Dissertations / Theses on the topic 'Industries énergétiques – Environnement'

Les préoccupations environnementales grandissantes nous ont conduits à faire des efforts pour réduire les émissions de gaz à effet de serre, notamment dans le domaine de la production de l’énergie électrique. C’est dans ce contexte que Leroy Somer a lancé des recherches sur les groupes électrogènes hybrides afin de minimiser la consommation de carburant et les coûts d’exploitations. Pour aborder les questions du dimensionnement des ressources matérielles et de leur utilisation optimale, une méthodologie est développée dans cette thèse. La recherche de la stratégie de gestion de l’énergie optimale est basée sur l’algorithme de programmation dynamique de Bellman. Elle sera associée à un algorithme d’optimisation à évolution différentielle pour optimiser le dimensionnement de la structure hybride. Les fonctions de coûts des optimisations sont obtenues par le développement de modèles énergétiques et économiques. Grâce à cette méthode, nous montrons que les gains d’un groupe électrogène hybride sont fortement liés à l’utilisation que l’on aura de celui-ci. Dans les cas où le groupe électrogène est utilisé sur des profils avec de faibles facteurs de charge, les gains pourront être conséquents. Il sera donc primordial de bien connaitre les profils de charge de l’application avant de dimensionner la structure tout entière du groupe électrogène hybride. Les travaux ont également débouché sur une mise en œuvre expérimentale qui a pu valider les premiers résultats obtenu lors des simulations
Growing environmental issues and concerns have led to efforts to reduce CO2 and greenhouse effect pollutant emissions in the field of electric power generation. This has led Leroy Somer to investigate systems based on hybrid technologies to reduce genset fuel consumption and operating costs. A methodology is developed in this thesis to address issues of sizing hardware resources and their optimal use. The optimum energy management strategy is based on the dynamic programming algorithm of Bellman. It will be associated to a differential evolution optimization algorithm to optimize the design of the hybrid structure. The objective functions are obtained by developing energetic and economic models. Through this method, we show that the benefits of a hybrid generator are strongly related to its use. In cases where the generator is used on profiles with low load factors, the benefits will be significant. It will be very important to have good knowledge of load profiles applications before sizing the whole structure of the hybrid generator. A prototype of this system has been developed and has confirmed simulation results

La thèse a pour objet de montrer comment l'interaction des stratégies des acteurs des marchés des énergies fossiles détermine la dynamique des prix, et d'étudier l'impact à long terme sur les prix de la prise en compte des contraintes d'émission. La première partie fait appel à la distinction entre court, moyen et long terme. L'évolution du prix à court terme dépend de l'adéquation entrre offre et demande du produit énergétique. L'étude de la dynamique des prix de moyen terme repose sur l'analyse des structures des industries à partir des cinq forces concurrentielles de Porter. Une étude empirique complémentaire applique des tests de causalité de Granger pour tester la validité de certaines relations. L'analyse permet de mettre en évidence l'influence prédominante du pouvoir des Etats consommateurs sur la dynamique des prix de l'énergie. La seconde partie étudie l'impact de la mise en oeuvre des contraintes d'émission sur le prix à long terme des énergies fossiles. Ces analyses mettent en évidence une menace de réduction du débouché pétrolier lorsque les stratégies de réduction des émissions seront mises en application. Mais l'impact sera encore plus sensible sur la demande de charbon.

Depuis la fin des années soixante, l'action en faveur de l'environnement s'est notablement amplifiée dans les pays développés, comme en témoignent les multiples actes législatifs et réglementaires sur la pollution de l'air, de l'eau, des sols, la normalisation des produits, la gestion et la circulation des déchets, l'évaluation des impacts sur l'environnement, la préservation de la nature, la sûreté et la sécurité des produits, des installations chimiques ou nucléaires, etc. La dynamique de ce processus législatif et réglementaire lié au développement et à l'internationalisation des politiques environnementales a permis, en grande partie l'internalisation des coûts sociaux résultant des dommages environnementaux causés par les pollueurs. Ces dispositions ont été surtout suscitées par les revendications d'associations ou de mouvements environnementalistes et ou écologistes, entrés en politique, utilisées par les "lawyers", étayées par les universitaires scientifiques ou économistes, amplifiées par les médias de telle sorte que l'opinion publique joue en permanence, dans ce domaine, un rôle crucial pour les entreprises mises en accusation. Parmi les plus importantes entreprises d'électricité du monde, Electricité de France, un des derniers monopoles d'Etat, est amenée à prendre en compte l'environnement à trois niveaux : interne, national et international pour s'adapter techniquement, économiquement et socialement, afin d'assurer son développement et sa pérennité. Ces problèmes environnementaux auxquels doit faire face EDF, sont évidemment lies aux activités de l'entreprise qui produit la quasi totalité de l'énergie électrique consommée en France, la transporte et la distribue jusqu'au compteur du client final. De plus, ses activités à l'étranger : vente d'électricité en Europe, exportation et exploitation de systèmes de production électrique notamment dans les pays en voie de développement, ingénierie technique ou financière, ou encore, "diplomatique" dans le cadre de sa participation à E7, amènent EDF à répondre à un défi plus global, dans l'espace et dans le temps, celui du développement durable. Par ses implications l'environnement joue donc un rôle dans toutes les activités et les axes stratégiques d'EDF aussi bien dans ses choix techniques pour la production ou la commercialisation de l'électricité, que dans ses choix économiques comme la tarification et la péréquation, ou encore par ses enjeux sociaux dans son comportement d'entreprise "citoyenne" ou enfin dans le cadre de sa fonction internationale. Le positionnement en matière d'environnement offre un certain nombre d'opportunités, mais aussi de vulnérabilités mises en évidence d'une part dans l'industrie nucléaire et d'autre part en ce qui concerne l'avenir environnemental "durable" de notre planète
