Le programme environnemental des Nations Unies indique que les bâtiments utilisent près de 40% de l'énergie,25% de l'eau et 40% des ressources globales. Ils émettent approximativement un tiers des émissions de gaz à effetde serre. Ses chiffres sont en constante augmentation si l'on considère que de plus en plus de notre temps estpassé à l'intérieur des bâtiments, avec une recherche accrue vers davantage de confort dans les espaces de vie.Aujourd'hui, les technologies embarquées et ubiquitaires rendent possible cette amélioration du confort au sein demaisons intelligentes (Smart Homes).Les travaux décrits dans ce mémoire de thèse portent essentiellement sur les approches de gestion intelligente duconfort thermique dans les bâtiments, tout en réduisant également la consommation d'énergie. Le confort thermiqueest un des critères les plus importants à prendre en compte pour améliorer le confort global des utilisateurs.Dans un premier temps, notre démarche scientifique a consisté à percevoir chaque bâtiment comme un systèmecyber-physique, c'est-à-dire un système où des éléments informatiques collaborent pour le contrôle et la commanded'entités physiques. En vue d'améliorer le confort thermique dans les bâtiments résidentiels, nous avons toutd'abord analysé les avantages et les inconvénients de méthodes de contrôle local et de méthodes de contrôleoptimal de gestion du confort. Nous avons ensuite proposé, implémenté et validé une méthode de contrôle hybride.Celle-ci est divisée en deux modules : un module d'optimisation inverse PMV, et un module de contrôle de type PID.Le premier module est utilisé pour déterminer une température intérieure que le module PID devra atteindre en tantque température de consigne. Les expériences menées en simulation montrent que cette technique permetd'améliorer le confort thermique de manière satisfaisante et efficace par rapport à un panel de méthodes proposéesdans la littérature.Dans un second temps, notre attention s'est portée sur l'amélioration du confort et de l'efficacité énergétique au seind'un ensemble de bâtiments géographiquement proches et hétérogènes, c'est-à-dire comprenant des appareilsélectriques contrôlables. Pour modéliser ce large système, nous avons utilisé le concept d'holarchie, qui est unehiérarchie d'agents holoniques (ou holons), des agents pouvant être composés d'autres agents. Nous avons ensuiteproposé, implémenté et évalué une méta-heuristique basée sur l'optimisation particulaire coopérative pour optimiserle scheduling des appareils contrôlables dans l'ensemble des bâtiments. Les résultats des expériences desimulation montrent la pertinence de l'approche pour un système comportant deux niveaux dans la holarchie.Néanmoins une extension de notre approche à des holarchies comportant davantage de niveaux serait tout à faitenvisageable. / With the development of human society, smart homes attract more and more attention from the research fields, since they can offer a great potential for improving indoor comfort and energy efficiency. In this work, firstly great effort is concentrated on the thermal comfort improvement, not only for its dominant influence on indoor comfort, but also the overriding energy consumption in residential buildings spent on it. Thus a cyber-physical system , which adopts a hybrid intelligent control method, to regulate the indoor temperature is designed and implemented. Based on this system, thermal comfort and the energy efficiency can be improved compared with other popular methods. Towards further improving energy efficiency of individual homes and the grid utility, a set of neighbouring smart homes, each comprising a number of controllable devices, and a smart grid adopting demand response are considered. Moreover, an organization centered multi-agent system is employed to model this large-scale complex system. For the reason that selfish and non-coordinated scheduling of the controllable devices for time-varying prices may lead to severe peak rebounds, hence a meta-heuristic algorithm based on cooperative particle swarm optimizationis proposed to optimize schedules of these devices. The experimental results have verified the proposed system and algorithm. In addition, the problems solved and the system designed in this dissertation belong to the two bottom layers of the smart grid holarchy. Based on these research results and the scalability of the holarchy, more complex problems from higher layers of the holarchy can be tackled in future.

L'objet de cette thèse est l'étude de la relation entre la forme urbaine et la demande d'énergie pour la mobilité urbaine. Nous nous intéressons particulièrement aux dynamiques de développement urbain des villes du Nord pour considérer les perspectives d'automobilisation des villes chinoises en transition. Nous nous appliquons à présenter l'évolution conjointe des formes urbaines et des systèmes de transport dans les villes développées. Nous montrons notamment la dynamique commune qui existe entre la consommation de ressources énergétiques et territoriales. Nous verrons que les villes du Nord présentent des formes urbaines différentes, en fonction de la disponibilité de ces deux ressources. La Chine, comme d'autres pays en développement, se situe au seuil d'un processus de motorisation de masse. Celui-ci est favorisé par des objectifs industriels nationaux. Nous présentons comment, au cours des années 1990 et surtout des années 2000, les villes chinoises se sont développées autour de l'automobile. Outre le contexte énergétique mondial, l'implantation d'un système automobile est soumise à de fortes contraintes spatiales. Toutefois, le modèle de développement urbain issu de la transition économique demeure extensif. Il répond aux objectifs de croissance des gouvernements locaux et néglige totalement les intérêts macroéconomiques du pays. Ce modèle de gouvernance ne permet pas de préserver les ressources naturelles et le gouvernement central ne parvient pas à maîtriser les dérives qui éloignent la Chine d'une société d'harmonie.

