Academic literature on the topic 'Énergies renouvelables – Évaluation du risque'

Filière longtemps marginale, le bois énergie a connu une croissance vigoureuse depuis une dizaine d’années, soutenue par l’engagement de plus en plus actif de la France en faveur des énergies renouvelables. En prenant l’exemple du département des Ardennes, nous montrons dans cet article comment ce développement s’est accompagné d’un certain nombre de tensions, en partie nouvelles, qui, à défaut de mettre cette filière en péril, posent aujourd’hui question tant pour les entreprises du secteur que pour les pouvoirs publics. Ces tensions tournent, pour l’essentiel, autour de la mobilisation des ressources en bois. Alors qu’à sa création le bois énergie était conçu comme une activité d’appoint pour les scieurs, son développement récent l’a fait entrer dans une nouvelle ère, plus industrielle, qui nécessite l’accès à des ressources plus importantes et plus diversifiées. Il en résulte une concurrence accrue entre les usages du bois et un risque de « fuite » de cette matière première vers d’autres territoires, du fait notamment de la multiplication des projets. Ces tensions, qui sont aujourd’hui exacerbées par l’injonction à remplir les objectifs européens, placent les enjeux de connaissance et de partage de l’information au coeur de l’activité régulatrice de l’État.

Anant-propos « Innover » est un mot d’ordre sociétal qui encourage la communauté des chercheurs à produire des connaissances, des démarches et des outils visant à faire « autrement », à changer de paradigme, ou tout au moins de modèle de production pour ce qui concerne la communauté des agronomes. Pour une grande partie de cette communauté, le débat est centré sur la conception innovante des systèmes agricoles visant de nouveaux compromis entre production (quantité, qualité), protection de l’environnement, maîtrise de la consommation des énergies non renouvelables, tout en contribuant à la sécurité alimentaire globale et à la traçabilité des pratiques. Mais d’autres dimensions doivent être intégrées : la participation des acteurs au processus de conception, la façon dont les différentes sources d’innovations (la recherche, les agriculteurs, les filières, les industriels) interagissent, l’accompagnement de l’engagement dans le changement des exploitants agricoles et le rôle du conseil (public, privé) dans ce cadre, l’étude des verrouillages sociotechniques, etc. La notion d’innovation embarque de fait beaucoup de questions de natures différentes, auxquelles apporter des réponses nécessite une interdisciplinarité entre sciences techniques et sciences sociales. Ce numéro spécial propose une vision de l’innovation dans les systèmes d’élevage centrée sur la contribution des zootechniciens. Il regroupe ainsi huit articles choisis pour traiter des innovations à l’échelle des systèmes d’élevage (et non aux échelles infra – fonctions physiologiques, animal, ou supra – territoire, filière –). Les auteurs ont été sollicités principalement au sein de l’Inra et chez nos partenaires proches (enseignement supérieur agronomique, Instituts techniques et Cirad). A l’Inra, cela concerne les deux départements de recherche au sein desquels des travaux sont conduits sur les systèmes d’élevage, à savoir le département « Sciences pour l’action et le développement » (Sad) et le département « Physiologie animale et systèmes d’élevage » (Phase). Partant des questions générales sur la conception innovante et l’évaluation des systèmes, ce numéro explore différentes leviers de changements radicaux qui sont en germe dans le secteur de l’élevage : l’élevage de précision, l’écologie industrielle, l’agro-écologie, avec leurs déclinaisons (les capteurs appareillés sur les animaux, l’élevage de poissons avec de l’eau recirculée, les systèmes laitiers bas intrants). Deux articles complètent le panorama en s’intéressant au repérage des innovations dans les exploitations d’élevage en France et aux dynamiques diversifiées d’innovation et de changement en Afrique. Les thèmes des articles ont ainsi été pensés pour mixer des réflexions conceptuelles sur l’innovation, en tant qu’objet et en tant que processus, avec des exemples concrets pris soit dans les dispositifs expérimentaux des instituts de recherche, soit chez les éleveurs eux-mêmes. Différentes espèces animales sont concernées par ces exemples, des poissons aux bovins, en passant par les volailles, les ovins et les caprins. Ce numéro spécial souligne ainsi que le secteur de l’élevage n’est pas en reste en matière d’innovations. Mais le champ est vaste et il ne prétend pas en faire le tour, notamment sur le plan des innovations génétiques : il est difficile d’être exhaustif dans un tel exercice ! Pour finir, à la lecture de ce numéro, quelques questions pour l’avenir nous semblent devoir être formulées : - L’innovation dans les systèmes d’élevage se construit aujourd’hui dans des dispositifs partenariaux associant recherche, développement et formation, inventeurs et utilisateurs. Les éleveurs sont au cœur du processus d’innovation et sont bien sûr les acteurs déterminants de sa réussite ou de son échec. Mais le rôle d’autres parties prenantes (filières, conseil public et privé, action publique, acteurs des territoires et industriels) mériterait d’être plus approfondi ; - Dans le secteur de l’agriculture, et en particulier de l’élevage, les applications des innovations portent sur le vivant, en l’occurrence des animaux. Des questions portent sur la considération apportée à ces êtres vivants et aux formes d’interaction entre hommes et animaux dans le travail quotidien. Par