De plus en plus de constructeurs proposent des accélérateurs de calculs à base de circuits reconfigurables FPGA, cette technologie présentant bien plus de souplesse que le microprocesseur. Valoriser cette flexibilité dans le domaine de l'accélération de calcul flottant en utilisant les langages de description de circuits classiques (VHDL ou Verilog) reste toutefois très difficile, voire impossible parfois. Cette thèse a contribué au développement du logiciel FloPoCo, qui offre aux utilisateurs familiers avec VHDL un cadre C++ de description d'opérateurs arithmétiques génériques adapté au calcul reconfigurable. Ce cadre distingue explicitement la fonctionnalité combinatoire d'un opérateur, et la problématique de son pipeline pour une précision, une fréquence et un FPGA cible donnés. Afin de pouvoir utiliser FloPoCo pour concevoir des opérateurs haute performance en virgule flottante, il a fallu d'abord concevoir des blocs de bases optimisés. Nous avons d'abord développé des additionneurs pipelinés autour des lignes de propagation de retenue rapides, puis, à l'aide de techniques de pavages, nous avons conçu de gros multiplieurs, possiblement tronqués, utilisant des petits multiplieurs. L'évaluation de fonctions élémentaires en flottant implique souvent l'évaluation en virgule fixe d'une fonction. Nous présentons un opérateur générique de FloPoCo qui prend en entrée l'expression de la fonction à évaluer, avec ses précisions d'entrée et de sortie, et construit un évaluateur polynomial optimisé de cette fonction. Ce bloc de base a permis de développer des opérateurs en virgule flottante pour la racine carrée et l'exponentielle qui améliorent considérablement l'état de l'art. Nous avons aussi travaillé sur des techniques de compilation avancée pour adapter l'exécution d'un code C aux pipelines flexibles de nos opérateurs. FloPoCo a pu ainsi être utilisé pour implanter sur FPGA des applications complètes.

Cette thèse traite de deux nouveaux débats sur le central banking qui ont émergé après la crise financière de 2008: le débat sur les pertes financières aux bilans des banques centrales, et le débat sur le niveau élevé des taux bancaires par rapport aux taux de marché après la crise. Les deux premiers chapitres s’inscrivent dans le premier débat. Le lien entre la solidité financière des banques centrales et l’inflation est étudié empiriquement dans le premier chapitre, en se basant sur un large panel de 82 pays. Théoriquement, ce lien est potentiellement présent lorsque le gouvernement ne soutient pas financièrement la banque centrale et que celle-ci ne peut donc compter que sur elle-même pour améliorer sa situation financière. Les résultats du premier chapitre montrent qu’en pratique tel est effectivement le cas: les détériorations aux bilans des banques centrales s’accompagnent d’une inflation plus forte lorsque la banque centrale n’a pas de soutien fiscal. Les résultats ne montrent pas de lien dans un contexte général, comme la théorie le suggère. Dans le second chapitre, il est analysé et conceptualisé l’argument selon lequel une banque centrale peut mettre fin à un régime de change fixe ou quasi-fixe par peur de futures pertes financières. L’analyse est ensuite appliquée au cas du cours plancher mis en place par la Banque Centrale de Suisse (BNS) entre 2011 et 2015 vis-à-vis de l’euro. Cet argument a été avancé par beaucoup pour expliquer la fin de la politique de cours plancher en Suisse, sans qu’aucune recherche avant celle-ci n’évalue sa pertinence. Les estimations empiriques du Chapitre 2 permettent de montrer que cet argument avait une crédibilité: elles montrent que dans des scénarios crédibles, en cassant le peg avec l’euro 17 mois plus tard, la BNS aurait essuyé une perte considérable, dépassant un seuil perçu comme limite par beaucoup de banquiers centraux. Le dernier chapitre de cette thèse s’intéresse à l’écart entre les taux de dépôts et le taux de marché en zone euro (l’EURIBOR) qui est devenu significativement positif après la crise, conduisant certains à parler de « sur-rémunération » des dépôts. Ce chapitre soutient que la majorité de cet écart ne s’explique non pas par un comportement anormal des dépôts comme certains l’ont avancé, mais au contraire par une perte de pertinence de l’EURIBOR. Construisant une alternative à l’EURIBOR, ce chapitre conclut que le risque bancaire a eu une influence primordiale sur le niveau de rémunération des dépôts dans le monde d’après-crise. / This thesis deals with the new debates on central banking which arose after the 2008 global financial crisis. More particularly, two of such debates are addressed: the debates on the financial losses in central banks’ balance sheets, and the debates on the high level of bank rates compared to market interest rates following the financial crisis. The two first chapters are related to the first debate. The link between central bank financial strength and inflation is empirically examined in a large sample of 82 countries. Theoretically, this link is potentially present when the government does not fiscally support the central bank, so that the central bank can only rely on itself to improve