Impacts, the preservation of nature, the safety and security of products, and chemical or nuclear installations,. . . The dynamics of this standardisation process (the definition of technical and legal standards) the development and internationalisation of environmental policies (setting up of appropriate regulatory bodies) has resulted, at least in part, in an internationalisation by those responsible for the pollution of the social costs related to the environmental damage caused. Indeed, these dispositions have mostly been lobbied by the numerous associations or environmental and or ecological movements, with the assistance of the lawyers, the support of science and economics professors, and the back up of the media, to the extent that public opinion still today is significant in shaping environmental action, and plays a crucial role for those companies accused of misdemeanours. As a result, Electricite de France, one of the largest electricity companies in the world and one of the last state monopolies, has had to adapt on three fronts : internal, national and international. At each of these three levels, the environment is one of the major factors that EDF is required to consider in order to deal with its development and future. Such environmental problems that EDF must face are obviously related to the activities of the company which generates almost all the electric energy of France, as well as supplying and distributing it to each customer's home. Furthermore, through its undertakings abroad : direct sales of electricity in Europe, export and operations of electricity generating systems, technical and financial engineering, or its "diplomatic" activity through its participation in E7, EDF is required to meet a global challenge : that of sustainable development. Hence, the environment plays a significant role with implications across the board of EDF's activities and strategy, whether in technical choices for generation or marketing of…

Cette thèse étudie la dimension environnementale de la RSE. Les enjeux actuels que pose la soutenabilité nécessitent de déconstruire le concept le RSE pour révéler les sous-jacents qui structurent le champ académique Business & Society. Au travers d’une approche historique et comparative, cette recherche suit les traces que les enjeux socio-environnementaux laissent dans les controverses qu’ils déploient, dans les relations qu’ils nouent et dans les compromis qu’ils établissent auprès des humains et des non-Humains lors de la construction de quatre aménagements énergétiques en France (le barrage hydroélectrique de Tignes et l’usine marémotrice de la Rance) et au Québec (le barrage hydroélectrique de Bersimis et la centrale nucléaire de Gentilly) durant les années 1945 jusqu’aux années 1970. Dans la lignée des travaux qui développent une compréhension non dichotomique de la nature et de la culture en prenant comme point d’appui le refus de l’ontologie Moderne (Latour ; Descola ; Gladwin, Kennely et Krause ; et Banerjee etc.), elle éclaire les associations/dissociations réalisées au sein de collectif d’alliés hétérogènes et revisite la catégorisation des années 1970 dite de « tournant environnemental », grâce à l’analyse précise de l’ouvrage du père fondateur de la RSE, Howard R. Bowen Social Responsibilities of the Businessman (1953), en éclairant ses héritages théoriques. Cette thèse vise trois contributions. D’abord, elle affine l’approche « naturaliste » ou « Moderne » selon deux perspectives empirique et cognitif et selon deux modes de relation au collectif le réalisme et le nominalisme. Puis, elle inscrit la littérature de la RSE dans l’ontologie Moderne en montrant des filiations théoriques dans le courant conservationniste de la wilderness. Enfin, elle mobilise l’approche relationnelle pour analyser les enjeux socio-environnementaux et propose une autre appréhension de la RSE fondée sur une vision dynamique et relationnelle de la responsabilité où les frontières classiques de l’environnement des entreprises sont éclatées au profit de réseaux socio-environnementaux
This dissertation studies the environmental dimension of CSR. Current issues raised by sustainability need to deconstruct the concept of CSR to reveal the underlying structure of the Business & Society academic field. Through historical and comparative approaches, this research follows the trail that socio-Environmental issues leave in the controversies they deploy, in the relationships they forge and in compromises they establish with human and non-Humans through the construction of four energy facilities in France (Tignes’ hydroelectric dam and La Rance’ tidal power plant) and Quebec (Bersimis’ hydroelectric dam and Gentilly’ nuclear plant) during the 1945th until the 1970th. In the line of work that develop non dichotomous understanding of the nature and culture by taking the refusal of Modern ontology (Latour; Descola; Gladwin, Kennely and Krause, and Banerjee etc.) as a base, it sheds light on associations/dissociations performed within heterogeneous group of allies and revisits "environmental turn" thanks to the precise analysis of the work of the founding father of CSR, Howard R. Bowen Social Responsibilities of the Businessman (1953), illuminating its theoretical legacies. This research aims at making three contributions. First, it refines the "naturalistic" approach or "Modern" in two empirical and cognitive perspectives and two modes of relating to collective: realism and nominalism. Then it entered the literature of CSR into the Modern ontology by showing theoretical legacies in wilderness conservation. Finally, it mobilizes the Amodern approach to analyze the socio-Environmental issues, and proposes an alternative understanding of CSR based on a dynamic and relational view of responsibility where the traditional boundaries of the business environment are broken in favor of socio-Environmental networks

