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 étude est consacrée au comportement transitoire des cavités salines profondes. Dans la littérature, les auteurs se sont surtout intéressés au calcul du comportement des cavités salines sous chargement constant ou cyclique et à l'analyse du comportement d'éprouvettes de laboratoire en régime transitoire. Dans cette étude, on s'intéresse aux conséquences de ce dernier pour le comportement des cavités salines. Ainsi, on montre qu'une cavité est un système complexe, siège d'évolutions mécanique, thermique, chimique et hydraulique. L'importance des évolutions transitoires, notamment le rôle du fluage inverse dans l'interprétation de l'essai d'étanchéité dans une cavité saline, est mis en évidence. On caractérise le fluage par une formulation de la loi de c! omportement qui présente l'avantage, d'un point de vue pratique, de ne comporter qu'un nombre réduit de paramètres tout en rendant compte de l'essentiel de ce qui est observé en place. On discute l'apparition de la rupture en traction effective dans une cavité saline soumise à un accroissement rapide de la pression. On développe également un modèle adapté au comportement à très long terme (après abandon). Là aussi un grand nombre de phénomènes, plus ou moins couplés, interviennent, alors que la littérature existante n'en prenait en général en compte que quelques uns, ce qui pouvait conduire à une interprétation inexacte des résultats d'essais d'abandon effectués in situ.

Dans le stockage d'énergie, les alternatives aux énergies fossiles sont peu nombreuses. Le stockage d'énergie dans un condensateur, permet d'atteindre de grande puissances électriques, mais pour une densité d'énergie trop faible. La présente thèse à pour objectif la compréhension des nano-céramiques ferroélectriques afin d'augmenter leur densité d'énergie et de se diriger ainsi vers un super-condensateur céramique. Nous avons développé dans un premier temps un modèle par champs effectif moyen du système core-shell. Une fois introduit dans l'énergie libre de Landau, ce modèle donne une idée de la densité d'énergie d'un système ferroélectrique donné. Les calculs - sur quelques pérovskites courantes - indiquent que la densité d'énergie reste relativement faible. Néanmoins nos calculs montrent que l'on peu optimiser le stockage d'énergie dans de telles céramiques en enrobant des grains de forme allongée comme des disques ou des fils. En outre, ce modèle phénoménologique permet d'expliquer de nombreuses mesures expérimentales sur les céramiques, y compris dans le cas ou s'ajoute de la conductivité et de la relaxation de Maxwell-Wagner. Nous nous sommes tournés par la suite vers une modélisation ab-initio : l'Hamiltonien effectif. La modélisation de nano-système core-shell de BaTiO3 a montré la présence d'un paramètre d'ordre particulier : le moment toroïdale. Ce paramètre d'ordre peut impliquer un comportement diélectrique différent. Introduit dans une description phénoménologique de type Landau, ce dernier est responsable de la disparition de la phase orthorhombique dans BaTiO3. La synthèse de nanoparticules de BaTiO3 de formes cubiques et homogènes, nous a permis de faire une série de mesure. Les mesures MET, RAMAN, RX, diélectriques sur les poudres et les céramiques, suggèrent la présences de transitions de phases générées par la présence d'un paramètre d'ordre similaire à celui observé dans modélisation ab-initio.

Pour protéger des réservoirs de produits chimiques ou pétroliers sous pression contre un * incendie sur un site de stockage, il est nécessaire d'envisager l'utilisation de dispositifs de protection afin d'éviter un événement catastrophique * ,, tel que le B.L.E.V.E .. . L'étude développée caractérise l'efficacité de deux méthodes retenues qui sont: l'arrosage par ruissellement d'eau et l'ignifugation. Des expériences de laboratoire, réalisées sur des supports de géométrie plane et incurvée, valident la modélisation proposée pour dimensionner l'arrosage par ruissellement sur des stockages de type industriel. L'ignifugation est, quant à elle, étudiée d'après une méthodologie caractérisant son efficacité dans des conditions d'incendie majorantes. Si ces deux méthodes permettent de limiter l'évolution de la température de l'enveloppe d'un stockage, l'étude ne permet pas de garantir une protection permanente contre le B.L.E.V.E., car la limitation en pression d'un réservoir n'est abordée que qualitativement et seulement pour le cas d'un stockage ignifugé.

