Dissertations / Theses: 'Drones – Alimentation en énergie'

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Pavot, Thomas. "Commande avancée d’une source d’énergie hybride pile à combustible - batterie - supercondensateur pour un drone de longue endurance." Electronic Thesis or Diss., Strasbourg, 2024. http://www.theses.fr/2024STRAD064.

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Abstract:

Cette thèse traite de la gestion d'énergie (EMS) pour une source hybride composée d'une pile à combustible (PaC), d'un supercondensateur (SC) et d'une batterie, destinée à un drone de grande endurance. L'objectif principal est de limiter les variations de courant demandées à la PaC. Après avoir analysé les enjeux énergétiques dans l'aéronautique et les technologies d'hybridation, l'étude explore différentes architectures et modèles énergétiques afin d'optimiser la durée de vie des sources, notamment de la PaC.Trois stratégies EMS ont été examinées. La première est la stratégie fréquentielle fixe, qui utilise une fréquence de coupure constante pour séparer les basses et hautes fréquences. La deuxième stratégie, dite adaptative, fait varier la fréquence de coupure en fonction de l'état de charge du SC, permettant une meilleure gestion des variations de courant de la charge. Enfin, la stratégie de commande H-infini ajuste la répartition énergétique entre les sources selon des contraintes de performance spécifiques.Les résultats montrent que la stratégie fréquentielle adaptative permet de réduire significativement les variations de courant demandées à la PaC, avec une diminution allant jusqu'à 45 % sur certains cycles, ce qui peut prolonger sa durée de vie. Les premiers essais de réglage avec la méthode H-infini n’ont pas permis d’améliorer davantage les résultats. Les tests en simulation et sur banc confirment les résultats, mais une étude plus approfondie sur le vieillissement des PaC serait nécessaire pour estimer précisément les gains en termes de durée de vie
This thesis addresses energy management strategies (EMS) for a hybrid source composed of a fuel cell (FC), a supercapacitor (SC), and a battery, intended for a long-endurance drone. The main objective is to limit the current variations requested from the FC. After analyzing the energy challenges in the aviation sector and hybridization technologies, the study explores different architectures and energy models to optimize the lifetime of the sources, particularly the FC.Three EMS strategies were examined. The first is the fixed-frequency strategy, which uses a constant cutoff frequency to separate low and high frequencies. The second, known as the adaptive strategy, varies the cutoff frequency based on the SC’s state of charge, allowing better management of current variations from the load. Finally, the H-infinity control strategy adjusts the energy distribution between the sources according to specific performance constraints.The results show that the adaptive frequency strategy significantly reduces the current variations demanded from the FC, with a reduction of up to 45 % on certain cycles, potentially extending its lifespan. On the other hand, the H-infinity control strategy proved to be less efficient and requires further optimization. Tests in both simulation and on a test bench confirm these findings, but a more detailed study on FC aging would be necessary to accurately estimate the gains in lifetime

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Mazouz, Khalid. "Stockage supraconducteur d'énergie magnétique pour alimentation impulsionnnelle." Besançon, 1995. http://www.theses.fr/1995BESA2064.

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Abstract:

Le travail effectué s'inscrit dans le cadre du projet portant sur le canon électrique. Il s'agit de concevoir un générateur d'impulsion de courant, de forte intensité et de courte durée, utilisant une unité de stockage supraconducteur d'énergie magnétique comme source d'énergie. Ce générateur est destiné à alimenter les rails d'un lanceur électromagnétique modélisés par une charge inductive. Compte tenu de l'état de l'art actuel du fil supraconducteur, le niveau de courant circulant dans la bobine de stockage supraconductrice (S. M. E. S. ) est de l'ordre de quelques kA. La mise en forme de l'impulsion de courant dans la charge, connectée à un enroulement secondaire résistif, est obtenue par la décharge rapide de la bobine de stockage par effet transformateur. Cette décharge est réalisée par le déclenchement d'un interrupteur introduit dans le circuit primaire du transformateur. La bobine de stockage et l'enroulement secondaire résistif sont constitués d'une suite de bobines élémentaires identiques de forme circulaire composant un tore discontinu. Un bon couplage magnétique est assuré par l'imbrication des bobines primaires et secondaires. Au cours de cette étude, les différents aspects du problème ont été abordés. La première étape consiste à justifier le choix de la géométrie de la bobine de stockage supraconductrice par le biais d'une étude comparative entre les deux structures : le solénoi͏̈de et le tore discontinu. Les critères de comparaison sont la capacité de stockage d'énergie et le champ de fuite magnétique. La seconde étape porte sur l'étude de la décharge impulsionnelle du S. M. E. S. Pour ce faire, une modélisation du transformateur sans fer a été faite ainsi que le calcul de ses paramètres magnétiques et électriques. Le courant maximum possible dans la charge est obtenu par une adaptation des impédances du circuit secondaire du transformateur. Sa valeur est fonction des constantes de temps du primaire et du secondaire et du coefficient de couplage magnétique du transformateur
This work comes within the framework of a general project dealing with the electromagnetic launch. Its main purpose is to design a pulsed power supply from a Superconducting Magnetic Energy Storage (S. M. E. S. ) able to deliver a high current pulse, during a short time, to rails of an electromagnetic launcher, identified by a resistance and an inductance. At the present day, the performances of superconducting wires lead us to retain a storage current level in the superconducting coil of about ten kA. The current pulse in the load, connected at a secondary winding not superconducting, is obtained by the fast discharge of the whole stored magnetic energy in the superconducting coil using a transformer effect. This discharge is carried out by opening the primary circuit of the transformer. The S. M. E. S. And the secondary coil have a toroidal geometry which is composed of a finite number of identical and circular elementary coils. Besides, they fit into each other in order to ensure a good magnetic coupling. The first stage of this study consists in justifying the choice of the S. M. E. S. Geometry. Two kinds of storage coil geometry are studied and compared : the solenoidal and the toroidal configuration. Several parameters are analysed such as the energy storage capacity and the stray magnetic field. The second part concerns the pulsed dischage study of the S. M. E. S. At first, the transformer without magnetic core is modelled. Afterwards, its electric and magnetic parameters are computed. The maximum current peak in the load is obtained by an impedance adaptation of the transformer secondary circuit. Its value depends on the primary and secondary time constants and the magnetic coupling coefficient of the transformer

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Ramuz, Denis. "Machine généralisée alimentée par deux convertisseurs : contribution à l'étude et à la commande avec et sans capteur." Besançon, 2000. http://www.theses.fr/2000BESA2078.

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Abstract:

Dans ce travail, l'auteur présente une solution d'entraînement novatrice et innovante employant la machine généralisée alimentée au stator et au rotor chacun par un convertisseur. Le domaine d'application est un entraînement tel que la traction électrique, les laminoirs , les enrouleuses et les bobineuses : le couple est constant de l'arrêt à une vitesse de base, puis est de type 1/k*N au-delà de celle-ci pour obtenir alors une puissance constante. Cette solution originale, présente un intérêt marqué dans des domaines nécessitant un couple très élevé à l'arrêt, une démagnétisation pouvant atteindre 6, une fréquence à l'arrêt, évitant un déclassement des convertisseurs, un partage de la magnétisation, un partage des puissances et un partage des fréquences. Il faut aussi ajouter, qu'une telle propriété permet de doubler la vitesse par rapport à une configuration standard dans les très grandes puissances. Une contribution de la commande complétant de précédents travaux nous amène à étudier un nouveau principe avec un capteur de position, permettant de mieux contrôler les grandeurs au rotor et au stator. Puis, les principes sont posés pour un contrôle sans capteurmécanique. Les résultats confirment une grande robustesse dans toute la plage de vitesse y compris dans la zone à forte démagnétisation. Les résultats expérimentaux viennent valider les résultats simulés (avec Matlab / Simulink) et les principes ou les hypothèses avancées
In this thesis, the autor presents an innovative driving solution using a Double FedMachine with stator and rotor connected to two IGBT PWM converters. This is an attractive solution in high power Industrial applications requiring high dynamic performances with a large field weakening range (6 typical). This type of Drive advised for coiler-uncoiler, requires constant power in a large speed range (6 typical) and high dynamic torque response. It allows an one side to produce a torque at zero speed with the normal design of the converters and on another side to reduce the frequency of the currents and fluxes for a given speed. The tested control scheme on test bench of 3 kW uses a field oriented vector control strategy. The author propose a new control law (with mechanical sensor) with the property of simplicity to reduce the interactions beetween stator and rotor regulations. Primally , the control law without mechanical sensor is studied. The results show the high robustness of the control. Throughout the work, the simulation results (Matlab/Simulink) and the control strategies are validated by experimental results

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Boyette, Armand. "Contrôle-commande d’un générateur asynchrone à double alimentation avec système de stockage pour la production éolienne." Nancy 1, 2006. http://docnum.univ-lorraine.fr/public/SCD_T_2006_0162_BOYETTE.pdf.

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Abstract:

Cette thèse traite de l’étude, la modélisation et la simulation d’un système de conversion d’énergie éolienne, permettant de fournir au réseau une puissance constante, basé sur une unité de stockage d’énergie et une machine asynchrone à double alimentation (MADA). Cette éolienne à axe horizontale fournie au réseau une puissance active constante quelles que soient les conditions de vent. L’association de batterie ou autre système de stockage sur le bus continu permet de stocker temporairement de l’énergie. La modélisation de la partie mécanique de l’éolienne est particulièrement détaillée, une hélice à angle de calage variable est utilisée pour maximiser la puissance extraite. Ensuite, la modélisation, le contrôle direct et le contrôle indirect de la MADA sont présentés. Un contrôle indépendant des puissances active et réactive est utilisé et le dimensionnement de l’unité de stockage pour cette utilisation est particulièrement détaillé. La commande de l’ensemble avec la recherche du point de fonctionnement à puissance maximale (MPPT) est expliquée. Des résultats de simulations permettent de valider l’étude pour deux profils de vent longue durée. Ce système de conversion éolien permet d’offrir des services systèmes comme la compensation de facteur de puissance ou la minimisation de courants harmoniques présent sur le réseau. Ainsi, la MADA est utilisée, avec une commande additionnelle, pour réduire les harmoniques de courant du réseau. Ce système facilite l’intégration des éoliennes dans le réseau de distribution car le gestionnaire du réseau peut avoir une puissance constante et des services systèmes utiles
This thesis deals with the design, analysis and simulation of a constant grid power wind energy conversion system based on electrical energy storage and indirectly controlled doubly fed induction generator (DFIG). This horizontal axis wind turbine system generates a constant active power through the grid under all wind conditions. The incorporation of a battery or other energy storage device in the DC link enables temporary electrical energy storage. The modelling of the mechanical part of the turbine is particularly detailed, a variable blade pitch wind turbine is used for maximal power extraction. Then, modelling, direct control and indirect control of the DFIG are presented. Independent control of active and reactive powers is achieved and the storage unit rating for this operation is particularly detailed. The Maximum Power Point Tracking (MPPT) control of this unit is also discussed. Simulation results validate the study for two experimental long duration wind speed profiles. This wind energy conversion system can offer some system service like power factor compensation or harmonic minimisation. So, the DFIG is used, with an additional control, to reduce harmonics currents present in the grid. This system facilitates the integration of the wind turbine in the distribution network because the manager of the grid can have a constant active power and some useful systems services

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Fave, Alain. "Etude et réalisation par épitaxie en phase liquide de convertisseurs photovoltaïques de puissance en GaAs pour la télé-alimentation." Lyon, INSA, 1996. http://www.theses.fr/1996ISAL0082.

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Abstract:

Les cellules photovoltaïques en GaAs se développent selon 3 axes : le spatial, la concentration solaire et la télé-alimentation, sujet de notre étude. Ce travail avait pour but de démontrer la faisabilité d'un récepteur photovoltaïque pouvant convertir plusieurs watts à partir de l'énergie lumineuse d'une diode laser émettant à 814 nm. Nous définissons tout d'abord la structure utilisée: une cellule Ga1-xA1xAs / GaAs - élaborée par épitaxie en phase liquide. Nous décrivons les différents paramètres technologiques à optimiser: notre attention s'est particulièrement attachée au dépôt d'une simple couche anti-reflets optimisée pour la longueur d'onde étudiée. Enfin, les résultats des caractérisations des cellules sont présentés: l'amélioration du rendement quantique externe à 814 nm obtenue grâce à notre optimisation la couche anti-reflets, les bonnes caractéristiques sous obscurité. Nos cellules ont présentées un rendement de conversion maximal de 23 % sous illumination solaire concentrée et proches de 50 % sous illumination monochromatique à 814 nm
Transmission of electrical power under optical form is of increasing interest. This work describes efforts to develop of simple structure of GaAs solar cells for coupling ta 814 nm laser beam. The fabrication technology developed for high efficiency solar cells can be used directly for the monochromatic applications. The cell is a p-Ga1-xA1xAs/p-GaAs/n-GaAs structure grown by liquid phase epitaxy. We describe the various parameters that we had to optimize, above all the anti-reflection layer. We report conversion efficiencies near to 50% under the 814 nm monochromatic illumination

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Le, Scornec Julien. "Micro-générateurs aéroélectriques flexibles pour l’auto-alimentation de capteurs communicants." Thesis, Nantes, 2020. http://www.theses.fr/2020NANT4039.

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Abstract:

L’avènement de l’Internet des Objets a fait de la récupération d’énergie ambiante un enjeu majeur dans le but d’alimenter les microsystèmes communicants. Dans ce contexte, les travaux réalisés dans cette thèse portent sur le développement d'un micro-générateur piézoélectrique flexible, capable de convertir l’énergie mécanique de faibles flux d’air. L’objectif est de rendre certains microsystèmes autonomes en énergie, ou du moins de permettre de prolonger leur durée d’utilisation avec la récupération d'énergie. Les micro-générateurs flexibles sont fabriqués à partir de films minces de zircono-titanate de plomb (PZT) de 3 μm d’épaisseur encapsulés entre des films de poly(téréphtalate d'éthylène) (PET). Le procédé de fabrication des micro-générateurs a été optimisé afin d’accroître leur rendement. Ainsi, l’optimisation de la structure d’électrodes et de la géométrie du générateur a permis de multiplier par 625 la puissance maximale récupérée. Dans cette étude, les micro-générateurs ont été soumis à différents types de sollicitations mécaniques (pot-vibrant, système de traction/compression et soufflerie) de manière à évaluer leur aptitude à la récupération d’énergie. Ainsi, les essais en soufflerie ont montré qu’il était possible de récupérer une puissance de 38 μW à 10 Hz lorsqu‘un générateur était soumis à un faible courant d'air (6 m/s). Ce générateur a permis d’alimenter un capteur de température communicant durant plusieurs cycles de mesures/envoi des données
The advent of the Internet of Things has rendered the ambient energy harvesting a major issue for powering communicating microsystems. In this context, this work focuses on the development of a flexible piezoelectric micro-generator able to convert the mechanical energy from low airflows. The objective is to develop autonomous microsystems, or at least to extend their lifespan with energy harvesting. To harvest ambient energy, the flexible micro-generators are made of 3 μm-thick lead zirconate titanate (PZT) thin films encapsulated between polyethylene terephthalate (PET) films. The manufacturing process of the micro-generators has been optimized in order to increase their energy efficiency. Both the optimization of the electrode structure and the geometry of the generator made the maximum harvested power increase by a factor of 625. In this work, to characterize the energy harvesting, the micro-generators were excited with different systems (shaker, traction/compression system and wind tunnel). Thus, wind tunnel tests have shown that it was possible to harvest a power of 38 μW at 10 Hz when the generator was subjected to a low airflow (6 m/s). This generator allowed to power a communicating temperature sensor during several measurement/data transmission cycles

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Morel, Laurent. "Machine à double alimentation : optimisation du convertisseur et contrôle vectoriel avec et sans capteur." Besançon, 1996. http://www.theses.fr/1996BESA2066.

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Abstract:

Ce mémoire présente un nouveau type d'entraînement à vitesse variable basé sur une machine à double alimentation. La plage de vitesse est découpée en trois phases : une phase de fonctionnement en asynchrone inversé avec une alimentation à fréquence variable, puis une phase transitoire de couplage du stator sur le réseau, enfin une phase de fonctionnement en double alimentation. Cette solution originale conduit à une importante réduction de la taille de l'électronique de puissance par rapport à une solution conventionnelle. Le contrôle vectoriel des trois modes est étudié ; l'accès aux grandeurs rotorique et statorique facilite la commande vectorielle. De plus, le fonctionnement en double alimentation offre un degré de liberté supplémentaire par rapport à un moteur à cage, puisqu'il permet le contrôle de la puissance réactive échangée avec le réseau. L'ajout d'un modèle prédictif à la commande améliore notablement les performances dynamiques du système. Enfin les lois de contrôle sans capteur mécanique sont mises au point, elles permettent d'obtenir une bonne dynamique du système. Les résultats prouvent une grande robustesse du contrôle. Tout au long de ce mémoire, les résultats expérimentaux valident les stratégies de commande choisies et les simulations effectuées
A new type of variable speed drive is presented in this thesis. This new process uses a double fed machine with one rotoric converter and a particular operating mode. Actually the area speed is shared into three operating phases : firstly a reversed asynchronous mode, then a transient mode of qtator coupling on the network and a double fed mode. This proposed solution leads to an important lowering of the power electronic size with regard to a conventional solution. The oriented field control of the three modes is studied, the knowledge of the current and the voltage of both windings allows a high performance field oriented control. Moreover the reactive power on the network side can be regulated in the double fed mode operating. A predictive model is added to the control and improves the dynamic performances of the system. Lastly the control laws without mechanical sensor are studied, they allow to obtain good dynamic performances. The results show the high robustness of the control. Throughout the thesis, the simulation results and the control strategies are validated by experimental results

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Ouyessaad, Hakim. "Diagnostic d'une génératrice asynchrone à double alimentation : application à l'énergie éolienne." Rouen, 2014. http://www.theses.fr/2014ROUES060.

