Dans une problématique énergétique marquée par des contraintes environnementales et de disponibilité des ressources primaires croissantes, le potentiel d'ajustement offert par les technologies fait partie des leviers les plus prometteurs sur le long terme. Les modèles de prospective énergétique constituent alors des supports précieux à l'analyse chiffrée de scénarios énergétiques alternatifs. Pour l'évaluation des choix technologiques futurs, la modélisation de type MARKAL s'avère particulièrement adaptée. Elle détermine une structure technologique optimale sous diverses contraintes, à partir d'une représentation explicite d'un ensemble d'options techniques actuelles et futures pour l'offre et la demande d'énergie. Dans cette thèse nous réalisons une série de modèles de prospective énergétique pour le système énergétique français et nous proposons une nouvelle approche pour améliorer la représentation classique des systèmes électriques dans MARKAL. Les améliorations proposées portent sur le besoin de flexibilité pour le suivi de la courbe de charge, et sur l'impact de la production éolienne sur les choix de moyens de production. Le travail de modélisation effectué comporte un modèle électrique flexible, un modèle électrique ouest européen multirégional, un modèle global du système énergétique français.

Plus d'un milliard de mètres carrés de logements devraient être construits dans les villes chinoises d'ici 2020. Dans le même temps, la demande de services énergétiques des ménages chinois va très vraisemblablement augmenter avec la progression continue des niveaux de vie. Le chauffage représente d'ores et déjà près de 40% de la consommation énergétique dans le résidentiel en Chine. La performance énergétique des bâtiments représente de ce fait un enjeu majeur pour les villes chinoises en matière de sécurité énergique et de lutte contre le changement climatique dans les décennies à venir. Plusieurs réglementations relatives à l'exigence de la performance thermique du logement sont entrées en vigueur successivement en Chine depuis les années 1990. Pourtant, les conséquences économiques et environnementales de leur application n'ont pas été examinées systématiquement dans une perspective de long terme. La thèse cherche à répondre à deux questions fondamentales : 1. Existe-t-il une trajectoire optimale d'évolution des normes relatives à la performance énergétique du bâtiment dans le contexte d'une urbanisation extrêmement rapide en Chine? 2. Si oui, quels sont des instruments politiques et économiques à mettre en place pour limiter la croissance de la demande énergétique et des émissions de CO2 dans ce secteur dans le contexte économique et institutionnel chinois ? En s'appuyant sur un exercice de modélisation prospective, nous examinons les différentes stratégies de maîtrise de la demande énergétique dans le bâtiment ainsi que leurs coûts économiques dans une ville chinoise à l'horizon 2030. Notre analyse quantitative dans la première partie de thèse montre que l'application des normes thermiques actuelles dans le bâtiment en Chine non seulement ne permet pas d'atteindre un niveau optimal du point de vue sociétal, mais serait aussi le choix le plus coûteux à long terme parmi les options techniques dont nous disposons aujourd'hui. Nous proposons donc que la réglementation thermique soit renforcée significativement. Plusieurs instruments économiques et politiques sont analysés dans la seconde partie des travaux de recherche. Nous élaborons trois modèles principaux permettant d'accompagner l'apprentissage des technologies plus efficaces et la transformation du secteur du bâtiment : 1). mise en place d'un financement carbone au travers de l'intégration du mécanisme du développement propre du Protocole Kyoto dans le secteur du bâtiment ; 2). flexibilité de la réglementation sur l'usage du sol dans l'élaboration du plan d'urbanisme de la ville ; 3). création d'une incitation économique pour faciliter le tiers-financement d'actions de maîtrise de l'énergie dans les bâtiments, notamment par l'implication des compagnies de chaleur. A cet égard, la réforme tarifaire du chauffage urbain doit être menée à bien.

