Compte tenu du caractère non durable des systèmes énergétiques actuel, il est nécessaire d'engager une transition énergétique durable fondée sur les ressources d'énergies renouvelables. L'hydrogène produit à partir des énergies renouvelables offre une solution prometteuse pour satisfaire les objectifs mondiaux de réduction des émissions de gaz à effet de serre et assurer une sécurité énergétique d'approvisionnement. L'utilisation d'un vecteur énergétique tel que l'hydrogène couplé aux ressources renouvelables offre une variété d'avantages sur plusieurs échelles. L'hydrogène a le potentiel de permettre l'exploitation des ressources renouvelables dans le secteur de transport. En effet, l'hydrogène dispose d'un potentiel de remplacer les carburants fossiles, assurant ainsi une réduction des émissions polluantes. L'hydrogène peut être alors une solution pour les défis énergétiques actuels, mais pour cela des barrières doivent être encore surmontées. Cette transition s'accompagne de plusieurs défis qui devraient être surmontés comme ceux liés aux caractères intermittents des ressources renouvelables. Une attention particulière doit être accordée à la faisabilité technique de la chaîne d'approvisionnement en hydrogène, qui est principalement entourée par le caractère intermittent des ressources renouvelables. Par ailleurs, l'infrastructure d'hydrogène présente de nombreuses difficultés qui doivent être surmontées pour une transition réussite vers une économie dépendante de l'hydrogène. Ces difficultés sont principalement dues à des obstacles purement économiques ainsi qu'à l'existence de nombreuses options technologiques pour la production, le stockage, le transport et l'utilisation d'hydrogène. Pour cette raison principale, il est primordial de comprendre et d'analyser la chaîne logistique d'hydrogène à l'avance, afin de détecter les facteurs importants qui peuvent jouer un rôle croissant dans l'élaboration d'une configuration optimale. Notre recherche est essentiellement focalisée sur la question suivante : Comment mettre en place un futur énergétique durable intégrant les énergies renouvelables et l'hydrogène?. Cette question est abordée par le biais du développement de nouveaux systèmes énergétiques fondés sur des innovations radicales. Ainsi, dans quel contexte l'infrastructure de l'hydrogène doit être développée en intégrant les critères liés aux risques de l'hydrogène?

Les énergies et plus particulièrement les énergies renouvelables sont un des éléments clés du développement soutenable aujourd'hui en plein expansion. Cette problématique est encore plus sensible dans les régions insulaires. Le chapitre 17 de l'Agenda 21 (Conférence de Rio, 1992) stipule que les îles sont des cas particuliers à la fois d'un point de vue environnemental et de leur développement. Elles ont des problèmes spécifiques et sont extrêmement fragiles et vulnérables. Dans le contexte actuel du développement durable, l'énergie est la pierre angulaire de leur stratégie de planification. En milieu insulaire, les contraintes habituelles dans le domaine de l'énergie sont la distance aux réseaux principaux, la petite échelle, les difficultés de distribution et l'absence de grands marchés traditionnels. Ces contraintes sont en général contrebalancées par l'extrême abondance des sources renouvelables d'énergie et l'incroyable adaptabilité et capacité d'intégration des technologies d'énergies renouvelables. Des facteurs qui tranchent avec l'inefficacité et le coût élevé des systèmes à énergie conventionnelle dans ces régions insulaires. En fait, nous pourrions dire que les îles doivent devenir de véritables laboratoires pour l'avenir des énergies " durables " Dans le document final rédigé à la fin de la première conférence sur le développement durable des îles (Minorca, 1997), nous pouvons lire : " les sources d'énergie non-renouvelables doivent être considérées comme des solutions provisoires, non souhaitables comme solution à long terme au problème énergétique des îles. ". C'est dans ce contexte que s'inscrivent les activités de recherches que nous avons réalisées depuis notre recrutement sur un poste de Maitre de Conférences en Septembre 1996, à l'Université de Corse. Elles concernent, en grande partie, l'intégration des sources renouvelables (solaire photovoltaïque et éolien) dans les réseaux électriques insulaires, avec comme champ d'application, la Corse. La démarche développée consiste à étudier le système énergétique globalement : en effet, un système solaire ou éolien n'est pas seulement tributaire de sa fiabilité technique et des performances individuelles de ses composants, il dépend de l'agencement des différents composants, de la stratégie de fonctionnement des divers sous-systèmes et de son dimensionnement. De plus, il est dépendant, par nature, des rythmes et aléas de son approvisionnement en énergie. Nous avons donc mis en œuvre une méthodologie globale du système prenant en compte tous les particularismes liés à l'utilisation des sources renouvelables d'énergie. La problématique générale posée par les systèmes utilisant une source renouvelable d'énergie d'origine phénomène (vent, soleil) est la suivante : comment utiliser au mieux un flux énergétique (éclairement solaire, vitesse de vent) fortement dépendant du temps et de l'espace pour répondre à une demande énergétique présente généralement sous une autre forme, elle aussi aléatoire dans le temps ? La particularité des chaînes de conversion solaire ou éolienne, comme celle de tout système à intrant énergétique d'origine phénomène provient du caractère aléatoire de la source du fait des variations météorologiques non prévisibles. Ainsi, même pour un système parfaitement connu d'un point de vue mathématique et technique, certaines grandeurs telles que rendement, efficacité ou productivité restent liées aux fluctuations spatio-temporelles de la source mais également de la charge. C'est donc pour cette raison que la connaissance et la caractérisation de la source énergétique doivent être étudiées de manière très précise. L'extrant