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Abstract:

Les travaux de recherche présentés dans cette thèse portent sur la mise en oeuvre d’une méthodologie de diagnostic pour la génératrice asynchrone à double alimentations (GADA) d’une éolienne. Dans une première étape, les différentes méthodes de diagnostic avec et sans modèle ont été présentées ainsi que les différentes défaillances qui peuvent se produire sur ce type de génératrices. Le diagnostic à base d’observateurs est privilégié. Dans la deuxième étape, l’approche multimodèle de type Takagi-Sugeno (T-S) est utilisée pour représenter le fonctionnement de la génératrice. Le modèle T-S obtenu après la transformation polytopique est caractérisé par une équation d’état linéaire à paramètres variants (LPV) et par une équation de sortie linéaire. La troisième partie de notre travail est consacrée à la synthèse d’un multiobservateur à entrées inconnues. Cet observateur est utilisé pour la détection des défauts des capteurs de courant dans la génératrice, ainsi que des défauts dus à la variation des résistances du rotor et du stator, qui se manifestent par un changement de la température dans la génératrice. Dans la partie finale de notre travail, nous avons utilisé le formalisme H∞ afin de concevoir un générateur de résidus en introduisant une ‘’dynamique virtuelle’’ dans l’erreur d’estimation d’état. L’approche proposée est appliquée à la détection de défauts du réseau électrique sur la génératrice, les défauts considérés sont les creux de tension
The research presented in this thesis focuses on the doubly fed induction generator (DFIG) of a wind turbine diagnosis methodology implementation. Firstly, diagnosis based model methods and those without model have been investigated. In our research works, diagnosis based model and observer has been selected. Moreover, a various faults affecting the generator behavior have been presented. Then, the Takagi-Sugeno multiple models approach has been used in order to represent the generator behavior as an LPV system. The obtained T-S model by the polytopic transformation is characterized by an LPV state equation and a linear output equation. The third part of this work is dedicated to the design of an unknown input multi-observer to estimate unknown inputs and to detect the current faults of the generator sensors. Otherwise, the designed unknown input multi-observer has been used to detect the generator system faults, i. E. The faults due to both rotor and stator resistors variation witch is apparent in the change of generator temperature. Finally, H∞ formalism has been considered to design a residual generator for faults detection. Hence, a 'virtual dynamic' has been introduced in the state estimation error dynamic equation. The proposed approach has been applied to the electric network fault detection in the generator; the considered faults concern the grid voltage dip

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Hemche, Noureddine. "Étude et mise en oeuvre du transfert sans contact de l'énergie électrique et de l'information dans les systèmes embarqués." Amiens, 2007. http://www.theses.fr/2007AMIE0112.

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Abstract:

Le travail exposé dans ce mémoire présente l’étude et la mise en œuvre du transfert sans contact de l’énergie électrique et de l’information pour les systèmes embarqués. L’objectif est de dimensionner un dispositif pour les applications embarquées, capable de transmettre simultanément l’énergie et de l’information par induction magnétique. Le transfert de l’énergie est réalisé par l’intermédiaire d’un transformateur à air. Ce dernier se compose de deux bobines plates sans aucun entrefer. Nous avons optimisé notre système pour recevoir le maximum de puissance au secondaire à une distance de 8 cm. Nous avons étudié l’interaction des champs d’induction magnétiques générés par la circulation du courant, à des fréquences élevées, dans les bobines. Ceci produit des phénomènes comme l’effet de peau et l’effet de proximité qui rendent le calcul du champ magnétique complexe. Pour quantifier le couplage magnétique entre les deux bobines, nous avons développé une méthode analytique. Celle-ci présente l’avantage de fournir de bons résultats et d’être moins coûteuse en temps de calcul contrairement aux méthodes numériques. Pour l’alimentation en courant alternatif du transformateur, nous avons utilisé un onduleur à résonance série à demi pont capacitif. L’utilisation d’interrupteurs à technologie MOSFET, dont la commande s’avère peu consommatrice d’énergie, a permis la réalisation d’un onduleur à résonance pouvant travailler dans une gamme de fréquences de 50 kHz à 800 KHz environ. Les problèmes des commutations au niveau du bras de l’onduleur ont été longuement discutés. La solution consiste à alimenter le circuit de commande par le principe de Bootstrap. La commande des MOSFETs en thyristor duaux confère au système un rendement acceptable à pleine puissance, c'est-à-dire tant que l’onduleur travaille à une fréquence proche de la fréquence de résonance. Cette commande assure en outre une sûreté de fonctionnement appréciable. Le rendement total de l’ensemble onduleur transformateur avoisine 90%. Enfin l’intégration de la transmission d’information avec le transfert de l’énergie est démontrée par une application. Pour ce faire nous avons utilisé l’ensemble onduleur transformateur pour téléalimenté et piloter un moteur courant continu. La transmission des données dans les deux sens est effectuée par le principe de modulation à pompe de charge.

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Hamzaoui, Abdelkrim. "Conception et réalisation d'un système de transfert d'énergie et d'informations sans contact : Application à la télé-alimentation d'un système à deux axes." Amiens, 2008. http://www.theses.fr/2008AMIE0117.

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Abstract:

Ce travail est consacré à l'étude et à l'optimisation du transfert d'énergie et d'informations sans contact. Le support utilisé pour ce transfert est l'induction magnétique. L'objectif est de télé-alimenter des systèmes possédant jusqu'à deux axes de rotation. Le transfert est effectué au moyen de transformateurs à air réalisés sur circuits imprimés. Dans un premier temps, nous avons exposé une méthodologie pour caractériser différentes géométries du transformateur à air. Nous avons déterminé les paramètres du transformateur tels que l'inductance mutuelle, la capacité parasite, l'effet de proximité, etc. Ensuite, nous avons évalué les couplages spatial et fréquentiel ainsi que le bilan de puissance pour différentes configuration géométrique du transformateur. La fréquence d'excitation du transformateur se situe dans la plage 100 kHz – 1 MHz. La dernière partie du manuscrit traite la faisabilité d'une transmission simultanée d'énergie et d'informations à travers un système à deux axes de rotation
This work is devoted to the study and optimization of the contactless energy and information transfer. The support used for this transfer is the magnetic induction. The aim is to feed without contact systems with up to two axes of rotation. The transfer is done through coreless transformer realized on printed circuits board (PCB). At first, we exposed a method to characterize various geometries of the air transformer. We determined the transformer parameters such as mutual inductance, parasitic capacitance, proximity effect, etc. Then, we evaluated the spatial and frequency couplings as well as the assessment of power for different transformer geometrical configuration. The transformer excitation frequency is within the range 100 kHz – 1 MHz. The last part of the manuscript deals the feasibility of a simultaneous transmission of energy and information through a system with two axes of rotation

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Tanguy, Kevin. "Modélisation et optimisation de la recharge bidirectionnelle de véhicules électriques : application à la régulation électrique d'un complexe immobilier." Thesis, Université Laval, 2013. http://www.theses.ulaval.ca/2013/30390/30390.pdf.

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Abstract:

La démocratisation des véhicules hybrides branchables ainsi que des véhicules purement électriques implique un surplus de demande sur les réseaux de distribution. Le Vehicle-to-Grid (V2G) ou le Vehicle-to-Building (V2B) visent à répondre à cette demande accrue en utilisant les véhicules non plus comme de simples charges pour le réseau électrique mais comme des acteurs effectuant des échanges bidirectionnels. Les travaux présentés dans ce mémoire montrent, avec des données réelles du campus de l’Université Laval, une modélisation de flottes de véhicules et l’application d’un modèle d’optimisation linéaire que le V2B peut permettre de réaliser des gains financiers partagés entre les acteurs tout en rechargeant efficacement les véhicules participants.
The democratization of plug-in hybrid electric vehicles along with purely electric vehicles causes an increased electric demand on the power grid. Vehicle-to-Grid (V2G) or Vehicle-to-Building (V2B) aim to bring an appropriate response to this increased demand, by not simply considering vehicles as loads for the grid but as actors making bidirectionnal exchanges. The works presented in this master’s thesis show, with real data on the Université Laval campus, a modelling of vehicle fleets and the application of a linear optimization model, that V2B can provide financial gain shared between the actors of the system, while charging the vehicles efficiently.

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Saint-Bois, Amaya. "Méthodologie d'aide à la décision multi-acteur et multi-échelles pour les systèmes nexus eau-énergie-alimentation." Electronic Thesis or Diss., Université de Toulouse (2023-....), 2024. http://www.theses.fr/2024TLSEP084.

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Abstract:

Cette étude présente une méthodologie générique multi-acteurs et multi-niveaux pour la gestion des systèmes nexus eau-énergie-alimentation. Les systèmes nexus eau-énergie-alimentation sont des systèmes où l’eau, l’énergie et l’alimentation interagissent et présentent des synergies et des compromis à différentes échelles spatiales et temporelles. Leur gestion est menée par des décideurs provenant de secteurs divers, qui interviennent à des niveaux de décision variés. Ces systèmes sont complexes et le niveau opérationnel ne peut être négligé pour concevoir des stratégies de gestion adéquates.Ce travail présente la première méthodologie destinée aux systèmes nexus eau-énergie-alimentation, qui combine des simulations opérationnelles et intégrées de systèmes multi-agents avec des méthodes d’aide à la décision stratégique. Les simulations à échelles opérationnelles alimentent des outils d’aide à la décision stratégique. La méthodologie a été appliquée à des problèmes d'utilisation des terres à l’échelle de la parcelle agricole. Pour chaque territoire étudié, le nombre de combinaisons possibles d'allocations de stratégies d'utilisation des terres aux parcelles est égal au nombre de stratégies d'utilisation des terres considérées pour chaque parcelle, exponentiel le nombre de parcelles du territoire. Des méthodes d’aide à la décision multicritères basées sur des simulations Monte Carlo ont été conçues afin de pouvoir trouver des solutions de gestion pour des grands territoires (plus de 1000 parcelles) pour lesquels plus de deux stratégies d’utilisation des terres sont considérées sur chaque parcelle. Une méthode d'optimisation multi-objectif a été conçue pour produire des scénarios d'utilisation des terres optimisés à l’échelle du territoire.La méthodologie a été appliquée à un territoire agricole d'environ 800 km² et 15224 parcelles situé en aval du bassin versant de l’Aveyron en France. Le bassin versant subit du stress hydrique et se trouve dans l'une des régions les plus ensoleillées de France. La production d'énergie renouvelable sur des terres agricoles apparaît comme un moyen de répondre aux objectifs nationaux de production d'énergie renouvelable et de progresser vers des systèmes et des régions agricoles durables. L'installation d'unités de production d'énergie renouvelable sur des terres agricoles confrontées au stress hydrique est une parfaite illustration d'un système nexus eau-énergie-alimentation pour lequel une approche holistique est requise. Les fonctionnalités de la plateforme multi-agents MAELIA (modélisation des systèmes socio-agro-écologiques pour l'évaluation intégrée des paysages), développée par des chercheurs français pour simuler des systèmes agro-hydrologiques complexes, ont été étendues et MAELIA a été utilisée pour simuler la dynamique des systèmes nexus eau-énergie-alimentation au niveau opérationnel. Trois méthodes qui combinent la procédure d’analyse hiérarchique (méthode de prise de décision multicritères) avec des simulations Monte Carlo ont été conçues. La première se base sur des indicateurs à l’échelle de la parcelle pour émettre des décisions locales ; elle sélectionne des stratégies d'utilisation des terres qui optimisent des indicateurs au niveau de la parcelle. Les deux autres méthodes basent leurs prises de décisions sur des indicateurs régionaux. La première identifie le meilleur scénario régional d'utilisation des terres parmi un ensemble de scénarios connus et la deuxième explore l’espace combinatoire des allocations de stratégies d'utilisation des terres à l’échelle de la parcelle et sélectionne une combinaison qui optimise les critères au niveau régional. Une méthode d'optimisation multi-objectif basée sur la programmation linéaire en nombres entiers mixtes (MILP) et la programmation par objectifs a été développée avec le logiciel IBM ILOG CPLEX pour produire des scénarios optimisés à l’échelle régionale, qui allouent des stratégies d’utilisation des terres à l’échelle de la parcelle
This study presents a generic multi-actor multi-level methodology to optimize the management of water-energy-food nexus systems. Water-energy-food nexus systems are systems where water, energy and food resources interact and present synergies and trade-offs at varied spatial and temporal scales and whose management is impacted by cross sector decision-makers and stakeholders that take action at varied decision levels. Water-energy-food nexus systems are complex and dynamic systems for which the operational level cannot be overlooked to design adequate management strategies.The novelty of this methodology lies in it being the first one to combine spatial operational multi-agent based integrated simulations of complete water-energy-food nexus systems with strategic multi-criteria decision-making methods and multi-objective optimization. The framework simulates nexus systems at temporal and spatial operational scales to derive strategic spatial allocations of resources. The framework is used to allocate land-use alternatives to parcels for agricultural territories. The number of possible combinations of land-use allocations to parcels equals the number of possible parcel land-use allocations explored for each parcel exponential the number of parcels in the territory considered. Multi-criteria decision-making methods based on exploratory Monte Carlo simulations have been designed to provide decision support for large territories (more than 1000 parcels) for which more than two land-use allocation alternatives are compared for each parcel. A multi-objective optimization method has been designed to produce optimized regional level land-use scenarios. The multi-objective optimization method is limited computationally and can face convergence issues when the number of possible combinations of land-use allocations to parcel explodes.The methodology has been applied to an agricultural watershed of approximately 800 km2 and 15224 parcels situated downstream the French Aveyron River. The watershed experiences water stress and is located in one of France’s sunniest regions. Renewable energy production in agricultural land appears as a means to meet national renewable energy production targets and to move towards autonomous sustainable agricultural systems and regions. The installation of renewable energy generation units in agricultural land facing water stress is a perfect illustration of a complex water-energy-food system for which a holistic approach is required. MAELIA (modelling of socio-agro-ecological systems for landscape integrated assessment), a multi-agent based platform developed by French researches to simulate complex agro-hydrological systems, has been extended and used to simulate dynamics of water-energy-food nexus systems at operational level. Three strategic multi-criteria decision-making methods that combine Monte Carlo simulations with the Analytic Hierarchy Process method have been designed. The first one is local; it selects land-use alternatives that optimize multi-sector parcel level indicators. The other two are regional; decisions are based on regional indicators. The first regional decision-making method identifies the best uniform land-use regional scenario from those known and the second regional decision-making method explores the possible combinations of land-use allocations to parcels and selects the one that optimizes multi-sector criteria at regional level. A multi-objective optimization method that combines MILP (Mixed Integer Linear Programming) and goal programming has been implemented with IBM’s ILOG CPLEX optimization studio to find parcel level land-use allocations that optimize regional multi-sector criteria

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Sadou, Ryad. "Dimensionnement sur cycle de chsînes de conversion optimales à motorisation synchrone pour des applications de drones autonomes à ailes fixes." Thesis, Nantes Université, 2022. http://www.theses.fr/2022NANU4020.

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Abstract:

Dans le cadre du développement d’un drone autonome à ailes fixes, la présente étude porte sur le dimensionnement optimal de la chaîne de propulsion électrique du drone incluant l’hélice, le moteur électrique et son convertisseur d’alimentation. Cette chaîne de puissance par laquelle transite jusqu’à 90 % de l’énergie consommée par le drone, a un fort potentiel en terme de gain de rendement énergétique et donc d’autonomie du drone. La prise en compte de l’intégralité du cycle de fonctionnement du drone requiert le développement d’une méthode de dimensionnement particulière, qui permet l’optimisation simultanée de la géométrie et de la commande de la machine tout en conservant un temps de calcul réduit. Cette méthode, basée sur l’utilisation de modèles analytiques, permet la prise en compte du transitoire thermique afin d’éviter un sur-dimensionnement de la machine, particulièrement avec ce type d’applications où le régime permanent thermique est rarement atteint. Dans cette étude, il a été démontré comment il était possible de prendre en compte le convertisseur d’alimentation et sa commande dès la phase de prédimensionnement de la machine, avec l’objectif de réduire la masse de la MSAP et l’ensemble des pertes {convertisseur - machine}
As part of the development of an autonomous fixed-wing UAV, the present sizing of the electric propulsion chain of the drone including the propeller, the electric motor and its power converter. This power chain, through which up to 90 % of the energy consumed by the UAV passes, represents a strong potential gain in term of energy efficiency and therefore in term of the autonomy of the UAV. Taking into account the entire operating cycle of the UAV requires the development of a particular sizing method that allows the simultaneous optimization of the geometry and the control strategy of the machine, while maintaining a reduced calculation time. This method, based on analytical models, allows the consideration of the thermal transient in order to avoid oversizing the machine, particularly with this type of application where the thermal steady state is rarely reached. In this study, it was demonstrated how it was possible to take into account the power converter and its control from the pre-sizing step of the machine, with the objective of reducing the mass of the PMSM and the losses of the {converter - machine} system

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Bouvarel, Isabelle. "Variations d'ingestion chez le poulet de chair lors d'une alimentation séquentielle." Phd thesis, AgroParisTech, 2009. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00005251.

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Abstract:

L'alimentation séquentielle (AS), qui consiste à distribuer de manière cyclique deux aliments différents, permet de recréer partiellement les conditions d'une alimentation plus variée. L'objectif de la thèse a été de mieux comprendre comment le poulet nourri en AS adapte son ingestion, en fonction du temps et des caractéristiques énergétique et protéique des aliments. Quatre expériences ont été réalisées avec des poulets de chair mâles à croissance rapide. L'AS a été pratiquée avec des cycles de 48 h et des couples d'aliments variant par leur caractéristiques énergétique (2800 (E-) et 3200 kcal/kg (E+)) et/ou protéique (230 (P+) et 150 g/kg (P-)), et a été comparée à une alimentation complète C (3000 kcal/kg et 190 g/kg de protéines). Une première expérience indique que le poulet n'adapte pas sa consommation à la teneur énergétique de l'aliment à l'échelle de 24h et est très lent à adapter sa consommation à la teneur en protéine (plus d'une semaine). L'âge d'introduction de l'AS (10 et 18 j) n'a pas modifié ces réactions. Nous avons ensuite évalué si les variations d'ingestion sont liées à des préférences alimentaires (Exp. 2 et 3). Le poulet apprend à reconnaître l'aliment le plus énergétique qu'il préfère nettement, contrairement à l'animal naïf. Par ailleurs, il n'exprime pas clairement de préférence entre les aliments variant en protéines. Des interactions entre les propriétés nutritionnelles et sensorielles des aliments pourraient expliquer ces résultats. Enfin, nous avons observé (Exp. 4) que, même si le poulet exprime une préférence pour l'aliment le plus dur, la reconnaissance de l'aliment le plus énergétique ne repose pas uniquement sur cette caractéristique. Le poulet développe ainsi très vite une préférence pour l'énergie, acquise lors d'expositions successives. Cette préférence alimentaire guide la consommation d'un jour à l'autre, aboutissant à un équilibrage du fait de la symétrie des apports. La variation de la teneur en protéines engendre quant à elle des effets plus faibles sur l'ingestion et après une période d'exposition plus longue. Pour adapter leur ingestion, les poulets apprennent à reconnaître les aliments, en associant les caractéristiques sensorielles aux effets post-ingestifs perçus. Ces sensorialités, et notamment celles faisant intervenir la vision et le toucher, ne sont pas encore bien évaluées et nécessitent des investigations supplémentaires.

