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'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.

Le rôle des collectivités locales dans l'organisation du service public de l'électricité est un domaine méconnu de l'action publique locale en raison du poids symbolique d'edf. Pourtant, les communes et leurs regroupements syndicaux intercommunaux, qui ont joué un rôle historique dans l'électrification du territoire national, ont su conserver d'importantes prérogatives en tant qu'autorités concédantes de ce service public. Les syndicats départementaux d'électricité sont devenus des lieux et des outils d'un pouvoir local discret pour les élus qui en ont la charge.<br />L'analyse géopolitique des relations entre les collectivités locales et l'électricité fait apparaître la diversité des acteurs et la force de leurs représentations. Prises dans le double mouvement de la libéralisation des marchés de l'énergie et de la décentralisation territoriale, les collectivités locales aspirent a renforcer leurs compétences. Par ailleurs, la décentralisation s'accompagne d'une montée en puissance des discours sur les politiques énergétiques locales et d'un conflit d'échelles et de territoires sur la " bonne " maille pour conduire ces politiques.

Une prévision correcte de la consommation d'électricité est fondamentale pour le bon fonctionnement du réseau électrique français, dont Réseau de Transport d'Electricité a la charge. Les prévisions utilisées quotidiennement par RTE sont issues d'un modèle alliant une régression paramétrique non linéaire et un modèle SARIMA.Dans l'idée d'obtenir un modèle de prévision adaptatif, des méthodes de prévision non-paramétriques ont déjà été testées sans succès véritable. On sait notamment que la qualité d'un prédicteur non-paramétrique résiste mal à un grand nombre de variables explicatives, ce qu'on appelle communément le fléau de la dimension.On a proposé récemment des méthodes semi-paramétriques d'estimation d'une régression qui améliorent l'approche non-paramétrique pure. L'une d'elles, basée sur la notion de ''directions révélatrices'' appellée MAVE (Moving Average -conditional- Variance Estimation), peut s'appliquer aux séries temporelles. Nous étudions empiriquement son efficacité pour prédire les valeurs futures d'une série temporelle autorégressive.Nous adaptons ensuite cette méthode, d'un point de vue pratique, pour prédire la consommation électrique. Nous proposons un modèle semi-paramétrique semi-linéaire, basé partiellement sur la méthode MAVE, qui permet de prendre en compte simultanément l'aspect autorégressif du problème, et l'introduction de variables exogènes. La procédure d'estimation proposée se révèle efficace en pratique.

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.

La composition des parcs électriques nationaux est basée sur le classement des différents moyens de production par rapport à leur coût marginal de génération d’électricité. Ainsi, les réserves considérables d’hydrocarbure dans les pays producteurs de pétrole ont favorisé l’usage abusif du pétrole ou du gaz naturel dans le parc de production d’électricité. L’objectif de ce travail de recherche est d’analyser des parcs de production pour ces pays producteurs en construisant le parc optimal d’électricité concernant l’usage rationnel (du point de vue économique) des différents moyens de génération d’électricité. Dans ce travail, nous évaluons la situation actuelle et future de la production d’électricité en Arabie Saoudite, en Egypte et en Iran grâce à plusieurs approches de modélisation : linéaire, dynamique et statistique. Ensuite, nous allons mener une analyse de sensibilité afin d’évaluer l’optimalité et l’efficacité de la production d’électricité en tenant compte de l’intégration des autres ressources alternatives non-carbonées. / National power generation mix composition is based on the ranking (merit-order) of the various means of production from their marginal cost of electricity generation. Thus, significant reserves of hydrocarbons in oil-producing countries favoured the abusive use of oil or natural gas in the electricity mix. The purpose of this research is to analyze the power generation mix of these countries by constructing an optimal electricity mix based on the rational use (from an economic point of view) of various electricity production means. In this work, we assess the current and future situation of electricity production in Saudi Arabia, Egypt and Iran, thanks to linear, dynamic and statistical modeling efforts. Thereafter, we will conduct sensitivity analysis to measure the optimality and efficiency of electricity generation by taking into account the integration of alternative non-fossil-fuel based resources.

Ma thèse se compose de deux parties indépendantes. La première traite decrypto-économie et la seconde d’économétrie théorique. Dans le premier chapitre, je présente un modèle qui prédit la puissance de calcul totale déployée par les mineurs en utilisant le taux de change bitcoin / dollar. Le deuxième chapitre s’appuie sur une version simplifiée du précédent modèle pour faire le constat de l’inefficacité du protocole Bitcoin actuel et proposer un moyen simple de réduire la consommation d’électricité engendrée par cette cryptomonnaie. Le troisième chapitre explique comment identifier et estimer les bornes exactes de la région d’identification de l’effet marginal moyen dans un modèle logit avec effets fixes sur données de panel. / My dissertation concatenates two independent parts. The first one dealswith crypto-economics whereas the second one is about theoretical econometrics. In the first chapter, I present a model which predicts bitcoin miners’ total computing power using the bitcoin / dollar exchange rate. The second chapter builds on a simplified version of the preceeding model to show to which extent the current Bitcoin protocol is inefficient and suggest a simple solution to lower the cryptocurrency’s electricity consumption. The third chapter explains how to identify and estimate the sharp bounds of the average marginal effect’s identification region in a fixed effects logit model with panel data.