énergétique (la consommation) est lié quant à lui aux besoins de l'utilisateur et/ou aux caractéristiques du réseau de distribution d'énergie. C'est pour cette raison, que la première partie de mes travaux se concentre sur la connaissance et la caractérisation de la source énergétique qu'elle soit solaire ou éolienne. Ainsi, nos principales activités de recherches portent sur : - l'étude des ressources énergétiques : absolument nécessaire pour les raisons exposées précédemment : étude statistique, développement de corrélation et de modèle, interprétation physique des phénomènes. - la production d'énergie à grande échelle à partir de sources renouvelables : très souvent, il s'agit de systèmes directement connectés au réseau de distribution. Cette production pose des problèmes du fait de sa forte variabilité qui perturbe le fonctionnement du réseau de distribution. Il faut donc étudier les interactions dynamiques inévitables entre l'offre et la demande, et analyser l'intervention de plusieurs facteurs tels que : centralisation ou distribution des systèmes de production, stockage d'énergie, taille du réseau, .... pour préserver la stabilité du réseau au fur et à mesure de l'augmentation de la capacité installée. - les systèmes de production multisources (appelés hybrides) : il s'agit de systèmes d'approvisionnement en électricité, la plupart du temps pour l'alimentation des sites isolés (mais dont l'application en mode connexion réseau électrique est également envisagée) couplant divers types de productions telles que éolienne, photovoltaïque et autres. Ils permettent une fourniture d'électricité plus fiable et moins coûteuse. Devant la complexité de ces systèmes, il convient de développer des méthodes de dimensionnement intégrant une optimisation de la gestion de l'énergie et une étude de coût optimal de production. Nous contribuons également aux activités de recherches portés par les membres de l'équipe. Elles concernent plusieurs domaine comme : - le diagnostic des systèmes de production [6.7.2.5 ; 6.7.2.10] : étant donnés la complexité des systèmes et le nombre important des paramètres qui entrent dans leur fonctionnement, un automaticien a rejoint notre équipe et développe des méthodologies de diagnostic des systèmes complexes qu'il applique à nos systèmes. - le développement de capteurs solaires innovants [6.7.1.3 ; 6.7.1.17 ; 6.7.1.19 ; 6.7.12.. 6.7.2.1. ; 6.7.2.2 ; 6.7.2.3. ; 6.7.2.8. ; 6.7.2.11. ; 6.7.2.17 ; 6.7.2.35 ; 6.7.2.36] (thermique et/ou photovoltaïque) : dans ce domaine, l'équipe a développé un capteur à air autonome, un capteur solaire en matériau composite et travaille actuellement sur un volet solaire à haute intégration dans l'habitat et sur un capteur hybride de production simultanée de chaleur et d'électricité. Dans un premier temps, nous présenterons donc les travaux relatifs à l'estimation et à l'analyse de la ressource énergétique que sont le rayonnement solaire et les vitesses de vent. Cette partie est un élément clé de l'analyse du comportement, de l'optimisation des systèmes de production d'énergie à sources renouvelables d'énergie. Il est en effet indispensable de mettre en place des caractérisations stochastiques du fait même de l'aspect aléatoire et non déterministe de cette ressource. La deuxième partie traite de la problématique de la connexion de systèmes énergétiques sur le réseau électrique insulaire, et les outils que nous avons mis en place afin d'analyser l'opportunité de l'intégration de fermes éoliennes ou de systèmes photovoltaïques sur les réseaux électriques, et plus particulièrement ceux non-interconnectés comme les réseaux insulaires. Cette thématique, nous a naturellement amené à étudier le couplage à d'autres sources d'énergie (et/ou de stockage) afin de réduire l'influence de l'aspect intermittent et non contrôlable de ces sources d'énergie. Le but des travaux entrepris sur ces systèmes n'est pas de rendre compte de l'évolution précise des paramètres entrant dans son fonctionnement tels que la tension, l'intensité, mais à partir de variables purement énergétiques (et non électriques) de dimensionner les différents sous-systèmes et de choisir la meilleure stratégie de fonctionnement pour chaque sous-système. Dans ce cadre, la modélisation physique globale utilisée permet de décrire le comportement de chaque sous système, puis on adjoint une étude de coût de production pour finaliser l'optimisation

L'intégration de production d'électricité renouvelable dans les réseaux d'électricité est rendue difficile à cause du caractère variable et aléatoire de cette production. Le travail de cette thèse se penche sur la participation des producteurs d'énergie renouvelable aux marchés d'électricité, et plus précisément sur les coûts de régulation imputés à ces producteurs pour tout écart entre la production délivrée et la production contractée sur ces marchés. Dans ce contexte, l'objectif de cette thèse est de modéliser et d'évaluer les différentes méthodes de gestion de ces pénalisations d'écarts liées à la participation de producteurs d'énergie renouvelable dans les marchés court-terme d'électricité. Ce travail propose d'abord une classification des méthodes existantes pour la diminution de ces pénalités. Les solutions dites physiques, liées au portefeuille de production, sont distinguées par rapport aux solutions dites financières, qui sont basées sur des produits de marché tels que les options. Les solutions physiques sont abordées dans le cadre des centrales virtuelles. Un modèle générique de la pénalisation des écarts d'énergie est proposé. Le problème de prise de décision relatif à ces diverses solutions est ensuite formulé en tant que problème d'optimisation sous incertitude. Cette approche est basée sur une fonction de coût qui est exprimée à partir du modèle générique de pénalités. Enfin, l'incertitude liée à la production renouvelable est considérée à travers une méthode basée sur le risque, qui est mesuré à partir d'outils financiers. Les différentes méthodes sont illustrées avec des cas d'étude basés sur des données réelles.

