Thèse ou mémoire avec insertion d'articles. / Le but de cette thèse est de développer des outils pour améliorer la production d'énergie éolienne en climat froid à l'aide de données de terrain. En premier lieu, il est nécessaire d'obtenir des informations concernant les conditions météorologiques du parc éolien pour améliorer la performance des éoliennes. Il n'existe présentement que très peu d'instruments qui sont en mesure de caractériser les conditions givrantes tout en étant assez robustes pour faire face aux conditions arides d'un parc éolien. La thèse qui suit fournit une validation des mesures d'un instrument météorologique installé sur la nacelle d'une éolienne. Il existe présentement plusieurs solutions pour diminuer l'impact du givre atmosphérique sur la performance des éoliennes. Par contre, il n'y a pas standard relatif à la méthodologie à utiliser pour évaluer la performance de ces solutions. Cette thèse propose une nouvelle méthodologie pour répondre à ce besoin. Avec les outils développés dans les premières sections ainsi qu'avec des données de terrain, cette thèse répond à des questions reliées à l'opération d'éoliennes en climat froid. Avec un seuil en température pour définir des événements de givre et une mesure fiable de givre sur la nacelle, il devient plus facile d'évaluer la performance des éoliennes et d'améliorer leur production d'énergie. Cette thèse propose un modèle numérique des systèmes thermiques de protection contre la glace. Avec un tel modèle il est possible d'optimiser leur opération et leur conception. Cette thèse fournit de nombreuses comparaisons avec des données provenant de parcs éoliens, telles que des études de cas, démontrant la validité des outils proposés. / The objective of this thesis is to develop tools to improve wind energy production in cold climate with field data. In order to improve the performance of wind turbines in cold climate, it is necessary to have available information relative the the meteorological situation in the wind farm. Currently, very few sensors are capable of providing icing data while being robust enough to face the harsh conditions of a wind farm. This thesis provides a validation of an icing sensor installed on a wind turbine nacelle. Currently, there are multiple solutions available to reduce the impact of atmospheric icing on wind turbine performance. However, there is no standard methodology to evaluate them. This thesis proposes a new methodology providing tools to reduce the impact of secondary factors. With the tools developped in the first sections and with field data, this thesis answers questions regarding wind turbine operation in cold climate. With a temperature threshold to define icing events and a reliable method to detect icing conditions on the nacelle, it becomes easier to evaluate the performance of wind turbines and to improve their energy production. This thesis proposes a numerical model of thermal ice protection systems. With such a model, it is possible to optimize IPS operation and design. This thesis provides numerous comparisons with data coming from wind farms, such as case studies, demonstrating the validity of the proposed tools.