Les problématiques de développement durable ont de fortes conséquences sur le secteur du bâtiment qui doit, pour y faire face, opérer des changements majeurs tant en termes d’organisation que de distribution des compétences. Conséquemment, le secteur doit se préparer à une reconfiguration des pratiques professionnelles et des métiers. Les métiers des ingénieurs sont directement touchés par cette transformation, ce qui nécessite la mise en place de formations adaptées, et, en conséquence, une évolution significative des compétences des formateurs qui les dispensent. Afin de les identifier la présente recherche a été conduite suivant une approche croisée. Suivant un premier axe on étudie les problématiques propres au secteur du bâtiment en s’attachant à dégager les mutations majeures susceptibles d’apparaître, à court et moyen terme, consécutivement aux problématiques environnementales et énergétiques. Dans un premier temps, on procède à une analyse de la structuration du secteur ce qui permet de mettre en évidence les pratiques professionnelles et les métiers occupés par les ingénieurs au sein du secteur. Dans un second temps, une analyse par les thématiques et par les technologies, prenant en compte les travaux de recherche, les orientations technologiques ainsi qu’une analyse de terrain auprès des professionnels, conduit à identifier les mutations techniques et comportementales auxquelles il convient de préparer les futurs ingénieurs. On dégage de cette double analyse les profils des compétences requis pour les futurs ingénieurs, sur le court et moyen terme. Suivant un deuxième axe, on se focalise sur les problématiques inhérentes aux formateurs intervenant en écoles d’ingénieurs. L’analyse des compétences requises au niveau des formateurs opérant dans les écoles d’ingénieurs du bâtiment conduit à distinguer deux grands domaines (compétences pédagogiques et compétences disciplinaires) susceptibles d’être fortement impactés en cas de mutation structurelle ou technologique du secteur. En croisant les résultats issus des deux axes d’analyse on met en évidence la nécessité de compétences nouvelles pour les formateurs, en anticipation (formation initiale) ou en accompagnement (formation continue) des transformations du secteur, et on en identifie la nature. On confronte alors ces conclusions à une analyse de terrain réalisée auprès d’une école existante, représentative de la problématique des structures de formation des ingénieurs du bâtiment. L’analyse des réponses fournies par celle-ci, au titre de la GRH (gestion des ressources humaines), vis-à-vis des formateurs qu’elle emploie, fait apparaître des problématiques secondaires, fortement contextuelles, par rapport à la capitalisation et au développement des compétences de ces formateurs. On formule alors des propositions concrètes sur la façon de créer les conditions de développement pour aboutir aux nouvelles compétences souhaitées
Sustainable development issues have strong impact on the building sector. To deal with these issues, major changes are to occur, not only in terms of organization but also in terms of professional skills. Consequently, the sector must prepare for a huge reconfiguration of professional practices. Engineering being directly affected by this evolution, this requires the implementation of adapted training, and, therefore, appeals for a significant enhancement of the skills of the teachers. To identify these different aspects the present research was conducted using a cross-approach. Following a first axis, specific issues of the construction industry are studied in order to make clearly appear the major mutations that will appear in the short and medium term as an answer to environmental and energy issues. Firstly, an analysis of the sector is proceeded in order to characterize, on one hand, professional practices and, on the other hand, the different jobs occupied by engineers. Secondly, an analysis by themes and technologies, taking into account research activities, technological trends and interviews of professionals, leads to identify the technical and behavioral changes which future engineers should be prepared to. From this double analysis the profiles of competencies required for future engineers, in the short and medium term, are deduced. Following a second axis, a focus is made on issues inherent to trainers working for engineering schools. Analysis of skills required for trainers operating in engineering schools leads to distinguish two major fields (teaching skills and disciplinary skills) likely to be strongly impacted in case of major structural or technological evolution. By crossing the results of the two axes of analysis, we highlight the need for new skills for trainers, for initial training as well as for continuous training, in order to accompany the evolution of the sector. These conclusions are then compared with the results of an inquiry proceeded within an existing higher education school representative of building engineers training facilities. The analysis shows highly contextual issues regarding capitalization and development of the skills of these trainers. It then makes concrete proposals on how to create the conditions in order to achieve the desired skills

