Avec l'évolution technologique, le progrès de l'électronique de puissance et surtout l'enjeu économique, l'utilisation des machines asynchrones à cages ou à rotor bobiné occupe de plus en plus de place dans tous les domaines comme les entrainements électriques et la production d'énergie, leur robustesse, leur fiabilité et leur coût moins élevé sont particulièrement appréciés. Ces deux types d'actionneur en fonctionnement générateur sont la base des éoliennes actuelles.Néanmoins, malgré les travaux de recherches effectués ainsi que les améliorations apportées, ces machines demeurent des sièges potentiels de défaillances aussi bien au niveau stator que rotor. Les défauts les plus courants qui peuvent se produire dans la génératrice asynchrone à rotor bobiné du système éolien, au niveau rotor et stator sont : a) le court circuit sur les enroulements rotoriques et statoriques, b) les défaillances de roulements, c) les irrégularités statiques ou dynamiques de l'entrefer, d) les problèmes au niveau des balais et collecteurs. Ces types de défauts doivent êtres détectés, localisés à temps car ils peuvent endommager gravement le système. Durant ces dernières années, le diagnostic des défauts affectant les systèmes éoliens a été largement étudié. Un grand nombre de méthodes est disponible visant à améliorer la conception du système, à augmenter la qualité et la production d'énergie électrique et d'en diminuer les coûts. Malgré les résultats de la recherche, ces systèmes multi-complexes restent encore les sièges de réflexions de plusieurs laboratoires tant qu'industriels qu'académiques.Ce rapport de thèse présente une nouvelle méthodologie de diagnostic de défauts combinant la méthode à base de modèle utilisant les équations mathématiques explicites du processus et la méthode sans modèle. Les machines électriques sont modélisées analytiquement par la méthode des circuits électriques magnétiquement couplés. L'objectif est de générer des données en fonctionnement sain et en fonctionnement défaillant de ses variables d'état. Tandis que la méthode sans modèle utilisée est l'analyse en composantes principales (ACP). Les deux méthodes sont implémentées sous Matlab/ Simulink. Les données de la machine acquises sont traitées et analysées par des méthodes statistiques pour générer des résidus. La détection et la localisation de défauts sur la machine sont obtenues par l'analyse des résidus de ses variables d'état. Les résidus sont des indicateurs de défaillance ou non du système étudié. L'analyse des grandeurs caractéristiques de la machine étudiée dans ce rapport de thèse par le biais de plusieurs résultats de simulation montre l'efficacité de la méthode ACP, aussi bien sur le plan de la détection que de la localisation, par rapport aux autres méthodes de diagnostic des machines électriques.

L’analyse des sites éoliens et des possibilités solaires du Bénin a conduit les travaux vers les systèmes énergétiques, du type photovoltaïque autonome, couplé à des batteries de stockage. Ces systèmes énergétiques appropriés ont été analysés, modélisés et optimisés. Les critères d’optimisation sont issus d’une enquête réalisée au près des responsables qui s’occupent des questions d’électrification en milieu rural, des professionnels sélectionnés qui jouent un rôle majeur dans le processus décisionnel des projets d’électrification en milieu rural, des associations locales qui ont bénéficié de ces projets au Bénin, des techniciens et des usagers de ces systèmes. Ces critères sont hiérarchisés selon la méthode AMDEC. Une méthode d’optimisation adaptée a été réalisée ; elle fait appel à une vision originale de pondération. / The analysis of the wind sites and the solar possibilities of Benin led the works towards the energy systems, of the autonomous photovoltaic type, coupled with batteries of storage. These appropriate energy systems were analyzed, modelled and optimized. The criteria of optimization arise from a survey realized in near the persons in charge who take care of questions of electrification in rural areas, of selected professionals who play a major role in the decision-making of the projects of electrification in rural areas, local associations which benefited from these projects in Benin, from technicians and from users of these systems. These criteria are organized into a hierarchy according to the method AMDEC. A method of adapted optimization was realized; she appeals to an original vision of level-headedness.

