L'épuisement progressif des ressources fossiles a entrainé ces dernières années un transfert d'intérêt des matériaux synthétiques vers les matériaux issus de ressources renouvelables. Ces derniers peuvent être élaborés à partir de polymères et/ou de synthons présents dans la biomasse. Dans ce contexte, la synthèse de nouveaux biomatériaux à base de poly(3-hydroxyalcanoate)s (PHAs) et d'isosorbide a été réalisée. L'obtention d'architectures linéaires et réticulées a permis d'obtenir des propriétés diversifiées. Dans un premier temps, nous avons préparé des unités fonctionnalisées, appelées briques élémentaires réactives, à base de PHAs et d'isosorbide. Des oligomères de PHAs téléchéliques fonctionnalisés diols, dihydroxy-acides, diallyls, di-triethoxysilanes ou encore diepoxys ont été produits en utilisant l'activation micro-ondes. Parallèlement, des dérivés d'isosorbide fonctionnalisés diallyls, diepoxys et di-triethoxysilanes ont été synthétisés via des réactions de chimie organique comme la condensation d'isocyanate ou la synthèse de Williamson. Dans un second temps, ces briques élémentaires ont été combinées pour former des structures originales dotées de propriétés novatrices. La synthèse de copolymères linéaires P(HBHV-co-isosorbide) a permis l'augmentation de la température de transition vitreuse (Tg) des PHAs jusqu'à 34°C. Plusieurs types d'architectures réticulées ont également été obtenues. Des réseaux hybrides à base de PHA et/ou d'isosorbide possédant une stabilité thermique jusqu'à 360 °C ont été synthétisés par voie sol-gel. La synthèse de réseaux organiques a permis l'élaboration d'un film polyether-co-polyester PHA/isosorbide partiellement dégradable. L'étude se termine par la synthèse par voie thiol-ène de revêtements antibactériens à base d'isosorbide; elle confirme que la synthèse de nouveaux matériaux fonctionnels peut s'envisager grâce à l'exploitation des bioressources / The progressive exhaustion of the fossil resources has entrainé these last years a transfer of interest of the synthetic materials towards materials stemming from renewable resources. The latter can be developed from polymers and/or from synthons presents in the biomass. In this context, the synthesis of new biomaterials with poly (3-hydroxyalcanoate ( PHAs) and of isosorbide was realized. The obtaining of linear architectures and réticulées allowed to obtain diversified properties. At first, we prepared fonctionnalisées units, called elementary reactive bricks, with PHAs and with isosorbide. Oligomères of PHAs téléchéliques fonctionnalisés diols, dihydroxy-acid, diallyls, di-triethoxysilanes or still diepoxys was produced

Ce travail est effectué dans le cadre d'une thèse Conventions Industrielles de Formation par la Recherche (CIFRE) entre l’entreprise Sophia Antipolis Énergie Développement (SAED) à Valbonne et l'Institut Matériaux Microélectronique Nanosciences de Provence (IM2NP) – CNRS – Université du Sud Toulon-Var.L’objectif de cette collaboration est l’évaluation du potentiel technico-économique de divers matériaux pour le stockage de l’énergie thermique par chaleur latente, adapté aux niveaux de température des capteurs solaires développés par SAED. En effet, le stockage de l’énergie est un des principaux verrous technologiques reconnus pour les procédés ayant recours à des énergies renouvelables intermittentes et en particulier pour les centrales héliothermodynamiques.Après une introduction sur le potentiel et l’intérêt des centrales solaires thermodynamiques à basse température, un bref état de l’art des principaux types de stockage de l’énergie est présenté. Le deuxième chapitre aborde plus en détail le principe du stockage thermique par chaleur latente et recense une centaine de matériaux sélectionnés dans la littérature pour leur changement de phase dans la gamme de température 70 - 140°C. Les critères de sélection retenus y sont exposés.Des analyses thermiques par calorimétrie différentielle à balayage sont effectuées de façon systématique sur les différents Matériaux à Changement de Phase (MCP) sélectionnés. Les résultats de ces mesures, présentés dans le chapitre III, caractérisent avec précision le comportement de ces matériaux au chauffage. La transformation au refroidissement est étudiée au moyen d’un dispositif conçu spécifiquement pour représenter au mieux les conditions imposées dans une enceinte