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Bouaouiche, Toufik. "Commande à structure variable et étude de l'intégration d'éolienne à base de machine asynchrone à double alimentation sur le réseau électrique." Nantes, 2007. http://www.theses.fr/2007NANT2041.

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Abstract:

Cette thèse traite de la commande et de la minimisation des effets des perturbations électriques sur un système éolien à base de machine asynchrone à double alimentation (MADA). Après un bref historique sur l’évolution de l’énergie éolienne, un état de l’art des ensembles convertisseurs-machines utilisés est dressé. Pour la partie mécanique de la turbine, une hélice à angle de calage variable est utilisée pour maximiser la puissance extraite. Dans un deuxième temps, la modélisation et le contrôle de la MADA sont détaillés. La procédure de synchronisation au réseau est discutée. Ensuite, une commande vectorielle permettant un contrôle indépendant des puissances active et réactive statoriques avec une recherche du point de fonctionnement à puissance maximale (MPPT) est mise en œuvre. Les différentes lois de commande élaborées en synthétisant des régulateurs linéaires de type PI ou non linéaires par mode de glissement sont testées et comparées. La dernière partie est consacrée à l’étude de l’intégration de l’éolienne sur le réseau. Une attention particulière est portée sur la maîtrise des interactions stator/réseau en minimisant les effets des perturbations électriques telles que court circuit, déséquilibre tension ou courants harmoniques sur les performances de la génératrice. De nouvelles stratégies de contrôle permettant, par action mécanique sur la turbine ou électrique sur les convertisseurs rotoriques, de compenser efficacement ces différentes perturbations, d’améliorer la qualité de l’énergie fournie et de participer potentiellement aux services systèmes sont étudiées
This thesis deals with a 7. 5 kW variable wind speed turbine with doubly-fed induction generator (DFIG). The goal is to design a robust control for the DFIG and minimise the impact of grid faults, unbalanced voltages or current harmonics on the performances of the system. After a brief historic of the evolution of wind turbines, the state of the art of used generators and their associated power electronics is presented. For mechanical part, a variable blade pitch wind turbine is used for maximal power extraction. The second part depicts the model of variable speed constant frequency DFIG using back-to-back PWM voltage source converters and the corresponding control schemes. The feasibility and advantages of soft synchronizing DFIG to the grid using stator voltage control method is discussed. The rotor side converter is used to control the wind turbine output power in order to follow a predefined power-speed tracking characteristics (MPPT) and the voltage (or reactive power) at the grid terminals. Both linear or non-linear control structures based respectively on PI regulator or variable structure control (sliding mode) are developed and compared. Some experimental results are shown to validate simulation study. The last part of this work is devoted to the integration of the wind turbine based on DFIG to the distribution network. In particular the behavior of the system under unbalanced power transmission grids, current harmonics or short circuit faults conditions is studied. A new active control strategy based on sliding mode regulators is developed to compensate electrical perturbations, improve power quality and assure the possibility of stabilizing and continuous mode function

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Marzencki, Marcin. "Conception de microgénérateurs intégrés pour systèmes sur puce autonomes." Grenoble 1, 2007. http://www.theses.fr/2007GRE10038.

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Abstract:

Cette thèse explore la thématique des microsystèmes autonomes, notamment la problématique de leur alimentation en énergie. Jusqu’à présent, l’énergie nécessaire pour faire fonctionner ces dispositifs était fournie par une source finie, par exemple une batterie électrochimique. Cela implique, qu’après un certain temps, le réservoir doit être rempli, sinon le dispositif cesse de fonctionner. De plus, un compromis doit être fait entre la taille et la durée de vie du système. L’objectif de ce travail est d’étudier la possibilité d’alimenter de tels systèmes à partir de l’énergie des vibrations mécaniques ambiantes. Nous nous sommes focalisés sur la miniaturisation du dispositif de récupération d’énergie, et sur la possibilité de son élaboration en employant les techniques de micro fabrication et les couches minces piézoélectriques. L’utilisation d’un dispositif de type MEMS permettrait de créer des systèmes autonomes sur une seule puce (SoC) où dans un boîtier (SoP). Au cours de cette thèse nous avons créé des modèles analytiques et par éléments finis des structures de générateurs piézoélectriques. Nous avons conçu et fabriqué les dispositifs en utilisant deux matériaux piézoélectriques : le nitrure d’aluminium (AlN) et le zirconate titanate de plomb (PZT). Nous avons démontré que de telles structures peuvent fournir une puissance de l’ordre de quelques microwatts. De plus, avec des circuits spécifiques de gestion de puissance elles permettent de charger des dispositifs de stockage à partir des vibrations d’une très faible amplitude. Les dispositifs présentés sont pour le moment les seuls microgénérateurs piézoélectriques au monde adaptés aux vibrations ambiantes. Cette thèse s’inscrit dans le cadre du projet VIBES (VIBration Energy Scavenging) qui est un STREP du sixième programme cadre de l’Union Européenne (IST-1-STREP-507911)
This PhD thesis addresses the subject of autonomous microsystems and their energy supply. Until now the energy needed for operation of these devices was provided by a finite source, like an electrochemical battery. It implies that the lifetime of the device is directly linked with the size of this reservoir and therefore a trade-off must be made between the size and the longevity of the system. The goal of this work consists in exploring the possibility of using the energy of ambient mechanical vibrations for powering autonomous devices. Furthermore we analyse the possibility of miniaturisation of such generators by using microfabrication techniques and piezoelectric thin layers. A MEMS micro energy scavenger would enable creation of autonomous systems on chip (SoC) or on a package (SoP). During this work we have developed detailed analytical and FEM models of piezoelectric micro power generators. The results obtained were used for design and fabrication of prototype structures using two types of piezoelectric thin layer materials: Aluminium Nitride (AlN) and Lead Zirconate Titanate (PZT). We have proven that these devices can generate powers up to several microwatts on a matched resistive load. We have also shown that in conjunction with special power management ASICs they can charge energy storage elements from very low amplitude vibrations. Finally we have assembled the entire energy harvesting system as a System on a Package. The presented devices are at the moment the sole examples of MEMS piezoelectric micro power generators adapted for ambient vibration energy harvesting. This PhD work is a part of the VIBES (VIBration Energy Scavenging) project founded by the European Commission (IST-1-STREP-507911)

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Peña-Torres, Daniel. "Vers une gestion durable des ressources : une approche d'ingénierie des systèmes de processus pour les interfaces eau-énergie-alimentation." Electronic Thesis or Diss., Université de Toulouse (2023-....), 2024. http://www.theses.fr/2024TLSEP043.

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Abstract:

L'eau, l'énergie et l’alimentation sont des ressources essentielles pour l’être humain, et sont nécessaires pour garantir le développement économique et atteindre les objectifs de développement durable. La demande mondiale de ces ressources augmente régulièrement en raison de la croissance démographique et du changement climatique. Par rapport à 2012, la dépendance à l'eau, l'énergie et l'alimentation devrait augmenter respectivement de 40, 50 et 35% d'ici à 2050. Il est prévu que l'atmosphère continue à se réchauffer au cours du XXIe siècle, ce qui exercera une pression croissante sur l'utilisation de l'énergie, la disponibilité de l'eau et la production alimentaire. Ces pressions peuvent entraîner des conflits, comme la compétition pour l’accès à des terres et des ressources contestées. Afin de garantir un accès sécuritaire à l'eau, l'énergie et l’alimentation pour le développement humain, les parties prenantes et les décideurs politiques doivent considérer les différentes vulnérabilités lors de l'élaboration de stratégies visant à réduire les risques climatiques. En outre, l'eau, l'énergie et l’alimentation sont étroitement liées et leurs chaînes d'approvisionnement présentent à la fois des synergies et des compromis. Le lien entre ces trois ressources et l'étude de leur interdépendance a été désigné dans la littérature sous le nom de "Water Energy Food Nexus'' (WEFN). Cette thèse explore les systèmes eau-énergie-alimentation abordés sous l'angle de la communauté Procédés et Systèmes Industriels (PSI), en s’intéressant aux interdépendances complexes de ces systèmes et les potentiels conflits le long de leur chaîne d'approvisionnement
Water, energy, and food are critical resources required to meet basic human needs, ensure economic development, and achieve sustainable development goals. Global demand for these resources is steadily rising due to population growth and climate change. Compared to their 2012 values, reliance on water, energy, and food is projected to increase respectively by 40, 50, and 35 percent by the year 2050. In addition, it is expected that the atmosphere will continue to warm up during the twenty-first century, putting even more pressure on energy use, water availability, and food production. These pressures can result in conflicts, for example, over disputed land and resources. To ensure safe access to water, energy, and food for human development, it is important for planners and policy makers to incorporate various vulnerabilities when designing strategies to reduce climate risks. Moreover, water, energy, and food are highly interrelated, presenting both synergisms and trade-offs along their supply chains. The connection of these three resources and the study of their interdependencies has been referred to in the literature as the Water Energy Food Nexus (WEFN). This dissertation explores the Water Energy Food Nexus, examining the intricate interdependencies and potential conflicts along their supply chain.Within the challenges present in WEFN systems, effective decision-making tools are indispensable. Process Systems Engineering (PSE) tools offer promising avenues for managing WEFN systems. This thesis conducts a thorough literature review, identifying gaps in existing optimization models for WEFN management. Subsequently, a generic multi-objective optimization model is formulated and applied to a real-case study at a regional scale, with sensitivity analyses revealing diverse scenarios. Recognizing the roles of various agents and actors within WEFN systems, a multi-agent analysis, coupled with a multi-criteria decision analysis is executed. The tools and methodologies developed in this study not only contribute to the PSE community, but also provide benchmarks for a comparative analysis of WEFN systems. This research emphasizes the vital role of PSE in addressing complexities of WEFN systems, offering insights for planners and policymakers dealing with the critical interdependencies of water, energy, and food resources

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Hounnou, Amèdédjihundé Hypolite Jordâo. "Dimensionnement optimal d’un système hybride hydroélectrique-photovoltaïque-stockage pour une alimentation rurale isolée." Thesis, Bourgogne Franche-Comté, 2019. http://www.theses.fr/2019UBFCD033.

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Abstract:

L’accès à l’énergie électrique est indispensable au développement industriel et socio-économique dans tous les pays du monde. Au Bénin, la question du déficit en électricité demeure très préoccupante, et se pose fortement dans les zones rurales du pays. Par ailleurs, le Bénin dispose d’un potentiel intéressant en photovoltaïque (PV) et en hydroélectrique (hydro), mais qui reste globalement sous-exploité. Ce travail de thèse de doctorat porte sur le dimensionnement optimal d’un système hybride hydro-PV-stockage pour une alimentation rurale isolée. Au cours de ces travaux, nous avons modélisé les principaux composants du système hybride hydro-PV-stockage, notamment la conduite forcée, l’équipement électromécanique (la turbine et la génératrice), le générateur PV, les batteries (Bat) et les convertisseurs AC/DC et DC/DC. En effet, la modélisation et l’optimisation de la conduite forcée avec les algorithmes génétiques NSGA II ont permis de noter que le coût d’investissement de la conduite forcée (C_(inv_cond) ) croît avec sa puissance hydraulique (P_cond ). P_cond et C_(inv_cond) croissent respectivement de façon logarithmique et quadratique avec le diamètre (D_cond ). De même, la modélisation et l’optimisation de la génératrice ont montré que sa masse totale croît avec son rendement. Quant à la modélisation du coût des équipements électromécaniques, la prise en compte des facteurs continentaux a permis de mieux estimer ce coût. Le second volet de la thèse est consacré à l’optimisation de différentes configurations de sources d’énergie, notamment la centrale hydroélectrique, les systèmes PV, hydro-PV et hydro-PV-Bat. Deux fonctions objectifs ont été prises en compte : l’énergie totale produite et le coût de production. Les solutions obtenues sont présentées sous forme de front de Pareto. Le coût de production du système PV croît linéairement avec sa production totale en énergie. Pour les cas de la centrale hydroélectrique et du système hybride hydro-PV, les solutions sont regroupées en quatre catégories suivant le nombre d’unités de production hydroélectrique : {n_hyd=1,2,3,4}. Quant au cas du système hybride hydro-PV-Bat, les résultats sont regroupés en deux grandes catégories suivant le nombre de batteries : {n_Bat=64,192 }. Pour n_Bat=64, les solutions sont classées en quatre groupes selon n_hyd: {n_hyd=1,2,3 et 4}, alors que pour n_Bat=192, nous avons trois cas {n_hyd=2,3 et 4}. L’énergie totale produite et le coût de production croissent avec le débit d’équipement nominal Q_(T_n ). Spécifiquement, le compromis entre les fonctions objectifs est en faveur de l’énergie totale produite pour n_hyd=1 (cas de la centrale hydroélectrique), pour {n_hyd=1,2} (cas de hydro-PV) et pour {n_Bat=64 & n_hyd=1 à 4} et {n_Bat=192 & n_hyd=2,3} (cas de hydro-PV-Bat). Dans ces cas, on préférera augmenter l’énergie totale. En revanche, le coût de production est favorisé dans les cas de {n_hyd=2,3,4} (pour la centrale hydroélectrique), de {n_hyd=3,4} (pour hydro-PV) et de {n_Bat=192 & n_hyd=4} (pour hydro-PV-Bat). On optera alors pour la réduction du coût de production
Access to electrical power is essential for industrial and socio-economic development in every country of the world. In Benin, the issue of the electricity shortage remains a serious concern and arises strongly in rural areas of the country. Furthermore, Benin has an interesting potential in photovoltaics (PV) and hydropower (hydro), but which remains globally under-exploited. This research focuses on Optimal sizing of a Hydroelectric-Photovoltaic-Storage Hybrid System for remote rural power supplying. During this work, we modeled the main components of the hydro-PV-storage hybrid system, such as the penstock, the electromechanical equipment (turbine and generator), the PV generator, the batteries (Bat), the inverters and the converters. Indeed, the modeling and the optimization of the penstock with the genetic algorithm NSGA II allowed to note that the investment cost of the penstock (C_(inv_cond) ) increases with its hydraulic power (P_cond ). P_cond and C_(inv_cond) increase respectively logarithmically and quadratically with the diameter (D_cond ). Likewise, the modeling and optimization of the generator have shown that its total mass increases with its efficiency. As for the modeling of the electromechanical equipment cost, the taking into account of the continental factors allowed to better estimate this cost. The second part of the thesis is devoted to the optimization of different energy sources configurations, such as the hydroelectric plant, PV system, hydro-PV hybrid system and hydro-PV-Bat hybrid system. Two objective functions have been considered: the total generated energy and the energy production cost. The solutions obtained are presented in the form of Pareto front. the energy production cost of the PV system increases linearly with its total generated energy. For the cases of the hydroelectric plant and hydro-PV hybrid system, the solutions are grouped into four categories according to the number of hydropower units: {n_hyd=1,2,3,4}. As for the case of the hydro-PV-Bat hybrid system, the solutions are grouped into two main categories according to the number of batteries: {n_Bat=64,192 }. For n_Bat=64, the solutions are classified in four groups according to n_hyd: {n_hyd=1,2,3 et 4}, whereas for n_Bat=192, we have three cases {n_hyd=2,3 et 4}. The total generated energy and the energy production cost increase with the nominal turbine flow rate Q_(T_n ). Specifically, the compromise between the objective functions is in favour of the total generated energy for n_hyd=1 (the case of the hydroelectric plant), for {n_hyd=1,2} (case of hydro-PV) and for {n_Bat=64 & n_hyd=1 à 4} and {n_Bat=192 & n_hyd=2,3} (case of hydro-PV-Bat). In these cases, it is preferable to increase the total generated energy. On the other hand, the energy production cost is favored in the case of {n_hyd=2,3,4} (for the hydroelectric plant), {n_hyd=3,4} (for hydro-PV) and {n_Bat=192 & n_hyd=4} (for hydro-PV-Bat). Then we will opt for the reduction of the energy production cost

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Schacht, Rodriguez Ricardo. "Planification de la mission des drones basée sur le pronostic et la gestion de la santé." Electronic Thesis or Diss., Université de Lorraine, 2019. http://www.theses.fr/2019LORR0257.