Le travail de thèse consiste à construire un modèle pour une prospective énergétique à long terme dans le but d'estimer l'effet des politiques énergétiques et environnementales sur les choix technologiques futures des secteurs industriels. L'accent a été mis sur les industries grandes consommatrices d'énergie (IGCE), pour 29 pays européen et pour un horizon de temps allant jusqu'à 2050. L'outil de modélisation appliqué dans cette étude est le modèle TIMES (famille du modèle MARKAL, il s'agit d'un générateur de modèle d'optimisation de type Bottom-up basé sur la programmation linéaire). L'étude est réalisée dans le cadre d'un partenariat entre EDF R&D et le Centre de Mathématiques appliquées (CMA) de l'Ecole des Mines de Paris. Dans notre analyse, nous avons identifié pour chaque secteur industriel, plusieurs technologies concurrentes. Elles sont choisies par le modèle sous la base de leur coût global actualisé en intégrant l'ensemble des contraintes (prix d'énergie, taxe sur le CO2, plafond sur les émissions...). La capacité à installer dépend étroitement de la demande finale qu'il faut satisfaire pour chaque période sur l'ensemble de l'horizon de temps considéré. Selon les contraintes imposées, les résultats obtenus permettent de :
- tracer l'image de l'industrie (profil de production technologique),
- calculer les consommations énergétiques et les potentiels d'économies d'énergies réalisables,
- estimer les émissions de dioxyde de carbone résultantes. Ce travail indique qu'il existe encore un important potentiel d'économies d'énergie et de réductions des émissions de dioxyde de carbone dans l'ensemble des secteurs industriels.

Limiter les émissions de dioxyde de carbone (CO2) est devenu un enjeu d’envergure internationale, notamment pour les industries des secteurs énergétique, chimique et métallurgique. À cette fin, des technologies de captage de CO2 ont été développées durant ces dernières décennies. Dans cette étude, nous nous intéressons à trois types de technologies de captage de CO2 : par absorption chimique à la MEA, par séparation membranaire et par adsorption sur charbon actif. Le CO2 considéré est émis par une centrale à charbon puis directement valorisé au sein d’un procédé de fabrication sur le même site. L’objectif de cette étude est de quantifier les bénéfices environnementaux de l’installation d’une technologie de captage de CO2, en comparaison à la configuration actuelle, sans captage du CO2. Notre approche associe modélisation systémique des procédés et analyse de cycle de vie (ACV). La méthodologie adoptée consiste à modéliser le système complet (la centrale, le procédé de fabrication et les différentes unités de captage) en utilisant un logiciel de diagrammes de flux (Aspen Plus), puis à déterminer les impacts environnementaux par une ACV. Les résultats montrent que le procédé par adsorption chimique à la MEA est fortement pénalisé par l’utilisation du solvant, tant en ce qui concerne la consommation énergétique que les impacts environnementaux. Le procédé membranaire montre des impacts environnementaux importants, malgré une consommation énergétique bien plus faible, en raison de l’utilisation massive de polymères (matériaux membranaires). Enfin, le procédé par adsorption au charbon actif présente des impacts environnementaux moins élevés que les deux autres procédés dans la grande majorité des catégories d’impact
Limiting carbon dioxide (CO2) emissions is a major global issue, particularly for the energy, chemical and metallurgical industries. To this end, CO2 capture technologies have been developed in recent decades. In this study, we focused on three types of CO2 capture technologies: chemical absorption by MEA, membrane separation and activated carbon adsorption. The CO2 considered is emitted by a coal-fired power station and then directly valorized within a manufacturing process on the same site. The objective of this study was to quantify the environmental benefits of installing a CO2 capture technology in comparison to the current configuration, without CO2 capture. Our approach combined process modeling and life cycle assessment. The methodology adopted was to model the complete system (the power plant, the manufacturing process and the various capture units) using a flowsheeting software (Aspen Plus), then to determine the environmental impacts by LCA. The results show that the MEA chemical adsorption process is strongly penalized by the use of the solvent, both regarding the energy consumption and the environmental impacts. The membrane process exhibits significant environmental impacts, despite a much lower energy consumption, due to the massive use of polymers (membrane materials). Finally, the activated carbon adsorption process has lower environmental impacts than the other two processes in the vast majority of impact categories