industrielle. Cette étude, présentée dans le chapitre IV, permet d’affiner la sélection des MCP pour ne garder que ceux dont la réversibilité du changement d’état est compatible avec une utilisation industrielle en tant que milieu de stockage de l’énergie thermique. Les chapitres V et VI permettent d’étudier plus en détails les spécificités de deux types de MCP que sont les polyols et les mélanges eutectiques de nitrates.Le dernier chapitre est consacré à la modélisation des échanges thermiques au sein d’une cuve de stockage contenant un MCP encapsulé. L’objectif est de disposer d’un outil de prédiction des performances d’une unité de stockage par chaleur latente, afin d’analyser l’influence des différentes solutions envisagées sur le productible d’une centrale thermodynamique solaire et leur impact sur le coût du kWh électrique produit. / This work of thesis is done within the framework of industrial agreements research training, between the company Sophia Antipolis Energie Développement (SAED) in Valbonne, and the Institut Matériaux Microélectronique Nanosciences de Provence (IM2NP) – CNRS – University Sud Toulon-Var.The aim of this collaboration is to investigate the technical and economic potential of various materials for thermal energy storage by latent heat, suitable for temperature levels of the solar collectors developed by SAED. Indeed, energy storage is a major technological barrier to the process resorting to intermittent renewable energies and especially for thermodynamic solar power plants.After an introduction on the potential and interest of solar power plants working at low temperature, a brief state of art of the main types of energy storage is presented. The second chapter addresses in detail the principle of thermal storage by latent heat and identifies a hundred of selected materials from the literature for phase change in the temperature range 343 - 413 K. The selection criteria are exposed.Thermal analyses by differential scanning calorimetry are carried out systematically on the various selected Phase Change Materials (PCMs). The results of these measurements, presented in chapter III, accurately characterize the material behavior when heated. The transformation on cooling is studied using a device specifically designed in order to be more representative of conditions found in an industrial enclosure. This study, presented in chapter IV, allows refining the selection of PCMs retaining only those whose phase change reversibility is compatible with an industrial use as medium for thermal energy storage. Chapters V and VI are used to study in further detail the specifics of two types of MCP, respectively polyols and eutectic mixtures of nitrates.Final chapter deals with the modeling of heat transfer into a storage tank containing encapsulated PCM. The aim is to provide a tool for predicting the performance of a latent heat storage unit, in order to analyze the influence of different options on the solar power plant energy yield and their impact on the kWh cost.

Cette thèse se situe dans le cadre de l'étude des réseaux faiblement interconnectés (puissance échangée limitée)ou isolés, alimentés principalement par des sources d'origine renouvelable. Afin d'équilibrer à chaque instant la production et la consommation, des groupes électrogènes ou des systèmes de stockage sont insérés. Les travaux portent sur deux grands objectifs. Le premier est de déterminer un mode de fonctionnement des moyens de stockage et de production afin d'exploiter le système à coût minimal en fonction des conditions météorologiques (prévision de la production renouvelable), tarifaires et de la consommation. Une seconde méthode d'optimisation est développée, prenant compte également les contraintes du réseau. Le deuxième objectif est la détermination de la meilleure localisation des moyens de stockage et de production sur le réseau. Une installation optimale permet de réduire les pertes en ligne, d'améliorer la qualité de la tension et ainsi de limiter le renforcement du le réseau aux points critiques. Le concept de stockage réparti (ou décentralisé) est introduit. La répartition de la capacité globale de stockage et le choix des paramètres de fonctionnement des onduleurs (pour répartir les appels de puissance) sont proposés. La simulation d'un cas d'application (réseau de Corse) permet de valider les outils développés.