Suite au profond renouvellement des paradigmes du développement et de la conservation de la nature, la gouvernance locale fait désormais l'objet d'un intérêt croissant de la part des administrateurs comme des scientifiques. C'est à ce vaste champ que notre étude entend s'intéresser ici sur la base de données empiriques collectées sur le littoral sud-ouest malgache. Dégagé de ses aspects prescriptifs qui sont désormais au cœur de la rhétorique des politiques publiques (à travers la notion de « bonne gouvernance »), nous verrons que ce concept recouvre une dimension analytique particulièrement intéressante. Il s'agit de considérer les processus dynamiques d'élaboration et d'interaction qui s'établissent entre plusieurs types d'acteurs et d'institutions impliqués dans la gestion et l'utilisation d'un même espace. L'analyse des modes locaux de gouvernance des ressources renouvelables nous conduira à prendre en compte l'ensemble des logiques qui, à l'échelle locale, concourent à produire les normes, les règles et les arrangements permettant d'organiser l'accès aux ressources et d'en réguler les usages. Conscient de la complexité de ces processus, nous explorerons alors les liens entre gouvernance locale et territorialité des acteurs. Nous montrerons d'une part l'aspect essentiel des dimensions collectives du territoire qui encadrent les pratiques et les processus de décision mais aussi, d'autre part, les rapports spécifiques de groupes d'acteurs au vécu particulier qui, selon leurs intérêts et leurs marges de manœuvre, vont dynamiser ces configurations. Localement, les effets des interventions exogènes seront alors analysés sous l'angle des dynamiques territoriales.

L'objectif de ce travail de thèse était la synthèse d'un nouveau matériau polyuréthane biorsourcé composé par du caoutchouc naturel modifié chimiquement et par du poly(ε-caprolactone), (PCL), en présence ou absence d'isocyanates. Des oligoisoprènes téléchéliques hydroxylés (HTNR) ont été obtenus après époxidation du caoutchouc naturel et réduction des oligomères carbonyles. Plusieurs paramètres ont été étudiés comme la nature et la quantité relative de diisocyanate, le rapport molaire entre diisocyanate et diol (NCO:OH), l'influence de la masse molaire des diols HTNR et PCL, le pourcentage de 1,4-butane diol (BDO, extenseur de chaîne), et le rapport molaire entre les diols HTNR:PCL. Trois types de diisocyanate ont été employés : isophorone diisocyanate (IPDI), toluène-2,4-diisocyanate (TDI) et hexaméthylène diisocyanate (HDI). Masses molaires différentes ont été utilisées pour les diols HTNR et PCL: 1700, 2800 et 2900 g/mol pour HTNR et 530 et 2000 g/mol pour PCL. Le rapport molaire entre NCO:OH était entre 0,75:1,00 - 2,85:1,00. Les PU ont été préparés par la méthode " one shot " et les structures chimiques des HTNR et PU ont été identifiées par 1H-NMR et FTIR. La résistance à la traction et à la rupture ont été étudiées. La caractérisation a été conduite par DSC, DMTA, ATG et spectroscopie Raman. Une étude préliminaire a montré que la masse molaire du PU augmentait avec le rapport NCO:OH et le temps de réaction, et que le chloroforme n'était pas un bon solvant pour obtenir des films. Le tetrahydrofurane était le solvant le plus approprié et il a été utilisé par la suite pour toutes les polymérisations. Le rapport NCO:OH = 1,25:1,00 s'est révélé optimal pour obtenir des films. L'analyse FTIR a permis de vérifier la présence de liaisons uréthane, de points de réticulation et de branchements. Le polyuréthane a montré des propriétés mécaniques excellentes dépendantes de la composition chimique. Si on exclue l'utilisation de PCL2000 et de HDI, le comportement à la traction était caractéristique des élastomères. Les PU étaient amorphes sauf lorsque le HDI a été employé. Duos ce cos été obtenais un PU semi cristallin. Cette cristallinité augmente le module de Young, la résistance à la rupture, la dureté et la stabilité thermique du PU. Pour ce PU ont observé une séparation de phase entre les segments du PCL et du HTNR. Les chaînes plus longues et plus flexibles du HTNR et leur non polarité sont responsables de la diminution des propriétés mécaniques et des températures de transition. Le materiae pane d'un comportement élastomère a un comportement plastique pour un rapport NCO:OH élevé (2,85 :1,00). Le dégréé de réticulation élevé a été retenu comme la cause pour laquelle il n'y avait pas de séparation de phase entre les segments souples et durs. La liaison hydrogène entre le diol PCL et le segment hard a généré des Tg élevées. Les spectres Raman ont montré la formation de la liaison uréthane du PU contenant différents diisocyanates. La synthèse de PU sans diisocyanate a été obtenue grâce à une réaction de polyaddition entre des carbonates cycliques téléchéliques dérivés du PCL et du caoutchouc naturel, et la 1,4-butylène diamine. Les structures contenant des carbonates cycliques ont été obtenues grâce à la modification des groupes OH sur le HTNR et le PCL à groupes carboxyle, utilisant l'anhydride succinique, et a la réaction successive avec le glycérol carbonate.