Les centres de données consomment de grandes quantités d'énergie électrique pour alimenter leurs équipements informatiques, leurs systèmes de refroidissement et leur infrastructure. Cette forte consommation d'énergie contribue à la demande globale sur le réseau électrique et à l'émission de gaz à effet de serre. En optimisant les performances énergétiques, les centres de données peuvent réduire leurs factures d'électricité, leurs coûts d'exploitation globaux et leur impact sur l'environnement. L'adoption de nouvelles solutions de refroidissement, telles que le refroidissement par liquide et le refroidissement indirect par évaporation, offre une plus grande efficacité énergétique et peut réduire de manière significative la consommation d'énergie liée au refroidissement dans les centres de données.Dans ce travail, deux études expérimentales ont été menées sur de nouvelles topologies de refroidissement pour les baies informatiques. Dans la première topologie, le système de refroidissement des baies est basé sur une combinaison de refroidissement à couplage étroit et de refroidissement direct des puces. Cinq racks avec des serveurs opérationnels ont été testés. Deux différences de température (15 K et 20 K) ont été validées pour tous les racks informatiques. L'impact de ces profils de différence de température sur les performances du centre de données a été analysé en utilisant trois systèmes de rejet de chaleur dans quatre conditions climatiques pour un centre de données de 600 kW. L'impact du profil de température de l'eau sur l'efficacité de l'utilisation partielle de l'énergie et de l'eau du centre de données a été analysé pour optimiser le système de refroidissement indirect équipé d'un système de refroidissement par évaporation à travers deux approches : la différence de température des baies et l'augmentation de la température d'entrée de l'eau dans le centre de données. Dans la seconde topologie, une étude expérimentale menée sur une nouvelle technique de refroidissement liquide d'immersion monophasé a été développée. Le dispositif expérimental a testé l'impact de trois fluides diélectriques, l'effet de la configuration du circuit d'eau et la puissance/le profil du serveur. Les résultats suggèrent que la demande de refroidissement du système dépend de la viscosité du fluide. Lorsque la viscosité passe de 4,6 à 9,8 mPa.s, la performance de refroidissement diminue d'environ 6 %. En outre, tous les profils de serveurs informatiques ont été validés à différentes températures d'entrée d'eau jusqu'à 45°C et à différents débits. La performance énergétique de cette technique et de la technique précédente a été comparée. Cette technique a permis de réduire la consommation d'électricité en courant continu d'au moins 20,7 % par rapport au système de refroidissement par liquide. Les performances de refroidissement des systèmes à refroidissement par air et par liquide et de la solution proposée ont été comparées au niveau du serveur. En utilisant la solution proposée, l'énergie consommée par serveur a été réduite d'au moins 20 % par rapport au système de refroidissement par air et de 7 % par rapport au système de refroidissement par liquide.En outre, une nouvelle technologie de refroidissement par liquide a été mise au point pour les unités UPS de 600 kW. Cinq essais thermo hydrauliques ont été réalisés dans différentes conditions thermiques. Un profil de différence de température de 20 K a été validé avec un fonctionnement sûr pour tous les équipements électroniques de l'onduleur, résultant en une efficacité thermique de 82,27 %. L'impact de la diminution du débit d'eau et de l'augmentation des températures de l'eau et de l'air dans la pièce a également été analysé. Une diminution des températures d'entrée de l'eau et de l'air de 41°C à 32°C et de 47°C à 40°C respectivement augmente l'efficacité thermique de 8,64 %
Data centers consume vast amounts of electrical energy to power their IT equipment, cooling systems, and supporting infrastructure. This high energy consumption contributes to the overall demand on the electrical grid and release of greenhouse gas emissions. By optimizing energy performance, data centers can reduce their electricity bills, overall operating costs and their environmental impact. This includes implementing energy-efficient technologies, improving cooling systems, and adopting efficient power management practices. Adopting new cooling solutions, such as liquid cooling and indirect evaporative cooling, offer higher energy efficiency and can significantly reduce the cooling-related energy consumption in data centres.In this work, two experimental investigations on a new cooling topologies for information technology racks are conducted. In the first topology, the rack-cooling system is based on a combination of close-coupled cooling and direct-to-chip cooling. Five racks with operational servers were tested. Two temperature difference (15 K and 20 K) was validated for all the IT racks. The impact of these temperature difference profiles on the data-centre performance was analysed using three heat rejection systems under four climatic conditions for a data centre of 600 kW. The impact of the water temperature profile on the partial power usage effectiveness and water usage effectiveness of data centre was analysed to optimise the indirect free cooling system equipped with an evaporative cooling system through two approaches: rack temperature difference and by increasing the water inlet temperature of the data centre. In the second topology, an experimental investigation conducted on a new single-phase immersion/liquid-cooling technique is developed. The experimental setup tested the impact of three dielectric fluids, the effect of the water circuit configuration, and the server power/profile. Results suggest that the system cooling demand depends on the fluid’s viscosity. As the viscosity increased from 4.6 to 9.8 mPa.s, the cooling performance decreased by approximately 6 %. Moreover, all the IT server profiles were validated at various water inlet temperatures up to 45°C and flow rates. The energy performance of this technique and the previous technique was compared. This technique showed a reduction in the DC electrical power consumption by at least 20.7 % compared to the liquid-cooling system. The cooling performance of the air- and liquid-cooled systems and the proposed solution was compared computationally at the server level. When using the proposed solution, the energy consumed per server was reduced by at least 20 % compared with the air-cooling system and 7 % compared with liquid-cooling system.In addition, a new liquid cooling technology for 600 kW Uninterruptible Power Supply (UPS) units. This cooling architecture gives more opportunities to use free cooling as a main and unique cooling system for optimal data centres (DCs). Five thermal hydraulic tests are conducted with different thermal conditions. A 20 K temperature difference profile was validated with a safe operation for all UPS electronic equipment resulting with a thermal efficiency of 82.27 %. The impact of decreasing water flow rate and increasing water and air room temperatures was also analysed. A decrease in inlet water and air temperatures from 41°C to 32°C and from 47°C to 40°C respectively increases the thermal efficiency by 8.64 %. Furthermore, an energy performance analysis comparison is made between air cooled and water cooled UPS units on both UPS and infrastructure levels