Cette thèse se consacre à l’étude du cadre juridique de la transition énergétique depuis 2012, année depuis laquelle l’expression a connu une utilisation croissante dans le domaine des politiques publiques en matière d’énergie et d’environnement. Le champ des évolutions juridiques frappées du sceau de la transition énergétique est si vaste que ces travaux se sont concentrés sur la règlementation des énergies renouvelables électriques prééminentes que sont l’éolien terrestre et le solaire photovoltaïque. Il en ressort que le droit de la transition énergétique se situe au carrefour d’autres droits plus anciens, plus établis. De nature évolutionnaire plus que révolutionnaire, il se coule dans le cadre existant et se soumet aux principes classiques du droit. De nos travaux ressort notamment qu’il fait un usage immodéré d’instruments de planification le soumettant potentiellement à une obligation de résultats mesurables. Il est aussi amené à intégrer des considérations de justice très contemporaines, liées à sa finalité, faisant de lui davantage qu’un droit purement technique. Toutefois, il a été marqué par une confusion certaine lors du processus de rédaction de la loi relative à la transition énergétique pour la croissance verte, du fait de son volume, de ses conflits et des failles inhérentes aux institutions de la Ve République. Ce contexte n’ayant pas favorisé l’émergence d’un droit stable et de qualité, il manque de sécurité juridique. Enfin, il se révèle être plus souvent un frein qu’un facilitateur pour le développement des énergies renouvelables, alors qu’il est mal écrit et mal armé quand il s’agit d’organiser la diminution de la part du nucléaire dans le mix électrique. / This doctoral thesis aims to study the legal framework of the energy transition in France since 2012. From this year on, the term “energy transition” has been increasingly used in environment and energy-linked public policies. The scope of the legal developments related to the energy transition is so wide that this work has only focused on the rules applicable to renewable sources of electricity, especially onshore wind and solar photovoltaics. As a result, it appears that the energy transition law lies at a crossroads between older and more recognised fields of the Law. Evolutionary more than revolutionary, it fits into the existing frame and submits itself to the classical principles of Law. Among the outcomes of this research, we found that the energy transition law is making a strong use of planning tools, potentially placing it under a measurable performance obligation. It is also forced to integrate very contemporary notions of justice, linked to its finality, denying it the qualification of a solely technical law. However, there was confusion in the writing process of the Energy Transition for Green Growth Act, the flagship energy transition act, because of its size, its conflicts and the inherent flaws of the institutions of the 5th Republic. This context did not promote the emergence of a stable and high-quality law. Actually, it is lacking of legal certainty. Finally, energy transition law is more often than not placing a break on than facilitating the development of renewable energy, while it is badly written and ill-equipped to organise the decrease of nuclear energy into the electrical mix.

La littérature théorique portant sur le phosphore considère que le marché de la ressource est parfaitement concurrentiel, alors que son fonctionnement montre, en réalité, qu'il en est autrement. En effet, plusieurs interactions stratégiques existent sur ce marché. L'objectif principal de cette thèse est de reconsidérer ce marché dans un cadre de concurrence imparfaite. Il s'agit, particulièrement, d'analyser l'effet du recyclage sur l'extraction d'une ressource épuisable, sur la dynamique du prix de la ressource, sur sa date d'épuisement et sur la réduction de la pollution aquatique. Cette thèse est organisée autour d'une introduction générale et de cinq chapitres théoriques qui s'intéressent tous à l'économie du phosphore ou des ressources épuisables. Le premier considère un modèle à deux périodes où un pays extracteur et un pays recycleur se concurrencent en quantités. Nous supposons que le phosphore extrait et le phosphore recyclé sont des substituts stratégiques. Nous montrons que l'effet du recyclage sur les quantités extraites par le monopole est très sensible au niveau des réserves qui sont détenues par ce dernier. Le deuxième chapitre est une extension en temps continu du premier à horizon infini. Il analyse l'effet du recyclage du phosphore sur l'extraction du monopole et sur la dynamique du prix de la ressource. Nous utilisons un modèle de contrôle optimal et montrons que le prix de la ressource n'augmente toujours pas au fil du temps. Le troisième chapitre considère que l'extraction et le recyclage peuvent être soit des substituts stratégiques, soit des compléments stratégiques. Il considère un modèle à deux périodes et montre que l'effet du recyclage sur la recette marginale de deuxième période du monopole et sur ses quantités extraites dépend de si les quantités extraites et recyclées sont des substituts ou des compléments stratégiques. Le quatrième chapitre montre que le détenteur de la ressource arbitre entre accepter l'entrée du secteur de recyclage et l'empêcher. La dernière stratégie prend deux formes: soit l'extracteur dissuade l'entrée, soit il la bloque. Nous utilisons un modèle à deux périodes et montrons que la stratégie adoptée par le détenteur de la ressource dépend de la taille des coûts fixes du recycleur et du niveau de rareté de la ressource. Le cinquième chapitre s'intéresse aux problèmes d'épuisement