La valorisation du biogaz est une technologie permettant de recueillir et de traiter le biogaz issu des déchets organiques fermentescibles en vue de produire de l'énergie tout en préservant l'environnement grâce à la réduction des émissions de gaz à fort effet de serre tel que le méthane, l'élimination des odeurs et des risques d'explosion. Une des méthodes de la valorisation du biogaz est la production d'électricité dans des groupes électrogènes constitués des moteurs à biogaz couplés à des génératrices électriques. Pour une efficacité optimale de cette valorisation, il est très important que la production du biogaz et sa composition soient stables. Cependant, il y a beaucoup de facteurs qui influent sur la variation de la concentration de composants du biogaz, en particulier les paramètres météorologiques et les méthodes d'enfouissement. L'ensemble de ce travail a permis une étude à trois niveaux (à court terme, à moyen terme et d'un point de vue global) de la dynamique des processus de production et de comportement du biogaz sur des Centres de Stockage des déchets ménagers en fonction de différents paramètres extérieurs (météorologiques, d'exploitation).

L'énergie thermique des mers (ETM) offre une alternative intéressante pour la réduction de l'utilisation des énergies fossiles. En utilisant le gradient de température présent entre l'eau de surface et l'eau en profondeur, il est possible de produire de l'électricité grâce à un cycle thermodynamique. Les expérimentations sont peu nombreuses à l'heure actuelle, en raison d'un coût relativement élevé. Une approche fondamentale est donc développée avec la création de modèles numériques en régime permanent et dynamique. Le modèle en régime statique a été développé à partir d'une description mathématique simplifiée des composants du cycle. Ce modèle permet une évaluation globale des performances du système, incluant le prélèvement et le rejet de l'eau de mer ainsi que le cycle thermodynamique. À partir de la modélisation statique, un modèle dynamique a été établi en appliquant la méthode des systèmes équivalents de Gibbs. Cet outil permet de décrire les phases de démarrage et d'arrêt, d'étudier la modulation de la puissance électrique délivrée au réseau et d'optimiser le cycle. Les résultats de simulations des différents modèles sont confrontés à la littérature et à des données expérimentales, afin d'avoir des éléments de validation. L'un des intérêts du modèle en régime dynamique est la possibilité d'effectuer une analyse de type " premier et second principe " du système. Une optimisation du fonctionnement du cycle est réalisée à partir de cette analyse. Des pistes d'améliorations sont proposées. L'optimisation est réalisée grâce au couplage du modèle dynamique avec l'outil Genopt. Les outils numériques développés permettront d'élaborer des stratégies de contrôle des installations.

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La volonté de réduction des émissions de gaz à d'effet de serre est à l'origine de l'étude de la capture du CO2 dans les systèmes de production d'électricité à base de gazéification du charbon intégrée à un cycle combiné. Une étude comparative des procédés de capture de CO2 retenus dans la littérature (MEA-MDEA, AMP, N-Méthyl- Pyrrolidone et méthanol) a conduit au choix de l'absorption physique par le méthanol. La simulation du fonctionnement de l'IGCC avec capture de CO2 a été réalisée à l'aide du logiciel Aspen Plus

L'Analyse de Cycle de Vie a été appliquée pour évaluer les impacts environnementaux d'un quartier, sur une durée permettant d'intégrer des phases de construction et de fin de vie des bâtiments. Afin d'éviter le déplacement de pollution, cette méthode prend en compte les impacts générés par le quartier dans d'autres territoire, par exemple pour la fabrication de matériaux de construction ou la production d'électricité. L'échelle du quartier offre des degrés de liberté supplémentaires en termes d'éco-conception par rapport à celle du bâtiment, en intégrant les interactions entre constituants du système urbain étudié ainsi que la mutualisation éventuelle d'infrastructures (réseau de chaleur, production locale d'électricité, parkings...). L'évaluation environnementale du système complexe formé par un quartier nécessite de comprendre son fonctionnement. Les travaux présentés dans cette thèse visent à contribuer au développement de connaissances dans cet objectif, au moyen de la simulation numérique. Un quartier est considéré comme un système faisant intervenir de nombreux composants interagissant à des échelles variables, impliquant une modélisation multi-échelles. Parmi ces interactions, au sein du quartier mais aussi avec le territoire dans lequel il s'intègre, la forte variabilité temporelle des caractéristiques de la production et de l'usage de l'électricité met en avant l'importance d'une analyse détaillée : des variations horaires des impacts sont alors considérées au lieu d'une moyenne annuelle utilisée classiquement. La simplification de la structure des bases de données facilite la collecte des données servant à l'évaluation des impacts. Les conséquences de ces hypothèses simplificatrices sur les résultats d'ACV ont alors été évaluées. Enfin ces développements ont été mis en œuvre en s'appuyant sur des outils préexistants, appliqués à une étude de cas.