Cette recherche se base sur l’établissement de différents critères de flexibilité professionnelle lors du changement de prescription en 2011 par les enseignants de Sciences Industrielles de l’Ingénieur et sur la comparaison des méthodes de modélisation de l’énergie entre la Technologie et les Sciences Physiques. La méthodologie utilisée dans la thèse est basée sur l’analyse de cinq types de données d’analyse : le recueil des difficultés à enseigner des savoirs spécifiques, le recueil des difficultés spécifiques à l’enseignement de l’ETT et les raisons de ces difficultés, des enregistrements des interactions entre les enseignants et les modélisations des enseignants lors d’une simulation de séance, le recueil des difficultés de compréhension des savoirs relatifs à l’énergie des élèves et le recueil des difficultés potentielles en ETT des élèves. Les résultats montrent que les enseignants ne déclarent pas les mêmes niveaux de difficultés pour enseigner l’énergie en fonction de leur spécialité. Les élèves de STI2D déclarent des niveaux de difficultés variables vis-à-vis de l’apprentissage de l’énergie en ETT / This research focuses on the setting of different flexibility’s criteria established by engineering science teachers (task’s acceptation, motivation, utility perceived …) and on the comparison of methods of modeling energy between Technology and Physics. The methodology used is based on the analysis of five types of data: the collection of difficulties to teach some knowledge, the collection of difficulties specific to energy teaching, some records of interactions between teachers during a classroom simulation, the collection of students' difficulties in terms of energy concepts and the collection of potential difficulties in technological education. The results show that the teachers don’t report the same levels of difficulty for teaching energy according to their specialty as the students who report varying levels of difficulty to understand energy

Ce travail a pour objet de développer une nouvelle technologie de l’énergie solaire à concentration. Il porte sur la présentation du concept, la réalisation prototypique et l’étude optique et énergétique d’un nouveau concentrateur solaire QingSun™. Ce concentrateur a une forme de parallélépipède rectangulaire et comporte des lentilles de Fresnel linéaires, des parois tapissées de miroir et d’un récepteur solaire mobile entraîné par un système de suivi à l’intérieur du caisson de concentration. Un modèle optique et un modèle énergétique ont été élaborés et validés avec une série d’expériences. Ils ont permis d’étudier le fonctionnement et les performances énergétiques du concentrateur. Une étude de l’influence paramétrique de l’inclinaison et l’orientation a été effectuée et a montré que l’inclinaison a plus d’influence que l’orientation sur les performances. Enfin, les performances énergétiques optimales du concentrateur ont été estimées. / This work is for the purpose to develop a new solar concentrating technology. It covers the presentation of the concept, the prototype realization and the optical and energy study of a new solar concentrator QingSun™. This concentrator has a shape of rectangular parallelepiped and includes linear Fresnel lenses, mirror-lined walls and a mobile solar receptor controlled by a tracking system inside the casing. An optical model and an energy model were developed and validated with a series of experiments. The both models permitted us to examine the function and the energy performance of the concentrator. A parametric study of the influence of the tilt and the orientation was performed and showed that the tilt had more influence than the orientation. Finally, the optimal energy performance of this concentrator was estimated.