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Abstract:

Actuellement, les véhicules aériens télépilotés ou autonomes (UAV) multirotors, avec la capacité de décollage et d'atterrissage vertical, se sont avérés être une solution efficace et peu coûteuse dans les applications de vol civil grâce aux progrès significatifs dans le développement de méthodes plus efficaces de contrôle, planification de trajectoire et prise de décision. Pour de telles applications, les multirotors développent différentes tâches comme l'exploration, la photogrammétrie, la vidéo, la cartographie et plus récemment toutes celles dédiées à l'agriculture de précision comme l'irrigation et le suivi des cultures. Durant sa mission, le multirotor parcourt un ensemble de trajectoires reliées par emph{n} points de référence (ou way-points) dans une zone connue ou inconnue. Cependant, pendant l'accomplissement de la mission, différents facteurs négatifs affectent la performance du véhicule comme les conditions environnementales, l'apparition de défauts ou de pannes et les limitations énergétiques dues aux contraintes de l'alimentation en énergie. Le problème de limitation énergétique dans un multirotor est dû aux capacités de puissance que la batterie embarquée peut fournir. Les drones multirotors sont propulsés par des batteries Lithium Polymère (Li-Po) qui sont des batteries rechargeables de technologie Lithium-Ion. Ils possèdent un électrolyte polymère au lieu d'un électrolyte liquide et fournissent une puissance et une densité d'énergie élevées. Cependant, en fonction de l'utilisation, c'est-à-dire le nombre de cycles de charge/décharge et d'autres facteurs tels que les dommages provoqués par des décharges excessives, les performances de la batterie ont tendance à diminuer. Une telle diminution ou un tel vieillissement entraîne une réduction de l'efficacité de la batterie et donc du vol du multirotor en diminuant le temps de mission total ou l'endurance du vol, et conduit à un problème de manœuvrabilité, ce qui augmente le risque d'accident et de crash. Le travail présenté dans cette thèse aborde les questions relatives aux performances des batteries Li-Po et leur influence sur les tâches de planification et de suivi de trajectoire dans le cadre de vol de multirotors. En considérant les techniques de pronostic basées sur des modèles et les méthodes de planification de trajectoire, une stratégie de planification de mission hiérarchique basée sur la consommation d'énergie est proposée et validée au niveau de la simulation en considérant différentes situations de vol. Les performances du drone, ainsi que sa capacité à effectuer et à remplir une mission, sont pondérées en déterminant l'état de santé de la batterie (SoH) qui est un indice permettant de mesurer le niveau de dégradation de la batterie. Le SoH aide à estimer la durée de vie utile restante de la batterie (RUL) et établit la limitation d'énergie par le calcul de l'endurance maximale de vol (FE_{max}). De telles informations sont nécessaires à la génération de la planification des trajectoires qui ne prennent pas seulement en compte les contraintes liées à l'utilisation mais aussi la portée et les limites de la mission à exécuter
Rotorcraft Unmanned Aerial Vehicles (UAV) with take-off and vertical landing capabilities or multirotors have proved to be an efficient and low-cost solution for civil flight applications due to significant advances in the development of robust and more efficient altitude and attitude control strategies, planning and re-planning algorithms capable of detecting and avoiding obstacles and Fault Diagnosis & Fault Tolerant Control methods. In most applications where multirotors are used, they develop different task as exploration, photogrammetry, filming, mapping and more recently all those dedicated to precision agriculture such as irrigation and crop monitoring. During the task development, the multirotor executes a mission which consists to fly through a set of paths connected by n reference points (named way-points) inside a known or unknown area. However, during the mission development, different negative factors decrease the multirotor flight performance such as environmental conditions, occurrence of faults or failures in actuators/sensors and energetic limitations due to the power source constraints. The energetic limitation problem in a multirotor are due to power capabilities that on-board battery can supply. Due to power and energy requirements, multirotors are powered by Lithium Polymer batteries which are rechargeable batteries of Lithium-Ion technology. They possess a polymer electrolyte instead of a liquid electrolyte and provide high power and energy densities. However, according to the use due to the number of charge/discharge cycles and other factors like damage provoked by over-discharges, the battery performances tend to decrease. Such decrease or aging causes a reduction in the efficiency of the UAV multirotor flight by the decrease of the total mission time or flight endurance, and leads to maneuverability problem, which increases the risk of crash and collision. This thesis topic addresses the issues concerning to battery performances and its influence into the mission and path planning tasks. By considering model-based prognosis techniques and path planning methods, a hierarchy mission planning strategy based on energy consumption is proposed and validated at simulation level considering different flight situations. The UAV performances, as well as its capability to execute and fulfill a mission is weighted by the computation of the battery State of Health (SoH) which is an index to measure the degradation level of the battery. The SoH helps to estimate the battery Remaining Useful Life (RUL) and establishes the energy limitation by the computation of the Maximum Flight Endurance (MFE). Such information is necessary to path planning generation which not only consider the constraints related to the power source but also the scopes and limitations of the mission to be executed. In addition, the main concern of this thesis are long time-distance missions e.g exploration or inspection of remote areas where it is fundamental to have a proper use of energy aboard the multirotor

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Salvador, Michaël. "Bâtiments à énergie positive, optimisation de la demande et de la production à partir des sources d'énergies renouvelables." Perpignan, 2012. https://hal-univ-perp.archives-ouvertes.fr/tel-01260241.

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Oulad-Abbou, Driss. "Contribution à la recharge solaire de véhicules électriques." Electronic Thesis or Diss., Amiens, 2020. http://www.theses.fr/2020AMIE0003.

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Abstract:

Le travail présenté dans cette thèse porte sur la conception des solutions de recharge à base d'énergie solaire pour des véhicules électriques. Les présents travaux ont pour but de concevoir et de réaliser des prototypes de station de recharge de véhicule électrique ainsi que de proposer des outils d'optimisation de fonctionnement de ces stations de recharge. Tout d'abord, nous avons présenté la méthode suivie pour la conception et la réalisation d'une station de recharge solaire mobile autonome. Ensuite, nous avons présenté une étude expérimentale de la station de recharge PV 16kWc. Cette étude expérimentale est étalée sur la période du Janvier - Août 2019. L'analyse des résultats de cette étude expérimentale permet de déduire que la station réalisée permet de produire une énergie de l'ordre de 10.8MWh par ans et permet d'éviter des émissions CO2 de l'ordre de 4.8 tonnes par ans. Nous avons aussi étudié la topologie de station de recharge avec bus bipolaire. Puisque les convertisseurs DC/DC trois-niveaux sont la partie la plus intéressante de cette topologie, nous avons détaillé la méthode suivie pour élaborer un modèle moyen petits-signaux. Ensuite, une analyse du contrôle d'équilibrage du bus bipolaire permet d'identifier la meilleure option à choisir pour garantir l'équilibrage du bus, ainsi qu'une nouvelle méthode d'équilibrage ont été présentées, cette dernière offre la possibilité d'équilibrage sans ajout de capteurs comme dans la méthode classique. Enfin, le principe de fonctionnement de l'unité de gestion d'énergie proposée pour cette topologie est présenté. Cette dernière à été évaluée en simulations
This thesis focuses on the design of solar-based charging solutions for electric vehicles. The purpose of this work is to design and produce prototypes of electric vehicle charging stations and to propose tools to optimize the operation of these charging stations. First of all, we presented the followed method for the design and construction of a stand-alone mobile solar charging station. Then we presented the conception of solar charging station of 16kWc. An experimental study is performed over the period of January - August 2019. The results analysis of this experimental study showed that the produced energy is of the order of 10.8MWh per year and avoids CO2 emissions of 4.8 tonnes per year. About 50 electric cars per months could be charged by solar energy. We also studied a topology of charging station with bipolar DC bus. Since the three-level DC/DC converters are the most important elements of this topology, we have detailed the followed method for small-signal modelling of these converters. Then, an analysis of the voltage balance control of the bipolar bus was carried out to identify the best option to choose to guarantee the balance of the bus and a new balancing method were presented. This last method offers the possibility of balancing the DC bus without adding extra sensors sensors as in the classical method. Finally, the operating principle of the energy management unit proposed for this topology is presented and evaluated in simulations

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Duyme, Valérie. "Récuperation énergétique à l’échappement d'un moteur de véhicule industriel par une turbine a gaz entraînant les auxiliaires." Lyon, INSA, 1990. http://www.theses.fr/1990ISAL0018.

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Abstract:

L'énergie contenue dans les gaz d’échappement des moteurs diesel suralimentes équipant les véhicules industriels représente sensiblement le tiers du pouvoir calorifique du combustible. Pour récupérer cette énergie, nous proposons l'emploi d'un système compound différé. Il se compose d'une turbine de récupération sur gaz d’échappement, couplée a un alternateur alimentant les auxiliaires du véhicule (ventilateur, compresseur, ralentisseur. . . ). Afin d'optimiser la récupération, celle-ci n'a lieu que pendant certaines phases de fonctionnement; l’adéquation entre les besoins et l'offre nécessite alors l'emploi d'un accumulateur de stockage. L’intérêt du système et son optimisation sont étudies grâce a la modélisation du fonctionnement d'un véhicule classique se déplaçant sur des circuits types. Le modèle de base, établi préalablement à ce travail, permettait essentiellement de connaître les consommations et l’état de fonctionnement du véhicule tout au long du parcours. Il a été modifie, d'une part, pour prendre en compte les systèmes auxiliaires dans leur configuration traditionnelle, d'autre part, pour simuler le fonctionnement du système de récupération entraînant les auxiliaires dans leur nouvelle configuration. Compte tenu des très nombreux paramètres intervenant dans le modèle, une analyse complète du fonctionnement du système de récupération implante sur le véhicule nécessiterait un trop grand nombre de simulations. C'est pourquoi la méthode des plans d’expériences de Taguchi a été utilisée afin de connaître le comportement du système en fonction des paramètres les plus sensibles et de réaliser son optimisation. La simulation du comportement d'un véhicule industriel équipe du système compound différé sur un circuit de plusieurs centaines de kilomètres montre l’intérêt du système.

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Trillat-Berdal, Valentin. "Intégration énergétique dans les bâtiments par l'utilisation combinée de l ‘énergie solaire et de la géothermie basse température." Chambéry, 2006. http://www.theses.fr/2006CHAMS022.

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Abstract:

Le travail présenté concerne l'étude d'un système solaire combiné intégrant simultanément l'énergie solaire thermique et la géothermie basse température; il répond aux besoins de chauffage, de rafraîchissement et de production d'eau chaude sanitaire des bâtiments. L'utilisation de l'énergie solaire est décrite par les points suivants : - L'énergie solaire est utilisée en priorité pour le chauffage de l'eau chaude sanitaire ; - L'énergie solaire peut également chauffer le bâtiment grâce à un fonctionnement en mode plancher solaire direct ; - Le surplus d'énergie solaire est injecté dans le sol pour favoriser sa recharge thermique. Ce système solaire combiné a été installé dans une maison individuelle de 180 m2 en Savoie. Son étude expérimentale durant ses 18 premiers mois de fonctionnement montre que le système est opérationnel. Il permet d'avoir une consommation électrique globale (compresseur de la pompe à chaleur, appoint électrique du ballon d'eau chaude et circulateurs) de 26 kWh/m² pour chacune des deux saisons de chauffage. L'étude expérimentale montre également que l'injection d'énergie solaire dans le sol a un faible impact sur le bilan énergétique global annuel. La simulation du modèle numérique du procédé, développé avec le logiciel TRNSYS, met en évidence que le couplage de l'énergie solaire avec la géothermie basse température est difficile à justifier, en terme de bilans énergétiques, pour une maison individuelle. Par contre, le recours à l'énergie solaire pour recharger thermiquement le sol est une très bonne solution pour des bâtiments collectifs, où la concentration des échangeurs géothermiques dans le sol est bien plus importante que pour l'habitat individuel. La simulation du procédé sur un immeuble de 36 logements montre qu'avec un taux de recharge thermique inférieur à 45%, le risque de geler le sol, de façon plus ou moins étendue, est présent après 20 ans de fonctionnement. Sans fonctionnement en rafraîchissement, une surface de capteurs de 300 m2 permet un taux de recharge thermique du sol de 78% et évite tout risque de gel à long terme. Une telle surface garantie une bonne stabilité des performances avec une diminution du COP de la pompe à chaleur inférieure à 6% après 20 ans. Cette surface représente 3 fois la surface nécessaire aux besoins d'ECS
The presented work is focused on the study of a solar combisystem which meets domestic hot water and heating-cooling building energy needs. Solar heat is used as a priority for domestic hot water heating and when the preset water temperature is reached, excess solar energy is injected into the ground via boreholes. Solar energy can also be used to heat directly the building thanks to a direct solar floor. This system has the advantage of contributing to balancing the ground loads, increasing the operating time of the solar collectors and preventing overheating problems. This solar combisystem has been installed in a 180 m2 private residence. An experimental study, which has started 18 months ago, shows that the process is operational. The total electric consumption of the process (heat pump's compressor, domestic hot water extra heating, circulation pumps) has a value of 26 kWh/m² for the two heating seasons. The experimental study shows that the injection of heat into the ground has low impacts on the yearly energy balance of the process. Simulations of the numerical model of the process, developed with the TRNSYS software, shows that combined solar thermal collector with ground-coupled heat pump is not interesting for individual houses in term of performances. Nevertheless, using solar energy to reinject heat into the ground is a good solution for public buildings and tertiary sector for which the borehole heat exchangers concentration in the ground is more important. The process has been simulated in a public building (36 apartments, 96 occupants). These simulations show that if the solar heat injected into the ground is fewer than 45% of the heat extracted, there is a risk to freeze the water contained in the refill material and in the ground. If the cooling function of the heat pump is not used, 300 m² of solar thermal collectors allow to reinject into the ground 78% of the heat extracted and the risk of freezing is avoided. This surface of solar thermal collectors allows to stabilize the long term performances of the heat pump (diminution of the heat pump's COP of 6% after 20 years). This surface is oversized by 3 with respect to the domestic hot water requirements alone

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Ghanassia, Elie. "Effets de la morphologie des bâtiments en zones urbaines sur le gisement physique en énergies renouvelables." Compiègne, 2012. http://www.theses.fr/2012COMP2006.

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Abstract:

La demande en énergie des secteurs résidentiels et tertiaires constitue aujourd'hui plus de 43% de la consommation d'énergie finale française, devant le secteur des transports et l'industrie. Cela représente plus de 26% des émissions de gaz à effet de serre. . Par ailleurs, il existe dans ce domaine un potentiel important en termes de gisements d'économies d'énergie. Plusieurs études ont déjà été consacrées à l'évaluation de ce potentiel et à son exploitation. Or aujourd'hui, le potentiel de récupération d'énergies renouvelables lié à l'infrastructure des bâtiments, bien que jugé important, est peu étudié. Une analyse plus fine des gisements potentiels d'énergies renouvelables à l'échelle nationale constitue donc une priorité. Le cœur méthodologique de la thèse concerne la mise au point des méthodes d'analyse de l'impact des différentes morphologies urbaines rencontrées en France sur le gisement d'énergies renouvelables valorisable localement via les infrastructures bâties
Renewable energies (RE) are a key component of European energy policies. In most of them, solar energy plays a central role. In 2010, 73% of European population is located in urban areas where the majority of building stock and energy demand are located. But renewable energies, especially solar energy, beat pumps or biomass use, require space, and this is problematic in urban areas. Moreover, the RE potential depends of building environment (tree shade effect, surrounding buildings…). Consequently, understanding of relationships between building environment characteristics of one specific area and its renewable energy potential is critical. This PhD is focused on the quantitative impact of buildings' morphologies on the RE potential assessment of an urban area. A complete and generic method is developed to quantify the energy potential received by facades and roofs in urban areas and the technologies (solar and PV panels, beat pumps and biomass equipments) which are suitable for a specific urban fabric

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Goossens, Xavier. "LA MAITRISE DE LA DEMANDE EN EAU ET EN ENERGIE EN AGRICULTURE IRRIGUEE : DE L'EVALUATION DES ENJEUX A LA PROPOSITION D'ACTIONS CIBLEES." Phd thesis, Université Sciences et Technologies - Bordeaux I, 2005. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00557287.

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Abstract:

Ce travail s'appuie sur des résultats d'études de terrain obtenus au Maroc, en France, en Egypte et en Inde. Il a pour objet de développer une approche résolument tournée vers la préparation à l'action. Les flux d'énergie alimentaire, d'eau et d'énergie commerciale impliqués dans les systèmes d'alimentation et de production agricole irriguée sont évalués en conjuguant contraintes, fonctions et objectifs des systèmes étudiés. L'approche utilise des connaissances et des données des domaines de la nutrition et de l'alimentation, de l'agriculture irriguée et de la maîtrise de la demande en flux (eau et énergie). Trois outils complémentaires de préparation à l'action sont ensuite proposés. A l'échelle nationale, l'opportunité de satisfaire les besoins alimentaires par le développement de l'irrigation est évaluée pour quatre contextes. Des fiches pays sont proposées pour 36 pays d'Afrique. Deux outils, en synergie, sont développés pour l'échelle pratique de l'exploitation agricole et l'échelle de diffusion territoriale (unités physiques, administratives ou opérationnelles). L'organisation et les moyens à mettre en œuvre pour développer un programme de diagnostic sont explicités au niveau des territoires. Le diagnostic des performances eau énergie des exploitations permet d'identifier et de valider des actions techniques. Les résultats obtenus sur les exploitations sont synthétisés, à l'échelle territoriale, pour définir des actions ciblées qui sont tout à la fois adaptées aux stratégies d'exploitants, aux besoins de développement du territoire et aux objectifs nationaux en terme d'alimentation et de valorisation des ressources.

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Clénet, Stéphane. "Influence de l'alimentation électronique sur le couple et le comportement vibratoire des machines synchrones à aimants permanents." Toulouse, INPT, 1993. http://www.theses.fr/1993INPT121H.

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Abstract:

Ce travail traite du couple et des vibrations d'origine electromagnetique des actionneurs a aimants permanents et commutation electronique. Afin d'etudier les effets de l'alimentation sur le couple et ses ondulations, des modeles simples de l'ensemble convertisseur-commande-machine sont presentes et valides. Les logiciels developpes sur cette base permettent de calculer les grandeurs electriques et le couple instantane de l'actionneur et de determiner sa caracteristique couple-vitesse. Ils permettent de preciser l'influence de la forme des courants d'alimentation et de la connexion des neutres d'une machine multiphasee et multietoilee sur le couple. Concernant le comportement vibratoire des machines electriques, la realisation d'un banc d'essai, specialement instrumente, est decrite. Il permet d'etablir le lien entre les caracteristiques des courants d'alimentation et les vibrations d'origine electromagnetique de la machine. L'influence de differents types d'alimentations est etudiee, en particulier les alimentations par onduleur a resonance serie. Enfin, des essais reduits permettant de determiner les parametres caracteristiques de la structure mecanique de la machine tels que les frequences propres et les amortissements, sont definis. Ces essais reduits, effectues a rotor bloque, utilisent les courants d'alimentation comme sources d'excitation de la structure. Sous certaines conditions, ils permettent de prevoir l'amplitude des vibrations de la machine fonctionnant en charge

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Wanderoild-Morand, Yohan. "Enfouissement d’une alimentation isolée sous contraintes de température et d’isolation." Thesis, Lyon, 2018. http://www.theses.fr/2018LYSE1193/document.