L'énergie solaire photovoltaïque est une forme d'énergie renouvelable permettant de produire de l'électricité par transformation d'une partie du rayonnement solaire grâce à des modules solaires photovoltaïques, comprenant plusieurs cellules photovoltaïques reliées entre elles. Les impacts locaux du solaire sont très réduits : pas de bruit, pas de rejets et, sur le plan visuel, une relative discrétion voire, pour certaines structures intégrées au bâtiment une réelle élégance. L'électrification par l'énergie solaire photovoltaïque est une solution alternative pour un habitat en site isolé, éloigné du réseau électrique. Elle permet de couvrir les besoins domestiques d'une résidence principale en utilisant des appareils standards (petit électroménager, téléviseur, chaine haute-fidélité, micro-informatique, etc...) et des équipements spécifiques économes en énergie (éclairage et froid). Le photovoltaïque raccordé au réseau représente une filière émergente pour la production décentralisée d'électricité. Toute personne disposant d'un habitat résidentiel, d'un bâtiment communal ou d'un autre lieu d'implantation susceptible de recevoir un champ de modules photovoltaïques, peut devenir un producteur d'énergie renouvelable en injectant toute ou partie de l'électricité localement produite dans le réseau de distribution public. Cependant, à ce jour, le développement massif du solaire photovoltaïque, en tant que moyen de production d'électricité raccordé au réseau, reste pénalisé par son coût de production encore très élevé. Cest dans ce contexte que se situent les travaux de recherche présentés dans cette habilitation à diriger des recherches. Depuis 1996, les recherches du LAAS se sont orientées sur l'Optimisation, la Gestion et le Traitement de l'Energie, et plus particulièrement sur l'optimisation de chaines modulaires de conversion d'énergie photovoltaïque, en complémentarité avec la communauté scientifique française, majoritairement orientée vers la synthèse de matériaux e t le développement de nouveaux types de cellules. L'objectif est de concevoir, réaliser et caractériser des systèmes en liaison avec un aspect intégration technologique fort. Actuellement, différentes architectures de gestion de lénergie photovoltaïque sont proposées sur le marché et permettent de valoriser plus ou moins bien la production de ce type dénergie. Nous nous consacrerons ici aux architectures de conversion DC-DC discrétisées, permettant dapporter une solution technologique novatrice en termes damélioration du rendement de la chaîne de conversion, avec une volonté forte dintégration de lensemble. Après avoir rappelé le concept et la validité du concept de discrétisation, nous nous focaliserons sur létude dun micro-convertisseur pour une cellule photovoltaïque Tandem. Enfin, nous proposons diverses perspectives de recherches inhérentes à la thématique du photovoltaïque. Bien que la fourniture dénergie décentralisée comporte de nombreux avantages, la transition vers un " smart grid " représente plusieurs défis. Un des enjeux majeurs des réseaux d'électricité de demain consiste en lassimilation de la production d'électricité intermittente. Le développement des énergies renouvelables, sources de production d'électricité décentralisées, est souvent freiné par une inadéquation de ces moyens de production avec le fonctionnement du réseau actuel. Ainsi, partant du constat que la production intermittente d'énergie est en effet difficile à intégrer au réseau et ne correspond pas aux périodes de consommation de pointe, nous envisagerons différentes solutions pour intégrer la production d'électricité d'origine renouvelable, notamment par lintroduction de moyens de stockage. Pour valider notre approche qui se veut globale sur la problématique de lénergie, nous évoquerons la constitution du démonstrateur ADREAM en cours de construction au LAAS-CNRS, conçu dès le départ comme un outil de validation grandeur réelle.

L'objectif de cette thèse est de démontrer que l'Emission Acoustique (AE) est une technique appropriée pour devenir un outil de diagnostic de l'état de charge, de santé et de sécurité pour les batteries lithium-ion. Ces questions sont actuellement des points clés important pour l'amélioration des performances et des durées de vie de la technologie. La structure de ce document est organisée en deux principaux chapitres expérimetaux l'un consacré à deséléments lithium-ion composés de composés d'intercalation et l'autre à desalliages de lithium.Dans le premier cas, les résultats présentés concernent le suivi par AE de la formation de la SEI et de la première intercalation des ions lithium dans la structure du graphite pour des éléments LiFePO4/C. Les événements AE provenant de plusieurs sources ont été identifiés et correspondent à la formation de gaz (bulles) et à des phénomènes de craquelures (ouvertures du bord des plans de graphène quand la SEI est formée et l'écartement quand les stades d'insertion du graphite-lithium sont finis). De plus, une étude par spectroscopie d'impédance a été menée durant un vieillissement calendaire en température sur des éléments formés à différents régimes de courant. Dans le second cas, le mécanisme d'insertion/extraction du lithium dans des éléments LiAl/LiMnO2 a été étudié en associant plusieurs techniques incluant des techniques électrochimiques, AE et post-mortem pour évaluer les mécanismes de dégradation. Lors du cyclage, les événements acoustiques sont plus intenses lors du processus de décharge et ils peuvent être attribués principalement à l'alliage avec la transformation de phase de -LiAl en -LiAl accompagnée d'une expansion volumique importante. L'émission acoustique peut ainsi offrir une nouvelle approche pour gérer le fonctionnement des technologies lithium-ion basées non plus seulement sur des paramètres électrochimiques classiques mais aussi sur des paramètres acoustiques. Des nouveaux d'états de santé et de sécurité peuvent ainsi être envisagés.