Cette thèse a pour cadre la production d'électricité photovoltaïque et éolienne couplée au réseau et disposant d'un stockage à petite échelle (habitat individuel ou collectivité locale). Les principaux intérêts d'un tel système sont la production propre sur le lieu de consommation, la mutualisation des ressources, et la sécurité d'approvisionnement. Dans une première partie, des modèles énergétiques sont mis au point et comparés avec succès à la réalité grâce à un dispositif expérimental complètement instrumenté. Nous obtenons alors une modélisation à la fois suffisamment précise pour rendre compte des transferts énergétiques et suffisamment rapide pour permettre une optimisation du dimensionnement et de la gestion d'énergie. Nous établissons ensuite des modèles économiques complets des éléments de la chaîne afin de traduire en coût l'efficacité énergétique des composants et la performance de la gestion énergétique. Disposant de modèles énergétiques, économiques et d'outils de dimensionnement et de gestion, nous avons effectué une étude d'optimisation fondée sur des cas simples de systèmes multi-production. Pour aborder ce difficile problème, nous nous sommes alors placés dans le cadre d'un producteur-consommateur dont les conditions météo au site de production ainsi que sa propre consommation sont supposées connues, donc déterministes. La problématique était alors la recherche de stratégies de gestion des flux d'énergie et des caractéristiques fondamentales des éléments de l'installation (puissances crêtes photovoltaïque, éolienne, capacité de stockage, ...) optimales permettant la minimisation du coût énergétique.

Depuis le milieu des années 90, l'industrie de l'électricité dans l'est du Canada connait plusieurs bouleversements. Dans les différentes provinces canadiennes, les producteurs, les transporteurs et les distributeurs ont dû s'adapter et procéder à d'importantes restructurations afin de se conformer aux nouvelles règles du jeu établies par la Federal Energy Regulatory Commission. Ces restructurations étaient essentielles dans la mesure où l'industrie canadienne voulait conserver l'accès au marché américain, qui est beaucoup plus lucratif que la majorité des marchés domestiques. Pour Hydro-Québec, l'accès aux marchés d'exportation est primordial puisqu'il permet à la société d'État et au gouvernement du Québec d'engranger des revenus considérables. Parallèlement, la province est confrontée à un grave problème de surconsommation d'électricité qui a des effets néfastes sur l'économie de la province. Il est donc impératif d'étudier ces phénomènes et de trouver des solutions afin de diminuer la consommation domestique et, du même coup, d'augmenter les quantités disponibles pour l'exportation. L'objectif premier de ce travail de recherche est d'estimer les demandes d'électricité pour le Québec, de dégager des mesures d'élasticité-prix propre et croisé et d'effectuer différents types de scénarios. Quant à eux, les scénarios mis de l'avant dans le dernier chapitre de ce mémoire ont pour objectif de déterminer dans quelle mesure l'augmentation des tarifs pourrait modifier le comportement des consommateurs, et les inciter à diminuer leur consommation d'électricité pour qu'Hydro-Québec bénéficie des économies d'énergie et augmente ses revenus en développant ses transactions sur les marchés connexes. Suite à l'analyse de l'organisation industrielle, de la dynamique de la concurrence et des tests de scénarios, il est possible de conclure que le Québec, en plus de mettre en place des politiques publiques plus agressives quant aux tarifs d'électricité, devrait se doter d'une politique énergétique adéquate pour que la société d'État puisse étendre et sécuriser son marché géographique, et ainsi, exporter les surplus d'électricité pour améliorer sa rentabilité tout en contribuant à l'amélioration de l'environnement nord-américain. ______________________________________________________________________________

Les besoins en électricité des populations ivoiriennes vivant en milieu rural non couvert par le réseau électrique interconnecté sont satisfaits par des groupes électrogènes fonctionnant au gazole. L’utilisation de cette source d’énergie fossile comporte des risques à savoir la menace sur l’approvisionnement en électricité de ces zones et l’accroissement des émissions de gaz à effet de serre. Face à ces risques, la recherche de sources d’énergies alternatives reste une préoccupation majeure. Parmi les solutions, nous proposons comme source d’énergie d’utiliser le biodiesel de jatropha pour alimenter ces groupes électrogènes en zones rurales isolées. Cependant, avant d’envisager un tel projet, il importe d’en étudier la faisabilité et la pérennité. C’est le travail abordé dans cette thèse où les performances environnementales et énergétiques du biodiesel de jatropha utilisé comme combustible par un groupe électrogène servant à produire de l’électricité pour une localité ivoirienne isolée ont été étudiées à partir de la méthode de l’analyse du cycle de vie complétée par une analyse exergétique et une analyse technico-économique. / Some remote areas in Côte d’Ivoire are not covered by the interconnected grid. For these areas, the electricity needs of people are met by diesel generators. There are some risks with the use of diesel as fossil fuel such as the threat to the electricity supply of these areas and the increase of greenhouse gas emissions. These risks make alternative energy a major concern. Among the solutions that could be considered, we propose the jatropha biodiesel as energy source used in the diesel generators to produce electricity in these remote areas. However, it’s important before considering such a project to study its feasibility. It is the work dedicated to this thesis where the environmental and energy performances of jatropha biodiesel used as fuel by diesel generator have been studied through the life cycle assessment completed by an exergy analysis, technical analysis and economical analysis.