeksi indeksiksi käyttäen monikriteeriarviointia. Tulokset viittaavat siihen, että huippukuormitusta voidaan vähentää käyttämällä kotiautomaatiota, mutta sähkön kokonaiskulutus voi kasvaa automaatiojärjestelmän sähkönkulutuksen takia. Kotiautomaation vaikutukset ovat eniten havaittavissa suurissa kotitalouksissa. Lisäksi, dynaamiset indikaattorit edustavat paremmin kotiautomaation vaikutusta ympäristöön kuin staattiset indikaattorit. Automaatioteknologian elinkaaressa suurimmat ympäristövaikutukset ovat valmistusvaiheessa, mutta CO2-päästöjä syntyy eniten käyttövaiheessa. Lopuksi voidaan todeta, että kotiautomaation merkittävin ympäristöhyöty on CO2-päästöjen vähentäminen huippukulutuksen aikana siirtämällä kuormitusta toiseen ajankohtaan.

Cette thèse présente un modèle unique du MASG (Modèle d’Architecture du Smart Grid) en considérant l 'état de l’art des différentes directives de recherche du smart grid. Le système hybride de génération d'énergie active marine-hydrogène a été modélisé pour représenter la couche de composants du MASG. Le système intègre l'électrolyseur à membrane d’échange de proton (à l’échelle de méga watt) et les systèmes de piles à combustible en tant que composants principaux du bilan énergétique. La batterie LiFePO4 est utilisée pour couvrir la dynamique rapide de l'énergie électrique. En outre, la thèse analyse le système de gestion de l'énergie centralisé et décentralisé. Le système multi-agents représente le paradigme du système décentralisé. La plate-forme JADE est utilisée pour développer le système multi-agents, en raison de son domaine d'application général, de ses logiciels à licence libre, de son interface avec MATLAB et de sa calculabilité avec les standards de la Fondation des Agents Physiques Intelligentes. Le système de gestion d'énergie basé sur JADE équilibre l'énergie entre la génération (système de conversion d'énergie marine-courant) et la demande (profil de charge résidentielle) pendant les modes de fonctionnement autonome et connecté au réseau. Le modèle proposé du MASG peut être considéré comme une étude de cas pilote qui permet l'analyse détaillée et les applications des différentes directions de recherche du smart grid. / This thesis presents a unique model of the SGAM (Smart Grid Architecture Model) with considering the state of the art of the different research directions of the smart grid and. The hybrid marine-hydrogen active power generation system has been modeled to represent the component layer of the SGAM. The system integrates the MW scale PEM electrolyzer and fuel cell systems as the main energy balance components. The LiFePO4 battery is used to cover the fast dynamics of the electrical energy. Moreover, the thesis analyzes the centralized and the decentralized energy management system. The MAS (Multi-Agent Systems) represents the paradigm of the decentralized system. The JADE platform is used to develop the MAS due to its general domain of application, open source and free license software, interface with MATLAB and the computability with the FIPA (Foundation of Intelligent Physical Agent) standards. The JADE based energy management system balances the energy between the generation (marine-current energy conversion system) and the demand side (residential load profile) during the stand-alone and the grid-connected modes of operation. The proposed model of the SGAM can be considered as a pilot case study that enables the detailed analysis and the applications of the different smart grid research directions.