Avec la crise pétrolière annoncée depuis quelques années déjà, le recours aux énergies alternatives connait une forte expansion ; parmi elles, l'énergie photovoltaïque, est une technologie prometteuse en termes de sécurité d'approvisionnement et de préservation de l'environnement. Néanmoins, elle présente deux principaux inconvénients : la production d'énergie n'est pas continue et la tension aux bornes des panneaux dépend fortement de la charge connectée. A travers nos travaux de recherche, nous proposons un système photovoltaïque autonome avec stockage permettant de réduire les contraintes citées plus haut. D'une part, un algorithme MPPT (Maximum Power Point Tracking) auto-adaptatif permet aux panneaux photovoltaïques de fonctionner suivant leur tension optimale, fournissant ainsi le maximum de puissance. D'autre part, l'unité de stockage d'électricité a été optimisée : en plus des batteries au plomb conventionnellement utilisées, des supercapacités ont été ajoutées en vue d'obtenir une unité hybride de stockage. Ainsi, les supercapacités remplissent une fonction « puissance » en faisant face aux pics de puissance, et les batteries la fonction « énergie » . L'ajout des supercapacités permet ainsi de mieux préserver les batteries en leur évitant de profondes décharges. Enfin, une gestion globale efficace permet au système de fournir un rendement optimal. / With the oil crisis announced in recent years, the use of alternative energy is experiencing strong growth, among them; photovoltaic energy is a promising technology in terms of supply security and environmental preservation. However, it has two main disadvantages: the production of energy is not continuous and the voltage across the PV panels heavily depends on the connected load. Through our research, we propose an autonomous photovoltaic system with storage to reduce the constraints mentioned above. On one hand, an auto-adaptive MPPT (Maximum Power Point Tracking) algorithm allows photovoltaic panels to operate according to their optimal tension, thus providing maximum power. On the other hand, the storage device has been optimized: supercapacitors are added to lead-acid batteries to obtain a hybrid storage unit. Thus, supercapacitors perform a "power" function by facing power peaks, and batteries, an "energy" function. The addition of supercapacitors preserves the batteries by avoiding deep discharge. Finally, an effective overall management allows the system to provide optimal performance.

La libéralisation des marchés de l'électricité associée à l'intégration des énergies renouvelables a conduit à introduire la notion d'utilisation locale de ces nouvelles sources de production. L'objectif de ce travail est de proposer une méthodologie de supervision multi-niveaux et d'optimiser la supervision des ces unités de production. Le système hybride pris en compte dans cette thèse est une combinaison de trois microturbines à gaz, une centrale photovoltaïque, et un système de stockage à court terme (supercapacités), connecté à un réseau électrique. La supervision à moyen terme est un traitement du problème d'engagement unité (Unite Commitment Problem), qui consiste à coordonner la production d'unités génératrices, de façon à satisfaire une demande globale d'électricité prévisionnelle sur 24h tout en minimisant le coût du carburant et les émissions toxiques (CO et NOx) et en respectant les contraintes physiques et opérationnelles de chaque unité. Nous n'avons pas traité les rejets de CO2. Dans cette thèse, une supervision temps réel à base de logique floue a été proposée. Une méthodologie des plans d'expériences (Experimental Design Method EDM) a été suggérée afin d'améliorer la méthodologie graphique en minimisant certaines fonctions objectifs et optimisant les paramètres du superviseur flou. Cette stratégie de supervision a été finalement validée sur une centrale multisource combinant dispositifs réels et simulation temps réel.

Ce travail porte sur l’élaboration et la caractérisation d’électrolytes destinés à l’application supercondensateurs sur des gammes de températures étendues. Dans un premier temps, trois électrolytes à base de liquides ioniques (LI) et d’un solvant organique, la-butyrolactone (GBL) ont été sélectionnés. Leurs stabilités électrochimiques et thermiques, ainsi que leurs propriétés physico-chimiques telles que la conductivité ionique et la viscosité, ont été mesurées entre -50°C et 100°C. Ces expériences ont également été effectuées sur les LI purs (EMITFSI, Pyr13FSI et Pyr14TFSI), ce qui a permi de mettre en avant l’intérêt de l’ajout de solvant sur les LI, en particulier pour des applications à basses températures. Des études de vieillissements à 100°C et -50°C de supercondensateurs classiques (séparateur en cellulose) ont permi de démarquer l’électrolyte EMITFSI/GBL de par sa grande stabilité à ces températures extrêmes.Dans un second temps, des gels électrolytiques ont été synthétisés afin d’être utilisés comme séparateurs, évitant ainsi d’éventuelles fuites d’électrolyte. Il s’agit de Réseaux semi-Interpénétrés de Polymères (semi-RIP), dont le réseau principal est formé à partir de poly(oxide d’ethylène) (POE), dans lequel se trouvent des chaines de caoutchouc naturel: le nitrile butadienerubber (NBR). Le réseau POE assure une bonne conductivité ionique, tandis que l’élastomère (NBR) améliore la tenue mécanique du gel. Différentes proportions d’électrolytes ont été testées lors de la synthèse de gels, ainsi que différents ratios NBR/POE. De la même façon que pour les électrolytes liquides, les gels électrolytiques ont été caractérisés. A 100°C, les performances des supercondensateurs constitués du séparateur gel le plus intéressant (NBR/PEO : 40/60 en masse) sont similaires, voire meilleures que celles des supercondensateurs classiques. Lors de travaux futurs, ces gels électrolytiques seront également testés à basse température. / This work has been focusing on the synthesis and characterization of electrolytes for supercapacitor applications over a wide temperature range. First, three electrolytes based on Ionic Liquids (ILs) and an organic solvent, -butyrolactone (GBL) were selected. Many characterizations of these IL/GBL mixtures were performed from -50°C to 100°C: electrochemical and thermal stabilities, but also ionic conductivity and viscosity. These experiments were also performed on the three neat ILs (EMITFSI, Pyr13FSI and Pyr14TFSI). Results were compared to IL/GBL mixtures and brought to light the benefit from solvent addition upon ILs for applications at low temperature. Fast ageing has been realized at 100°C and -50°C on classical coin cells (cellulose separator), and systems based on the EMITFSI/GBL electrolyte have the longest lifetime.In a second time, gel electrolytes have been synthesized in order to be used as separators, thus preventing electrolyte leakage in the supercapacitor. It was decided to study semi-InterPenetrating Networks (semi-IPNs) synthesized with EMITFSI/GBL as the electrolyte. Semi-IPNs are based on Poly(ethylene oxide) (PEO) and Nitrile Butadiene Rubber (NBR). The PEO network facilitates the ion mobility of the electrolyte while NBR chains improve the mechanic behavior of the gel. Different proportions of electrolytes were tested, as well as different ratios NBR/PEO. Gel electrolytes have been characterized similarly to liquid electrolytes (ionic conductivity, electrochemical and thermal stability). At 100°C, performances of supercapacitors composed of the most interesting gel electrolyte ((NBR/PEO : 40/60 by weight) are at least as good as those of classical separators. Future work will be devoted to ageing at low temperature.