En quoi l'autonomie agricole constitue-t-elle le point d'appui de projets collectifs questionnant la territorialisation de l'action de développement et la singularisation du territoire par le projet ?" L'HDR porte sur la co-construction volontariste de projets agricoles et locaux motivés par la recherche d'autonomie, dans l'ouest français. Ces actions mettent en tension les fonctions et représentations de l'agriculture. Entre géographie rurale, sociale et développement local territorial, la réflexion relève de l'élargissement des contours et des contenus de l'activité agricole dans un contexte post-productiviste. Le sujet apparait relativement nouveau ou inédit, encore peu traité en sciences sociales dans les années 2000. La recherche est pluridisciplinaire ; les travaux sur l'autonomie menés par les socio-anthropologues croisent les recherches d'agronomes, d'économistes, de gestionnaires, de géographes. Les notions de proximité, de ressources territoriales, de territorialisation, de singularisation de territoires par les projets, associées aux réflexions sur les représentations et les identités professionnelles agricoles, sur les innovations techniques et sociales, constituent des références communes ou discutées en commun. L'interrogation centrale (" autonomie agricole et projets collectifs ou de territoire ") nous porte sur des projets locaux, fermiers, à bien distinguer des logiques agro-industrielles qui peuvent être concurrentes mais dont les objectifs sont différents. 7 actions dans 4 départements de l'Ouest français (Calvados, Orne, Mayenne et Maine-et-Loire) ont été étudiées, à partir de deux types de productions agro-énergétiques et d'autonomie alimentaire : le bois bocage énergie (bois déchiqueté) et la fabrication d'huile végétale pure fermière, ces productions nécessitant la mutualisation de matériels agricoles en CUMA. Le choix de terrains " ouest français " prend tout son sens par l'interrogation centrale posée. En effet, cet espace est autant une référence pour la réussite et les dérives du modèle productiviste que pour l'invention de contre-modèles, critiques du productivisme dominant, comme en attestent le CEDAPA d'André Pochon et le RAD. Parallèlement, ces régions d'élevage en contexte bocager sont propres à porter les ambitions d'autonomie en alimentation animale (hvp et tourteaux chez les éleveurs), en énergie, avec la présence d'un potentiel emblématique de l'Ouest, le bois du bocage. De plus, l'importance de l'agriculture de groupe (GAEC, CUMA) et des mouvements coopératifs rend compte de la dimension ESS des projets. Ces projets émanent de l'initiative d'agriculteurs, souvent acteurs territorialisés, qui sortent de la stricte sphère professionnelle pour s'inscrire dans des stratégies collectives de relocalisation économique et énergétique. Les méthodes d'enquêtes pratiquées s'accordent à ce positionnement : comprendre dans quelle mesure des conceptions/définitions et des pratiques individuelles ou collectives de l'autonomie en agriculture motivent l'implication dans une action collégiale. Ainsi, 80 personnes ont été enquêtées, soit par des enquêtes qualitatives, d'abord informatives et de contexte (techniciens, élus, agents), soit sous forme d'entretien non directif à forte dimension biographique et narrative pour les agriculteurs-initiateurs/moteurs (une vingtaine, avec des doubles-casquettes). La dimension " économie sociale et solidaire " est une entrée seconde, mais pas secondaire, de l'HDR. La recherche s'attache à des coopératives particulières, de proximité, construites à l'échelon local pour le local (CUMA, SCIC), pour lesquelles la dimension d'utilité sociale des projets ne vise pas le profit à court terme, mais l'accomplissement d'ambitions socio-territoriales, qui vont de la valorisation des ressources locales à l'entretien d'un bien public comme le paysage. La dimension technique touche au cœur de l'activation des ressources transformant des déchets en potentiels utilisables: sans les outils de déchiquetage, les branches d'émondage des arbres sont brûlées en bout de champ. L'organisation collective s'avère, de plus, nécessaire à la mutualisation des matériels. Les expérimentations menées en CUMA permettent un partage social (pas seulement financier) du risque. Surtout, les matériels s'inscrivent dans une chaîne technique au-delà du monde agricole, avec les collectivités locales et les chauffagistes (chaudières automatiques), rendant les équipements (leur fiabilité) interdépendants dans la crédibilité des filières locales. Parallèlement, l'HDR questionne des projets agricoles en circuits courts hors alimentation humaine, ce qui a été jusque-là peu traité en géographie. Leur particularité est de relever souvent davantage de circuits " locaux " que " courts " car, contrairement à un circuit court alimentaire classique, la part d'autoconsommation y est forte. Toutefois, le processus d'activation de la ressource exige une organisation collective par la mutualisation des matériels. Les actions agro-énergétiques correspondent à des productions, à des activités additionnelles ou secondaires dans le système de production. Il s'agit d'innovations peu transformatrices qui devraient permettre une meilleure " adoptabilité " par les agriculteurs. Les projets agro-énergétiques sont multidimensionnels, à la fois production d'un bien (qui peut être marchand), d'une externalité positive, voire d'un service environnemental, par la lutte contre l'effet de serre, par l'entretien de la haie, du paysage. Le fonctionnement de ces circuits locaux repose sur le triptyque suivant : reproductibilité de la démarche car produit ou production banale, non liée à une référence de terroir/territoire a priori ; spécification