La Spectrométrie de Masse à source Plasma à Couplage Inductif s'impose, de par ses multiples avantages, dont sa sensibilité et ses temps d'analyse réduits, comme la technique de spectrométrie de masse la plus répandue en analyse inorganique pour déterminer la concentration d'un isotope donné ou mesurer des rapports isotopiques. Le problème des interférences spectroscopiques, inhérent à cette technique, trouve une solution dans l'utilisation de dispositifs de collision-réaction. Une résolution in situ des interférences est en effet rendue possible par l'injection, dans la cellule de collision-réaction, d'un gaz judicieusement choisi. Les étapes de séparation chimiques, habituellement réalisées en amont de la mesure, et très pénalisantes dès lors que les échantillons manipulés sont radioactifs, peuvent ainsi être supprimées. La compréhension de la chimie des interactions « ions-molécules » en phase gazeuse est cependant primordiale pour optimiser l'efficacité de tels dispositifs. Pour cela, une connaissance précise des conditions expérimentales dans la zone de réaction s'avère cruciale, afin de pouvoir interpréter les réactivités observées.<br /><br />Deux ICP-MS de conception différente, l'ICP-MS Quadripolaire X7 (Thermo-Fisher Scientific) et l'ICP-MS Multi-Collection Isoprobe (GV Instruments), sont utilisés dans cette étude. Les conditions expérimentales, existant dans la cellule de collision-réaction de chacun de ces deux instruments, sont déterminées en fonction des paramètres instrumentaux. Cette étude préliminaire est ensuite mise à profit dans le cadre de la résolution de deux interférences, caractéristiques au domaine du nucléaire. Une approche théorique par calculs de chimie quantique permet d'interpréter la formation des oxydes de zirconium, responsable de la suppression de l'ion interférent 90Zr+, suite à l'utilisation d'O2 dans la cellule de collision-réaction pour permettre la mesure du radionucélide 90Sr. Le cas de la réactivité de cinq cations lanthanides (Nd, Sm, Eu, Gd, Dy) avec plusieurs gaz (O2, N2O, CO2, NH3) est par ailleurs étudié expérimentalement. L'efficacité de l'ammoniaque pour résoudre les interférences isobariques Eu/Gd est mise en évidence. Une périodicité de la réactivité sur la série des lanthanides, due à la configuration électronique de l'état fondamental des cations Ln+, est proposée pour expliquer les différences de comportements observées.

Depuis le démarrage du Run IIa du Tevatron en 2001, l'expérience DØ enregistre les produits de collisions p¯p à une énergie dans le centre de masse de 1,96TeV. Tout d'abord, les travaux de développement d'une carte électronique pour le système de déclenchement de niveau 2 de DØ sont présentées. Ces cartes ont été installées en 2003 et fonctionnent parfaitement depuis cette date. Les performances de la reconstruction de l'énergie transverse manquante (/ ET) sont ensuite décrites. Cette quantité est importante en collisionneur de hadrons notamment pour les recherches de nouvelles particules. Enfin, les squarks et les gluinos, partenaires supersymétriques des quarks et des gluons, seraient les particules supersymétriques les plus abondamment produites au Tevatron si leur masse est suffisamment faible. Ces particules ont été recherchées dans 0,96 fb-1 de données enregistrées par DØ lors du Run IIa. L'état final considéré est celui composé de jets et d'une grande énergie transverse manquante. Les nombres d'événements observés sont en bon accord avec les prédictions du modèle standard. Des limites inférieures à 95% de niveau de confiance sur la masse des squarks et des gluinos ont été obtenues dans le cadre du modèle mSUGRA. Les contributions à d'autres analyses des données de DØ sont également décrites. Ces analyses sont la recherche des leptoquarks de première génération et des squarks dans la topologie jets+t(s)+/ ET . La possibilité d'interpréter les résultats des analyses jets+/ ET dans un modèle "Little Higgs" est alors discutée.