Les technologies émergentes, telles que les objets connectés et les réseaux sociaux sont en train de changer notre manière d’interagir avec autrui. De par leur large adoption, ces technologies génèrent de plus en plus de données. Alors que la gestion de larges volumes de données fut l’un des sujets majeurs de la dernière décennie, un nouveau défi est apparu récemment : comment tirer profit de données générées en temps réel. Avec la croissance des capacités de mémoires vives, plusieurs fournisseurs services, tel que Facebook, déploient des péta-octets de DRAM afin de garantir un temps d’accès rapide aux données. Néanmoins, les mémoires vives sont volatiles, et nécessitent souvent des mécanismes de tolérance aux pannes coûteux en termes de performance. Ceci crée des compromis entre la performance, la tolérance aux pannes et l’efficacité dans les systèmes de stockage basés sur les mémoires vives. Dans cette thèse, nous commençons, d’une part, par étudier ces compromis : nous identifions les facteurs principaux qui impactent la performance, l’efficacité et la tolérance aux pannes dans les systèmes de stockage en mémoire.Ensuite, nous concevons et implémentons un nouveau mécanisme de réplication basé sur l’accès à la mémoire distante (RDMA). Enfin, nous portons cette technique à un nouveau type de système de stockage : les systèmes de stockage pour streaming. Nous concevons et implémentons des mécanismes de réplication et de tolérance aux pannes efficaces et un impact minimal sur les performances sur le stockage pour streaming. / Emerging technologies such as connected devices and social networking applications are shaping the way we live, work, and interact with each other. These technologies generate increasingly high volumes of data. Dealing with large volumes of data has been an important focus in the last decade, however, today the challenge has shifted from data volume to velocity: How to store, process, and extract value from data generated With the growing capacity of DRAM, service providers largely rely on DRAM-based storage systems to serve their workloads. Because DRAM is volatile, usually, distributed in-memory storage systems rely on expensive durability mechanisms to persist data.This creates trade-offs between performance, durability and efficiency in in-memory storage systems We first study these trade-offs by means of experimental study. We extract the main factors that impact performance and efficiency in in-memory storage systems. Then, we design and implement a new RDMA-based replication mechanism that greatly improves replication efficiency in in-memory storage systems. Finally, we leverage our techniques and apply them to stream storage systems. We design and implement high-performance replication mechanisms for stream storage, while guaranteeing linearizability and durability.

L’utilisation des coulis d’hydrates comme Fluides Frigoporteurs Diphasiques (FFD) permet de réduire l’impact environnemental des systèmes frigorifiques car ces fluides possèdent une densité énergétique élevée. Leur application pour le stockage d’énergie thermique serait une réponse à une problématique industrielle de distribution de froid (climatisation, procédés de refroidissement). Un montage expérimental constitué d’une boucle de circulation et d’un réacteur de formation a été utilisé afin d’évaluer les caractéristiques thermo-hydrauliques des coulis d’hydrates de CO2 et a permis de déterminer les viscosités et les coefficients d’échange convectif des coulis. A l’aide de ces paramètres, une étude énergétique et exergétique a été réalisée sur le système. Cette étude a permis de développer un modèle numérique capable d’évaluer la distribution de l’énergie dans différents éléments du montage expérimental (réacteur de formation des hydrates et échangeur de chaleur pour la dissociation des hydrates), ainsi que de déterminer les pertes exergétiques engendrées par ces éléments. Un bon accord entre les données expérimentales et le modèle numérique pour le suivi en température du coulis lors de sa formation et dissociation a été montré. L’étude a confirmé que les fluides diphasiques présentent une plus grande efficacité énergétique et moins de pertes exergétiques que les fluides monophasiques. / Hydrates slurries as two-phase secondary refrigerants (FFD) reduces the environmental impact of refrigeration systems because these fluids have a high energy density. Their use for cold storage could be a solution to an industrial cold distribution at various temperature levels (air-conditioning, cooling process or preservation temperature). An experimental device composed of a circulation loop and a formation tank enables to characterize the thermal-hydraulic properties of CO2 hydrates slurries in order to determine the viscosities and the convective heat transfer coefficients of hydrates slurries. With these hydraulic and thermal parameters, an energy study was carried out on the system. Within this study a numerical model was developed to evaluate the energy distribution in different experimental elements (hydrate formation tank and hydrates dissociation heat exchanger) and to determine the exergetic losses created by these components. A good agreement between the experimental data and the numerical model for the temperature evolution of the slurry has been shown. The study has confirmed that multi-phases fluids provide higher energy efficiency and less exergetic losses than one-phase fluids.