du phosphore et de la pollution aquatique. Nous considérons une firme qui extrait et recycle le phosphore. Nous analysons le rôle de la combinaison d'une taxe et d'une subvention. Nous montrons que la combinaison de ces deux instruments permet de réduire la pollution et de prolonger la durée de vie du phosphore. / The theoretical literature that deals with phosphorus considers the market of the resource as being perfectly competitive, whereas the reality of this market suggests otherwise. Indeed, several interactions occur in this market. The main aim of this thesis is to rethink this market in an imperfectly framework. More specifically, we analyze the effect of recycling on the extraction of an exhaustible resource, on the dynamic of the resource price, on its date of depletion and on the reduction of water pollution. This thesis consists in a general introduction and five theoretical chapters all dealing with the economics of phosphorus or of exhaustible resources. Chapter 1 considers a two-period model where an extractor and a recycler compete with quantities. We assume that extracted and recycled phosphorus are strategic substitutes. We show that the effect of recycling on the extracted quantities strongly depends on the level of the stock of phosphorus. Chapter 2 extends the previous chapter in a continuous time framework over an infinite horizon. It investigates the effect of phosphorus recycling on the monopolist's extraction and on the dynamic of its price. We postulate an optimal control model and show that the price of the resource does not necessarily increase through time. Chapter 3 considers that extraction and recycling can be either strategic substitutes or strategic complements. In a two-period model, we show that the effect of recycling on the monopolist's second-period marginal revenue and on its extracted quantities depends on whether extracted and recycled products are strategic substitutes or strategic complements. Chapter 4 considers that the extracting sector chooses between accommodating or preventing the recycler's entry. The entry prevention can take two forms: either deterring or blockading. In a two-period model, we show that the strategy of the extractor depends on the level of the fixed costs incurred by the recycler and on whether the resource is scarce or not. Chapter 5 addresses the problems of phosphorus exhaustion and water pollution. We consider one firm that extracts and recycles phosphorus. We investigate the influence of a tax-subsidy scheme. We show that a combination of these two instruments enables to reduce water pollution and to prolong the lifetime of phosphorus.

Le but de cette thèse est l'optimisation de la production de l'électricité renouvelable pour site isolé de faible puissance. Un système, utilisant deux sources renouvelables : photovoltaïque et éolienne, est étudié afin d'améliorer le rendement énergétique de l'énergie produite. Pour la chaîne de conversion photovoltaïque, un contrôleur pour suivre le point de puissance maximale est conçu en utilisant l'approche de recherche directe (méthode Perturbe & Observe) combinée avec la logique floue, tout en prenant en compte le sens de variation des perturbations. Avec cette combinaison, on peut éviter des défauts de la méthode Perturbe & Observe, s'affranchir des informations sur les caractéristiques du panneau photovoltaïque et des conditions climatiques. Egalement, pour la chaîne de conversion éolienne de petite puissance fonctionnant à vitesse variable couplée à un générateur synchrone à aimant permanent, un contrôleur pour suivre le point de puissance maximale est proposé qui est basé sur le même principe par rapport à la chaîne de conversion photovoltaïque. Cette approche proposée a l'avantage de l'utilisation d'un capteur de tension au lieu d'un capteur de vitesse, ceci présente un intérêt certain notamment pour sites isolés par rapport aux autres solutions. Enfin, pour la réalisation d'un système de production d'électricité hybride, un superviseur est conçu pour obtenir un comportement optimal du système en fonction des variations de la charge et de la production en prenant en compte du système de stockage et de délestage. Pour chaque point abordé, des études en simulation sont fournies pour montrer l'efficacité des approches proposées. / The objective of this thesis is to optimize the production of renewable electricity for small isolated network. A system using two renewable sources: solar and wind power, is studied in order to improve the efficiency of energy extracted. For the photovoltaic conversion system, a maximum power point tracking controller is designed using direct searching approach (method Perturbe & Observe) combined with fuzzy logic, taking into account the direction of perturbation. This combination can avoid the disadvantages of the method Perturbe & Observe, and not requires any information about the generator's characteristics or climate conditions. Similarly, for the variable speed wind turbine using permanent magnet synchronous generator, a controller to track the maximum power point, based on the same principle with photovoltaic conversion system, is proposed. This approach has the advantage of using a voltage sensor instead of a speed sensor, this presents a particular interest for stand-alone system comparing to other solutions. Finally, for the realization of hybrid generation system, a fuzzy supervisor is adapted to obtain an optimal behavior of the system according to the variations of load demand and extracted power, taking into account the storage and dissipation system. For each issue, simulation studies are provided to show the effectiveness of the proposed approaches.