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Abstract:

Certaines applications haute température telles que le forage, l’aéronautique ou l’aérospatial, amènent à repenser la conception des alimentations isolées permettant la commande des éléments de puissance. Ce mémoire s’articule autour de l’étude de la faisabilité et de l’enfouissement d’un convertisseur isolé possédant une forte isolation statique (10kV) et dynamique (<10 pF), pouvant travailler sous de hautes températures (>250°C), dans les gammes de tension de sortie de la dizaine de volts et de puissance de l’ordre du Watt. Pour ne pas être contraint par la température de Curie d’un matériau magnétique, cette alimentation DC/DC se base sur un transformateur à air. Dans un premier temps, cette thèse détaille l’origine, la mesure et l’estimation des éléments du modèle électrique choisi pour le transformateur. Ensuite, afin de maximiser la transmission de puissance, nous constituons un système résonnant en ajoutant des condensateurs en parallèle ou en série avec le transformateur, puis nous développons une méthode permettant d’accorder l’ensemble. La comparaison entre les topologies nous amène ensuite à choisir compensation série-série. Puis nous constatons que la technologie choisie pour les condensateurs, la contrainte d’isolation statique et dynamique peuvent diviser par plus de deux la puissance transmise au travers d’une surface. Enfin, nous abordons comment redresser et réguler la tension de sortie sans affecter la résonnance ou l’isolation apportée, tout en minimisant les pertes générées. Une dernière partie montre que, moyennant un système de dissipation un processus de fabrication adapté, il est possible d’intégrer la structure complète sur silicium
High temperature applications such as deep drilling, aeronautics or aerospace, lead to rework the isolated power supplies used for the control of the power elements. This work study the feasibility of an embedded converter with high static (10kV) and dynamic (<10 pF) insulation, able to work under high temperatures (> 250 ° C), in the ranges of dozens volts for the output voltage and several Watt of transmitted power. To avoid being constrained by a magnetic material Curie temperature of, we use a coreless transformer based DC/DC power supply. First of all, this thesis details the origin, the measurement and the estimation of the elements of the chosen transformer electric model. Then, to maximize the transferred power, we form a resonant structure by adding capacitors in parallel or in series with the transformer, then we develop a method to tune the whole. The comparison between the topologies leads us to choose a serial-serial compensation. Then we note that the technology chosen for capacitors, the static and dynamic insulation constraint can divide by more than two the power transmitted through a surface. Finally, we discuss how to rectify and regulate the output voltage without affecting the resonance or insulation provided, while minimizing the losses generated. A last part exhibit that with a suitable dissipation system and manufacturing process, it is possible to integrate the complete structure on silicon chips

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Salanson, Jérôme. "Motorisations piézoélectriques à fonctionnement quasirésonnant ou quasistatique : analyse des contraintes d'alimentation et expérimentation de structures innovantes." Toulouse, INPT, 2000. http://www.theses.fr/2000INPT041H.

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Abstract:

Le présent mémoire traite d'une comparaison de différents types de structures innovantes de moteurs à effet piézoélectrique. Après avoir dressé un état de l'offre disponible aujourd'hui en terme de matériaux électroactifs, les besoins exprimés par les industriels en matière d'actionneurs sont confrontés aux possibilités offertes par les céramiques piézoélectriques. Les améliorations attendues en ce qui concerne les matériaux et les assemblages sont enfin exposées. La suite logique consiste à dresser un bilan de l'offre concrètement disponible aujourd'hui en terme d'actionneurs. Afin d'apporter de nouvelles solutions, les éléments de dimensionnement de deux structures piézoélectriques innovantes seront présentés. La première d'entre elles fonctionne en régime quasirésonnant alors que la seconde opère selon un mode quasistatique. Ces deux types de structures sont comparées du point de vue des performances théoriques à attendre et des critères de sélection seront mis en avant selon les contraintes imposées par l'application visée. Une discussion sur la modélisation par schéma électromécanique équivalent des structures piézoélectriques quasirésonnantes est ensuite amorcée et les résultats théoriques mis en avant sont validés au moyen de la structure dont les éléments de dimensionnement ont été fournis auparavant. Le piézomoteur fonctionnant en régime quasistatique présenté au chapitre deux a été réalisé et testé. Une alimentation destinée à cet actionneur a également été dimensionnée. La partie expérimentale s'intéresse à la validation de l'association de cette électronique et du moteur ainsi qu'à une étude mécanique poussée de la solution retenue.

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Traineau, Maxime. "Détermination du champ d'application du système d'alimentation séquentielle chez les poules pondeuses." Thesis, Tours, 2014. http://www.theses.fr/2014TOUR4042/document.

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Abstract:

L’alimentation séquentielle (AS) consiste à distribuer de manière cyclique deux aliments différents dont la combinaison permet des apports nutritionnels adaptés. L’objectif de la thèse était d’évaluer la robustesse et les limites de ce système. Trois expérimentations ont étéréalisées. Les questions portaient sur la variation de la composition en matières premières des régimes, la capacité d’adaptation des poules à des situations de déséquilibre alimentaire et de stress thermique et enfin la modulation au cours de la journée des apports en énergie et en protéines. Un travail de méta-analyse apportait des réponses sur la régulation de l’ingestion chez les poules pondeuses ainsi que sur l’impact de la nature des ingérés sur les performances de ponte et de croissance. Les expérimentations (Ex.1, 2, 3) ont permis de mettre en évidence la possibilité de distribuer d’autres céréales (blé et/ou maïs broyé, fibres insolubles) à la place du blé entier distribué dans la fraction du matin. L’ingestion totale inférieure par rapport à une alimentation continue (Ex. 1 et 2) et un niveau de production équivalent permettent d’améliorer l’IC des poules en AS par rapport à des poules alimentée de façon classique. Les poules semblent capables de réguler leur ingestion sur le niveau d’énergie de l’aliment mais pas sur son niveau de protéines dans les conditions étudiées (méta-analyse, Ex. 2). Cependant, les apports en énergie doivent se concentrer dans la fraction du matin afin d’obtenir les meilleures performances en AS tandis que les apports protéiques doivent soit être concentrés dans la fraction de l’après midi soit continus au cours de la journée (Ex. 3). Ces connaissances sur l’AS doivent encore être complétées afin de pouvoir utiliser ce système d’alimentation en élevage néanmoins l’AS est prometteur en terme d’économies de ressources
Sequential feeding (SF) consists in splitting the nutrients into two different diets. The goal of this thesis was to explore the limits of this feeding system. Three experiments were performed. The major questions go on utilization of other feedstuffs, capacity of hens to adapt their feed intake on unbalanced diet and hot temperatures and responses to modulation of energy and protein supplies. A meta-analysis gave responses on the regulation of feed intake and the impact on nutrient intake on laying and growth performances in laying hens. Experiments (Ex.1, 2, 3) shown off the possibility to substitute whole wheat with other cereals or feedstuffs (ground wheat and/or corn, insoluble fiber) in the morning fraction. Lower total feed intake in SF compared to continuous feeding (Ex. 1 et 2) and same laying performances improved the FCR. Laying hens were able to fit their feed intake on energy in the diet but not on protein content (meta-analysis, Ex. 2). Nevertheless, energy supplies had to be given in the morning fraction while protein could be given concentrate in the afternoon or throughout the day (Ex. 3). Knowledge on SF has to be completed in order to use this feeding system in commercial conditions. SF can help sparing resources and improve the on farm economical efficiency

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Arvisais-Martel, Pierre-Olivier. "Analyse technico-économique des chargeurs bidirectionnels niveaux 1 et 2 pour véhicules électriques." Thesis, Université Laval, 2011. http://www.theses.ulaval.ca/2011/28311/28311.pdf.

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Abstract:

Depuis déjà quelques années, la revente d’électricité à partir des accumulateurs de véhicules à propulsion électrique (VPÉ) vers le réseau électrique, que l’on appelle communément « Vehicle-to-Grid » (V2G), a fait l’objet de nombreuses études. Avec l’utilisation de plus en plus répandue d’accumulateurs Li-ion dans les véhicules à propulsion électrique, la question du seuil de rentabilité du prix de vente d’énergie en production V2G devient un facteur important. En effet, le coût des accumulateurs Li-ion est très élevé alors que leurs vie utile est seulement de l’ordre de 1000 cycles de charge-décharge. L’objectif de ce mémoire est d’élaborer les conditions permettant d’établir le seuil de rentabilité technico-économique de la vente d’énergie électrique au réseau en production V2G d’un véhicule à propulsion électrique alimenté par des accumulateurs Li-ion et équipé d’un chargeur bidirectionnel niveau 1 et 2. Pour y arriver, plusieurs paramètres doivent être pris en compte tels que le coût d’achat des accumulateurs, le nombre total de cycles de charge-décharge pouvant être effectué avant que les accumulateurs ne doivent être remplacés, la caractéristique coût-rendement du chargeur bidirectionnel, le coût d’achat d’électricité au réseau électrique et finalement, la quantité d’énergie électrique pouvant être échangée avec le réseau électrique durant une année. Dans un premier temps, la topologie du chargeur bidirectionnel est choisie et une analyse de sa caractéristique coût-rendement est calculée. Par la suite, des cycles de charge-décharge à différentes profondeurs de décharge sont effectués sur des accumulateurs Li-ion afin de quantifier leurs dégradations. L’élaboration d’une équation de seuil de rentabilité, combinée aux résultats de l’analyse de la caractéristique coût-rendement et de la quantification de la dégradation des accumulateurs Li-ion, permet de déterminer l’influence du coût et du rendement du chargeur bidirectionnel et de la dégradation des accumulateurs Li-ion sur le prix de vente d’énergie électrique en production V2G.
In recent years, the use of electricity routed from batteries of plug-in electric vehicles (BEVs: battery electric vehicles and PHEVs: plug-in hybrid electric vehicles) to the power grid for resale purposes, a concept commonly referred to as Vehicle-to-Grid (V2G), has been the subject of numerous studies. With manufacturers opting more frequently for lithium-ion batteries in the production of such plug-in electric vehicles, the profitability in terms of resale price of such V2G-produced energy is put into question. Indeed, Li-ion batteries are rather expensive given their lifespan of approximately 1000 charge-discharge cycles. The ultimate purpose of this Master’s essay is to determine a set of principles to allow for the establishment of an equally lucrative and technologically-economic plan regarding the resale of V2G-produced electrical energy as the result of BEVs and PHEVs equipped with Li-ion batteries supplied by grade 1 and 2 bidirectional chargers. In order to successfully accomplish this feat, numerous factors must be taken into consideration: the cost of such batteries and their durability relative to their maximum attainable number of charge-discharge cycles; the return value of bidirectional chargers; the expenses incurred by the power network in purchasing such electricity; the maximum permissible quantity of electric energy that can be exchanged with the electric grid per year. Initially, the topology of a chosen bidirectional charger undergoes a mathematical analysis of its performance output with regard to its overall cost. Subsequently, multiple charge-discharge cycles are conducted on the lithium-ion batteries at varying discharge intensities in order to evaluate the cells’ deterioration. The former results, combined with the development of a formula for the financial break-even point, demonstrates the effects of a bidirectional charger’s expense and performance, along with the degeneration of Li-ion batteries, on the resale price of V2G-produced electrical energy.

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B, Dumont Laurence, and Dumont Laurence B. "Gestion de la demande en puissance : Outil de planification et stratégies pour la production de bois d'oeuvre." Master's thesis, Université Laval, 2019. http://hdl.handle.net/20.500.11794/37214.

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Abstract:

L’industrie forestière est un secteur économique générant beaucoup d’emplois au Québec, Canada. Dans le but d’assurer la compétitivité et la profitabilité des scieries, plusieurs propriétaires se voient donc dans l’obligation de revoir leurs systèmes de production. De plus, ceux-ci sont à la recherche de nouvelles opportunités pour générer des profits, comme le programme de gestion de la demande en puissance (GDP) d’Hydro-Québec, programme visant à redistribuer l’usage de l’électricité vers des périodes hors-pointe. C’est dans cette optique que s’insère cette maîtrise, dont le but est d’évaluer l’impact technico-économique de l’implantation de stratégies permettant à une scierie typique de participer au programme de GDP. Pour ce faire, une revue de la littérature a été faite, afin d’établir un état de l’art sur les systèmes de gestion de l’énergie en industrie, la gestion de la demande en puissance et les modèles de planification existants dans le milieu de la fabrication de bois d’oeuvre. Ensuite, l’étude d’un système de production de bois d’oeuvre réel et la collecte d’informations quant à la consommation d’électricité des équipements et de chauffage des espaces de travail utilisés ont été réalisées. Ces informations ont par la suite été intégrées à l’intérieur d’un modèle de planification tactique des opérations. Avec un tel modèle, il devenait donc possible de tester différentes stratégies permettant de réduire l’appel en puissance des équipements en cas d’évènement de GDP et de mesurer les gains financiers ou encore les pertes engendrées par la mise en place de telles stratégies. Plus particulièrement, six stratégies ont été testées. À la suite d’une étude comparative basée sur la profitabilité de chaque stratégie, il s’est avéré que le meilleur scénario permettait d’augmenter les profits de la scierie à l’étude de près de 5%, tout en offrant une augmentation de profit durant un grand nombre d’heures de GDP (68 heures). Somme toute, l’étude a permis de trouver, pour une scierie type du Québec, la meilleure stratégie à mettre en place pour participer au programme de GDP d’Hydro-Québec. Elle a également a permis de développer un modèle de planification pour l’industrie du bois d’oeuvre intégrant la facette énergétique et de générer une méthodologie générale permettant de reproduire les travaux réalisés dans le cadre de la recherche à d’autres secteurs.
L’industrie forestière est un secteur économique générant beaucoup d’emplois au Québec, Canada. Dans le but d’assurer la compétitivité et la profitabilité des scieries, plusieurs propriétaires se voient donc dans l’obligation de revoir leurs systèmes de production. De plus, ceux-ci sont à la recherche de nouvelles opportunités pour générer des profits, comme le programme de gestion de la demande en puissance (GDP) d’Hydro-Québec, programme visant à redistribuer l’usage de l’électricité vers des périodes hors-pointe. C’est dans cette optique que s’insère cette maîtrise, dont le but est d’évaluer l’impact technico-économique de l’implantation de stratégies permettant à une scierie typique de participer au programme de GDP. Pour ce faire, une revue de la littérature a été faite, afin d’établir un état de l’art sur les systèmes de gestion de l’énergie en industrie, la gestion de la demande en puissance et les modèles de planification existants dans le milieu de la fabrication de bois d’oeuvre. Ensuite, l’étude d’un système de production de bois d’oeuvre réel et la collecte d’informations quant à la consommation d’électricité des équipements et de chauffage des espaces de travail utilisés ont été réalisées. Ces informations ont par la suite été intégrées à l’intérieur d’un modèle de planification tactique des opérations. Avec un tel modèle, il devenait donc possible de tester différentes stratégies permettant de réduire l’appel en puissance des équipements en cas d’évènement de GDP et de mesurer les gains financiers ou encore les pertes engendrées par la mise en place de telles stratégies. Plus particulièrement, six stratégies ont été testées. À la suite d’une étude comparative basée sur la profitabilité de chaque stratégie, il s’est avéré que le meilleur scénario permettait d’augmenter les profits de la scierie à l’étude de près de 5%, tout en offrant une augmentation de profit durant un grand nombre d’heures de GDP (68 heures). Somme toute, l’étude a permis de trouver, pour une scierie type du Québec, la meilleure stratégie à mettre en place pour participer au programme de GDP d’Hydro-Québec. Elle a également a permis de développer un modèle de planification pour l’industrie du bois d’oeuvre intégrant la facette énergétique et de générer une méthodologie générale permettant de reproduire les travaux réalisés dans le cadre de la recherche à d’autres secteurs.
The forestry industry is an economic sector that generates a lot of jobs in Quebec, Canada. In order to ensure the competitiveness and profitability of sawmills, many owners are therefore obliged to review their production systems. In addition, they are looking into new opportunities to generate profits like Hydro-Quebec's Demandresponse program (DR). It is in this perspective that this master project is integrated, whose aim is to find the best strategy at the level of profitability, for a typical Quebec sawmill, to participate in Hydro-Quebec’s DR program. To this end, a literature review was conducted to establish a state of the art on energy management systems in industry, on demand-response programs and on existing planning models in the lumber manufacturing industry. Then, the study of a real lumber production system and the information collection about the equipment electricity consumption and the workspace heating used were realized. This information was subsequently integrated into a tactical operations planning model. With such a model, it became possible to test different strategies to reduce the equipment power demand in case of DR event and measure the financial gains or the losses generated by the implementation of such strategies. More specifically, six strategies were tested. As a result of a comparative study based on the profitability of each strategy, it turned out that the best scenario allowed the sawmill profits to increase by almost 5% while offering a profit increase for a large number of DR hour (68 hours). All in all, the study found that, for a typical Quebec sawmill, the best strategy to put in place to participate in Hydro-Québec's DR program. It also helped develop a planning model for the lumber industry integrating the electrical energy facet and generates a general methodology for replicating the work done in the present research to other sectors.
The forestry industry is an economic sector that generates a lot of jobs in Quebec, Canada. In order to ensure the competitiveness and profitability of sawmills, many owners are therefore obliged to review their production systems. In addition, they are looking into new opportunities to generate profits like Hydro-Quebec's Demandresponse program (DR). It is in this perspective that this master project is integrated, whose aim is to find the best strategy at the level of profitability, for a typical Quebec sawmill, to participate in Hydro-Quebec’s DR program. To this end, a literature review was conducted to establish a state of the art on energy management systems in industry, on demand-response programs and on existing planning models in the lumber manufacturing industry. Then, the study of a real lumber production system and the information collection about the equipment electricity consumption and the workspace heating used were realized. This information was subsequently integrated into a tactical operations planning model. With such a model, it became possible to test different strategies to reduce the equipment power demand in case of DR event and measure the financial gains or the losses generated by the implementation of such strategies. More specifically, six strategies were tested. As a result of a comparative study based on the profitability of each strategy, it turned out that the best scenario allowed the sawmill profits to increase by almost 5% while offering a profit increase for a large number of DR hour (68 hours). All in all, the study found that, for a typical Quebec sawmill, the best strategy to put in place to participate in Hydro-Québec's DR program. It also helped develop a planning model for the lumber industry integrating the electrical energy facet and generates a general methodology for replicating the work done in the present research to other sectors.

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Lopez, Karol Lina. "A Machine Learning Approach for the Smart Charging of Electric Vehicles." Doctoral thesis, Université Laval, 2019. http://hdl.handle.net/20.500.11794/34741.