Nous partons de l'hypothèse que des décalages entre les savoirs sur l'Energie que les enseignants ont à enseigner en Physique au Lycée et ceux acquis lors de leur formation universitaire, peuvent être à l'origine de difficultés chez les (jeunes) enseignants. Ceci est motivé par le fait que la synthèse du thème de l'Energie effectuée au Lycée à partir du programme français innovant de 1992, est absente à l'Université.<br />A travers une analyse écologique des savoirs (Théorie Anthropologique de Chevallard) nous avons recherché de tels décalages dans les manuels du Lycée et universitaires, en France et au Vietnam. Nous avons développé des outils spécifiques d'analyse (Approches Universelle et Particulière, Objets énergétiques, Densités de présence et de liens, Raisonnement Energétique, ...). L'étude globale des manuels est complétée par des études détaillées de trois objets de savoir (Schéma énergétique, Transfert d'énergie, Principe de conservation de l'Energie). A partir des décalages et de difficultés identifiés, une expérimentation auprès d'enseignants du Lycée français et vietnamien et d'étudiants préparant le CAPES, a été construite et réalisée.<br />Les difficultés mises en évidence semblent bien avoir condamné la tentative d'innovation du programme de physique de 1992 autour d'une Approche Universelle de l'Energie, qui a presque disparu de l'enseignement secondaire français actuel. Ces difficultés liées à la transposition didactique de concepts extrêmement délicats, relèvent davantage de problèmes de cohérence interne du savoir à enseigner, que de décalages entre ces savoirs et ceux reçus d'une formation universitaire.

Dans cette these, nous etudions d'abord le probleme des singularites eliminables des EDP elliptiques du second ordre; le cas modele etant $- \Delta u + cu \geq f$ sur $\Omega \backslash K$, avec $u \geq 0$ et $(\rm cap)_2((K))=0$. Nous démontrons aussi un principe du maximum fort pour l'operateur $-\Delta + a(x)$, avec un potentiel $a \in L^1$. Ces deux résultats utilisent plusieurs formulations de l'inegalite de Kato classique. Nous presentons ensuite quelques variantes de l'inegalite de Poincare, motives par une nouvelle caracterisation des espaces de Sobolev. Puis, nous nous interessons aux singularites topologiques des fonctions dans l'espace $W^(1,1)(S^2;S^1)$. A cet effet, nous etudions leur energie relaxee et la variation totale du jacobien. Finalement, nous considerons plusieurs proprietes des distributions de la forme $\sum_j((\delta_(p_j) - \delta_(n_j)))$, definies sur un espace metrique complet.

Ce mémoire présente une étude expérimentale de la fragmentation en phase gazeuse des biomolécules, adénine (H5C5N5) et porphyrine FeTPPCl (C44H28N4FeCl), induite par collision avec des ions à basse énergie. La distribution de population pour chaque voie de dissociation a été mesurée en fonction de l'énergie d'excitation des ions moléculaires parents avec la méthode CIDEC (Collision Induced Dissociation under Energy Control). Dans les collisions entre Cl+ à 3keV et adénine (Ade), le schéma de fragmentation de Ade2+ est dominée par la perte de H2CN+ et les émissions successives de HCN. La distribution de l'énergie des Ade2+ parents confirme la dynamique des émissions successives. Une voie de dissociation spécifique, à savoir l'émission successive de H2CN+ et HC2N2 est observée. Les schémas de fragmentation des ions moléculaires FeTPPCl1+, 2+, 3+ sont étudiés dans des collisions avec Kr8+ à 80 keV. Il est constaté qu'indépendante de l'état de charge initiale de FeTPPClr+ (r=1, 2, 3), la perte de Cl0 constitue la première étape de la chaîne de dissociation, tandis que l'état de charge initiale des molécules joue un rôle important dans les étapes suivantes de la dissociation. Dans les collisions avec H+ et F+ à 3keV, dû à un effet de fenêtre de réaction dans les processus de production d'ions négatifs, des schémas de fragmentation très différents sont observés pour FeTPPCl2+. Grâce à la mesure de l'énergie interne des molécules parents, la perte de nH2 est observée et analysée. De plus, le rendement de production d'ions négatifs, mesuré à environ 1% dans des collisions F2+-Ade à 30 keV, est étudié dans ce travail en utilisant une nouvelle approche expérimentale.