Les directives européennes visant à produire 20% de l’énergie à base de sources renouvelables imposent aux gouvernements d’investir dans de nouveaux moyens de production. Un bilan du marché de l’énergie sera réalisé et permettra de montrer la part des énergies renouvelables dans la consommation d’énergie. Après les moyens de conversion de l’énergie hydraulique, les éoliennes sont les systèmes, utilisant une source renouvelable, les plus rencontrées. Les objectifs fixés ont conduit à s’intéresser à l’installation d’éoliennes en mer. Les contraintes spécifiques rencontrées ont poussé les acteurs du marché à développer de nouveaux systèmes et donc des alternateurs adaptés : utilisation des aimants permanents et de l’attaque directe. La modélisation des machines à aimants permanents est décrite. Une topologie classique est d’abord présentée. D’autres solutions seront ensuite étudiées dans le but d’augmenter les densités de couple. L’une d’elles est la machine à bobinage à pas fractionnaire qui permet d’éviter les enchevêtrements des têtes de bobines. D’autre part, l’utilisation de systèmes polyphasés, permettant d’augmenter la disponibilité des systèmes en autorisant des fonctionnements en modes dégradés, est un moyen intéressant afin d’être en présence de systèmes plus fiables. La démarche, qui a permis d’effectuer le choix du dimensionnement de la génératrice pour répondre au mieux à l’appel d’offre d’un client, est présentée ainsi que les résultats des essais réalisés sur les prototypes. Au final, l’éolienne qui est équipée de cet alternateur a une puissance massique qui est au moins 15% plus importante que les solutions disponibles en 2013 sur le marché. / Given the European guidelines, which consist into producing 20% of the energy from renewable sources, the governments are obliged to invest in new types of production systems. An energy market survey will show the part of renewable energy in the energy consumption. After the hydroelectric systems, the wind turbines are the most common systems using renewable sources. The current objectives have led to consider the installation of offshore wind turbine. The specific limitations led the market players to develop new systems with adapted generators: direct drive permanent magnet generator. Model of the permanent magnet machines is described. First a conventional machine topology is presented, then other solutions will be studied with the objective of increasing the torque density. One of them is the concentrated winding machines where the end winding overlapping is avoided. On the other hand, use multiphase system becomes very interesting in order to increase system reliability and work in fault tolerant modes. The strategy that was adopted for the design of the generator to fit the best the specification is also discussed as well as the results of the tests. At the end, the wind turbine equipped with this alternator, has a power density at least 15% higher than the 2013’s available solutions.

Les politiques de développement durable ont fait émerger de nombreux outils qui visent à concilier les enjeux de développement économique et ceux de préservation des intérêts sociaux et environnementaux. Parmi eux, la compensation territoriale se matérialise par l’attribution, à un territoire subissant les impacts négatifs d’un aménagement déclaré d’utilité publique, d’un ensemble de mesures visant à maintenir à niveau acceptable le bien-être des individus et l’état écologique du milieu. Elle permet ainsi de rétablir un équilibre entre la dimension globale du projet, qui ne considère que ses effets positifs, et la dimension locale, dans laquelle les externalités positives et négatives du projet rentrent en jeu. Initié par un questionnement sur la mise en oeuvre d’un tel outil de politique publique au sein de territoires spécifiques, l’objectif principal de ce travail est de caractériser la demande de compensation par les acteurs du territoire au regard des impacts perçus dans un contexte de projet d’aménagement. Ce travail explore les perceptions des acteurs du territoire de la baie de Saint-Brieuc directement concernés par un projet de parc éolien en mer vis-à-vis de ce principe de compensation. Pour ce faire, des approches qualitatives et quantitatives ont été utilisées de manière complémentaire et font appel à des outils spécifiques tels que la cartographie cognitive floue et la méthode des choix expérimentaux. Cette démarche nous a permis de produire de nombreux éléments de compréhension quant à la manière dont ces acteurs perçoivent les impacts d’un tel projet d’aménagement, acceptent ou non le principe de compensation comme outil de réponse aux impacts négatifs du projet et envisagent la mise en oeuvre de la compensation à travers leurs préférences vis-à-vis de différentes types d’actions – indemnisations financières, investissements dans des biens communs, restauration écologique. Les résultats de ce travail montrent que les perceptions, très hétérogènes au sein des acteurs du territoire, s’expliquent en grande partie à travers le concept de Communautés de Pratiques. Finalement, lorsque le principe de compensation est accepté par les acteurs du territoire, la logique d’équivalence qui conditionne la demande de compensation peut s’expliquer de trois manières différentes : une équivalence territoriale dans laquelle les bénéfices issus de la compensation doivent profiter à l’ensemble de la population du territoire impacté ; une équivalence écologique dans laquelle le niveau de fonctions écologiques et de services écosystémiques est maintenu constant, une équivalence basée sur des valeurs économiques pour pallier le manque à gagner de certaines activités professionnelles. / In the context of a territory suffering from the negative impacts of an infrastructure declared of public utility, territorial compensation consists of a set of measure that aims to help maintaining the level of well-being of each and every individual as well as a desirable ecological state. This way, territorial compensation allows to balance between the global scale of the project, in which only the positive impacts are taken into account, and the local scale where both positive and negative externalities of the project are running. Initiated by a questioning on how such a public policy tool can be deployed at the heart of specific territories, the main objective of this PhD work is to characterize the expectation of local stakeholders towards the perceived impacts awaited from the instatement of a development project. More specifically, this work relies on an analytical approach centered on the study of the perception of the stakeholders of the Bay of St-Brieuc territory (Western Brittany, France), who are directly concerned by an offshore wind farm project. To reach suchaims, complementary qualitative and quantitative methods are used such as fuzzy cognitive mapping and choice experiment method. Using this kind of approaches allowed us to better define several keys for understanding how local stakeholders perceive the impacts of such a project and agree or not with compensation being an appropriate answer regarding the negative impacts of the project and consider the implementation of compensation in reference to their preferences towards different types of action – monetary incentives, public goods investments, ecological restoration. Our results show very heterogeneous perceptions in between the different stakeholders that can in a large part beexplained using the concept of Communities of Practice. Finally, when the principle of compensation is accepted by allthe stakeholders of a territory, the equivalency logical that determines the compensation expectations can be of three types: a territorial equivalency, in which the benefits of compensation must be shared by all inhabitants of the impacted territory; an ecological equivalency, in which the level of ecological functions or ecosystem services is maintained constant; and an equivalency based on economic values that must balance the loss of benefits underwent by some professional activities.