exemple, est-il souhaitable, éthique, d’équiper les animaux avec des capteurs divers et variés, au risque de remettre en cause leur bien-être, ou la nature même de l’activité d’élevage ? L’agro-écologie porte-t-elle d’autres formes de considérations des animaux ? Ces questions importantes restent ouvertes ; - L’avenir sera sans doute fait d’une coexistence de deux mouvements qui peuvent apparaître en première approche contradictoires : d’une part, le mouvement vers l’agro-écologie mettant en exergue les propriétés des processus écologiques et d’autre part, le mouvement vers l’automatisation, les nouvelles technologies de l’information et de la communication (NTIC), l’élevage dit « de précision » s’appuyant sur l’écologie industrielle et la recherche de l’efficience. Mais ne faudra-t-il pas tenter de travailler aussi la mise en synergie de ces deux mouvements ? - L’innovation dans les systèmes d’élevage doit être réfléchie en même temps dans le secteur animal et végétal, en particulier quand il s’agit de raisonner les systèmes fourragers de demain, mais aussi le rôle des cultures dans l’alimentation animale et l’autonomie des exploitations. La polycultureélevage, bien plus qu’une tradition désuète, est sans doute une forme intéressante et prometteuse pour mettre en œuvre les principes tant d’agro-écologie que d’écologie industrielle, avec des modes d’organisation et d’interaction à repenser entre ateliers à l’intérieur de l’exploitation et entre exploitations à l’intérieur d’un territoire. L’année 2014 est marquée par la sortie en France de deux numéros spéciaux consacrés à l’innovation en élevage : le présent numéro d’INRA Productions Animales et celui de la revue Fourrages1. Pour nous, cela est le signe d’un enjeu important perçu par la communauté scientifique agronomique autour des questions d’innovation, à l’heure où l’élevage doit relever le défi d’être multi-performant. 1 L'innovation en systèmes fourragers et élevages d’herbivores : un champ de possibles. Fourrages, 217, mars 2014

Les entreprises du secteur de l’énergie sont confrontées à la nécessité de transformer leur modèle économique pour intégrer les préoccupations écologiques et assurer une transition énergétique (TE). Selon la littérature sur les transitions, la prise en compte des risques de ce processus nécessite des approches novatrices orientées vers le long terme, ainsi qu'une conception adaptative des politiques. Dans ce cadre, l'approche de l'écosystème d’affaire joue un rôle important dans la découverte de nouvelles solutions liées à la TE. L'objectif principal de cette thèse est d'examiner l’apport de l'application de l'approche de l'écosystème dans la réduction des risques sous-jacents de ce processus. Par le biais d'entretiens approfondis et une revue de littérature exhaustive, d'un engagement étendu des parties prenantes et d'une interrogation sur les caractéristiques des acteurs de l'énergie dans une série de contextes, le potentiel du rôle de l'écosystème émergent des énergies renouvelables (EEnR) dans la réduction des risques de la TE est étudié. La recherche menée donne un aperçu de la nature holistique de la relation entre les acteurs de l'énergie et explore les obstacles communs rencontrés tels que l'acceptabilité sociale, les risques du marché et la gestion des parties prenantes. Les résultats suggèrent que les entreprises sont conscientes du potentiel d'un EEnR émergent. De nombreuses caractéristiques de ce EEnR ont été trouvées dans les stratégies de partenariat actuelles des acteurs interrogés. Plus largement, une cartographie de cet écosystème émergent a été présentée
Energy companies are faced with the need to transform their business model to integrate environmental concerns and ensure an energy transition. According to the transitions literature, addressing the risks of this process requires innovative, long-term oriented approaches, as well as thoughtful and adaptive policy design. In this framework, the business ecosystem approach plays an important role in the discovery of new solutions during the energy transition. The main objective of this thesis is to examine the contribution of applying the ecosystem approach in reducing the underlying risks of this process. Through exhaustive in-depth interviews and literature reviews, extensive stakeholder engagement, and interrogation of the characteristics of energy actors in a range of contexts, the potential for the role of the emerging renewable energy ecosystem in reducing the risks of the energy transition is explored. The research conducted provides insight into the holistic nature of the relationship between energy actors and explores common barriers encountered such as social acceptability, market risks and stakeholder management. The results suggest that companies are aware of the potential of an emerging renewable energy ecosystem and that most companies view the ecosystem approach positively. Many characteristics of this potential ecosystem, which is in its nascent stage, were found in the current partnership strategies of the interviewed stakeholders. More broadly, a mapping of the emerging renewable energy ecosystem was presented