Dans la plupart des régions isolées, le générateur diesel est la source principale d'énergie électrique. Pour ces régions, le prix d'extension du réseau électrique s'avère prohibitif et le surcoût de l'approvisionnement en combustible augmente radicalement avec l'isolement. L'interconnexion des plusieurs sources d'énergie renouvelable (des éoliennes, des panneaux photovoltaïques, des petites centrales hydroélectriques, etc. ) dans un Système d'Energie Hybride (SEH) peut avoir une incidence profitable sur la production d'énergie électrique, en termes de coût et de disponibilité. Cependant, des améliorations dans la conception et le fonctionnement des SEH sont toujours nécessaires pour rendre cette technologie plus compétitive dans les régions isolées. Ainsi, le travail de recherche présenté dans cette thèse est une contribution à l'analyse du comportement et à la maîtrise des performances d'un SEH constitué par deux sources d'énergie renouvelable, un générateur diesel et des batteries de stockage. Ce type de système est étudié selon trois aspects : dimensionnement, maximisation de l'utilisation des ressources renouvelables et qualité de l'énergie électrique
In many of the remote areas, the diesel generator is the main source of power supply. The cost of grid extension is, and will probably continue to be, prohibitive and the fuel cost increases severely with the remoteness of the location. The combination of several energy sources (wind turbines, photovoltaic panels, small hydroelectric power plants etc. ) in a Hybrid Power System (HPS) can be very attractive for most of the remote areas, in terms of cost and availability. However, improvements of the design and operation of the HPS is still needed to allow this technology more competitive in remote areas. In this context, the work presented in this thesis gives a contribution to the behaviour analysis and the performances control of an HPS constituted by two renewable sources, a diesel generator and storage batteries. This kind of system is studied according to three aspects: sizing, maximizing the use of the renewable resource and power quality

Les problématiques de l’énergie et de l’environnement sont un des principaux défis pour l’humanité au XXIème siècle. La croissance mondiale de la demande d’énergie est confrontée aux préoccupations environnementales (y compris la pollution, le réchauffement climatique et la réduction des émissions de CO2), en particulier dans les régions en croissance économique rapide comme l’Asie. Le transfert de l’utilisation des sources d’énergies traditionnelles comme le charbon, le pétrole, vers les sources d’énergie plus propres et des énergies renouvelables est une tendance inévitable à l’avenir. Dans le contexte actuel, le gaz naturel est considéré comme une source d’énergie propre qui jouera un rôle important dans le processus de transition énergétique vers une économie bas-carbone. Les conséquences pour les marchés de gaz naturel peuvent être considérables. La condition d’une telle évolution est de disposer d’une offre en gaz naturel importante. Le développement du gaz non conventionnel, en particulier le gaz de schiste, fournit une opportunité d’expansion de l’approvisionnement gazier mondial comme le montre la « révolution du gaz de schiste » aux États- Unis. Celle-ci a profondément modifié les marchés gaziers régionaux. Toutefois, cette « révolution » n’est guère reproductible à d’autres régions du monde. Cette thèse démontre en particulier qu’en dehors des facteurs géologiques, des conditions institutionnelles (fiscalité, droits de propriété), économiques (prix, technologies) et organisationnelles (libéralisation des marchés) sont nécessaires pour assurer un développement à grande échelle des ressources non conventionnelles. Cette thèse montre que ces conditions ne sont pour la plupart pas réunies ni en Europe ni en Asie (notamment en Chine). Dès lors, une transition par le gaz pour répondre aux enjeux climatiques en Asie se fera par la voie des importations et non par une production propre à la région. A partir de trois scénarios du modèle POLES basés sur des hypothèses de politique climatique, de développement du gaz de schiste et d’augmentation rapide de la demande de gaz dans le mix énergétique, en particulier en Asie, deux principales conclusions émergent. Tout d’abord, l’importance du développement des gaz de schistes aux USA, leur bas coût de production induisent au niveau mondial une offre de gaz abondante et compétitive par rapport à d’autres énergies notamment par rapport au charbon. Par conséquent, même sans politique climatique, les conditions sont réunies pour que la part du gaz naturel puisse croître dans le mix énergétique. Deuxièmement, une politique climatique affirmée a des effets contradictoires quant à l’importance du gaz naturel dans les mix énergétiques des pays asiatiques. D’un côté elle permet une pénétration plus importante du gaz naturel dans leur mix énergétique. Mais dans le même temps, limitant la demande d’énergie, les volumes de gaz naturel demandés ne sont que légèrement plus importants que dans des scénarios sans politique climatique