Les éléments volatils, principalement l'eau, sont enrichis dans les magmas d'arcs. Ils jouent un rôle prépondérant dans le magmatisme de zone de subduction, que ce soit en permettant la fusion du manteau ou en influençant l'explosivité des éruptions en surface. L'objectif de cette étude est la caractérisation (en éléments majeurs, traces, volatils et isotopes du bore) des liquides primaires des magmas d'arcs et de leurs sources, afin de discuter de l'influence des phases mobiles issues du slab dans leur genèse. L'approche adoptée est l'analyse des inclusions magmatiques piégées dans les olivines magnésiennes de quatre volcans répartis dans trois zones de subduction : Vulcano, dans l'arc Eolien (Italie), le Mont Shasta, dans l'arc des Cascades (Californie, Etats-Unis), le Pichincha et le Pan de Azucar, dans l'arc Equatorien. Les inclusions primaires étudiées contiennent des liquides basaltiques sous-saturés en silice, plus ou moins riches en CaO, dérivant d'une source mantellique veinée de zones riches en amphiboles (±clinopyroxène, ±phlogopite) et ayant subi un degré variable de métasomatisme. Leurs compositions en éléments traces illustrent l'enrichissement de leurs sources mantelliques par des composés mobiles issus du slab et de compositions contrastées. Il existe d'importantes variations des compositions en éléments volatils entre les inclusions provenant de plusieurs échantillons d'un même volcan (le Mont Shasta), celles provenant de plusieurs volcans d'une même zone de subduction (le Pichincha et le Pan de Azucar) ainsi qu'entre les inclusions des trois zones de subduction étudiées (arc Eolien, arc Equatorien et arc des Cascades). L'étude de l'évolution des teneurs en éléments volatils en fonction des pressions de saturation indique que seules les teneurs en Cl et F des inclusions magmatiques sont représentatives des teneurs du magma primitif. Le dégazage précoce et la formation de globules de sulfure affectent les teneurs en H2O, CO2 et S, qui peuvent être utilisées en tant qu'estimations minimales des teneurs des magmas primitifs. Les compositions en Cl des sources mantelliques des inclusions étudiées varient de 3±1 ppm à 450±125 ppm et celles en F varient de 16±6 ppm à 147±32 ppm (Cl/F de 0,2±0,1 à 3,6±1,2). L'association des rapports Cl/F des sources avec l'enrichissement en Nb (par rapport aux MORB) des inclusions et leurs valeurs isotopiques en bore suggère la participation de deux principaux composés mobiles dans la source de ces inclusions : (1) un liquide silicaté issu de la fusion des sédiments déshydratés (principal agent métasomatique de la source des inclusions du Pan de Azucar, qui possèdent des faibles δ11B ainsi qu'un fort enrichissement en Nb par rapport aux MORB) ; (2) un fluide aqueux formé lors de la déshydratation de la croûte océanique (principal agent métasomatique de la source des inclusions du Pichincha). Selon les propriétés physico-chimiques des différentes zones de subduction, ce fluide peut avoir les caractéristiques d'un fluide supercritique et être plus ou moins riche en éléments traces. Les compositions des inclusions de la Sommata (Italie) et de l'échantillon 95-15 du Mont Shasta montrent des enrichissements intermédiaires de leurs sources comparé à celles des inclusions du Pichincha et du Pan de Azucar. Leurs sources semblent avoir été métasomatisées par un mélange entre les deux composés métasomatiques décrits ci-dessus.