La forte proportion des sources d'énergie intermittentes présente de nouveaux défis pour la stabilité et la fiabilité des réseaux électriques. Dans ce travail nous considérons la connexion de ces sources avec et un système de stockage hybride via un MicroGrid à courant continu (DC) afin de satisfaire les contraintes de connexion au réseau (les Grid-Codes). L'objectif principal ici est de concevoir un système pouvant répondre à ces exigences et nous permettant d'obtenir un comportement Plug and Play; cette approche est basée sur la "philosophie System of Systems ". utilisant des méthodologies de contrôle distribué.Cette thèse constitue une contribution au contrôle DC MicroGrid et introduit une analyse rigoureuse de la dynamique du system. La stabilisation du système repose sur des dispositifs de stockage: les batteries pour l'équilibre énergétique et la réponse à long terme des variations des flux d'énergie tandis que les supercondensateurs traitent l'équilibre des puissances et des variations rapide du system.Nous présenterons d’abord l’analyse du MicroGrid DC dont le contrôle est conçu à partir des modèles détaillés des sources d’énergie et des systèmes de stockage. Ce réseau peut présenter un comportement instable créé par intermittence de la source, les commutation des convertisseurs et leurs électroniques puissance et les courants oscillatoires produits par certains types de charges. Par conséquent, le système est sujet à des variations rapides et lentes. . La stabilisation de tels systèmes reposera sur le fonctionnement de différentes technologies de stockage, telles que la batterie et les supercondensateurs, qui opèrent dans différentes échelles de temps.Nous proposons un schéma de contrôle hiérarchique, basé sur la théorie du contrôle non linéaire, en particulier de Lyapunov, le backstraping et d’entrée / sortie de feedback linéarisation. Le DC MicroGrid proposé et son contrôle sont vérifiés à la fois par simulations et par expérimentation Les résultats montrent la bonne performance du système sous des variations de production et de consommation. / The large penetration intermittent energy sources, presents a new challenges to power systems' stability and reliability; we consider in this work their connection through a Direct Current (DC) MicroGrid and a hybrid storage system, in order to satisfy constraints of connection to the network (the so-called Grid-Codes). The main objective here is to design a system that can fulfil these requirements and allow us to attain a Plug and Play behaviour; this approach is based on the “System of Systems philosophy'' using distributed control methodologies.This thesis constitutes a contribution for DC MicroGrid control and introduces a rigorous dynamics' analysis.. The stabilization of the system is based on storage devices: batteries for energy balance and long term response of power flow, while supercapacitors deal with power balance and fast response.First it will be presented the analysis of the DC MicroGrid which control is designed based on detailed models of energy sources and storage systems. This grid may present an unstable behaviour created by the source’s intermittent output power, switching ripples from the power converters and their power electronic and oscillatory currents produced by some types of loads. Therefore the system is subject to both fast and slow variations. The stabilization of such systems will be based on the operation of different technologies of storage, such as battery and supercapacitor, in different time scales.We propose a hierarchical control scheme, based on nonlinear control theory, in particular Lyapunov, backstepping and input/output feedback linearization. The proposed DC MicroGrid and its control are then verified both by computer simulations and by experiments. The results show the good performance of the system under variations on production and on consumption

Titre de l'écran-titre (visionné le 14 août 2023) / Des études récentes se sont concentrées sur la production d'énergie à partir de sources différentes des combustibles fossiles. Parmi ces autres sources, la production d'hydrogène vert par photocatalyseurs a attiré l'attention ces dernières années, en particulier l'utilisation de cadres métallo-organiques (MOF) qui a donné des résultats en matière de production d'hydrogène grâce à la surface élevée, à la taille adéquate des pores, à la grande stabilité et à la composition ajustable de ce type de matériaux. Néanmoins, ces matériaux souffrent de la recombinaison des charges électron-trou, de problèmes de stabilité et d'une faible absorption de la lumière. Pour améliorer les performances des MOF, de nombreuses méthodes de synthèse sont mises en place, ainsi que des stratégies qui impliquent l'utilisation de co-catalyseurs, la modification superficielle et le dopage, entre autres. L'une des stratégies explorées consiste à tirer parti des