Le développement croissant de systèmes de stockages connectés au réseau électrique se voit stimulé par les problématiques de gestion de réseau liés entre autres à l'intégration croissante de technologies de production renouvelables. L'accumulation hydropneumatique d'énergie apparait comme une solution propre et économiquement intéressante dans le panel des technologies existantes. Cette étude analyse une configuration d'accumulation air-eau sans séparation, en cycle fermé et utilisant une pompe/turbine rotodynamique. Les principales problématiques en relation à ces choix techniques sont : les phénomènes de transfert de masse et de chaleur à l'interface air-eau, les caractéristiques de fonctionnement d'une machine hydraulique rotodynamique en régime d'opération variable et le rendement d'accumulation du système. Ces aspects sont traités ici par des approches locales dans certains cas, puis globales afin de pouvoir proposer un modèle de comportement dynamique du système de stockage pouvant faire l'objet de simulations rapides. Les aspects de modélisation ont été élaborés en parallèle au développement d'un banc d'essais de 45 kW réalisé dans le cadre de ce travail. Les observations expérimentales obtenues sur ce banc sont comparées aux résultats du modèle qui rend bien compte de la dynamique et de l'état énergétique du système. Des études d'amélioration du système sont engagées à la fin du document. Elles concernent d'une part la question de la flexibilité de fourniture de puissance et d'autre part le rendement d'accumulation du réservoir de stockage. / The present increasing development of storage systems connected to electrical network is stimulated by network management issues related to recent energetic landscape evolutions such as the increasing integration of renewable production sources. The hydro-pneumatic system seems to offer a clean and cheap energy storage solution among the set of existing storage technics. The present study analyses an air-water direct contact accumulation configuration, in closed cycle and using a rotodynamic pump/turbine. The main points of interest related to these technical choices are: the air-water interface mass and heat phenomena, variable operating point performances of a rotodynamic hydraulic machine and the overall efficiency of the storage device. These aspects are studied by, in some cases, a local approach, and then a global one in order to propose a dynamic behaviour model of the storage system suitable for rapid simulations. The modelling aspects were treated in parallel to the development of a 45 kW test rig built during this project. The experimental observations made on this test rig are compared to the modelling results that represent correctly the dynamics and energetic state of the system. At the end of this document, some studies for the improving of the power delivery flexibility and efficiency increasing of the accumulation element are engaged.