Le travail présenté dans ce mémoire traite de la problématique de recherche de structures innovantes de génératrices pour les turbines de l’éolien offshore atteignant la dizaine de mégawatts et du dimensionnement de ces structures. À cet effet, les machines synchrones à aimants permanents, à flux axial, à entraînement direct sont celles qui ont plus de potentiel énergétique pour répondre aux besoins de ces futures turbines éoliennes offshore de grande puissance. L’étude de ces structures a rendu nécessaire le développement d’un outil de dimensionnement analytique multiphysique « léger » et suffisamment précis servant à l’analyse et l’exploration de l’espace de solutions. Une nouvelle approche de modélisation analytique magnétique quasi-3D qui prend compte des effets 3D (variations des formes d’aimants permanents au rotor et les effets de bords aux extrémités radiales), est développée à cet effet pour ces structures tridimensionnelles et confirmée par une modélisation tridimensionnelle par éléments finis. La modélisation magnétique est basée sur l’approche mathématique permettant la résolution formelle des équations de Maxwell par la méthode de séparation des variables dans les différentes régions à faible perméabilité de la machine. Couplé à une modélisation thermique nodale ainsi qu’une modélisation des pertes, ce travail aboutit à un modèle dimensionnant multiphysique des machines à flux axial avec un excellent rapport « temps de calcul/précision » servant pendant les phases préliminaires du dimensionnement. / This work deals with the search for innovative structures of generators for the offshore wind turbines reaching about ten megawatts and their design. The direct drive, axial flux, permanent magnet synchronous machines are the ones which have more energy potential for these future high power offshore wind turbines. The study of these axial flux machines required the development of a fast analytical design help tool with a good accuracy for their analysis and their design. To do so, a new approach of quasi-3D magnetic analytical modeling, which takes into account 3D effects (end effects and variations of magnets forms in the rotor) is then developed and confirmed by a 3D finite elements method. Its mathematical approach is based on the formal solution of Maxwell’s equations, in low permeability regions of the machine, by the separation of variables method. Coupled with a nodal thermal modelling and the evaluation of losses, this work succeeds in a multi-physical design tool for axial flux machines with an excellent computation time to accuracy ratio.

L’installation des énergies marines renouvelables s’effectue dans le respect des législations environnementales françaises. La séquence Eviter-Réduire-Compenser (ERC) est ainsi appliquée pour aboutir à une non-perte nette de biodiversité. L’objectif de la thèse est de questionner l’efficacité de cette séquence, et plus particulièrement celle de la compensation écologique, en tant qu’instrument d’internalisation et de lutte contre l’érosion de la biodiversité marine. Une approche empirique qualitative a ainsi été mise en oeuvre pour (i) identifier les facteurs écologiques et sociétaux ainsi que leurs caractéristiques théoriques qui doivent permettre à la compensation d’atteindre l’objectif de non-perte nette de biodiversité ; et (ii) contrôler si ces conditions sont vérifiées en pratique dans le cas de l’éolien en mer en Europe et en France. L’analyse met en avant les enjeux juridiques, institutionnels, méthodologiques et sociétaux à relever pour permettre à la compensation écologique d’atteindre son objectif. Sur la base de ce constat, une évaluation multicritères est proposée afin de renforcer les étapes d’évitement et de réduction pour finalement mieux définir les besoins de compensation écologique en mer. L’analyse met par ailleurs en évidence un glissement d’une compensation basée sur une équivalence écologique stricte à une compensation fondée sur une équivalence écologique relâchée. Les actions de compensation tendent à être plus généralistes et/ou davantage dirigées vers les services écosystémiques que sur les composantes des écosystèmes. Associées aux mesures d’accompagnement, elles peuvent contribuer à faciliter l’acceptabilité sociale d’un projet d’aménagement. / The installation of marine renewable energies is carried out in compliance with French environmental legislation. The mitigation hierarchy is thus applied to achieve an objective of no net loss of biodiversity. This thesis aims at questioning the effectiveness of the mitigation hierarchy and more specifically biodiversity offsetting as an internalization instrument to halt the erosion of marine biodiversity. We use a qualitative empirical approach to (i) identify the ecological and societal factors as well as their theoretical characteristics that are supposed to enable the offsets achieving the objective of no net loss of biodiversity; and (ii) control whether these conditions are verified in practice for the case of offshore wind farms in Europe and France. The analysis highlights the legal, institutional, methodological and societal issues to be addressed in order to enable biodiversity offsetting to achieve the no net loss priority. On the basis of this observation, a multi-criteria assessment is carried out to reinforce the avoidance and reduction steps of the mitigation hierarchy in order to better define offsetting needs. Ultimately, the analysis shows a shift in biodiversity offsetting based on a strict ecological equivalence to a biodiversity offsetting based on a released ecological equivalence. Offsetting actions tend to be more generalist and / or more directed to ecosystem services than to ecosystem components. Associated with accompanying measures, offsetting actions can help to increase the social acceptability of a development project.