phénomènes de résonance plasmonique locale (LSPR) affichés par des nanoparticules de métaux nobles de tailles spécifiques. Ces nanoparticules améliorent les propriétés d'absorption de la lumière du MOF et génèrent des paires électron-trou qui peuvent être facilement transférées à des matériaux liés pour conduire des réactions d'oxydoréduction dans les centres actifs du matériau. Pour tirer parti de cet effet, il est important de contrôler la taille des nanoparticules, la méthode de liaison avec le photocatalyseur et la morphologie, entre autres. Le présent document donne un aperçu des différents matériaux utilisés pour la production d'hydrogène, des différentes techniques permettant d'améliorer les performances de ces matériaux, comme les matériaux à effet LPRS, les photocatalyseurs à atome unique et les MOF de porphyrine, afin d'identifier les opportunités et les défis liés à la mise en œuvre de ces matériaux pour la production photocatalytique d'hydrogène. / Recent studies have focused on the generation of energy from sources different than fossil fuels, among these other sources, the green hydrogen generation through photocatalysts has gained attention in recent years, particularly the use of metal-organic frameworks (MOFs) has shown results towards hydrogen generation thanks to the high superficial area, adequate pore size, high stability and the tuneable composition of these type of materials. Nevertheless, these materials suffer from electron-hole charge recombination, stability problems, and poor light absorption. To enhance the performance of MOFs multiple synthetic methods are implemented, as well as strategies that involve the use of co-catalysts, superficial modification, and doping, among others. One of the strategies explored consists in taking advantage of the local plasmonic resonance phenomena (LSPR) displayed by noble metal nanoparticles with specific sizes, these nanoparticles will improve the light absorption properties of the MOF and will generate electron-hole pairs which can be easily transferred to linked materials to conduct redox reactions in the active centers of the material. To take advantage of this effect is important to control the size of the nanoparticle, the linkage method with the photocatalyst, and the morphology, among other factors. Herein, this document provides an overview of the different materials used for hydrogen generation, the different techniques for enhancing the performance of these materials, and a more in-depth view of LPRS effect materials, single atom photocatalysts, and porphyrin MOFs, to identify the opportunities and challenges on the implementation of these materials for photocatalytic hydrogen generation.

Titre de l'écran-titre (visionné le 25 juillet 2023) / Il existe un consensus selon lequel l'hydrogène vert pourrait aider à la décarbonation de certains secteurs à fortes émissions de gaz à effets de serre qui sont non électrifiables. L'objectif de ce mémoire est d'évaluer les coûts liés au déploiement de l'hydrogène dans trois utilisations potentielles au Québec, soit (1) le transport lourd, (2) la production d'acier et (3) l'exportation vers les marchés européens. Pour ce faire, nous recueillons les données techniques de chacune des technologies de la chaîne de valeur (production, conversion, stockage et transport) et modélisons celles-ci de façon économique. Sur la base des hypothèses retenues, nous montrons que l'hydrogène vert est un vecteur de remplacement énergétique intéressant dans le secteur du transport lourd et qu'un modèle de production décentralisé est à prioriser dans le déploiement d'un réseau de stations de ravitaillement. En revanche, nous démontrons qu'une substitution du gaz naturel dans la production d'acier ne sera pas rentable sur le plan économique d'ici 2050. Enfin, nous recommandons l'utilisation de l'ammoniac comme vecteur de transport dans le cas d'une exportation de l'hydrogène vers les marchés européens. / There is a consensus that green hydrogen could help decarbonize certain sectors with high greenhouse gas emissions that are not electrifiable. The objective of this thesis is to assess the costs associated with the deployment of hydrogen in three potential uses in Quebec, namely (1) heavy transport, (2) steel production, and (3) export to European markets. To do so, we gather technical data on each technology in the value chain (production, conversion, storage, and transport) and model them in an economic way. We show that green hydrogen is an interesting energy replacement vector in the heavy transport sector, and that a decentralized production should be prioritized in the deployment of a refueling station network. However, we demonstrate that substituting natural gas in steel production will not be economically feasible by 2050. Finally, we recommend the use of ammonia as a transport vector in the case of hydrogen export to European markets.