de l'actif par le multipartenariat localisé (au caractère diversifié et singulier, associant des collectivités locales, des entrepreneurs privés, des coopératives et des associations) ; non transférabilité des externalités produites. La définition de l'autonomie est traversée par les ruptures de paradigmes réelles entre les différentes conceptions de l'agriculture et du développement agricole. La consommation sobre en intrants est un critère partagé par tous les réseaux professionnels agricoles. Ainsi, l'alimentation du bétail (consommation d'énergie indirecte) et les consommations d'énergie directe, sont au cœur des critères a minima de l'autonomie. Toutefois, les tenants de l'agriculture autonome, économe et durable comme les Civam ou le RAD, lui opposent une conception holiste tout en défendant le caractère heuristique de la démarche " d'aller vers plus d'autonomisation ". En réalité, les projets étudiés ont relevé de l'interconnexion de différents réseaux professionnels agricoles (RAD/Civam, CUMA et Chambres) réseaux marqués, parfois traversés eux-mêmes (CUMA), par ces ruptures de paradigmes. Ainsi, dans un contexte d'incertitudes techniques et économiques, de remises en cause de vérités qu'on pensait acquises, d'exigences de verdissement, des transversalités et porosités dans les choix techniques et les conceptions des agriculteurs sont mises en évidence. Parallèlement, il existe une dimension territoriale de l'autonomie, par la mobilisation de ressources locales et par la complémentarité dans l'utilisation des ressources. Les proximités géographiques et organisées sont valorisées dans un fonctionnement local en lien avec les collectivités territoriales. Un glissement de l'entraide " agricole " vers une entraide et une autonomie " pour le territoire " s'opère, interrogeant les ambitions du développement rural. L'autonomie procède d'un triple élargissement de l'entraide rurale : en termes de parties prenantes, en termes de contenu, par une capacité entrepreneuriale collective et en termes de périmètre d'action, avec un élargissement au Pays, voire au département (SCIC départementales ou CUMA d'innovation). Le passage de la CUMA à la SCIC, traduction juridique de ce glissement de l'agricole au territoire, illustre l'évolution actuelle des missions des CUMA vers des activités de services en direction des collectivités locales où elles trouvent les limites de leur statut. Le choix de la SCIC est l'occasion d'affirmer une ambition socio-territoriale collective par une double innovation, tant dans l'objet technique que dans sa structuration juridique. Par son multi sociétariat / multi partenariat, intégrant les collectivités locales, le statut de SCIC permet d'embrasser et de faire partager toutes les dimensions du projet : territoriales (rôle des collectivités locales ou des Pays), environnementales et paysagères (plans de gestion du bocage imposés aux fournisseurs) et sociales (recours à des structures d'insertion). C'est l'accomplissement de ces objectifs qui doit convaincre les collectivités locales de s'adresser à la filière de territoire plutôt qu'aux opérateurs industriels. En dernier lieu, la co-construction des projets procède de l'engagement d'acteurs, ce qui invite à s'intéresser à leurs motivations. Ces projets mettent en équation les projets personnels (de vie ; famille/travail) de l'exploitant, avec des initiatives entrepreneuriales qui peut être individuelles ou collectives (coopérative, par exemple) et des projets de territoires locaux. À cet égard, les agriculteurs-initiateurs doivent être considérés selon leur profil multi-actoriel qui rend compte d'une capacité inégale à " l'interconnectivité ". Certaines combinaisons sont fécondes, lorsque l'on est à la fois agriculteur " innovateur "/initiateur des outils techniques, élu local et que l'on bénéficie d'une certaine proximité avec le réseau CUMA. Les configurations sont diverses, en fonction de son échelon d'intervention dans chaque réseau et du niveau de responsabilités qu'on y exerce. Toutefois, un acteur-moteur ne suffit pas à développer une action si celle-ci n'est pas relayée par une dynamique de territoire. La notion d'encastrement socio-territorial est d'autant plus importante qu'il s'agit de co-construire des coordinations faisant intervenir des acteurs diversifiés au sein du territoire local. Ainsi, des trajectoires d'agriculteurs-initiateurs se dégagent, en fonction des évolutions de leurs identités professionnelles, personnelles, du lien famille/exploitation et selon les formes de leur insertion/implication dans les projets. La spécification de ressources a priori génériques et banales relève d'une combinatoire entre : - Une ressource " à activer ", pour une utilisation également locale, avec externalités non transférables ; - L'appropriation et la diffusion de nouveaux outils techniques, pas seulement agricoles - Les ressources du territoire c'est à dire les acteurs et les réseaux socio-territoriaux plus ou moins denses qui les animent ; les projets de territoires et les continuités (ou non) d'actions énergétiques, de stratégies liées au développement durable menées dans certains territoires et leur affichage, soulignent les dimensions temporelles de l'action ; les concernements (ou contexte de concernements) du territoire sur ces questions ; - La singularisation du multipartenariat par la mobilisation d'un capital social collectif et territorialisé, inscrit dans une structuration juridique particulière Ainsi, la territorialisation de la ressource mobilisée dans les actions locales agro-énergétiques procède de la dimension socio-territoriale d'un projet qui rencontre une logique d'organisation multipartenariale, spécifique au territoire.