Energy and environmental issues are one of the main challenges for humanity in the 21st century. Global growth in energy demand links to environmental concerns including pollution, global warming and reduction of CO2 emissions. In particular, it is an urgent request in rapidly growing developing regions such as Asian countries. Using cleaner energy sources, renewable energy instead of traditional energy sources like coal and oil is an inevitable option in the future. In the current context, natural gas is seen as a clean energy source which plays a major role in the energy transition process towards a low-carbon economy. The consequences for natural gas markets are significant and the condition of this change is an abundant supply of natural gas. The development of unconventional gas, particularly shale gas, provides an opportunity to expand the global gas supply. This is illustrated by the “shale gas revolution” in US which has profoundly changed the regional gas markets. However, this "revolution" is hardly reproducible in other regions of the world. This thesis demonstrates particularly that apart from geological, institutional conditions (taxation, property rights), economic (prices, technologies) and organizational (free markets) are necessary for a large scale development of unconventional resources. This research also shows that most of these conditions are not met in Europe or Asia (especially in China). Therefore, an energy transition by natural gas to meet climate challenges in Asia will be solved through imports, rather than through regional production. From three scenarios of the POLES model based on assumptions about climate policy, shale gas development and rapid increase of demand for gas in the energy mix (particularly in Asia), two main conclusions emerge. The developments of shale gas with low cost in the USA make the global gas supply abundant and more competitive than other energies, particularly coal. Therefore, even without climate policy, the conditions are ripe for the increaseof natural gas proportion in the energy mix. Secondly, a strong climate policy has contradictory effects on the relative share of natural gas in the Asian energy mix. On the one hand, it allows natural gas larger penetration into the energy mix of Asia. But at the same time, with limitation of energy demand, requested natural gas volumes are only slightly higher than in scenarios without climate policy

Limiter les émissions de dioxyde de carbone (CO2) est devenu un enjeu d’envergure internationale, notamment pour les industries des secteurs énergétique, chimique et métallurgique. À cette fin, des technologies de captage de CO2 ont été développées durant ces dernières décennies. Dans cette étude, nous nous intéressons à trois types de technologies de captage de CO2 : par absorption chimique à la MEA, par séparation membranaire et par adsorption sur charbon actif. Le CO2 considéré est émis par une centrale à charbon puis directement valorisé au sein d’un procédé de fabrication sur le même site. L’objectif de cette étude est de quantifier les bénéfices environnementaux de l’installation d’une technologie de captage de CO2, en comparaison à la configuration actuelle, sans captage du CO2. Notre approche associe modélisation systémique des procédés et analyse de cycle de vie (ACV). La méthodologie adoptée consiste à modéliser le système complet (la centrale, le procédé de fabrication et les différentes unités de captage) en utilisant un logiciel de diagrammes de flux (Aspen Plus), puis à déterminer les impacts environnementaux par une ACV. Les résultats montrent que le procédé par adsorption chimique à la MEA est fortement pénalisé par l’utilisation du solvant, tant en ce qui concerne la consommation énergétique que les impacts environnementaux. Le procédé membranaire montre des impacts environnementaux importants, malgré une consommation énergétique bien plus faible, en raison de l’utilisation massive de polymères (matériaux membranaires). Enfin, le procédé par adsorption au charbon actif présente des impacts environnementaux moins élevés que les deux autres procédés dans la grande majorité des catégories d’impact
Limiting carbon dioxide (CO2) emissions is a major global issue, particularly for the energy, chemical and metallurgical industries. To this end, CO2 capture technologies have been developed in recent decades. In this study, we focused on three types of CO2 capture technologies: chemical absorption by MEA, membrane separation and activated carbon adsorption. The CO2 considered is emitted by a coal-fired power station and then directly valorized within a manufacturing process on the same site. The objective of this study was to quantify the environmental benefits of installing a CO2 capture technology in comparison to the current configuration, without CO2 capture. Our approach combined process modeling and life cycle assessment. The methodology adopted was to model the complete system (the power plant, the manufacturing process and the various capture units) using a flowsheeting software (Aspen Plus), then to determine the environmental impacts by LCA. The results show that the MEA chemical adsorption process is strongly penalized by the use of the solvent, both regarding the energy consumption and the environmental impacts. The membrane process exhibits significant environmental impacts, despite a much lower energy consumption, due to the massive use of polymers (membrane materials). Finally, the activated carbon adsorption process has lower environmental impacts than the other two processes in the vast majority of impact categories