Ce travail comprend deux volets. Un premier volet plus « stratégique » concernant l’importance du stockage pour les énergies renouvelables. Un deuxième volet de plus en plus technique et de plus en plus précis concernant le positionnement du stockage électrochimique, la place qu’y tient la batterie Plomb Acide, les variantes technologiques, pour arriver à une modélisation électrochimique détaillée du type de batterie retenu. Dans le premier volet, le chapitre 1 de la thèse met en évidence le bon positionnement du stockage électrochimique pour les besoins des énergies renouvelables. Vis-à-vis des fluctuations aléatoires de la ressource, le temps est un élément important de la discussion : temps de stockage d’une part, temps de mobilisation de l’énergie stocké d’autre part. A cet égard, le cahier des charges pour le lissage de production d’une unité connectée au réseau est bien différent des applications de stockage pour un système de production autonome. Le deuxième chapitre devient plus technique, à l’occasion de la comparaison de la batterie au plomb avec les autres systèmes de stockage. L’idée directrice est d’appuyer cette discussion sur des arguments liés au bases physiques de fonctionnement des composants étudiés : c’est en même temps un prétexte pour commencer l’introduction de principes de bases d’électrochimie qui seront développés et utilisés par la suite. On a raisonné sur trois grandes familles : accumulateurs (exemples batterie au plomb, NiMH, Lithium ion), systèmes de type redox ou plus généralement combustible externe (exemple pile à combustible) et super capacités. Comparaison globalement peu flatteuse pour les performances moyennes de la batterie au plomb, sauvée par son bon rapport performances/prix. Le troisième chapitre entre dans le détail des variantes technologiques, qui démontre une grande flexibilité permettant des compromis pour s’adapter à des besoins spécifiques très variés. On s’est attaché à chercher les aspects spécifiques peu explorés pouvant mener à des améliorations, notamment au niveau de mécanismes réactionnels mis en évidence récemment, 2 En particulier au niveau de l’électrode positive (en liaison notamment avec la mise en évidence par Pavlov d’une phase intermédiaire entre PbO2 et l’électrolyte, de gel Pb(OH)2, aux propriétés mal élucidées). Nous avons placé dans ce chapitre une analyse détaillée de l’hydrolyse, prenant en compte la recombinaison directe de O2 et H2 à l’électrode négative citée également par Pavlov. Ces éléments seront directement repris et complétés au chapitre 4 en modélisation. Le chapitre 4, consacrée à la modélisation et l’expérimentation est l’aboutissement du travail progressif d’introduction de bases d’électrochimie appliquées à la batterie. Il va souligner le rôle central des mécanismes de diffusion/migration dans le fonctionnement. Un premier volet « mathématique » concerne une approximation des équations de diffusion par un réseau de composants discret, optimale du point de vue du nombre de composants. Le modèle global de la batterie peu schématiquement être décomposées en trois grandes fonctions : diffusion, activation, hydrolyse. Ces fonctions sont interconnectées, mais on s’efforcera de les introduire successivement sous forme découplée (au moins de façon approchée). Une première étape est d’obtenir, en grande partie à partir d’expérimentations spécifiques, des valeurs réalistes des paramètres du modèle. Les simulations effectuées démontrent la capacité du modèle à décrire correctement le comportement de la batterie dans les situations les plus variées
This work has two parts. A first more "strategic" part concerning the importance of storage for renewable energies. An increasingly technical and increasingly precise part concerning the positioning of the electrochemical storage, the position of the Lead Acid battery, the technological variants, to arrive at a detailed electrochemical modeling of the type of battery retained.In the first section, Chapter 1 of the thesis highlights the good positioning of electrochemical storage for the needs of renewable energies. With respect to the random fluctuations of the resource, time is an important element of the discussion: storage time on the one hand, time of mobilization of stored energy on the other hand. In this respect, the specification for the production smoothing of a unit connected to the network is quite different from the storage applications for a stand-alone production system.The second chapter becomes more technical, when comparing the lead-acid battery with the other storage systems. The guiding idea is to support this discussion on arguments related to the physical basis of functioning of the components studied. At the same time, it is a pretext to begin the introduction of basic principles of electrochemistry that will be developed and used by the after. There are three main families: accumulators (examples lead acid battery, NiMH, Lithium ion), redox systems or more generally external fuel (example fuel cell) and super capacitors. Overall comparison unflattering for the average performance of the lead battery, saved by its good performance / price ratio.The third chapter explains the technological variants, which shows a great flexibility that allows compromises to adapt to a wide variety of specific needs. Attention has been given to identifying specific aspects which have not been explored and which can lead to improvements, in particular in the context of recent reaction mechanisms, 2In particular, at the positive electrode (linked in particular with the Pavlov demonstration of an intermediate phase between PbO 2 and the electrolyte, of Pb (OH) 2 gel, with poorly elucidated properties). In this chapter we have placed a detailed analysis of the hydrolysis, taking into account the direct recombination of O2 and H2 at the negative electrode also cited by Pavlov. These elements will be taken up and completed in Chapter 4 in modeling.Chapter 4, devoted to modeling and experimentation, is the culmination of the progressive work of introducing electrochemical bases applied to the battery. It will underline the central role of dissemination / migration mechanisms in the functioning.A first "mathematical" aspect concerns an approximation of the diffusion equations by a discrete component network, optimal in terms of the number of components. The overall model of the battery schematically be broken down into three main functions: diffusion, activation, hydrolysis. These functions are interconnected, but efforts will be made to introduce them successively in decoupled form (at least in an approximate manner). A first step is to obtain, largely from specific experiments, realistic values of the parameters of the model