Dans un contexte de changement climatique, l'intégration des énergies renouvelables aux systèmes électriques est un enjeu majeur des décennies à venir. Les énergies liées au climat (photovoltaïque, éolien et hydro-électricité) peuvent contribuer à une réduction des émissions de gaz à effet de serre. Cependant, elles sont fortement intermittentes et la production électrique associée peine à répondre à la demande.Cette étude vise à évaluer la faisabilité météorologique du développement d'un système de production électrique basé sur les sources d'énergie liées au climat (CRE - Climate-Related Energy). Nous considérons uniquement leurs variations spatiotemporelles et supposons un équilibre entre production et demande moyennes. Nous avons développé CRE-Mix, une chaîne de modèles permettant de convertir les variables météorologiques en chroniques énergétiques. Cet outil permet l'estimation des fluctuations spatiotemporelles de production et de demande énergétiques résultant de la variabilité hydro-climatique. Pour une sélection de régions en Europe, nous évaluons la facilité d'intégration des CRE en fonctions de leur cohérence temporelle avec la demande. Pour chaque source d'énergie et de multiples mix énergétiques nous estimons successivement (i) le taux de pénétration moyen (PE), qui quantifie la proportion de demande satisfaite sur une longue période et (ii) les caractéristiques des périodes de faible pénétration pour lesquelles le taux journalier de demande satisfaite reste bas pendant plusieurs jours consécutifs. Les résultats montrent que les systèmes basés sur une seule source ont du mal à répondre à la demande et souffrent de longues périodes de faible PE, en raison de leur variabilité temporelle. Cependant, une combinaison d'énergies, l'utilisation de systèmes de stockage ou l'échange d'énergie entre régions, permettent d'augmenter fortement la fiabilité des CRE (PE proche de 100% et rares/courtes périodes de faible pénétration). Cette étude, basée sur 30 ans, a été étendue à l'ensemble de XXème siècle afin d'évaluer les fluctuations basse fréquence des CRE résultant de la variabilité interne du climat. De longues chroniques régionales de production et de demande ont été générées grâce au développement d'une méthode de descente d'échelle statistique basée sur les analogues atmosphériques (SCAMP). Cet outil génère des scénarios météorologiques multivariés physiquement cohérents. Les résultats montrent que les variations basse fréquence des CRE sont influencées par les grandes oscillations océano-climatiques. De plus, on montre que les variations multi-décennales de l'hydro-électricité sont particulièrement importantes avec notamment une différence en PE supérieure à 15% d'une décade à l'autre et des périodes de faible pénétration aux caractéristiques très irrégulières.Enfin, nous évaluons la pertinence de systèmes électriques basés sur les CRE en climat futur. SCAMP permet de produire des scénarios régionaux de variables météorologiques à partir des modèles climatiques issus des simulations CMPI5. Pour les précipitations, les tendances simulées par SCAMP sont en désaccord avec de nombreuses études. L'application de SCAMP en "modèle parfait" semble indiquer que le lien entre les situations atmosphériques de grande échelle et les précipitations totales, mais également convectives et stratiformes, change en climat futur. / In the context of climate change, the integration of renewables in electric power systems is one of the main challenges of the coming decades. Climate-Related-Energy sources (CRE - solar, wind and hydro power) can contribute to reduce the greenhouse gas emissions. However, they exhibit large spatio-temporal fluctuations and the associated intermittent electricity generation often leads to an incomplete supply-demand balance. This study aims to evaluate the meteorological feasibility of developing an electric power system that would only rely on CRE sources. We focus on the multi-scale spatio-temporal fluctuations of these renewables by assuming a balance between mean electricity production and mean energy load. We develop and use CRE-mix, a suite of models able to convert meteorological conditions into CRE time series. It gives an assessment the spatio-temporal fluctuations of power production and energy demand, resulting from the multi-scale hydro-climatic variability. For a set of European regions, we assess the ease of integration of CRE sources, regarding their temporal consistency with energy demand. For each CRE source and multiple CRE mixes, we consider in turn (i) the mean penetration rate (PE), which quantifies the proportion of satisfied demand over a long period and (ii) the characteristics of low penetration periods, defined as sequences of days for which the penetration rate is lower than a given threshold. This study proves that single CRE sources have difficulty to meet the energy demand and suffer from long low penetration periods, due to their multi-scale temporal variations. However, using some integrating factors (multi-sources, storage systems, inter-regions electric power transmission), efficiently improves the reliability of CRE-based power systems with PE rates close to 100% and rare low penetration periods.These analyses, based on a 30-yr period, are extended to the entire 20th century in order to assess the low frequency fluctuations of CRE sources resulting from the internal variability of climate. Long regional series of production and demand, were generated thanks to the development of a statistical downscaling method based on atmospheric analogues (SCAMP). It simulates physically-consistent multivariate series of meteorological parameters. The results demonstrate that these fluctuations are related to some large scale oceano-climatic oscillations. Moreover, the multi-decennial variations of hydro power are particularly large: changes in PE rates exceeding 15% from one decade to the other and uneven energy droughts characteristics.Finally, we evaluate the relevance of the CRE sources under future climate conditions. SCAMP is used to produce downscaled projections of meteorological drivers of CRE sources for the 21st century from a selection of CMIP5 climate models. The resulting scenarios for precipitation are not consistent with other studies focusing of the future modifications of this variable in Europe. The application of SCAMP in a perfect-model approach seems to indicate that the large-scale-meteorology/local-precipitation relationship is changing in the course of the 21st century, for all total, convective and stratiform precipitation.