Trois modèles de spécialisation hémisphérique sont généralement reconnus en neuropsychologie : le modèle de Luria (verbal versus visuospatial), le modèle de Delis-Kaplan (global versus local) et le modèle des hémisymptômes (hémisymptômes gauches versus droits). Selon un quatrième modèle, le modèle du biais de réponse, une lésion de l'hémisphère gauche entraînerait davantage d'erreurs d'omission alors qu'une lésion de l'hémisphère droit entraînerait davantage d'erreurs de commission. Dans la présente étude, le modèle du biais de réponse est expliqué dans le cadre d'un modèle plus général, le modèle énergétique de Braun. Le but de cette étude est : 1) d'évaluer la validité et la sensibilité de ces quatre modèles par des tests neuropsychologiques, 2) de vérifier si le biais de réponse est observable dans une épreuve écologique de fonctions exécutives complexes en multi-tâche (SAVR) et 3) d'évaluer l'impact de facteurs neurodéveloppementaux sur ces différentes mesures. Les participants sont des enfants, adolescents et jeunes adultes ayant subi une lésion cérébrale unilatérale gauche (N = 27) ou droite (N = 24) dans l'enfance ou l'adolescence. Seules cinq des 34 mesures provenant des tests neuropsychologiques se sont montrées sensibles au côté de la lésion, celles-ci pouvant toutes être rassemblées autour du modèle du biais de réponse. Une dissociation significative du biais de réponse par hémisphère lésé a également été observée sur SAVR, indépendamment du lobe lésé. Les erreurs de commission (modèle du biais de réponse), qui sont souvent négligées dans les tests cliniques en neuropsychologie, s'avèrent très sensibles au côté de la lésion et ce, même dans un échantillon de participants présentant une longue période de récupération (11,6 ans en moyenne). Des pistes d'applications cliniques sont présentées. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Spécialisation hémisphérique, lésion unilatérale, enfant, développement, verbal, visuospatial, global, local, héminégligence, hémisymptômes, biais de réponse, modèle énergétique, tonus psychique, fonctions exécutives, multitâche.

Les Réseaux de capteurs sans fil (WSN) sont une technologie émergente avec des applications potentielles dans divers domaines de la vie quotidienne, tels que la surveillance structurelle et environnementale, la médecine, la surveillance militaire, les explorations robotisées, etc. Les nœuds de capteurs doivent fonctionner pendant une longue période avec des batteries capacité limitée, par conséquent le facteur plus important dans les WSN est la consommation d'énergie. Dans cette thèse, nous proposons des techniques d'optimisation algorithmiques dynamiques, et adaptative pour la réduction de l'énergie. Tout d'abord, un modèle énergétique précis est présenté. Ce modèle repose sur des mesures réelles de courant consommé pour différents scénarios qui peuvent se produire lors de la communication entre les nœud. Il en est conclu que la couche MAC joue un rôle essentiel dans la réduction de l'énergie consommée. Ensuite, un protocole MAC dynamique est présenté. Il adapte de manière dynamique l’intervalle de réveil des nœuds de capteurs à partir d’une estimation du trafic. L’algorithme adaptatif modélisé de façon heuristique pour comprendre le comportement de convergence des paramètres algorithmiques. Le protocole est appliqué sur des réseaux de capteurs corporels et il surclasse les autres protocoles MAC en termes de latence ainsi que de consommation d'énergie ce qui permet donc d'augmenter la durée de vie de trois à six fois. Enfin, une technique basée sur l’optimisation adaptative de la puissance d'émission radio est appliquée sur des canaux variant dans le temps. La puissance de sortie est réglée dynamiquement au meilleur niveau de puissance selon l’état du canal, ce qui diminue la consommation d’un facteur deux. / Wireless Sensor Networks (WSN) are a fast emerging technology with potential applications in various domains of daily-life, such as structural and environmental monitoring, medicine, military surveillance, robotic explorations etc. WSN devices are required to operate for a long time with limited battery capacity, therefore, the most important constraint in WSN is energy consumption. In this thesis, we propose algorithmic-level dynamic and adaptive optimization techniques for energy reduction in WSN. First, an accurate energy model is presented. This model relies on real-time power measurements of various scenarios that can occur during communication between sensor nodes. It is concluded that MAC layer plays a pivotal role for energy reduction. Then, a traffic-aware dynamic MAC protocol is presented which dynamically adapts the wake-up schedule of sensor nodes through traffic estimation. An adaptive algorithm is designed for this purpose that is heuristically modeled to understand the convergence behavior of algorithmic parameters. The proposed protocol is applied to body area networks and it outperforms other low-power MAC protocols in terms of latency as well as energy consumption and consequently increases the lifetime from three to six times. Finally, an SNR-based adaptive transmit power optimization technique is applied under time-varying channels. The output power is dynamically tuned to best power level under slow varying channel, which results in an average gain by two times.