La transition énergétique mondiale suppose un développement accéléré des énergies nouvelles et renouvelables pour la production d’électricité (ENRe), ce qui implique de nouveaux défis d’ordre technique, économique et de régulation du secteur électrique. Or, un engagement plus fort des pays émergents et en développement dans des trajectoires de décarbonation profonde de l’économie nécessite un renforcement des politiques de promotion ainsi que la conception d’instruments de régulation mieux adaptés aux spécificités de leurs contextes économiques et institutionnels.Cette thèse traite de la question de la conception, de la mise en place et de l’évaluation de politiques de promotion des ENRe adaptées au contexte des pays d’Amérique Latine. Dans ce but, nous avons tout d’abord recours à l’économie environnementale pour analyser les différents instruments de régulation disponibles, les caractériser et proposer des critères d’évaluation, en nous appuyant sur une revue approfondie de la littérature. Nous réalisons ensuite une étude économétrique de panel afin d’identifier les facteurs déterminants des investissements en nouvelles capacités d'ENRe et de mesurer l’efficacité des politiques. Dans un troisième temps, nous mobilisons la théorie évolutionniste du changement technologique pour analyser en profondeur le processus de mise en place des politiques, les barrières existantes et les résultats obtenus. Cette analyse s’appuie sur trois études de cas du secteur électrique au Chili, au Brésil et en Argentine. Enfin nous explorons les enjeux liés au déploiement massif des ENRe en Amérique Latine à l’horizon 2030-2040 : l’intégration des énergies intermittentes, l’accès au financement et le défi industriel.Nos analyses mettent en évidence que les transformations du contexte économique et institutionnel impulsent une dynamique qui conditionne les choix des politiques publiques ainsi que leur performance. Nous proposons donc les bases d’un cadre analytique pour la conception et l’évaluation de politiques de promotion ambitieuses sur le long terme. Ces politiques doivent être intégrées dans un projet multidimensionnel et cohérent pour le secteur énergétique. Concernant spécifiquement le choix de l’instrument de promotion et ses éléments de design, nous avons mis en exergue quatre principes à prendre en compte spécialement dans le contexte des pays émergents : le niveau de risque pour les investisseurs, le coût total de la politique pour le consommateur, l’adéquation institutionnelle de l’instrument et, enfin, sa flexibilité pour soutenir des technologies ayant différents degrés de maturité technico-économique. Cette flexibilité doit également répondre à des objectifs multiples liés au processus de développement socio-économique de chaque pays
The transition to a more sustainable energy system requires a much faster development of new and renewable energy technologies for electricity generation (RENe). Thus, involving new challenges in the regulation of electricity sector. Additionally, a stronger commitment by emerging and developing countries for a deeper decarbonization trajectory, calls for the strengthening of renewable energy policies. Such policies include designing regulatory instruments that are better adapted for their specific economic and institutional needs.This thesis deals with the evaluation and the redesign of policies that encourage the diffusion of RENe in the context of Latin America’s countries. To this end, we first use Environmental Economics theory to analyse the different regulatory instruments available, characterize them and to propose evaluation criteria based on a thorough review of the literature. We then carry out a panel data econometric study, to identify the determining factors of investments in regards to new RENe production capacity; and in particular, to measure the effectiveness of such policies. In a third phase, we mobilize the evolutionary theory of technological change to analyse the process of policy implementation, the existing barriers and the obtained results. This analysis is based on three case studies in the electricity sector of Chile, Brazil and Argentina. And finally, we focus on the challenges related to the massive deployment of RENe in Latin America by 2030-2040: the integration of intermittent energy sources, the access to financing and the industrial challenge.Our research shows that the evolution of the economic and institutional context encourages a dynamic which conditions public policy choices as well as their performance. We therefore propose the basis of an analytical framework for the design and assessment of ambitious long-term promoting policies. These policies must be integrated into a multidimensional and coherent project for the energy sector. More specifically, concerning the choice of the policy instrument and its design elements, We have therefore highlighted four principles to be considered, especially in the context of emerging countries. The level of risk for investors, the total cost of the policy for consumers, the institutional competency of the instrument and its flexibility to support technologies with various degrees of technical and economic maturity. Such flexibility must also address multiple objectives related to the socio-economic development process of each country