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Abstract:

Avec l’adoption croissante des véhicules électriques, il y a un intérêt pour utiliser des tarifs dynamiques dont le prix dépend de la demande actuelle, pour encourager les utilisateurs à recharger leurs véhicules en période de faible demande évitant les pics d’électricité pouvant dépasser la capacité installée. Le problème que devaient affronter les utilisateurs de véhicules électriques est qu’ils doivent s’assurer que l’énergie électrique présente dans les batteries est suffisante pour les déplacements et que les périodes de recharge correspondent à des périodes où le prix de l’électricité est bas. La plupart des approches actuelles de planification de recharge supposent une connaissance parfaite des futurs prix de l’électricité et de l’utilisation du véhicule, ce qui nuit à leur applicabilité dans la pratique. Cette thèse considère la modélisation de la recharge intelligente des véhicules électriques pour déterminer, lors des sessions de connexion, les moments où le véhicule doit se recharger afin de minimiser le coût payé pour l’énergie de ses déplacements. La thèse comporte quatre principales contributions: 1) Modèle de recharge optimale des véhicules électriques pour générer une série de décisions en utilisant la connaissance a priori du prix de l’électricité et de l’énergie utilisée, en utilisant la programmation dynamique comme méthode d’optimisation. 2) Création d’un modèle de système d’information incluant des variables connexes au modèle de recharge des véhicules électriques dans un cadre guidé par des données. 3) Méthode de sélection des données pertinentes utilisant la stratification de données pouvant réduire significativement le temps requis pour entraîner les modèles de prévision avec des résultats proches de ceux obtenus en utilisant l’ensemble de données complet. 4) Modèle de classification en ligne qui permet de déterminer s’il faut charger ou non le véhicule à l’aide de modèles d’apprentissage automatique qui peuvent générer, en temps réel, une décision de recharge quasi-optimale sans tenir compte d’une connaissance de l’information future. Nous démontrons comment la combinaison d’une méthode d’optimisation hors ligne, telle que la programmation dynamique, avec des modèles d’apprentissage automatique et un système d’information adéquat peut fournir une solution très proche de l’optimum global, sans perte d’applicabilité dans le monde réel. De plus, la polyvalence de l’approche proposée permet d’envisager l’intégration d’un plus grand nombre de variables à l’entrée du modèle, ainsi que d’autres actions comme par exemple fournir d’énergie au réseau électrique pour aider à réduire les pics de demande ce qui pourrait être utile dans un contexte de vehicle-to-grid (V2G).
With the increasing adoption of electric vehicles, there is an interest to use dynamic tariffs where the price depends on the current demand, encouraging users to charge their vehicles in periods of low demand, avoiding electricity peaks that may exceed the installed capacity. The issue an electric vehicle user must tackle is that it should ensure that its electric power is sufficient for its trips and that the recharge periods correspond to periods where the price of electricity is low. Most current charge scheduling approaches assume a perfect knowledge of the future prices and car usage, which hinders their applicability in practice. This thesis considers the modelling of the intelligent recharge of electric vehicles to determine, during the connection sessions, the times when the vehicle may be charged in order to minimize the overall energy cost. The thesis has four main contributions: 1) Optimum electric vehicle recharge model to generate a series of decisions using full knowledge of the price of electricity and energy used using dynamic programming as a method of optimization. 2) Creation of an information system model which includes variables relevant to the recharging model of electric vehicles in a framework data-driven. 3) Method of selecting relevant data using the stratification by clusters which can significantly decrease the time required to train forecasting models with results close to those obtained using the complete dataset. 4) Classification model which allows the determination of whether or not to charge the vehicle using machine learning models that can generate, in real time, a near-optimal recharge decision without considering perfect knowledge of the future information. We demonstrated how combining an offline optimization method, such as dynamic programming with machine learning models and a coherent information system can provide a solution very close to the global optimum without loss of applicability in real-world. Moreover, the versatility of the proposed approach allows the consideration of the integration of a larger set of variables at the input of the model, as well as other actions such as for example supplying energy to the network to further help reducing demand peaks which could be useful in a vehicle-to-grid context (V2G).

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Merhy, Ghimar. "Contribution à la modélisation, la commande et l'optimisation des flux énergétiques : application à la gestion de recharge des véhicules électriques." Electronic Thesis or Diss., Amiens, 2020. http://www.theses.fr/2020AMIE0042.

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Abstract:

Vu que le secteur du transport est directement impliqué dans les émissions gigantesques de gaz à effet de serre et la pollution mondiale globale, l'électrification des véhicules a récemment surgi comme étant une solution efficace aux catastrophes environnementales contemporaines. Face à l'impossibilité de stockage d'électricité en grandes quantités, et en vue d'ajuster en permanence l'offre d'électricité à la demande, il faudrait développer des solutions d'adaptation où les batteries des véhicules électriques (VE) prendraient en charge le stockage et la restitution de l'énergie. Cette étude se focalise sur les systèmes énergétiques impliquant des véhicules électriques utilisés comme moyens de stockage et de restitution d'énergie et sur l'optimisation des flux énergétiques relatifs à ces systèmes. L'étude porte sur les flux énergétiques réversibles entre les véhicules électriques, le réseau et les habitations. Une approche de modélisation et d'optimisation a été développée afin d'apporter une contribution permettant la gestion optimale et efficace des flux énergétiques entre les VE et les infrastructures. Pour ce fait, un système énergétique incluant une maison, un véhicule électrique et la grille est bien défini. La maison est alimentée à partir de sources d'énergie renouvelables et le véhicule sera utilisé comme moyen de stockage ou de restitution d'énergie en fonction de l'offre et de la demande d'électricité. Eventuellement, l'objectif serait d'éliminer l'approvisionnement du réseau de façon à maintenir l'équilibre entre l'offre et la demande d'électricité. Le contrôle des flux énergétiques du véhicule a été élaboré à travers la proposition d'un algorithme d'optimisation multi-objectifs et multi-critères dépendant de l'offre et la demande de l'électricité. Donc, le stockage d'énergie est proposé via une optimisation multi-objectifs des flux d'énergie pénétrant les véhicules électriques à partir du réseau, de la maison ou du bâtiment au cours du processus de recharge, et ceux sortant des véhicules durant la décharge. L'algorithme génétique est utilisé pour calculer les solutions optimales du problème d'optimisation relatif à la décharge. Les fonctions objectifs sont ensuite normalisées et la méthode de la somme pondérée est utilisée avec des poids aléatoires définis selon l'ordre de priorité du décideur dans différents scénarios afin d'aboutir à une solution optimale finale. Les calculs sont également vérifiés et l'optimisation validée grâce au solveur gamultiobj du logiciel Matlab. La marge de différence entre la production et la consommation d'énergie cède souvent la place à un énorme gaspillage. En effet, la production excessive d'énergie serait rejetée, tandis que la production déficiente se traduirait par des compensations coûteuses de l'énergie consommée; d'où la nécessité d'une régulation de l'énergie. Afin de contrôler les flux d'énergie, et visant à atteindre un système équilibré, un algorithme de contrôle et de régulation a été développé. Toutefois, comme l'algorithme permet d'intégrer un nombre infini de véhicules, une amélioration a été proposée de sorte que le nombre de véhicules retenus par la recharge ou la décharge soit minimisé. Ainsi, le transfert d'énergie serait pratique et la consommation de batteries serait réduite. Subséquemment, dans la version améliorée de l'algorithme, les véhicules disponibles subissent une classification selon leur état de charge et la longévité de leur batterie avant d'injecter ou de récupérer leur énergie, dans le but d'obtenir un système équilibré sans détériorer les batteries des véhicules. Par conséquent, les processus de stockage et de restitution d’énergie ont été optimisés grâce à la minimisation du nombre de véhicules chargés ou déchargés. Ainsi a été développée une stratégie de gestion énergétique permettant de contrôler les flux énergétiques établissant une loi de commande bidirectionnelle qui serait une solution d'adaptation de l'offre à la demande d'électricité
The electric vehicles' usage keeps expanding worldwide for its beneficial environmental purposes. Eventually, vehicles' electrification seems to play a major role in the reduction of toxic greenhouse gases' emissions linked to the transportation sector. However, the chaotic difference margin between the electricity supply and demand still urges for a production/consumption balance that would reconcile both ends. Thus, the adaptation of energy flows to the supply and demand has become a necessity facing the gigantic energy waste related to the electricity storage challenges. Therefore, the batteries of electric vehicles (EV) could be an alternative solution for the storage and the retrieval of energy depending on the supply and demand of electricity. Our research work mostly proposes an energetic strategy based on a multi-objective and multi-criteria optimization algorithm related to the control of the bidirectional energy flows X2V/V2X between the electric vehicles and X (where X represents the grid, home or building depending on the available supply or demand of electric energy. First, the study proposes a control and regulation algorithm aiming to reach a balanced production/consumption system. The balance is mostly acquired through the bidirectional control of the energy flows related to a domestic residence (supplied with renewable sources), electric vehicles (adopted as means of storage and retrieval) and the grid. Then, the defined system's modeling is formulated and a multi-objective optimization of electric vehicles' charging and discharging modes defined by the regulation algorithm is assessed in order to attain an optimal fulfillment of the system's energetic needs. In order to do so, the energy production and consumption are first investigated through defining their reversible energy flows. Consequently, the vehicles' batteries are adopted as means of storage and retrieval depending on the energetic needs for a balanced system where any excess or lack of energy is avoided. The storage and retrieval's optimization is performed using the genetic algorithm method that helps to find optimal solutions for predefined objectives functions related mainly to the state of charge, the vehicle's propulsive energy, the valley energy and the losses. Consecutively, the study's objective functions are normalized and the weighted sum approach is implemented with the use of several case studies. And then, the optimal values resulting from the calculation are computed and verified by simulation using Matlab software. Finally, once the regulation algorithm has been set, and the corresponding optimizations implemented, the algorithm's simulation has been performed. Thus, a convenient control of the reversible energy flows, as well as the energy production and consumption has been confirmed

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Paire, Damien. "Dimensionnement et gestion d'énergie de systèmes d'entraînements électriques hybrides : application à un ascenseur avec récupération d'énergie." Phd thesis, Belfort-Montbéliard, 2010. https://theses.hal.science/docs/00/59/89/75/PDF/Paire_Damien_These_UTBM.pdf.

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Abstract:

Compte-tenu des défis énergétiques actuels, les systèmes électriques hybrides présentent un atout intéressant en vue d'une meilleure maîtrise de l'énergie, en particulier lors de l'usage de sources d'énergies renouvelables. Ces systèmes permettent de diversifier les sources afin de bénéficier de chacune d'entre elles en respectant leurs propres caractéristiques. Bien entendu, une stratégie de contrôle appropriée doit être mise en oeuvre afin de gérer efficacement l'énergie tout en respectant les caractéristiques et contraintes de chacun des composants (sources, charges) du système. De plus, pour des systèmes d'entraînement, l'électronique de puissance permet de récupérer l'énergie durant certaines phases de fonctionnement, évitant ainsi de la dissiper sous forme de chaleur. La présente étude a été appliquée à un système ascenseur alimenté par plusieurs sources. La première partie de ce mémoire expose les problèmes énergétiques auxquels nous devons faire face aujourd'hui (pénuries des ressources, efficacité énergétique) pour ensuite se focaliser sur les économies réalisables sur les ascenseurs européens. La structure générale de systèmes électriques hybrides est introduite avec des exemples d'applications. Dans une seconde partie, le dimensionnement du système a été réalisé afin de respecter le cahier des charges d'ascenseurs en termes de performances. De plus, nous avons ajouté diverses sources d'énergie ainsi que la possibilité d'effectuer des phases de récupération. Une modélisation de l'ensemble a permis de mettre au point une stratégie de contrôle pour ce système hybride. Les résultats de simulations ont été reproduits expérimentalement montrant des gains d'efficacité non négligeables. Une plateforme expérimentale a été construite afin de valider la stratégie de commande sur un système réel. Le contrôle s'effectue à l'aide de l'outil de prototypage rapide dSPACE, facilitant ainsi la modification de stratégie. Cette plateforme constitue ainsi un outil complet pour la commande de systèmes électriques hybrides en vue de la gestion d'énergie
Given the current energy challenges, hybrid power systems present an interesting asset for better energy efficiency especially in the use of renewable energy sources. These kinds of systems combine several sources in order to supply correctly the load. With a proper control strategy, we can take advantage of each source according to their characteristics so as to manage the entire system. In addition, for traction systems, it is possible to recover energy during different operating phases thanks to power electronic, instead of dissipating this energy in heat. The present study was applied to an elevator system fed by several sources. The first part of this thesis outlines energy problems and focuses on the savings on lifts in European Union. Then, the general structure of hybrid power systems is introduced with application examples. In the second part, the design of the system was led to meet the specifications of real elevators in terms of performance. However, for this study, we have added to this system different energy sources and the possibility of recovering energy. The modeling of the overall system has been carried in order to develop a control strategy for this hybrid system. After encouraging simulation results, an experimental platform was built to validate the control strategy on a real system. Experimentations have been performed successfully. The control is implemented with the rapid prototyping tool, dSPACE that allows to modify easily the strategies. This platform is therefore a complete tool for controlling hybrid electric systems in order to apply different energy management strategies

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Paire, Damien. "Dimensionnement et gestion d'énergie de systèmes d'entraînements électriques hybrides : application à un ascenseur avec récupération d'énergie." Phd thesis, Université de Technologie de Belfort-Montbeliard, 2010. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00598975.

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Abstract:

Compte-tenu des défis énergétiques actuels, les systèmes électriques hybrides présentent un atout intéressant en vue d'une meilleure maîtrise de l'énergie, en particulier lors de l'usage de sources d'énergies renouvelables. Ces systèmes permettent de diversifier les sources afin de bénéficier de chacune d'entre elles en respectant leurs propres caractéristiques. Bien entendu, une stratégie de contrôle appropriée doit être mise en oeuvre afin de gérer efficacement l'énergie tout en respectant les caractéristiques et contraintes de chacun des composants (sources, charges) du système. De plus, pour des systèmes d'entraînement, l'électronique de puissance permet de récupérer l'énergie durant certaines phases de fonctionnement, évitant ainsi de la dissiper sous forme de chaleur. La présente étude a été appliquée à un système ascenseur alimenté par plusieurs sources. La première partie de ce mémoire expose les problèmes énergétiques auxquels nous devons faire face aujourd'hui (pénuries des ressources, efficacité énergétique) pour ensuite se focaliser sur les économies réalisables sur les ascenseurs européens. La structure générale de systèmes électriques hybrides est introduite avec des exemples d'applications. Dans une seconde partie, le dimensionnement du système a été réalisé afin de respecter le cahier des charges d'ascenseurs en termes de performances. De plus, nous avons ajouté diverses sources d'énergie ainsi que la possibilité d'effectuer des phases de récupération. Une modélisation de l'ensemble a permis de mettre au point une stratégie de contrôle pour ce système hybride. Les résultats de simulations ont été reproduits expérimentalement montrant des gains d'efficacité non négligeables. Une plateforme expérimentale a été construite afin de valider la stratégie de commande sur un système réel. Le contrôle s'effectue à l'aide de l'outil de prototypage rapide dSPACE, facilitant ainsi la modification de stratégie. Cette plateforme constitue ainsi un outil complet pour la commande de systèmes électriques hybrides en vue de la gestion d'énergie.

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Zouiti, Mohammed. "Étude de nouvelles structures de convertisseurs statiques pour compenser le flicker généré par les fours à arcs." Nancy 1, 2000. http://www.theses.fr/2000NAN10284.

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Marquet, Miléna. "Les modèles d'ilôts/quartiers à système énergétique local bas carbone : fondamentaux techniques et économiques, conditions institutionnelles de mises en oeuvre et conséquences pour les modes de vie." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2018. http://www.theses.fr/2018GREAE006/document.

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Abstract:

Le développement du quartier comme échelle d’un développement urbain plus durable s’inscrit dans une période de prise de conscience liée au changement climatique pour lequel l’Union Européenne a mise en place une politique de transition énergétique. Actuellement, les écoquartiers se structurent autour de deux points clés au niveau énergétique : l’efficacité énergétique et l’approvisionnement énergétique. L’efficacité énergétique qui englobe la performance énergétique du bâtiment et la maitrise de la demande énergétique est le fer de lance des politiques de transition énergétique locale existante. A l’opposé, l’approvisionnement énergétique bas carbone ne semble pas avoir encore atteint une maturité suffisante pour être réalisée en totalité à l’échelle du quartier. Néanmoins, l’analyse des projets d’écoquartiers montre l’intérêt croissant porté à la création d’une offre énergétique bas carbone employant les ressources locales. Cet intérêt traduit, notamment, la volonté de certains acteurs locaux d’atteindre un certain degré d’autonomie énergétique. Afin d’envisager le quartier comme une échelle pertinente pour l’approvisionnement énergétique bas carbone, il est nécessaire d’analyser les conditions technico-économiques et institutionnelles à mettre en œuvre. Elle révèle le besoin d’un changement de paradigme dans la structuration des systèmes énergétiques passant de systèmes centralisés à des systèmes décentralisés. Or, ce nouveau paradigme est conditionné par la maturité technico-économique des infrastructures pouvant être installées dans le quartier et par la capacité à trouver un modèle d’affaire viable rendant l’investissement rentable à cette échelle. D’un point de vue institutionnel, il provoque une modification des relations entre les acteurs utilisant les vecteurs énergétiques étudiés (électricité et chaleur). L’essor de nouveaux profils de production avec le développement des énergies renouvelables et l’émergence de nouveaux profils de consommateurs devenant des producteurs modifie la chaîne de valeur énergétique et oblige à garantir la flexibilité des systèmes énergétiques pour garantir leur bon fonctionnement. Pour tenter d’apporter un éclairage sur les possibles formes que pourraient prendre ces relations, une démarche méthodologique reposant sur la construction d’idéal-types a été réalisé. Elle fait apparaître le besoin d’un nouvel acteur, le gestionnaire de l’énergie, pour garantir le bon fonctionnement des systèmes énergétiques installés dans les quartiers
The development of the neighborhood as a scale of a more sustainable urban development takes part in a period of awareness linked to climate change for which the European Union has implemented an energy transition policy. In this context, the eco-neighborhoods are structured around two key points in terms of energy: energy efficiency and energy supply. Energy efficiency, which encompasses the energy performance of buildings and the control of energy demand, is the spearhead of existing local energy transition policies. In contrast, the low-carbon energy supply does not seem to have reached sufficient maturity to be fully implemented at the neighborhood level. Nevertheless, the analysis of eco-district projects shows the growing interest in the creation of a low carbon energy supply using local resources. This interest reflects, in particular, the willingness of some local actors to reach a degree of energy autonomy. In order to consider the neighborhood as a relevant scale for low-carbon energy supply, it is necessary to analyze the technical-economic and institutional conditions to be implemented. It reveals the need for a paradigm shift in the structuring of energy systems from centralized to decentralized systems. However, this new paradigm is conditioned by the technical and economic maturity of the infrastructures that can be installed in the district and by the ability to find a viable business model making the investment profitable on this scale. For the institutional part, it causes a modification of the relations between the actors using the energetic vectors studied (electricity and heat). The rise of new production profiles with the development of renewable energies and the emergence of new consumer profiles becoming producers, alters the energy value chain and makes it necessary to guarantee the flexibility of energy systems to ensure their correct functioning. To plan a different pathway that these relationships might take, a methodological approach based on the construction of the ideal-type was carried out. It shows the need for a new player, the energy manager, to ensure the proper functioning of the energy systems installed in the neighborhoods

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Dakyo, Brayima. "Étude et réalisation de dispositifs à commande numérique pour l'alimentation d'une machine synchrone à aimants permanents par générateur photovoltaïque : stratégies de commande pour le pompage au fil du soleil." Le Havre, 1988. http://www.theses.fr/1988LEHA0003.