Les problématiques énergétiques sont au sommet des préoccupations politiques dans de nombreux pays, du fait des enjeux environnementaux inhérents, du rôle moteur de l’énergie dans tous les secteurs économiques ainsi que des préoccupations relatives à l’indépendance énergétique. Cet intérêt est accru du fait de la part croissante des sources d’énergie renouvelables et intermittentes dans le mix énergétique mondial. En particulier, de par son fort potentiel et la volonté politique de soutien dont elle a bénéficié, l’énergie photovoltaïque est désormais un acteur clé dans la mutation énergétique mondiale, et son intégration dans le mix mondial doit être réalisée avec attention. Afin d’avoir une compréhension approfondie de la façon dont l’énergie solaire peut pénétrer et transformer le panorama énergétique, nous avons adopté une stratégie en trois niveaux avec une approche multidisciplinaire visant à apporter quelques réponses aux questions suivantes : i/ quel sera la position de l’énergie solaire dans le futur mix énergétique ?; ii/ du fait de son inconvénient majeur, l’intermittence, pouvons-nous fournir une architecture optimale d’une système basé sur l’énergie solaire associant des systèmes de stockage ?; iii/ quelle est l’efficacité des politiques incitatives mises en œuvre pour accélérer son déploiement ?Ainsi, dans un premier chapitre, nous analysons la position particulière de l’énergie photovoltaïque dans le mix énergétique. Après un rappel des enjeux des futurs mix énergétiques mondiaux, nous proposons une description sommaire des différentes technologies solaires et de leurs évolutions attendues en termes d’améliorations techniques et de réductions de coûts. Enfin, nous décrivons la croissance très rapide du marché photovoltaïque et de ces conséquences à la fois sur le mix électrique et sur le secteur industriel. Dans le deuxième chapitre, nous nous intéressons à la problématique de l’intégration de cette énergie intermittente dans le mix électrique, en développant une méthodologie d’évaluation multicritère ainsi qu’un outil d’optimisation multicritère sous contraintes qui permet de faire des simulations d’un système composé de panneaux photovoltaïques et de technologies de stockage. Des cas d’applications sur le cas réel du Cirque de Mafate (L’île de la Réunion, France) sont présentés pour illustrer l’intérêt de la méthode.Enfin, dans le troisième chapitre, nous questionnons l’efficacité de différentes politiques de soutien aux technologies photovoltaïques dans les pays les plus pertinents. Nous examinons plus particulièrement la corrélation entre la puissance installée, l’argent publique dépensé, ainsi que les prix de l’électricité. / The energetic issue is on the top of the political agenda in many countries, for environmental reasons, for its driving role in all the economic sectors, as well as for the energetic independency concerns. This problematic is stressed by the increasing weight of renewable intermittent power sources in the global energy mix. In particular, due to its high potential and the strong national policy support it beneficiated, solar photovoltaic energy is now a key player in the world energy mutation, and the way it is integrated into the global mix should be carefully performed. To deeply understand the way solar energy can penetrate and transform the forthcoming energy framework, we adopted a three-level strategy with an multidisciplinary approach to provide some answers to the following questions: i/ how can we situate the photovoltaic power role in future energy mixes?; ii/ due to its main drawback, intermittency, could we provide an optimal design of a system combining storage devices?; iii/ what is the efficiency of the incentive policies that are or have been implemented to accelerate its deployment?That is why, in a first chapter, the peculiar position of the solar photovoltaic energy in the energy mix is analyzed. After recalling the general issue of future global energetic mixes, we propose a brief description of the different photovoltaic technologies and their promising evolutions in terms of technical improvements and cost reductions. Then, we describe the fast growing photovoltaic market and its consequences both on the electricity mix and the industry sector.In the second chapter we investigate the issue of integrating such an intermittent energy in the electricity mix, by developing a multicriteria evaluation methodology and a multicriteria under constraint optimization tool which simulates a system composed of photovoltaic panels and storage devices. Applications on a real case in the Cirque de Mafate (L’île de la Réunion, France) are presented to illustrate the interest of our method.Finally, in chapter three, we question the efficiency of different public support policies to the photovoltaic technologies in the most relevant countries. We focus on correlating the installed power capacity with the spent public money and the electricity prices.