Les îles sont à priori des lieux propices au développement de l'énergie éolienne. En premier lieu les coûts de production des moyens conventionnels sont plus élevés que sur les réseaux interconnectés. En deuxième lieu, il subsiste un potentiel éolien important à exploiter dans ces régions. Enfin, les éoliennes permettent de réduire la dépendance énergétique vis-à-vis de produits fossiles, de respecter les engagements en regard du protocole de Kyoto et d'assurer l'approvisionnement électrique futur de ces zones en pleine croissance.Il est donc logique que l'énergie éolienne soit actuellement en pleine croissance dans les réseaux insulaires. Ce phénomène inquiète les gestionnaires de ces réseaux car cette production est très différente de celles des sources conventionnelles. En plus, ces réseaux pourraient atteindre des niveaux de pénétration éolienne important très rapidement, compte tenu de leur faible taille. Or les réseaux insulaires sont plus fragiles que les réseaux interconnectés et l'insertion massive d'éoliennes s'accompagne de caractéristiques particulières pouvant dégrader le fonctionnement du système électrique.L'étude présentée dans ce mémoire a été réalisée afin d'analyser l'impact de l'augmentation de la production éolienne dans les réseaux insulaires et de proposer des solutions permettant le développement de ce moyen de production dans ces régions. Pour cela, plusieurs stratégies de contrôle ont été présentées. D'une part, deux stratégies de commande de la puissance réactive échangée entre les parcs éoliens et le réseau ont été comparées, afin de minimiser l'augmentation du niveau de tension dans les réseaux de distribution avec forte pénétration éolienne. D'autre part, deux stratégies de commande ont été implémentées en vue de faire participer la production éolienne au réglage de fréquence.Les stratégies de commande ont été implémentées sur Matlab-Simulink puis validées sur EUROSTAG. Elles ont été évaluées d'abord dans un réseau simplifié afin d'étudier plus précisément et de manière systématique l'influence du choix et du paramétrage de la commande sur le comportement dynamique d'un réseau faible. Puis, elles ont été étendues au cas de figure du réseau de distribution du Mont-Dore en Nouvelle Calédonie et du réseau de Guadeloupe

Cette thèse est consacrée à l'étude de l'aérodynamique des éoliennes, elle est divisée en deux parties principales, l'une expérimentale, l'autre concerne la modélisation et la simulation numérique. Les champs de vitesses en aval d'une éolienne tripale à axe horizontal sont explorés dans la soufflerie de l'ENSAM-Paris. Deux techniques de mesure sont mises en œuvre ; l'anémométrie à fil chaud et la vélocimétrie par images de particules (PIV). Le travail expérimental, met en évidence la structure du sillage proche de l'éolienne et fournit des données importantes pour valider les simulations numériques et les modèles hybrides qui sont étudiés. Dans les travaux de simulation numérique, deux modèles hybrides ont été définis et mis en œuvre : un modèle de disque actif (DA) et un modèle de cylindre actif (CA), couplés avec une simulation basée sur la résolution numérique des équations de Navier-Stokes. Ces modèles sont validés sur la puissance de l'éolienne ainsi que sur le champ de vitesse en aval du rotor. Pour la puissance, les résultats numériques sont comparés avec les données expérimentales issues des essais réalisés par le NREL sur les éoliennes NREL phase II et VI. Pour les champs de vitesse, les simulations sont comparées avec les résultats d'exploration en aval d'une éolienne Rutland 503 dans la soufflerie de l'ENSAM. Dans les deux cas de validation, puissance et sillage, l'accord entre les données expérimentales et les résultats fournis par les modèles hybrides est correct. Les modèles hybrides testés sont également utilisés pour étudier l'interaction entre des éoliennes identiques placées l'une derrière l'autre. Les résultats obtenus mettent en évidence l'effet de l'espacement entre les machines ainsi que l'effet de la vitesse du vent à l'infini amont.

Peu de stations au sol mesurent l'éclairement et des méthodes ont été développées pour l'évaluer à partir d'images prises par des satellites géostationnaires ou en orbite polaire. Dans les méthodes actuelles, dites inverses, le signal perçu par le satellite est inversé pour dériver le rayonnement au sol. Il est estimé de manière générale que les limites des méthodes inverses sont certainement atteintes en terme de précision. En conséquence, une nouvelle voie, basée sur la modélisation directe de la propagation du rayonnement solaire dans l'atmosphère, est explorée. Dans cette thèse, nous concevons une nouvelle méthode -dite Heliosat-4- basée sur le code de transfert radiatif libRadtran et tirant profit des produits de meilleure qualité, extraits des nouvelles capacités d'observation de la terre. Dans cet objectif, nous avons - par une analyse de sensibilité, établi les entrées nécessaires pour toute méthode basée sur un code de transfert radiatif, - établi que l'éclairement au sol pour une atmosphère nuageuse peut être considéré comme égal au produit de l'éclairement obtenu par ciel-clair et d'une fonction de l'extinction due aux nuages et de la contribution de la réflectance du sol, - mis en œuvre des approximations de l'équation de transfert radiatif pour des atmosphères claire ou nuageuse, permettant des calculs rapides. Heliosat-4 est affranchi des paramètres empiriques, facile à implémenter et fournit simultanément les composantes directe, diffuse et la distribution spectrale de l'éclairement. Ces caractéristiques, bien que nécessaires pour différentes applications, sont rarement fournies. Les premiers résultats de la validation de cette nouvelle méthode avec les mesures sol sont prometteurs : les performances observées sont proches de celles des méthodes actuelles.