Suite aux contraintes environnementales imposées à la production classique d’électricité, les énergies à caractère renouvelable se développent très vite grâce aux politiques gouvernementales. En pratique, la nature des sources primaires étant aléatoire, l’introduction d’énergie renouvelable dans un réseau électrique peut impacter le fonctionnement du système électrique et la qualité de la puissance. L’utilisation des méthodes probabilistes dans la planification du système électrique s’avère alors nécessaire pour un système électrique composé d’une quantité importante de sources peu prévisibles. Cependant, ces méthodes probabilistes sont actuellement limitées à la planification long-terme à cause de leur temps de calcul élevé. Dans le cadre de cette thèse, une nouvelle approche probabiliste basée sur un couplage entre la formule des probabilités totales et la méthode de fiabilité du premier ordre est proposée pour l’évaluation de la fiabilité du système électrique à court terme. Elle prend en compte la probabilité de défaillance non prévue des composants du système, l’incertitude dans les prévisions de la production renouvelable et de la consommation. A l’aide de cette méthode, les indicateurs permettant de quantifier la fiabilité de fonctionnement du système électrique et l’utilisation des ressources renouvelables peuvent être déterminés. Grâce à ces indicateurs, la fiabilité du système électrique intégrant des énergies renouvelables peu prévisibles peut être évaluée. Le temps de calcul faible de la méthode permet de l’utiliser pour valider la planification court-terme, qui est faite un jour à l’avance pour la journée considérée (J)
Following the environmental constraints to conventional power generation, renewable energy character grows very quickly thanks to government policies. In practice, the nature of primary sources is random, the introduction of renewable energy in an electrical network may impact the operation of the power system and the quality of the power. The use of probabilistic methods in planning the power system becomes necessary for a power system consisting of a large amount of less predictable sources. However, these probabilistic methods are currently limited to long-term planning due to their high computation time. In this thesis, a new probabilistic approach based on a coupling between the law of total probability and the first order reliability method is proposed to evaluate the reliability of the power system in short-term. It takes into account the probability of unanticipated failure of system components, the uncertainty in forecasts of renewable generation and consumption. With this method, the indicators used to quantify the reliability of the power system and the use of renewable resources can be determined. Therefore, the reliability of the power system incorporating less predictable renewable energy can be evaluated. The low computation time of the method allows it to be used to validate the short term planning, which is made one day in advance to the considered day (J)

Cette thèse vise à comparer l'efficacité instruments standards d'appui au développement des énergies renouvelables et des instruments novateurs issus du protocole de Kyoto en prenant en considération : (i) la dérégulation des industries de réseaux ; (ii) et l'émergence de nouvelles formes marchandes issues des accords multilatéraux sur l'environnement. Nous testons l'arbitrage entre les approches institutionnelles par les prix et celles par les quotas échangeables dans les Pays Industrialisés avant d'évaluer les possibilités de leurs transpositions dans les pays en développement. Cet exercice est engagé sur la base de l'évaluation des performances économiques, environnementales et technologiques de chaque mécanisme. Nous démontrons la suprématie des instruments prix dans des cadres nationaux et celle des quotas échangeables dans le cadre d'un marché communautaire dérégulé. L'élargissement de l'évaluation aux Pays En Développement (PED) nous amène à intégrer les niveaux d'ouverture progressive à la concurrence que connaissent leurs marchés électriques parallèlement à la mise en œuvre des instruments de flexibilité du protocole de Kyoto. Nous mobilisons pour cela les apports théoriques complémentaires de la théorie des marchés contestables et de l'économie néo-institutionnelle. Nous analysons alors l'impact des différentes formes de dérégulation sur le développement des filières renouvelables sur la base d'une comparaison mondiale regroupant la Bolivie, la Thaïlande, l'Inde, la Tunisie et le Ghana. L'évaluation empirique démontre la forte contribution de l'apporche par les prix dans l'accroissement des capacités installées grâce à l'adoption du principe de la Production Indépendancte de l'Electricité (IPP). Elle permet également de mettre en avant la faible contribution de cet instrument dans l'accroissement de l'offre électrique renouvelable et dans l'impulsion du changement technologique des filières. L'étude de la transposition des approches par les quotas est effectuée dans le cadre du marché carbone mondial et du Mécanisme de Développement Propre (MDP). Nous démontrons l'importante contribution de ce mécanisme dans le développement des filières renouvelables grâce notamment aux possibilités de doubles rentes tirées par les investisseurs sur le marché carbone international et sur les marchés électriques nationaux. Cependant, les exigences de développement durable qu'implique sa mise en œuvre nous amènera à élargir le champ de l'évaluation aux critères de durabilité écologique, sociale, spatiale, et de gouvernance. Nous démontrons alors, dans le cadre d'une analyse coût-efficacité, la forte capacité du MDP à baisser les coûts de réduction des émissions pour les Pays Industrialisés tout en mettant en avant : (i) les risques de renforcement des disparités régionales et sectorielles en matières de capacités installées ; (ii) et les risques d'accentuation des comportements opportunistes dans la répartition des crédits entre agents économiques