La représentation de la consommation d’électricité et des comportements associés est abordée sous l’angle des anticipations que l’individu met en œuvre. Selon la théorie des niveaux de construit (Trope & Liberman, 2003) nous avons demandé à des individus d’apprécier leur consommation d’électricité en termes de gestes (bas niveau de construit) et de consommation (haut-niveau de construit) à différentes échelles temporelles (d’aujourd’hui à 15 ans). Dans un premier programme de recherche, les estimations étaient exprimées en termes comparatifs (se comparer à quelqu’un de votre âge). Une distance temporelle longue entraîne des estimations plus désirables dans le sens où les individus (population étudiante et générale) déclarent davantage d’actions chez eux que leurs pairs. Les participants déclarent effectuer plus de gestes et consommer moins d’électricité à long terme plutôt qu'à court terme. Cet effet est annulé par des habitudes pro-environnementales fortes et disparait au-delà de 50 ans. Des feedbacks normatifs permettent de corriger ces estimations. Un second programme de recherche portait sur l’influence de feedbacks normatifs sur la mise en veille de son ordinateur dans un contexte professionnel. Ce type de feedback permet d’obtenir une augmentation importante de mise en veille (jusqu’à un mois après) chez les individus effectuant peu par le passé ce comportement. La promotion de la réduction de la consommation d’électricité peut être renforcée par les niveaux de construit et les feedbacks normatifs. / The representation of electric energy consumption and the-related behaviours is addressed from the perspective of the individual's forecasting. According to the construal level theory (Trope & Liberman, 2003) we asked individuals to assess their electric energy consumption in terms of actions (low level of construal) and consumption (high level of construal) at different time perspectives (from today to 15 years from now). In a first research program, the assessments were expressed comparatively (same as people of my age). A long temporal distance leads to more desirable assessments in that the individuals (students and general population) reported more actions relatively to their peers. Participants stated that they would perform more actions and consume less electric energy consumption in long term rather than short term. This effect is cancelled through strong pro-environmental habits and disappears beyond 50 years old. Normative feedbacks allow for correcting these assessments. A second research program dealt with the influence of normative feedbacks on the use of the computer sleep mode within a professional context. This type of feedback provides significant increase in setting up sleep mode (up to one month after) for individuals that previously didn't do it much. The promotion of energy conservation can be enhanced by construal levels and normative feedbacks.

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.

L'approvisionnement en énergie et le changement climatique représentent aujourd'hui deux problèmes remarquables qui doivent être surmontés par la société dans un contexte de croissance de la demande d'énergie. La reconnaissance de ces problèmes par l'opinion publique encourage la volonté politique de prendre différentes actions pour les surmonter de façon aussi rapide qu'efficace. Ces actions se basent sur l'augmentation de l'efficacité énergétique, la diminution de la dépendance sur les énergies fossiles et la réduction des émissions de gaz à effet de serre. Dans ce contexte, les systèmes électriques subissent des changements importants au niveau de leur planification et de leur gestion. D'une part, les structures verticalement intégrées sont en train d'être remplacées par des structures de marché d'électricité donnant naissance à plusieurs acteurs au niveau du fonctionnement des marchés et de la production, distribution et commercialisation d'électricité. D'autre part, les systèmes électriques qui se basaient sur la production d'énergie issue de grandes centrales génératrices voient arriver aujourd'hui la fin de vie de ces grandes centrales. Le rôle de la production répartie d'électricité à partir de technologies telles que l'éolien et le solaire devient de plus en plus important dans ce contexte. Cependant, l'intégration à grande échelle de ces types de ressources réparties pose plusieurs défis liés, par exemple, aux incertitudes associées à la variabilité de la production de ces ressources. Toutefois, des systèmes combinant des outils avancés de prédiction de l'éolien ou du solaire peuvent être combinés avec des éléments contrôlables tels que des moyens de stockage d'énergie, des turbines à gaz ou de la demande électrique contrôlable, peuvent être créés dans le but de réduire les impacts associés à ces incertitudes. Ce travail de thèse traite de la gestion, sous conditions de marché libéralisé d'électricité, de ce type de systèmes qui fonctionnent comme des sociétés indépendantes qui sont ici nommées cellules des systèmes électriques. À partir de la bibliographie existante, une vision unifiée des problèmes de gestion des systèmes électriques est proposée comme un premier pas vers la gestion d'ensembles de cellules des systèmes électriques dans un cadre de gestion multi-cellule. Des méthodologies pour la gestion journalière et optimale de ce type de cellules sont proposées, discutées et évaluées dans un cadre à la fois déterministe et stochastique, ce dernier intégrant dans le processus de gestion les incertitudes liées au problème. Les résultats obtenus montrent que l'utilisation des approches proposées peut conduire à des avantages importants pour les opérateurs chargés de la gestion de cellules des systèmes électriques.