La population mondiale fait face, globalement, à une urbanisation expansive. Cet étalement urbain, souvent mal contrôlé, menace aussi bien l’environnement que la santé, la qualité de vie et la sécurité alimentaire des humains. Il est possible de le limiter en lui préférant la densification urbaine. Néanmoins, la complexité des phénomènes en jeu dans un tel contexte nous incite à penser que les responsables d’opérations de densification urbaine ont besoin d’outils pour les aider à faire les choix les plus pertinents possibles. Dans un premier temps, l’état de l’art présenté dans cette thèse montre que l’outil idéal n’existe pas, et que l’optimisation multicritère par algorithme génétique est une technique adaptée à l’aide à la conception de bâtiments. Les caractéristiques souhaitables pour une méthode d’assistance des concepteurs de projets de densification urbaine sont alors précisées. Nous recommandons de baser cette méthode sur le couplage entre un algorithme génétique et un outil capable de réaliser des simulations thermiques dynamiques (STD) de quartiers. Les capacités des logiciels de STD Pleiades+COMFIE (P+C) et EnergyPlus (E+) sont situées par rapport à ces exigences, puis un premier test d’optimisation d’un projet de densification urbaine en associant EnergyPlus à un algorithme génétique est présenté. Certaines lacunes de cette méthode peuvent être comblées par la plateforme en cours de développement dans le projet ANR MERUBBI. Dans un second temps, nous analysons donc les résultats d’une étude comparative entre P+C, E+ et l’outil MERUBBI, menée sur un projet de densification d’un îlot à forte densité urbaine. Ils montrent que ce dernier est fiable et particulièrement pertinent pour l’évaluation précise des interactions entre bâtiments. Dans un troisième temps, nous abordons la problématique de la diminution des temps de calcul, enjeu crucial pour que notre méthode d’aide à la conception soit réellement accessible aux professionnels du bâtiment. Nous proposons une technique de réduction de la période de simulation que nous présentons en détail. Enfin, la méthode d’optimisation développée est appliquée à la résolution de différents problèmes de conception du projet sus-cité, en utilisant E+. Nous montrons en quoi l’utilisation de l’outil MERUBBI enrichira cette approche, avant de conclure sur des perspectives de développement de notre méthode pour améliorer son interactivité. / The world’s population is facing an expansive urbanization. This urban sprawl, which is often not well managed, is endangering the environment as well as human health, quality of life and food security. It can be controlled by favouring urban densification. Nonetheless, the complexity of the phenomena involved in such a context leads us to think that supervisors of urban densification operations need some tools to help them make the most relevant choices. This thesis begins with a literature review that shows the ideal tool does not exist, and explains why multi-objective optimization using a genetic algorithm is a suitable technique for building design aid. Then we clarify the desirable features of an assistance method for urban densification projects designers. We recommend to base this method on the coupling of a genetic algorithm with a district-scale dynamic thermal simulation (DTS) tool. We compare capabilities of EnergyPlus (E+) and Pleiades+COMFIE (P+C) DTS software with these requirements, then we present a first urban densification project optimization test associating EnergyPlus with a genetic algorithm. The platform under development in the ANR MERUBBI project can offset certain shortcomings of this method. Hence, in a second phase we analyze the results of a comparative study of P+C, E+ and the MERUBBI tool, carried out using a high-density district densification project as a test case. It shows that the latter is reliable and particularly relevant to precisely assess interactions between buildings. In a third phase we address the problematic of reducing the computing time, a major issue to make our design aid method truly accessible to building professionals. We propose a way of reducing the operating period length and present it in detail. Finally, our optimization method is used to solve various design problems of the above-mentioned project, using E+. We show how the use of the MERUBBI platform will enrich this approach before concluding with development ideas to make our method more user-friendly and interactive.