Ces travaux visent à évaluer la possibilité technique, la performance énergétique et la compétitivité économique d'un procédé Power-to-SNG dans le contexte actuel et à déterminer si la réversibilité en mode Gas-to-Power est pertinente tant énergétiquement qu'économiquement, ce type de procédé étant proposé comme une solution à l'intégration des ressources renouvelables dans le mix énergétique. Les grandes étapes identifiées pour le procédé Power-to-SNG sont l'électrolyse de l'eau pour la production d'hydrogène, l'hydrogénation du dioxyde de carbone pour la production de méthane et une étape de mise aux spécifications pour satisfaire aux exigences de composition pour l'injection sur le réseau de gaz naturel. La technologie retenue pour l'électrolyse est celle des cellules à oxydes solides SOEC s'appliquant à la vapeur d'eau. L'étude énergétique du procédé Power-to-SNG réalisée par simulation avec ProsimPlus 3 montre que le couplage thermique entre la méthanation et l'électrolyse de la vapeur d'eau à haute température est pertinent, l'efficacité du procédé atteignant 75,8 % sur PCS. Concernant le procédé Gas-to-Power, il est choisi de fonctionner en pression afin de mettre en œuvre des cycles thermodynamiques complémentaires. Le choix d'alimenter la pile à combustible en hydrogène pur pour des aspects de réversibilité conduit à des limitations sur l'efficacité énergétique du procédé qui, au mieux, vaut 44,6 %. L'analyse économique des procédés Power-to-SNG et réversible est basée sur les résultats de simulations et fait appel à des performances électrochimiques observées lors de travaux expérimentaux sur monocellule avec pour point de fonctionnement un fort taux de conversion à la tension thermoneutre. Cela permet de proposer un coût actualisé du SNG produit par le procédé Power-to-SNG et un coût de l'électricité produite par le procédé réversible en considérant un couple performance électrochimique - valeur de dégradation associée cohérent et en accord avec une conduite industrielle. L'investissement et le coût d'exploitation de ces installations sont importants, conduisant à coût actualisé de l'électricité restituée au réseau électrique élevé, cela étant accentué par l'investissement supplémentaire dû à la fonction Gas-to-Power à l'installation Power-to-SNG
The present work focuses on a Power-to-SNG process, especially on its energy efficiency and its economic competitiveness in the current context. It also aims at determining if the reversibility with a Gas-to-Power working mode is interesting from energy and financial considerations. The main steps required into a Power-to-SNG process, identified thanks to a review of the state of the art, are steam electrolysis for hydrogen production, followed by methane production thanks to the Sabatier reaction and a final step of gas purification to meet the composition requirements for gas network injection. Here, electrolysis is led into solid oxide cells. Power-to-SNG process simulations, led with ProsimPlus 3, indicate that the thermal coupling between methanation and the generation of steam to feed the electrolyzer is pertinent, the process energy efficiency achieving 75.8%. Concerning the Gas-to-Power process, its solid oxide fuel cell is pressurized to use additional thermodynamic cycles. The fuel cell is fed with pure hydrogen stream due to reversibility considerations, this limiting the energy efficiency, which highest value here is evaluated at 44.6%. The economic analysis includes experimental based data concerning electrochemical performances and degradation. They are obtained on a commercial cell tested at the thermoneutral voltage with a high steam conversion rate, these conditions being close to what can be expected for industrial process. They are used to calculate the levelized cost of the SNG produced by the Power-to-SNG process and the levelized cost of electricity produced by the reverse process. Investment and operating cost of these processes are important, leading to a high levelized cost of electricity. In the conditions of this study, adding the Gas-to-Power working mode to a Power-to-SNG process is not economically pertinent