Afin de lutter contre le changement climatique et de préserver les ressources naturelles, de nombreux pays ont mis en place des politiques plus ou moins ambitieuses de développement des énergies renouvelables électriques à court et moyen terme, tandis que, en parallèle, des scénarii de prospective à long terme envisagent un approvisionnement électrique majoritairement d'origine renouvelable. Certaines de ces énergies sont intermittentes et non contrôlables et, du fait des faibles économies d'échelle dont elles bénéficient, peuvent être développées de manière décentralisée, intégrées au bâtiment et raccordées au réseau de distribution, à l'opposé des moyens de production actuels. Concomitamment, les pointes de consommation augmentent à un rythme soutenu et obligent les gestionnaires de réseaux et les producteurs/fournisseurs à toujours plus d'investissements dans des moyens de production et de transport qui ne seront utilisés que pendant un faible nombre d'heures par an.Les changements décrits ci-dessus vont avoir un impact sur les trois grands objectifs de la planification et de la gestion du système électrique : minimiser le coût global, assurer la sûreté de l'approvisionnement et garantir la qualité de la fourniture. Si on analyse le fonctionnement actuel du système, les transformations à venir et les possibilités offertes par l'intégration de solutions de contrôle et de gestion (compteurs électriques communicants, transformateurs régleur en charge, onduleurs PV avec gestion de réactif, stockages, etc.) au réseau de distribution, il est possible de mettre en évidence trois grands domaines d'application - et donc de valorisation - pour celles-ci. Il s'agit du déplacement temporel d'énergie, de la fourniture de services auxiliaires (régulation et suivi de charge, réserve ou gestion de tension, par exemple) et de l'optimisation de la planification et de la gestion du réseau (évitement et/ou retardement d'investissement).Cependant, l'ensemble des procédures et méthodes de planification et d'opération actuel est basé sur l'hypothèse d'une production centralisée et d'un réseau de distribution passif. Dans ce contexte, cette thèse contribue au développement d'une méthode de simulation d'un réseau de distribution actif en proposant trois avancées: une méthode de décomposition-coordination permettant la simulation intégrée du système centralisé et du réseau de distribution, un algorithme de résolution du problème des flux optimaux dans le réseau de distribution et un critère de criticité diminuant les besoins en capacité de calcul de la simulation si elle est employé dans un cadre de planification. / Many countries have set up mechanism support in favor of renewable energy development at a short or long term, while, in parallel, long-term scenarios of predominantly renewable energy provisioning are studied. Some of these energies are intermittent and non-dispatchable and, due to the low economies of scale they exhibit, can be deployed in a decentralized manner, integrated in buildings and connected to the distribution system.However, the methods and tools currently used to plan and operate the power system rely on hypothesis of centralized generation and passive distribution network. In this context, this thesis contributes to the development of a method aimed at simulated an active distribution network by proposing three novel approaches: a decomposition and coordination method allowing the integrated simulation of the centralized power system and the active distribution network, an algorithm to solve the single-stage optimal power flow in the distribution system as well as two criticality criteria allowing to decrease the computational burden of the simulation when it is used for planning purposes.

La technologie de base de données est un environnement adéquat pour l’interaction. Elle peutconcerner plusieurs composantes du SGBD : (a) les données, (b) les requêtes, (c) les techniques d’optimisationet (d) les supports de stockage. Au niveau des données, les corrélations entre les attributs sont très communesdans les données du monde réel, et ont été exploitées pour définir les vues matérialisées et les index. Au niveaurequêtes, l’interaction a été massivement étudiée sous le problème d’optimisation multi-requêtes. Les entrepôtsde données avec leurs jointures en étoile augmentent le taux d’interaction. L’interaction des requêtes a étéemployée pour la sélection des techniques d’optimisation comme les index. L’interaction contribue égalementdans la sélection multiple des techniques d’optimisation comme les vues matérialisées, les index, lepartitionnement et le clustering. Dans les études existantes, l’interaction concerne une seule composante. Danscette thèse, nous considérons l’interaction multi-composante, avec trois techniques d’optimisation, où chacuneconcerne une composante : l’ordonnancement des requêtes (niveau requêtes), la fragmentation horizontale(niveau données) et la gestion du buffer (niveau support de stockage). L’ordonnancement des requêtes (OR)consiste à définir un ordre d’exécution optimal pour les requêtes pour permettre à quelques requêtes debénéficier des données pré-calculées. La fragmentation horizontale (FH) divise les instances de chaque relationen sous-ensembles disjoints. La gestion du buffer (GB) consiste à allouer et remplacer les données dans