Deux ensembles de facteurs vont être décisifs pour l'évolution future du système électrique européen : d'une part la nécessité d'une nouvelle vague d'investissements pour le renouvellement et l'expansion des capacités de production, et d'autre part l'émergence et le renforcement des contraintes d'émission de gaz à effet de serre (GES) qui imposeront une mise en conformité avec les politiques et directives européennes. L'idée générale de la thèse est que le système européen d'échange de quotas d'émission (SCEQE) est un instrument qui peut faciliter la décarbonisation du système électrique européen. Cependant, les conditions doivent être réunies dans un contexte libéralisé, en termes de gestion de risque, d'architecture des marchés et de mise en place des instruments complémentaires de politique publique, pour que le nouveau signal prix du carbone donne toute sa mesure. L'objet de la thèse est de détailler ces conditions et d'examiner les scénarios potentiels d'évolution de la structure de production du secteur électrique européen à moyen et long terme sous la contrainte carbone. L'introduction de la libéralisation de l'industrie électrique conditionne de manière significative les comportements d'investissement et les choix technologiques. L'analyse du modèle théorique du marché permet de démontrer l'inadéquation organisationnelle de celui-ci pour développer un mix technologique optimal et pour s'adapter aux problèmes de long terme du fait de signaux de prix difficiles à interpréter. En effet, la logique du marché et de la concurrence désavantage les investissements dans les technologies capitalistiques, même celles favorables du point de vue environnemental, comme les énergies renouvelables, le nucléaire, l'hydraulique ou encore les technologies thermiques intégrant capture et séquestration du carbone (CSC). C'est tout le problème de la gestion de risque à long terme face à de nombreuses incertitudes. L'emploi de la théorie des coûts de transaction permet d'examiner les combinaisons des arrangements verticaux qui demeurent nécessaires afin de gérer le risque et de faciliter les investissements (e.g. l'intégration verticale). L'introduction du SCEQE se superpose aux risques du marché inhérents à la libéralisation, et l'incertitude quant à la valeur du carbone rend le choix des investissements encore plus délicat. L'analyse des premières années de fonctionnement du SCEQE révèle l'importance du design du système : des incohérences dans l'architecture et des contre-incitations peuvent facilement être créées, favorisant ainsi les mauvaises décisions. L'horizon de la contrainte carbone qui demeure limité et la volatilité du prix du carbone compliquent davantage les décisions concernant le renouvellement d'un stock de capital de longue durée de vie. L'ouverture du marché carbone sur les mécanismes du projet et d'autres marchés de type cap and trade influencent également le prix du carbone anticipé par les investisseurs européens tout comme l'interaction entre les objectifs européens de réduction des émissions et ceux portant sur l'augmentation de l'électricité d'origine renouvelable à l'horizon 2020. L'emploi du modèle de prospective POLES permet d'examiner ces diverses configurations du marché carbone et d'établir des scenarios possibles de prix du carbone à moyen et long terme, qui peuvent constituer un élément d'information pour les investisseurs publics et privés dans la production d'électricité. De plus, un certain nombre de mesures destinées à réduire la volatilité du prix du carbone et à faciliter la convergence des anticipations des prix à long terme sont préconisées, en particulier l'utilisation de banking ou encore de prix de réserve. Cependant, la mise en oeuvre réussie de ces mesures repose avant tout sur la crédibilité des Etats dans leurs engagements à long terme. Les exercices de modélisation utilisant le modèle POLES permettent également d'examiner les mix technologiques européens à long terme sous l'incertitude du prix du carbone. Suite à un examen des divers outils pertinents d'aide à la décision d'investissements dans un univers incertain, la voie privilégiée consiste à intégrer la méthode VAR (Valeur à Risque) puis celle d'une analyse moyennevariance dans la simulation des portefeuilles de technologie réalisée par le modèle. Ceci conduit à affecter une prime de risque des technologies intenses en carbone principalement au bénéfice du nucléaire, de l'éolien et du thermique associé à la CSC. Les exercices de modélisation montrent donc qu'il est possible de disposer d'une structure de production d'électricité moins émettrice à l'avenir. Le défi restant est de construire un cadre organisationnel et institutionnel susceptible d'inciter à effectuer ces investissements nécessaires très prochainement.