Compte tenu du caractère non durable des systèmes énergétiques actuel, il est nécessaire d'engager une transition énergétique durable fondée sur les ressources d'énergies renouvelables. L'hydrogène produit à partir des énergies renouvelables offre une solution prometteuse pour satisfaire les objectifs mondiaux de réduction des émissions de gaz à effet de serre et assurer une sécurité énergétique d'approvisionnement. L'utilisation d'un vecteur énergétique tel que l'hydrogène couplé aux ressources renouvelables offre une variété d'avantages sur plusieurs échelles. L'hydrogène a le potentiel de permettre l'exploitation des ressources renouvelables dans le secteur de transport. En effet, l'hydrogène dispose d'un potentiel de remplacer les carburants fossiles, assurant ainsi une réduction des émissions polluantes. L'hydrogène peut être alors une solution pour les défis énergétiques actuels, mais pour cela des barrières doivent être encore surmontées. Cette transition s'accompagne de plusieurs défis qui devraient être surmontés comme ceux liés aux caractères intermittents des ressources renouvelables. Une attention particulière doit être accordée à la faisabilité technique de la chaîne d'approvisionnement en hydrogène, qui est principalement entourée par le caractère intermittent des ressources renouvelables. Par ailleurs, l'infrastructure d'hydrogène présente de nombreuses difficultés qui doivent être surmontées pour une transition réussite vers une économie dépendante de l'hydrogène. Ces difficultés sont principalement dues à des obstacles purement économiques ainsi qu'à l'existence de nombreuses options technologiques pour la production, le stockage, le transport et l'utilisation d'hydrogène. Pour cette raison principale, il est primordial de comprendre et d'analyser la chaîne logistique d'hydrogène à l'avance, afin de détecter les facteurs importants qui peuvent jouer un rôle croissant dans l'élaboration d'une configuration optimale. Notre recherche est essentiellement focalisée sur la question suivante : Comment mettre en place un futur énergétique durable intégrant les énergies renouvelables et l'hydrogène?. Cette question est abordée par le biais du développement de nouveaux systèmes énergétiques fondés sur des innovations radicales. Ainsi, dans quel contexte l'infrastructure de l'hydrogène doit être développée en intégrant les critères liés aux risques de l'hydrogène?

L'objectif de ces travaux de thèse était de concevoir et de développer un outil de simulation et d'optimisation multicritères de centrales couplant des sources d'énergies renouvelables (EnR) et des moyens de stockage. L'optimisation porte sur le dimensionnement de l'installation (taille des unités de production EnR et de stockage) et sur la ou les stratégies de gestion de la centrale EnR-stockage selon des critères technico-économiques évalués par l'outil. L'originalité de l'outil développé réside dans la modularité de définition de l'architecture EnR-stockage, dans la prise en compte de plusieurs niveaux de modélisation (échelle et précision) des différents composants du système et dans l'intégration du vieillissement. L'outil développé est également illustré sur des cas d'études afin d'apprécier sa pertinence.

Le risque est une propriété inhérente de chaque projet. En effet, tout projet est soumis, durant l’ensemble de son cycle de vie, à de nombreux risques qui sont d’origine interne et externe dont la maîtrise est un enjeu crucial pour la réussite du projet. Beaucoup d'outils de gestion des risques ont été développés, mais ont la faiblesse récurrente de ne représenter que le projet et traitent le risque de façon isolée. Les risques affectant le projet et étant générés par ce dernier, il est nécessaire de prendre en compte les nombreuses et complexes interactions entre projet, environnement et risques.Les travaux réalisés visent à mettre en place une méthode de gestion des risques inhérents aux projets en général et plus particulièrement aux projets du domaine compétitif des énergies renouvelables.Cette méthode s’appuie sur un cadre formel et des outils applicatifs permettant d’optimiser le management des risques liés au projet. En effet, un cadre de modélisation servant de support à la méthode et ayant pour but de faciliter la modélisation du projet en tant que système complexe a été déterminé. De plus, la représentation des interactions inhérentes au projet et la prise de décision ont été rendues possibles par la nature des attributs caractérisant les entités du projet et de son environnement, et les différents modèles d’évaluation, d’interprétation et de choix des alternatives. Cette méthode a été adaptée à la prise en compte des incertitudes inhérentes au projet et à son environnement. Pour cela, nous avons d’abord procédé à l’identification et à la description des incertitudes via la réalisation d’une base de connaissances relatives aux facteurs de risques et à la documentation des variables incertaines. Les incertitudes ont ensuite été formalisées, propagée et évaluées
Risk is an inherent property of each project. Indeed, any project faces, throughout its whole life cycle, numerous risks. Those risks can have an internal or an external origin. Be able to control risks is a crucial stake for the project success. Many risk management tools have been developed, but have the recurring weakness of representing only the project and treating the risk in isolation. Risks affect the project and are generated by the project itself. So, it is necessary to consider the numerous and complex interactions between project, environment and risks.The work carried out aims to develop a risk management method suitable for all types of projects and more particularly for projects of the competitive field of renewable energies.This method relies on a formal framework, as well as on application tools to optimize project risk management. Indeed, a modeling framework which supports the method and aims to facilitate the modeling of the project as a complex system has been developed. Moreover, the representation of the interactions and the decision making have been allowed by the nature of the attributes characterizing the entities of the project and its environment and the different models for evaluation, interpretation and selection of alternatives. This method was adapted to the uncertain context. For this purpose, uncertainties have been identified and described via the realization of a data base on risk factors. Then, uncertainties have been formalized, propagated and evaluated