its financial situation. The results show that in practice central bank balance sheet deteriorations indeed lead to higher inflation when fiscal support is absent. The results, based on a particularly meticulous and consistent sample selection, do not show the presence of a link between the two variables in a general context, as the theory suggests. In the second chapter, I analyze and conceptualize the argument according to which a central bank can end a peg exchange rate regime by fear of making significant losses in the future, and I apply this analysis to the Swiss franc peg between 2011 and 2015. This argument was brought forward by many commentators to explain the Swiss move, while no research before this one did study the relevance of this argument. The empirical estimates in Chapter 2 show that this argument indeed had some credibility: under some credible scenarios the Swiss central bank would have incurred significant losses by breaking its peg 17 months later, with losses exceeding a threshold judged as relevant by many central bankers. The last chapter of this thesis focuses on the spread between deposit rates and market interest rates in the Eurozone (more specifically, the EURIBOR), which became significantly positive after the financial crisis, leading some commentators to claim that deposits were over-remunerated. This chapter upholds that the major part of this spread is not due to an « abnormal » behavior of deposits but is rather due to the fact that the EURIBOR has become irrelevant after the global financial crisis. Building an alternative to the EURIBOR, the chapter concludes that banking risks have been having a major influence on the level of deposit remuneration.

L'amélioration des performances des chaînes de conversion dédiées à la récupération d'énergie par les hydroliennes est un point particulièrement important pour rendre cette ressource économiquement attractive. La minimisation du coût de l'énergie produite passe nécessairement par une amélioration des performances de la chaîne de conversion électromécanique et une réduction des coûts de maintenance et de production des éléments la constituant. Dans ce contexte particulier, les génératrices à aimants permanents apparaissent particulièrement intéressantes dans la mesure où elles sont bien adaptées à un fonctionnement à basse vitesse et à fort couple. Ceci permet d'éliminer des systèmes mécaniques très complexes, encombrants et exigeants en maintenance, tels que le multiplicateur de vitesse et/ou le système d'orientation des pales. L'objectif de cette thèse est d’explorer un certain nombre de pistes concernant les outils, les concepts et les règles de conception à mettre en oeuvre pour dimensionner une génératrice associée en entraînement direct à une turbine hydrolienne à pas fixe. Les outils mis au point dans ces travaux englobent des modèles multi-physiques intégrés dans une démarche de conception qui se veut la plus globale possible. Cette méthodologie tient compte de la caractéristique de la ressource (courants de marées), de celle de la turbine (hélice), des spécifications de la génératrice à aimants permanents, de la mise en oeuvre d’une stratégie de pilotage associant MPPT et limitation de puissance par défluxage à fort courants de marées, en plus des contraintes liées au convertisseur. L'environnement de conception développé est basé sur un couplage des modèles dans une procédure d'optimisation. Les résultats obtenus mettent en lumière les points clés associés au développement d’une telle génératrice pour un contexte hydrolien. / The improvements of marine current turbines drive train are key features to ensure safe operation and to make tidal energy resource cost-attractive. In this context, eliminating mechanical systems that demand high-level of maintenance can be an interesting way to improve the global behavior of tidal turbines. For that purposes, the presented studies focus on design methodologies and concepts of direct-driven generators associated with fixed-pitch turbines. The proposed designs are based on multiphysics models of the generator that are integrated in an optimization process taking into account the drive train environment. For these reasons, several models have been integrated into a global design strategy in order to find solutions that improve marine current turbines performances. This strategy is based on the use of an optimization process that combines electromagnetic model, thermal model, turbine performances model, and tidal resource velocity profile. This methodology integrates also an efficient control strategy based on a maximum power point tracking (MPPT) approach at low tidal speed and a flux-weakening power limitation control at high tidal speed. This control at high tidal velocities is in this work achieved by considering only the generator electrical control without using blade pitching systems. The obtained results highlight trends that could lead to an improvement of the design and they help designers to set relevant technological choices in order to ensure significant cost reduction and highly improve the reliability of marine current turbines.