l’espacebuffer disponible pour réduire le coût de la charge. Habituellement, ces problèmes sont traités soit de façonisolée ou par paire comme la GB et l’OR. Cependant, ces problèmes sont similaires et complémentaires. Uneformalisation profonde pour le scénario hors-ligne et en-ligne des problèmes est fournie et un ensembled’algorithmes avancés inspirés du comportement naturel des abeilles sont proposés. Nos propositions sontvalidées en utilisant un simulateur et un SGBD réel (Oracle) avec le banc d’essai star schema benchmark àgrande échelle. / The database technology is an adequate environment for the interaction. It may concern severalcomponents of the DBMS: (a) the data, (b) the queries, (c) the optimization techniques and (d) the devices. Atthe data level, correlations between attributes are extremely common in the real world relational data, and havebeen exploited to define materialized views and indexes. At the query level, interaction has been massivelystudied under the problem of multi-query optimization. The data warehouses with their star join queriesincrease the rate of the interaction. The query interaction has been used for selecting optimization techniquessuch as indexes. The interaction also contributes in selecting multiple optimization techniques such asmaterialized views, indexes, data partitioning and the clustering. In existing studies, the interaction concernsonly one component. In this thesis, we consider the multi-component interaction, with three optimizationtechniques, where each one concerns one component: the query scheduling (query level), the horizontal datapartitioning (data level) and the buffer management (device level). The query scheduling (QS) consists indefining an optimal order of executing queries to allow some queries to get benefit from already processed data.The horizontal data partitioning (HDP) divides the instances of each relation into disjoint subsets. The buffermanagement (BM) consists in allocating and replacing data in the buffer pool to lower the cost of queries.Usually, these problems are treated either in isolation or pairwise such as BM and QS. However, these problemsare similar and complementary. A deep formalization for off-line and online scenario of these problems is givenand advanced algorithms inspired from natural bees behavior are proposed. Our proposal has been validatedusing a simulator and real DBMS (Oracle) using a large scale of star schema benchmark.

L'électrolyse de l'eau à haute température permet de produire de l'hydrogène et de l'oxygène à partir d'eau, d'électricité et de chaleur grâce à une cellule électrochimique en céramique. Le travail sous pression est étudié afin d'éviter une étape de pressurisation du gaz nécessaire au stockage de celui-ci. Un autoclave fonctionnant jusqu'à 850 °C et 30 bar a été conçu et deux modèles de demi-cellule représentant respectivement l'électrode à hydrogène et l'électrode à oxygène ont été développés pour cette étude.Le modèle a montré que la pression aide l'approvisionnement en vapeur d'eau jusqu'aux sites réactionnels. Les taux de conversion de la vapeur en hydrogène atteignent plus de 95 % à partir de 5 bar.Le modèle du côté oxygène montre un effet thermodynamique négatif de la pression qui est prédit par l'équation de Nernst. Il permet d'étudier les surpressions à l'intérieur de l'électrode et donc le risque de délamination de l'électrode. Le travail sous pression permet de réduire ce risque en diminuant de 96 % les surpressions entre 1 et 30 bar.Le banc a permis d'étudier expérimentalement l'électrode à oxygène grâce à un montage à trois électrodes. Ses performances sont améliorées avec la pression, ce qui permet de compenser l'effet thermodynamique négatif. Les gains de performance s'expliquent par l'effet mécanique de la pression, permettant d'améliorer les contacts au sein de l'électrode mais aussi par une amélioration de la circulation de gaz et une amélioration de la cinétique des réactions d'adsorption/désorption à la surface de l'électrode. / In order to improve the industrial attractiveness of high temperature steam electrolysis (HTSE), the increase in the operating pressure is one of the most promising solutions. In this context, this study is dedicated to the analysis of the pressure influence on the electrochemical reactions occurring in HTSE. A Model and experimental results dealing with the effect of pressure increase have been carried out. Concerning the cathodic side model, the limiting current density due to the lack of steam is shifted towards higher steam conversion rates by increasing the operating pressure. Regarding the anodic side, a negative thermodynamic effect is predicted by Nernst equation but no negative effect appears at high current density. Furthermore, the overpressure at the oxygen electrode decreases with the operating pressure (and so the risk of delamination is reduced). At the same time, experimental studies on three electrodes cell until 30 bars have been lead on the oxygen electrode. A positive effect of the pressure on the oxygen side performances has been observed. This gain in performance could be explained by three different mechanisms. The mechanic effect of pressure increase contact inside the electrode. Furthermore, high pressure improves gas circulation and adsorption/desorption kinetics at the surface of electrode.