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Abstract:

La notion de degré de liberté pour l'optimisation de la conversion d'énergie est introduite et reliée aux différents dispositifs utilisables pour associer la machine synchrone au générateur. La réalisation de ces dispositifs associés à une commande numérique par microordinateur flexible et conviviale est décrite. Les fonctionnements et stratégies de commande sont étudies pour deux types de systèmes : alimentation par onduleur de courant a thyristor, a commutation naturelle avec un ou deux degrés de liberté; l'alimentation en tension ou en courant par un onduleur de tension MLI en technologie Mosfet.

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Rabaste, Denis. "Modélisation des prérégulateurs à haut facteur de puissance." Montpellier 2, 1993. http://www.theses.fr/1993MON20247.

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Abstract:

Nous nous interessons dans ce travail aux preregulateurs a haut facteur de puissance fonctionnant a commutation forcee et a frequence fixe. Nous decrivons un modele petits signaux des convertisseurs (commande et puissance) destine a faciliter la conception de l'asservissement des preregulateurs. Deux etudes pratiques sont presentees: - les systemes preregulateur d'une alimentation sans interruption; - un chargeur de batterie a absorption sinusoidale et isolation galvanique

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Boukir, Anass. "Outils pour l’optimisation du dimensionnement des infrastructures d’alimentation électrique de tramway ou de métro." Electronic Thesis or Diss., Sorbonne université, 2023. http://www.theses.fr/2023SORUS668.

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Abstract:

L'électrification des transports collectifs urbains, tels que le tramway, constitue un enjeu environnemental majeur. Les études technico-financières pour ces projets couvrent différents aspects de l'infrastructure, tels que le terrassement, les ouvrages d'art, les plateformes de voie ferrée, les bâtiments voyageurs, la technologie électrique, etc. L'objectif de ces études est de proposer des solutions techniques tout en évaluant les coûts, tant en termes d'investissement que de fonctionnement. L'infrastructure de traction électrique est un élément primordial dans cette équation, présentant un coût significatif. Elle doit répondre aux besoins de transport tout en respectant des objectifs financiers et environnementaux. Le dimensionnement de cette infrastructure vise à garantir la disponibilité de la ligne tout en optimisant les coûts. Les études techniques pour concevoir un système d'alimentation électrique impliquent le choix et le dimensionnement des composants qui permettent de transporter l'énergie du réseau public au matériel roulant, à savoir les sous-stations de traction, la ligne aérienne de contact, l'alimentation par le sol et les éléments de liaison. Ces choix s'appuient sur des études en simulation, exigeant des modèles et des outils précis pour éviter la surdimensionnement des infrastructures en raison d'incertitudes sur les résultats de la simulation. Par ailleurs, il faut faire des compromis entre les coûts d’investissement et de fonctionnement d’une part, et la capacité de l’infrastructure à faire face aux aléas de trafic d’autre part. L'objectif de la thèse est de développer une démarche d'optimisation multi-objectifs pour améliorer le dimensionnement des infrastructures électriques, en suivant deux axes de travail : i/ développement d’un simulateur électrique ferroviaire ayant une précision et une vitesse d’exécution compatibles avec une utilisation dans une boucle d’optimisation, ii/ développement d’une méthode d’optimisation du dimensionnement prenant en compte des objectifs concurrents. Le mémoire est structuré en six chapitres. Après un premier chapitre d’introduction générale, le deuxième chapitre détaille la problématique du dimensionnement des infrastructures électriques ferroviaires et fait un état de l’art sur le sujet. Le troisième chapitre porte sur le simulateur ferroviaire développé dans le cadre de la thèse. Les principes généraux, les modèles et les méthodes de résolution sont exposés, ainsi que le post-traitement des résultats de simulation. Le quatrième chapitre concerne la démarche d'optimisation d'infrastructure proposée. Il détaille la transformation du problème métier en un problème d'optimisation bi-objectifs, ainsi que le choix d'une résolution par algorithme génétique NSGA2. Les choix de mise en œuvre de cette méthode sont ensuite présentés. Dans le cinquième chapitre, la démarche d’optimisation proposée est appliquée à deux cas d’étude. Le premier est un cas d’école dont les résultats sont intuitifs. Cela permet de tester la démarche et d’affiner le choix des opérateurs de croisement et de mutation. Le deuxième cas d’étude correspond à un projet de ligne plus complexe, dérivé d'une véritable étude industrielle. Les résultats obtenus par optimisation sont meilleurs que ceux de la recherche par essais-erreurs faite en bureau d’étude. En particulier, l’optimiseur est capable de proposer un ensemble de solutions réalisant différents compromis entre coût et fiabilité, fournissant à l’ingénieur des critères d’aide à la décision objectifs. Pour donner une vue d’ensemble, l'objectif ultime est de créer un outil capable d'optimiser le dimensionnement des infrastructures électriques du tramway en respectant le cahier des charges technique
The electrification of urban public transportation, such as trams, represents a major environmental challenge. The technical and financial studies for these projects cover various aspects of the infrastructure, such as excavation, civil engineering structures, railway track platforms, passenger buildings, electrical technology, and more. The objective of these studies is to propose technical solutions while evaluating costs, both in terms of investment and operation. The electric traction infrastructure is an important element in this equation, presenting a significant cost. It must meet transportation needs while adhering to financial and environmental goals. The sizing of this infrastructure aims to ensure the line's availability while optimizing costs. Technical studies for designing an electrical power supply system involve the selection and sizing of components that transport energy from the public grid to rolling stock, including traction substations, overhead contact lines, ground-level power supply, and connecting elements. These choices are based on simulation studies that require precise models and tools to avoid over-sizing the infrastructure due to uncertainties in simulation results. Moreover, compromises must be made between investment and operational costs on one hand and the infrastructure's capacity to handle traffic uncertainties on the other. The thesis's objective is to develop a multi-objective optimization approach to improve the sizing of electrical infrastructure, focusing on two main aspects: i/ the development of a railway electrical simulator with precision and execution speed compatible with optimization loop usage, and ii/ the development of a dimensioning optimization method that considers competing objectives. The thesis is structured into six chapters. After an initial general introduction, the second chapter delves into the issue of railway electrical infrastructure sizing and provides a review of the subject. The third chapter focuses on the railway simulator developed as part of the thesis. It covers the general principles, models, resolution methods, and post-processing of simulation results. The fourth chapter discusses the proposed infrastructure optimization approach, detailing the transformation of the business problem into a bi-objective optimization problem and the choice of the NSGA2 genetic algorithm for resolution. The implementation choices for this method are then presented. In the fifth chapter, the proposed optimization approach is applied to two case studies. The first is a simple test case with intuitive results, allowing for testing and refining the choice of crossover and mutation operators. The second case study involves a more complex real-project. The optimization results outperform those obtained through trial-and-error. Specifically, the optimizer can suggest a range of solutions that strike different balances between cost and reliability, providing engineers with objective decision-making criteria. In summary, the ultimate goal is to create a tool capable of optimizing the sizing of tramway electrical infrastructure while respecting technical specification

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Ortiz, Monroy Alvaro. "Étude de montages redresseurs polyphasés pour le réseau d'alimentation électrique des avions." Thesis, Université Laval, 2013. http://www.theses.ulaval.ca/2013/30250/30250.pdf.

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Abstract:

Ce mémoire présente une étude sur des montages redresseurs polyphasés ayant des performances convenables pour le réseau d’alimentation électrique des avions. Les redresseurs considérés comportent 6 phases, 9 phases et 12 phases. Les caractéristiques de ces montages redresseurs sont étudiées théoriquement et des modèles ont été développés utilisant le logiciel SimPowerSystems (SPS) afin de déterminer la performance de ces redresseurs sous différentes conditions de fonctionnement. Les résultats de simulation sont évalués et comparés avec les normes de l’avionique MIL-STD-704F et RTCA-DO-160G. Une étude expérimentale a été effectuée sur un redresseur commercial à 6 phases dans le but de valider le modèle SPS développé pour ce montage redresseur. Les mesures ont été effectuées sur le montage expérimental à différents niveaux de charge et les résultats sont comparés avec ceux donnés par le modèle SPS. La concordance entre les deux résultats est très bonne, ce qui assure l’exactitude du modèle développé.
This paper presents a study of polyphase rectifier circuits with suitable performance for power network of aircrafts. The study has been conducted on 6, 9 and 12-phases rectifiers. The characteristics of these rectifying circuits are studied theoretically and models have been developed using the software SimPowerSystems (SPS) to determine the performance of these rectifiers in different operating conditions. The simulation results are evaluated and compared with the avionics standards MIL-STD-704F and RTCA-DO-160G. An experimental study was conducted on a 6-phase commercial rectifier in order to validate the SPS model developed for this rectifier circuit. The measurements were performed on the experimental circuit with different charge levels and the results are compared with those given by the SPS model. The concordance between results is very good, which ensures the accuracy of the model developed.

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Nou, Julien. "Gestion optimale de l'énergie thermique dans un procédé hybride : solaire/géothermie pour le chauffage de bâtiments." Phd thesis, Université de Perpignan, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00756810.

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Abstract:

Les enjeux environnementaux, énergétiques et économiques actuels, nous amènent à proposer de nouvelles solutions de gestion énergétique aﬁn d'éviter d'entrer dans une ère de récession énergétique brutale. À partir des constats établis par les institutions mondiales, telles que le GIEC, il est aujourd'hui admis par la communauté scientiﬁque internationale, que la température moyenne de la Terre est en augmentation et que l'activité anthropique en est une des causes, sinon la plus importante. Les travaux réalisés et présentés dans ce manuscrit visent à répondre, en partie, à ces problématiques par la mise en place d'un système de contrôle supervisé permettant l'optimisation de la gestion énergétique d'un procédé hybride alliant l'énergie solaire à la géothermie, et destiné au chauﬀage dans le secteur du bâtiment. L'utilisation des méthodologies de l'intelligence artiﬁcielles telles que le neuroﬂou et la logique ﬂoue nous a permis de développer une plateforme de simulation d'un système énergétique hybride et d'en réaliser la gestion à l'aide de contrôleurs ﬂous. Les résultats obtenus, par l'utilisation de ces contrôleurs, montrent qu'un choix judicieux des périodes et durées de marche du système d'extraction permet d'améliorer de façon signiﬁcative le fonctionnement du procédé. La consommation électrique et le coût de fonctionnement de l'installation sont donc diminués, tout en respectant les contraintes techniques de fonctionnement et le confort thermique des habitants.

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Harchaoui, Souhil. "Modélisation des transitions en agriculture : énergie, azote, et capacité nourricière de la France dans la longue durée (1882-2016) et prémices pour une généralisation à l'échelle mondiale." Thesis, Université de Paris (2019-....), 2019. https://wo.app.u-paris.fr/cgi-bin/WebObjects/TheseWeb.woa/wa/show?t=3874&f=24611.

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Abstract:

Face aux enjeux de changement climatique et de transition énergétique associés aux prévisions de croissance démographique au cours du XXIème siècle, l’agriculture doit se transformer pour produire plus de nourriture tout en réduisant sa dépendance aux ressources non-renouvelables et en préservant les écosystèmes. Dans ce contexte, cette thèse s’intéresse à examiner les impacts des contraintes biophysiques et des transformations sociotechniques sur le métabolisme agricole, les transitions et la capacité nourricière de l’agriculture. Le métabolisme agricole est modélisé par les flux d’énergie et d’azote que le système agricole mobilise et transforme pour fonctionner et fournir de la biomasse. Ce cadre analytique permet d’une part de positionner l’agriculture dans les enjeux de la transition énergétique et, d’autre part, de quantifier conjointement la capacité nourricière atteignable et son impact sur la biogéochimie planétaire. Nous examinons le métabolisme agricole à deux niveaux d’échelles spatio-temporelles : une modélisation en perspective historique de longue durée (1882-2016) à l’échelle de la France et une modélisation historique (1961-2013) et prospective à l’échelle du monde. L’analyse de l’agriculture en France s’appuie sur la modélisation des données historiques de productions et des moyens de productions. Nous mettons en lumière les mécanismes qui relient les entrées et sorties du système agricole, et les transitions énergétiques et azote associées de manière continue depuis 1882. Nous caractérisons la trajectoire française à l’aide d’indicateurs d’efficacité, de retour sur investissement énergétique, de surplus agricole, d’autosuffisance et de neutralité énergétique du système. La neutralité énergétique est un indicateur clé pour positionner l’agriculture dans la transition énergétique à venir. Nous retraçons l’impact des transformations sociotechniques sur les transitions qui ont fait quadrupler le surplus alimentaire des fermes et ont réduit presque à zéro leur autosuffisance énergétique. L’agriculture produisait en énergie deux fois ce qu’elle consommait en temps préindustriels contre quatre fois aujourd’hui, or elle est passée d’un système énergétiquement autonome nourri de biomasse à un système quasi-exclusivement nourri d’énergies fossiles. Exprimée en équivalent biomasse, la consommation actuelle d’énergie de l’agriculture est égale à sa production, ce qui en fait un système énergétiquement inintéressant. Le défi pour l’agriculture est de contribuer à la transition énergétique sans empiéter sur sa production alimentaire. Relever ce défi, qui est peu compris par la société, passe par l’amélioration de la performance énergétique de l’agriculture et implique l’amélioration de l’efficacité d’utilisation de l'azote ainsi que la réduction de l’élevage surtout des monogastriques, la valorisation énergétique d’une majorité des résidus agricoles et la réduction du travail au champ. La modélisation à l’échelle mondiale permet de caractériser la trajectoire de l’agriculture en termes de capacité nourricière et d’impact environnemental et d’évaluer sa capacité limite de production sur la base des contraintes biophysiques. Cette modélisation est un premier module centré sur le métabolisme azote et ne tient pas compte du mode de fonctionnement énergétique de l’agriculture. Nous examinons les limites de production alimentaire mondiale conjointement avec les pertes d’azote en fonction des degrés d’autosuffisance en azote. Nous montrons que la population humaine maximale supportable sur Terre peut varier de 6 à 17 milliards de personnes en fonction de la part de la production totale de grain utilisée dans l’alimentation animale, l’efficacité d’utilisation de l’azote et le régime de fertilisation azotée. Cette analyse permet de confronter, comme c’est rarement fait, les projections démographiques officielles pour le XXIe siècle à des contraintes biophysiques planétaires et discuter leurs conditions de réalisation
To overcome the challenges of climate change and energy transition, combined with the projected population growth in the 21st century, agriculture must transform itself to produce more food while reducing its dependence on non-renewables sources and preserving ecosystems. This thesis examines the impacts of biophysical constraints and socio-technical transformations on agricultural metabolism, transitions and feeding capacity of agriculture. Agricultural metabolism is modelled through both energy and nitrogen flows that the agricultural system mobilizes and converts to operate and to supply biomass. This analytical framework allows us, on the one hand, to position agriculture within the energy transition challenges and, on the other hand, to jointly quantify the achievable feeding capacity and its impact on global biogeochemical cycles. Agricultural metabolism is examined at two spatial and temporal scales: a long-term historical perspective modelling (1882-2016) at the scale of France and a historical (1961-2013) and prospective modelling at the global scale. The analysis of French agriculture is based on the modelling of historical production data and means of production. We explore the mechanisms that link the inputs and outputs of the agricultural system, together with the associated energy and nitrogen transitions continuously since 1882. We characterize the French trajectory on the basis of efficiency indicators, energy return on energy investment, farm surplus, self-sufficiency and energy neutrality of the system. Energy neutrality is a key indicator for positioning agriculture in the future energy transition. We quantify the impact of socio-technical transformations on transitions that have quadrupled the farm surplus and reduced its energy self-sufficiency to almost zero. Agriculture produced twice as much energy as it did in pre-industrial times, compared to four times today, but it has gone from an energy self-sufficient system fed by biomass to a system almost exclusively dependent on fossil fuels. Expressed in biomass equivalent, agriculture's current energy consumption is equal to its production, therefore a system that is not energetically viable. The challenge for agriculture is to contribute to the energy transition without encroaching on its food production. Meeting this challenge, which is little understood by society, requires improving the energy performance of agriculture and involves improving nitrogen use efficiency, as well as reducing livestock production, especially from monogastrics, decreasing farm labor needs, together with a high energy recovery from agricultural residues. Global-scale modelling allows us to describe the agriculture trajectory in terms of feeding capacity and environmental impact and to assess its food production limits on the basis of biophysical constraints. This modeling is a first module focused on the nitrogen metabolism and does not take into consideration the energy operating regime of agriculture. We examine the limits of world food production along with nitrogen losses according to degrees of nitrogen self-sufficiency. We show how maximum supportable human population on Earth can range from 6 to 17 billion people depending on the share of total grain production used in animal feed, the nitrogen use efficiency and the nitrogen fertilization regime. This analysis allows comparing, as it is rarely done, official population projections for the 21st century with planetary biophysical constraints and discuss the conditions under which these projections can be achieved

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Ghennam, Tarak. "Supervision d’une ferme éolienne pour son intégration dans la gestion d’un réseau électrique, Apports des convertisseurs multi niveaux au réglage des éoliennes à base de machine asynchrone à double alimentation." Thesis, Ecole centrale de Lille, 2011. http://www.theses.fr/2011ECLI0012/document.