Nicolaus Bruhns (1665-1697) fut organiste à la Marienkirche de Husum (Schleswig-Holstein), et Kapellmeister au service des ducs de Schleswig-Holstein-Gottorf. Si nous ne possédons aujourd’hui qu’une poignée de ses pièces pour orgue (quatre praeludia et un choral-fantaisie), nous pouvons apprécier l’ingéniosité de cet auteur à travers sa production d’œuvres sacrées, douze cantates où règne une énergie comparable à celle de son professeur Dietrich Buxtehude.Soucieux de mieux cerner les enjeux de l’identité créatrice, nous proposerons une approche contradictoire, fondée sur deux conceptions opposées de l’œuvre d’art : elle est par voie de conséquence le produit d’une culture (parce qu’elle est liée au contexte artistique qui la précède, au regard des éléments qui la constituent et qui sont facilement identifiables dans les œuvres du passé, toute œuvre peut être perçue et pensée comme une synthèse de différents modèles, une forme d’aboutissement culturel), mais aussi le fruit d’une individualité (une œuvre d’art est une élaboration unique, indépendante de toute autre production, au regard des facteurs d’unité qui la structurent ; toute œuvre peut alors être perçue et pensée comme une entité autonome).Cette étude nous permettra de mettre à jour un soubassement de l’activité psychique : l’estimation de la distance entre le fixe et le muable. / Nicolaus Bruhns (1665-1697) was an organist at the Marienkirche in Husum (Schleswig-Holstein), and Kapellmeister to the dukes of Schleswig-Holstein-Gottorf. If we own today only a handful of his pieces for organ (four praeludia and a chorale-fantasia), we can appreciate the cleverness of this author through his production of sacred works, twelve cantatas where the energy which appears is similar to that of his professor Dietrich Buxtehude.With the concern to better define the stakes of creative identity, we shall put forward a contradictory approach based on two opposite conceptions of the work of art : it is in essence the product of a culture (since it is linked to the artistic context which precedes it, according to the elements which constitute it and which are easily identifiable in the works of the past, any work can be perceived and thought as a synthesis of various models, a form of cultural achievement), but also the result of individuality (a work of art is a unique construction, independent from any other production according to the factors of unity which structure it ; any work may then be perceived and thought as an autonomous entity).This study will enable us to bring to light a basis of the psychic activity : the appraisal of the distance between the fixed and the changing.

Les travaux présentés dans ce manuscrit de doctorat s'inscrivent dans la thématique du stockage inter-saisonnier de l'énergie solaire thermique pour l'habitat et le tertiaire (eau chaude sanitaire et chauffage). Le stockage thermochimique en air humide est une des solutions les plus prometteuses, en particulier avec un réacteur à lit fixe. Le bromure de strontium et l'alun de potassium ont été sélectionnés comme réactifs pour leurs caractéristiques énergétiques lors de réactions d'hydratation et de déshydratation. L'étude est constituée d'avancées théoriques, de nombreuses expérimentations et d'un modèle numérique détaillé. Une étude thermodynamique a démontré l'existence d'une droite de charge qui relie les conditions d'entrée et de sortie de l'air humide au passage du réactif. Les équations régissant les réactions chimiques, les transferts massiques et thermiques et la conservation de la quantité de mouvement ont été établies et un modèle numérique monodimensionnel couplant ces phénomènes a été développé. Des essais sur différents échantillons des deux sels et pour divers conditions opératoires ont été effectués dans le but de comprendre les phénomènes physico-chimiques ainsi que pour valider l'étude théorique et le modèle numérique. / This PhD thesis focuses on seasonal solar thermal energy storage for household applications such as production of heat and domestic hot water. Thermochemical storage was chosen for that purpose. The specific solid/gas reactions with water vapor, also called hydration/dehydration reactions, were used with a multi-scale global approach. The level of the reactor was identified as the critical level of that multi-scale approach. As a consequence, the integrated fixed-bed reactor technology in a moist air open loop system was adopted. A theoretical, experimental and numerical methodology was used for the study where strontium bromide and potassium alum salts were chosen as reactive materials. The corresponding reactions are: + 5 (H2O) ↔ (with Δhr=67.4 kJ/molwater and Δsr=175 J/K.molwater) + 9 (H2O) ↔ < KAl(SO4)2.12H2O > (with Δhr=44.2 kJ/molwater and Δsr=109.8 J/K.molwater) The first salt exhibits very good thermochemical properties. On the other hand, the main advantages of potassium alum are its low cost and the fact that it presents no sanitary risk. More than 30 cycles with 3 different samples of potassium alum and more than 25 cycles with 4 samples of strontium bromide under various stationary and dynamic operating conditions were carried out in order to understand the phenomena. The main experimental results were the following ones: • A very good stability and reproducibility of physical and chemical phenomena was observed for both materials. • A thermal