La rareté de l'eau douce de bonne qualité pour l'humanité est un problème qui devient de plus aiguë (d'actualité). Les populations humaines croissantes ainsi que l'augmentation des activités industrielles et agricoles jouent un rôle majeur dans l'épuisement et la pollution des ressources en eau douce. Cette situation devient de plus en plus grave dans des pays disposant de ressources limites d'eau comme l'Arabie Saoudite qui est le plus grand pays au monde sans ressources naturelles d'eau douce. En même temps, l'Arabie saoudite est le troisième plus grand consommateur d'eau par habitant dans le monde. Pour remédier à cette pénurie d'eau douce, différentes technologies de dessalement d'eau de mer sont utilisées actuellement. Malgré plus de trente-deux usines de dessalement, le pays fait face à un défi de taille pour alimenter sa population avec eau en quantité suffisante (nécessaire). Dans ce contexte, en premier lieu, nous présentons un procédé pour produire la quantité requise d'eau, avec un impact minimum sur l'environnement, tout en maintenant sa bonne qualité. En outre, les possibilités pour l'utilisation des énergies alternatives pour réduire l'impact environnemental des besoins de dessalement sont examinées, ainsi que la pertinence des différents types d'énergie alternative qui pourraient être utilisés dans le cas particulier de l'Arabie Saoudite. L'analyse du cycle de vie (ACV) étant une méthode holistique de l'évaluation des impacts environnementaux des produits, a été utilisée pour évaluer l'impact environnemental du processus de dessalement et en identifier les principales raisons de cet impact. A cet effet, une collaboration avec une usine de dessalement en Arabie Saoudite a été mise en place, soldée par de multiples visites sur place. Ces dernières nous ont permis de comprendre le processus de dessalement, recueillir des données nécessaires et considère les possibilités d'introduire des sources d'énergie alternatives pour alimenter l'usine de dessalement. Afin d'évaluer l'impact environnemental du processus de dessalement une ACV basée sur le logiciel SimaPro a été réalisée. Les résultats de l'étude ont montré que le choix le plus pertinent concernant la technologie de dessalement dans le contexte de l'Arabie Saoudite est l'Osmose inverse (RO). Le modèle LCA a également montré que l'électricité produite à partir de combustibles fossiles a été responsable de 92,8% des dommages environnementaux causés. En outre, l'étude a montré, que les solutions les plus appropriées pour approvisionner en électricité la technologie RO de dessalement sont l'énergie solaire et l'énergie éolienne au lieu du pétrole brut fossile actuellement utilisé. L'ACV a montré également que l'utilisation de l'énergie alternative comme source d'énergie au dessalement peut réduire considérablement l'impact environnemental
The scarcity of fresh water with enough (good) quality for human been is a problem which becomes more acute day by day. The increasing human populations along with increasing industrial and agricultural activities are adding more burden towered the depletion and pollution of fresh water resources. This situation becomes more serious in countries with limit water resources as Saudi Arabia which is the largest country in the world without natural fresh water resources. At the same time, Saudi Arabia is the third-largest per capita water consumer worldwide. To overcome the water shortage, sea water desalination technology has been used so far. Despite more than thirty-two desalination plants, the country faces a significant challenge to supply its population with the required amount of water. In this context, in the first place, this thesis presents a method for producing the required amount of water with minimal environmental impact while maintaining the required water quality need to be developed. Further, the possibilities of alternative energy in reducing the environmental impact from desalination needs are investigated, along with the suitability of different types of alternative energy that could be utilized in the particularly case of Saudi Arabia. Life cycle assessment (LCA) being a holistic method of assessing the environmental impacts of products it was used to assess the environmental impact of the desalination process and identifying the main reasons behind this damages. For this purpose, a collaboration with a desalination plant in Saudi Arabia was set up, which included visiting the plant several times. This allowed us to understand the desalination process, collect the required data and consider the possibilities of introducing alternative energy sources to power the desalination plants. In order to assess the environmental impact of the desalination process a LCA based on SimaPro software was performed. The results of the study showed that the most likely choice of desalination technology within the Saudi Arabian context is Reverse Osmosis (RO) desalination. The LCA model showed also that electricity produced from fossil fuel was the responsible of 92.8% of the environmental damages. Further, the most suitable alternatives to produce electricity to RO desalination are solar energy and wind energy instead of fossil crude oil. The LCA showed that using alternative energy as the source to supply electricity to desalination may substantially reduce the environmental impact