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Abstract:

La première thématique développée dans ce mémoire vise à développer de nouveaux algorithmes pour la commande des éoliennes reposant sur une machine asynchrone à double alimentation et des convertisseurs multi niveaux. Deux stratégies de contrôle direct du courant, basées sur l’Hystérésis à Zones Carrées et l’Hystérésis à Zones Circulaires (HZCi) ont été proposées. Celles-ci consistent à appliquer des vecteurs de tension appropriés pour contrôler les puissances actives et réactive générées et permettent également d’équilibrer les tensions du bus continu interne des convertisseurs. Des résultats de simulation et d’expérimentation montrent que la stratégie basée sur l’HZCi est meilleure en termes de forme d’onde et de contenu harmonique des tensions de sortie.La seconde concerne la supervision et la gestion des puissances active et réactive dans une ferme éolienne au vu de son intégration dans un réseau électrique. Cette supervision centralisée est assurée par un algorithme qui distribue les consignes de puissance aux éoliennes de la ferme de manière proportionnelle. Ces références sont fonction de la capacité maximale de production de l’éolienne. Pour cela, une analyse des transits de puissance dans le système éolien à base de la machine asynchrone à double alimentation a été effectuée. Elle a permis de déterminer la caractéristique (P, Q) du générateur et de calculer ses limites de compensation en termes de puissance réactive. Une gestion locale des puissances de chaque éolienne a été développée permettant ainsi une répartition des puissances entre le stator de la machine et le convertisseur coté réseau en considérant plusieurs modes de fonctionnement du système éolien
This research work deals with two topics conditioning the large scale development of wind turbines into electrical grids. The first is devoted to the development of new algorithms for the control of Doubly Fed Induction Machine (DFIM) based wind energy conversion systems. Two direct current control strategies have been proposed and are based on the hysteresis square areas (HZCA) and hysteresis circular areas (HZCI). Both strategies apply an appropriate voltage vector to control the active and reactive powers delivered to the grid, and also, to balance the voltages of the inner DC bus converter. Simulation and experimental results show that the HZCI strategy is better than HZCA in terms of output voltage waveforms and harmonic contain.The second topic is dedicated to the active and reactive powers supervision in a wind farm in order to supply prescribed power references from the grid operator. This supervision is ensured by a centralized algorithm that distributes power references between wind turbines in a proportional way. These references are calculated according to the maximum production capacity of wind turbines. An analysis of the power flow in the DFIM based wind energy system has been made to identify the (P, Q) characteristic and to calculate limits in terms of reactive power compensation. The local power management of each wind system has been developed allowing the powers distribution between the stator of the DFIM and the grid side converter by considering several operating modes of the wind generator

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Rioual, Yohann. "RL-based Energy Management for Autonomous Cyber Physical Systems." Thesis, Lorient, 2019. http://www.theses.fr/2019LORIS533.

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Abstract:

La gestion d'énergie d'un système cyber physique est une tâche difficile à cause de la complexité des architectures matérielles et l'utilisation d'OS. En outre, ces systèmes sont déployés dans des environnements qui évoluent et où leur capacité de recharge en énergie varie. Avec le temps, leur consommation en énergie est modifiée du fait du vieillissement des composants. Les modèles de consommation conçus en laboratoire ne peuvent pas prendre en compte tous les scénarios de déploiement possible ainsi que le vieillissement du système. Une approche qui se développe est l'utilisation d'apprentissage par renforcement dans lequel nous n'avons plus connaissance du modèle de consommation du système ; mais grâce à cette approche, ce dernier est capable d'adapter son fonctionnement pendant son déploiement en fonction de l'évolution de son environnement. Plusieurs approches existent en apprentissage par renforcement. La première partie de cette thèse est consacrée à la proposition de lignes directrices pour aider à la sélection de l’approche la plus appropriée pour une application et une cible donnée. La deuxième partie se concentre sur la conception de la récompense que l’on donne à notre système et qui va influencer son comportement dans son environnement. Deux fonctions de récompense capables d’ajuster la performance du système en fonction de l’énergie disponible y sont présentées. La troisième et dernière partie explore l’utilisation de plusieurs agents pour contrôler indépendamment les différents modules de notre système. Cette approche permet un contrôle plus précis de la consommation en énergie, réduisant l’utilisation de mémoire par rapport à une approche avec un agent unique
The energy management of a cyber physical system is a difficult task because of the complexity of hardware architectures and the use of OS. In addition, these systems are deployed in changing environments where their energy harvesting capacity varies. Over time, their energy consumption is modified due to the ageing of the components. Consumption models designed in the laboratory cannot take into account all possible deployment scenarios and system aging. One approach that is developing is the use of reinforcement learning in which we no longer know the system's consumption model; but thanks to this approach, the system is still able to adapt its operation during its deployment according to the evolution of its environment. Several approaches exist in reinforcement learning. The first part of this thesis is devoted to proposing guidelines to help for selecting the most appropriate approach for a given application and target. The second part of this thesis focuses on the design of the reward we give to our system that will influence its behaviour in its environment. Two reward functions able to adjust the system’s performance according to the energy available are presented. The third and last part of this thesis explores the use of several agents to independently control the different modules of our system. This approach allows a more precise control of energy consumption, reducing memory usage compared to a single agent approach

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Bel-Hadj, Ibrahim. "Conception de micro-générateurs thermoélectriques planaires intégrant une topologie de thermopile 2.5D." Thesis, Université de Lille (2022-....), 2022. https://pepite-depot.univ-lille.fr/ToutIDP/EDENGSYS/2022/2022ULILN005.pdf.

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Abstract:

L’essor considérable des applications liées aux récents progrès de l’internet des objets (IoT) nécessite de développer de nouvelles solutions de collecte de l’énergie environnante pour alimenter les microsystèmes. L’abondance de la chaleur dans notre environnement permet aux dispositifs de récupération de l’énergie thermique d’être une des solutions. Dans ce travail, nous avons développé une famille de micro-générateurs thermoélectriques planaires (µTEG), intégrant une topologie originale de thermopile en 2.5D périodiquement repliée et distribuée sur multi-membrane, capable de convertir de manière directe la chaleur en énergie électrique utile. Cette thermopile, à grande densité d’intégration, emploie des thermocouples à base de matériaux thermoélectriques métalliques (Chromel et Constantan), associés électriquement soit en série, soit en parallèle, permettant de réduire drastiquement la résistance électrique interne de ces µTEGs, à quelques dizaines de Ohms. Pour obtenir de ces modules une puissance de sortie maximale, des modélisations numériques 3D sous COMSOL Multiphysics®, au niveau thermique, ont permis d’optimiser leur dimensionnement. La fabrication de ces dispositifs a été réalisée par des procédés compatibles CMOS, à faible coût, utilisant des matériaux non polluants, abondants, et respectueux de l’environnement. Elle a employé la technique de gravure profonde DRIE de wafers de Silicium pour libérer des membranes de longueurs ajustables permettant d’adapter la résistance thermique des µTEGs à leur environnement. Les dispositifs réalisés en centrale de technologie ont été caractérisés à l’aide de bancs de mesure spécifiques développés à cette fin. La récupération d’un Watt de chaleur permet d’atteindre des puissances électriques thermogénérées de quelques centaines de microwatts. Cela classe ces nouveaux µTEG 2.5D parmi les meilleurs µ-modules de l’état de l’art utilisant des thermoélectriques métalliques
The tremendous growth of applications related to recent advances in the Internet of Things (IoT) requires the development of new solutions for harvesting/scavenging the environmental energy to power microsystems. The abundance of heat in our environment allows thermal energy harvesting devices to be one of the solutions. In this work, we have developed a family of planar micro-thermoelectric generators (µTEG), integrating a novel 2.5D thermopile topology periodically folded and distributed on multi-membrane, capable of converting heat directly into useful electrical energy. This thermopile, with high integration density, uses thermocouples based on metallic thermoelectric materials (Chromel and Constantan), electrically associated either in series or in parallel, allowing to reduce drastically the internal electrical resistance of these µTEGs to a few tens of Ohms. A 3D thermal modelling in COMSOL Multiphysics® was used to design the optimal dimensions of the modules so they would deliver the maximum output power. The fabrication of these devices is made by low-cost CMOS-compatible processes, using non-polluting, abundant and environmentally friendly materials. Deep reactive ionic etching (DRIE) of Silicon wafers is used to release membranes with adjustable lengths allowing to adapt the thermal resistance of these µTEGs to their environment. The devices realized in IEMN clean room, have been characterized using specific measurement benches developed for this purpose. The harvesting of one Watt of heat leads to thermo-generated electrical powers of a few hundred microwatts. This ranks these new 2.5D µTEGs among the best state-of-the-art µ-modules using metallic thermoelectrics

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Lemieux, Hugo. "Étude et comparaison de stratégies d'alimentation électrique pour lampadaire à DEL." Master's thesis, Université Laval, 2011. http://hdl.handle.net/20.500.11794/22780.

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Abstract:

Dans un contexte ou l'efficacité lumineuse est une priorité, les lampadaires à diodes électroluminescentes (DEL) sont une source de lumière de premier choix. Bien que plus coûteuses que les autres sources, elles offrent, en plus d'une grande efficacité, une longue durée de vie, ce qui en fait une option très intéressante à long terme. Comme toutes les autres sources de lumière, elles subissent par contre une dégradation lumineuse, qui diminue leur flux lumineux ainsi que leur efficacité. Afin de mieux contrôler cette dégradation lumineuse, des stratégies d'alimentation électrique peuvent être utilisées. Deux de ces stratégies sont le contrôle de courant et le contrôle de chaine, la première faisant varier le courant et la deuxième le nombre de DEL allumées. Pour étudier et comparer ces deux stratégies, un modèle mathématique a été développé et un programme de simulation a été conçu. Les résultats ont permis de constater qu'en plus de garder un flux lumineux plus constant, les stratégies d'alimentation électrique peuvent augmenter l'efficacité lumineuse et la durée de vie d'un lampadaire à DEL ou diminuer le nombre de DEL nécessaire, diminuant ainsi le coût initial.

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Pilo, Francesca. "La régularisation des favelas par l’électricité : un service entre Etat, marché et citoyenneté." Thesis, Paris Est, 2015. http://www.theses.fr/2015PEST1089.

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Abstract:

L'accueil de plusieurs événements internationaux ayant réactualisé l'enjeu sécuritaire, dès la fin de l'année 2008, le gouvernement de l'État de Rio de Janeiro a mis en place une nouvelle politique de sécurité publique pour reprendre le contrôle territorial d'un grand nombre de favelas en s'appuyant sur les Unités de police de pacification (UPP). Dans ce cadre, les pouvoirs publics ont en partie remodelé leur projet d'intégration des favelas. Depuis les années 1990, il était principalement envisagé en termes d'aménagement, par l'amélioration des infrastructures et des voies d'accès ainsi que, dans une moindre mesure, de régularisation foncière et urbaine. Désormais, les autorités envisagent de promouvoir « l'intégration par la régularisation » des relations marchandes et administratives, associant les différents acteurs des sphères publiques et privées. Cette thèse pose la question de l'intégration des favelas selon une perspective peu explorée : celle de la régularisation par le réseau d'électricité, dont l'objectif est de faire des « usagers clandestins » de nouveaux « clients abonnés », liés à l'entreprise de distribution par un compteur. En particulier, nous nous attacherons à mettre en exergue l'articulation entre logiques publiques et privées à l'œuvre dans les projets de régularisation du service d'électricité dans deux favelas, Santa Marta et Cantagalo. Pour ce faire, notre analyse se propose d'étudier la régularisation du service d'électricité à travers ses outils - socio-techniques (installation des compteurs et réfection du réseau), commerciaux (modes de recouvrement des factures) et de maîtrise de la consommation d'électricité – et leurs modes d'appropriation par les abonnés. La recherche montre que la régularisation du service d'électricité reconfigure la relation des favelados à l'Etat et au marché qui se heurte à certaines limites : la relation commerciale contractualisée peine à s'ancrer dans un rapport de confiance ; les actions de maîtrise de la consommation prônent une « mise aux normes » des comportements plus qu'un accompagnement des usages ; la régularisation du service reproduit plutôt qu'elle ne dépasse les inégalités socio-économiques, qui perdent par ailleurs progressivement leur caractère politique. Cette thèse vise ainsi à contribuer à une meilleure compréhension des modalités d'intégration des favelas dans le cadre d'une néolibéralisation accrue des politiques urbaines
With the country's hosting of a number of major international events having refocused attention on security issues, the government of the state of Rio de Janeiro introduced a new public security policy at the end of 2008 to regain territorial control over many of the city's favelas through the use of Pacifying Police Units (UPP). This programme has led to a partial revamp of the public authorities' favelas integration project. Since the 1990s, development has mainly involved improving infrastructure and access roads and, to a lesser extent, land and urban regularisation. Now, however, the authorities plan to promote ‘integration through the regularisation' of market and administrative relationships, involving various stakeholders from both the public and private spheres. This thesis examines the integration of these favelas from a relatively unexplored perspective: that of regularisation through the electricity network, the aim of which is to transform ‘illegal users' into new ‘registered customers', connected to the distribution company by a meter. In particular, we will highlight the link between the public and private approaches being used in projects to regularise the electricity service in two favelas, Santa Marta and Cantagalo. To this end, our analysis will focus on studying regularisation of the electricity service using its own tools - including socio-technical (installing meters and rehabilitating the network), commercial (billing collection methods) and controlling electricity consumption tools - and examining the ways in which customers have taken ownership of these. Research shows that regularising the electricity service tends to reshape the favelados' relationship with the state and the market; however, this has a number of limitations: it is difficult to build contractual customer relationships based on trust; activities to control consumption advocate bringing behaviours ‘up to standard' rather than supporting use; service regularisation tends to reproduce socio-economic inequalities rather than rise above them and these inequalities also gradually become less political. Thus, the aim of this thesis is to help improve understanding of the methods being used to integrate the favelas given the growing neo-liberalisation of urban policy

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Ligeret, Christophe. "Réduction de la Consommation Electrique du Contrôle-Commande des Machines Automatisées." Phd thesis, Université Rennes 1, 2010. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00555655.

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Abstract:

Cette thèse présente une analyse de la consommation d'énergie des systèmes de contrôlecommande électriques des machines automatisées en vue de réduire leur consommation d'énergie. Il est notamment présenté les notions associées aux systèmes de contrôle-commande et il est développé des méthodes et un simulateur de consommation d'énergie destiné à l'analyse de la consommation d'énergie. A partir de ceci, il est réalisé une analyse selon 3 axes : consommation des composants de contrôlecommande pris individuellement, consommation des systèmes de contrôle-commande selon le type de machine et l'assemblage des composants et enfin, consommation dans le temps selon les modes de marche. Ces travaux mettent en évidence que la consommation des systèmes de contrôle-commande est souvent faible comparée à celle des actionneurs, mais qu'il est tout de même possible de réduire d'un facteur 2 la consommation d'énergie.

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Ouaddi, Hamid. "Contribution à la modélisation HF du comportement électromagnétique de l’infrastructure d’alimentation ferroviaire." Thesis, Lille 1, 2011. http://www.theses.fr/2011LIL10189/document.

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Abstract:

L’infrastructure d’alimentation ferroviaire, qui comprend principalement la sous-station d’alimentation ferroviaire, la caténaire et les rails, permet l’acheminement de l’énergie nécessaire au fonctionnement du matériel roulant, mais les signaux d’amplitudes élevées qu'elle véhicule peuvent engendrer des champs électromagnétiques non négligeables sur une large bande fréquentielle. Il est donc essentiel de déterminer les contraintes électromagnétiques auxquelles seront soumis les équipements électroniques et de télécommunication à bord et à proximité du matériel roulant. La thèse propose un modèle du comportement électromagnétique de l’infrastructure d’alimentation sur une large bande de fréquences et dont les paramètres sont déterminés à partir de données accessibles, par exemple, la mesure d’impédances aux bornes de la sous station. Après une description des sous-stations, qui se composent principalement de transformateurs et de convertisseurs statiques, un modèle HF du transformateur est proposé en considérant les effets magnétiques et les capacités parasites. Ce modèle a été appliqué à un premier banc d’essai représentatif d’une sous-station d’alimentation en tension continue qui comprend un transformateur, un redresseur et une résistance. Ensuite l'étude du comportement fréquentiel du courant lorsque les effets de propagation sont introduits dans le modèle a été réalisée puis appliquée au banc de laboratoire modifié en conséquence. Pour terminer, une méthode de simulation d’une infrastructure d’alimentation, basées sur des données issues de mesures de courant effectuées directement aux bornes d'une sous-station réelle puis appliquées un modèle de ligne est détaillée
During the last three decades, electronic devices have conquered the railway domain. The railway power infrastructure, which is constituted by a power supply substation, a catenary and the rails, allows providing the required current for the rolling stock. The supply current generates significant electromagnetic fields in a wide frequency band. In addition, the new generation of rolling stock is equipped with safety communication systems. In order to work properly and reliably, the on-board and close electronic systems must be fairly immune to the effect of the electromagnetic interference. Thereby, it’s essential to determine the electromagnetic constraints which these electronic systems are confronted. The aim of this work is to develop an electromagnetic model the railway power infrastructure over a wide frequency band. After a description of the power substation which contains mainly of transformers and converters, a high frequency model of power transformer is proposed by considering the magnetic effects and parasitic capacitances. This model was applied to study an electromagnetic behaviour a bench test that represents a classic DC power substation which includes a transformer, a rectifier and a load resistance. Then, a bench test that contains a transformer, a transmission line and a load allows us to study the frequency behaviour of the line current. Finally, a simulation of a railway infrastructure based on using measurements done directly to the terminals of a substation is detailed

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Dissertations / Theses on the topic 'Drones – Alimentation en énergie'

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