reaction front was also observed. • A thermal hysteresis for both salts was found. • Based on that last observation a theoretical equation named charge-discharge line was developed. Experimental results with both salts validate the charge-discharge line theory. • A correlation between reaction kinetics, temperature rise due to the reaction, power of the reaction and the operating conditions was observed. The criterion for that correlation is the affinity of the reaction. A proportional correlation between affinity and reaction kinetics, temperature rise and power of the reaction was observed. • Spontaneous hydration and over-hydration reactions do not produce any particular difficulties or problems. • Pressure drop through the reactor and evolution of salts volume were also measured. Experimental energy density was measured in the range of 350 kWh/m3 for strontium bromide and 240 kWh/m3 for the potassium alum. • In general, strontium bromide is a very good candidate material for seasonal storage, while potassium alum cannot provide satisfying temperature rise and power. The equations governing those phenomena were also established and used to develop a 1D numerical model with partial differential equations coupling chemical phenomena, mass and thermal transfer phenomena and momentum conservation. Verification, validation and confirmation of this model under a very large range of operating conditions were carried out based on the experimental results of strontium bromide. A total of 19 different test cases were studied in order to validate the numerical model. The effect of humidity, temperature, quantity of reactive material and air flow were studied both for stationary and dynamic conditions. The numerical model was able to provide very satisfying results.

De plus en plus de constructeurs proposent des accélérateurs de calculs à base de circuits reconfigurables FPGA, cette technologie présentant bien plus de souplesse que le microprocesseur. Valoriser cette flexibilité dans le domaine de l'accélération de calcul flottant en utilisant les langages de description de circuits classiques (VHDL ou Verilog) reste toutefois très difficile, voire impossible parfois. Cette thèse a contribué au développement du logiciel FloPoCo, qui offre aux utilisateurs familiers avec VHDL un cadre C++ de description d'opérateurs arithmétiques génériques adapté au calcul reconfigurable. Ce cadre distingue explicitement la fonctionnalité combinatoire d'un opérateur, et la problématique de son pipeline pour une précision, une fréquence et un FPGA cible donnés. Afin de pouvoir utiliser FloPoCo pour concevoir des opérateurs haute performance en virgule flottante, il a fallu d'abord concevoir des blocs de bases optimisés. Nous avons d'abord développé des additionneurs pipelinés autour des lignes de propagation de retenue rapides, puis, à l'aide de techniques de pavages, nous avons conçu de gros multiplieurs, possiblement tronqués, utilisant des petits multiplieurs. L'évaluation de fonctions élémentaires en flottant implique souvent l'évaluation en virgule fixe d'une fonction. Nous présentons un opérateur générique de FloPoCo qui prend en entrée l'expression de la fonction à évaluer, avec ses précisions d'entrée et de sortie, et construit un évaluateur polynomial optimisé de cette fonction. Ce bloc de base a permis de développer des opérateurs en virgule flottante pour la racine carrée et l'exponentielle qui améliorent considérablement l'état de l'art. Nous avons aussi travaillé sur des techniques de compilation avancée pour adapter l'exécution d'un code C aux pipelines flexibles de nos opérateurs. FloPoCo a pu ainsi être utilisé pour implanter sur FPGA des applications complètes. / Due to their potential performance and unmatched flexibility, FPGA-based accelerators are part of more and more high-performance computing systems. However, exploiting this flexibility for accelerating floating-point computations by manually using classical circuit description languages (VHDL or Verilog) is very difficult, and sometimes impossible. This thesis has contributed to the development of the FloPoCo software, a C++ framework for describing flexible FPGA-specific arithmetic operators. This framework explicitly separates the description of the combinatorial functionality of an arithmetic operator, and its pipelining for a given precision, operating frequency and target FPGA.In order to be able to use FloPoCo for designing high performance floating-point operators, we first had to design the optimized basic blocks. We first developed pipelined addition architectures exploiting the fast-carry lines present in modern FPGAs. Next, we focused on multiplication architectures. Using tiling techniques, we proposed novel architectures for large multipliers, but also truncated multipliers, based on the multipliers found in modern FPGA DSP blocks. We also present a generic FloPoCo operator which inputs the expression of a function, its input and output precisions, and builds an optimized polynomial evaluator for the fixed-point evaluation of this function. Using this building block we have designed floating-point operators for the square-root and exponential functions which significantly outperform existing operators. Finally, we also made use of advanced compilation techniques for adapting the execution of a C program to the flexible pipelines of our operators.