Avec l’apparition des différentes normes et règlementations telles que les normes ISO 14001, les préoccupations industrielles y compris ferroviaires sont de plus en plus orientés vers l’éco-conception. La problématique la plus importante dans l’éco-conception des produits ferroviaires est de réduire leurs impacts environnementaux tout en maintenant leurs performances fonctionnelles et en maitrisant le coût. La solution pour surmonter ce problème est de trouver un ensemble de compromis entre les deux objectifs (impacts et coût).L’éco-conception des produits ferroviaires présentent plusieurs difficultés parce que, d’une part, leur analyse de cycle de vie est très lourde. D’autre part, l’intégration de leurs impacts dans la phase de conception est délicate vu leur nombre. Enfin, ces composants ont parfois différents types de modèles à exploiter car ils présentent des compromis entre la précision et le temps de calcul. Pour surmonter ces problèmes nous avons présenté dans cette thèse une méthode qui consiste premièrement, à alléger l’ACV à l’aide d’un logiciel de gestion environnementale et d’en profiter pour construire un modèle malléable pour calculer les différents impacts. Deuxièmement, à agréger ces impacts pour obtenir un seul indice qui sera considéré comme notre critère environnemental. Pour exploiter les outils d’optimisation, le problème d’éco-conception est traduit par un problème d’optimisation. Les algorithmes d’optimisation sont capables de trouver l’ensemble de compromis optimaux entre le critère environnemental et la masse (coût) sous forme d’un graphe appelé front de Pareto. Certains algorithmes ont été adaptés pour mieux servir dans l’éco-conception
With the introduction of different environmental standards like ISO 14001, concerns of manufacturers in railway industry are more and more oriented to the design of green products. One important issue when designing such products is the control of the cost impact and the evaluation of the price which consumers agree to pay for a reduced environmental footprint.Eco-design of railway train presents several challenges for the designer. The first one is the complexity of the life cycle analysis of such components. The second challenge is the necessity of consideration of several environmental impacts in design stage given the number of impacts. Finally, railway components have different models with different granularity which can be used in the process of eco-design. To overcome these problems we propose in this work a method which involves two steps. The first one is to simplify the LCA of the railway train using environmental management software and take the opportunity to build a malleable model to calculate eleven impacts. The second step, is to aggregate these impacts for a single indicator which is considered later as environmental criterion in the eco-design process. In order to investigate optimization tools, the eco-design problem is expressed into an optimization problem. Optimization algorithms are able to solve this problem and to find the optimal set of compromises between environmental criterion and the cost of the railway product. The set of compromises is given as a graph called the Pareto front. In our work the cost is expressed by the mass of the component and some optimization algorithms have been adapted in this work to serve in the process of eco-design

Le développement de la mobilité électrique est le principal compromis technologique qui peut permettre au secteur automobile de réduire drastiquement ses émissions de gaz à effet de serre et de polluants locaux. Du retrait des véhicules thermiques à l'intégration des véhicules électriques dans le système électrique, cette thèse étudie plusieurs aspects économiques de cette transition énergétique.Le premier chapitre étudie empiriquement les effets des politiques urbaines de restriction de circulation des véhicules les plus polluants, en analysant le comportement de vendeur de voitures sur les marchés locaux de l’occasion.Le deuxième chapitre étudie théoriquement les conditions optimales de l’électrification du parc automobile. Il donne notamment des recommandations quant à la coordination de politiques sectorielles. Le troisième poursuit en détaillant les interactions entre mobilité électrique et énergie photovoltaique. Il développe un cadre d’analyse mettant en évidence les conditions techniques et économiques de ces interactions donnant lieu à une synergie.Le quatrième chapitre discute des effets distributifs de la tarification de l’accès aux réseaux électriques en présence de développement conjoint de la mobilité électrique et sources de production d’électricité décentralisée
The development of electric mobility is the main technological compromise that will allow the automobile sector to drastically reduce its emissions of greenhouse gases and air pollutants. From the ban of thermal vehicles to the integration of electric vehicles in the power sector, this dissertation investigates several economic aspects of this transition.First, it empirically studies the impacts of urban policies that limit the access of most polluting vehicles by analyzing the behavior of car sellers on second-hand markets. Then, it theoretically precises the optimal conditions of the electrification of the automobile fleet how governments may plan support policies for electric vehicles that take into account their interaction with the power system.Third, it investigates the interaction between electric mobility and photovoltaic energy. It develops a systematic framework that enlightens technical and economic conditions of synergy.Fourth, it discusses the distributional effects from tariff design of power network with both distributed energy resources and electric mobility

Les préoccupations environnementales grandissantes nous ont conduits à faire des efforts pour réduire les émissions de gaz à effet de serre, notamment dans le domaine de la production de l’énergie électrique. C’est dans ce contexte que Leroy Somer a lancé des recherches sur les groupes électrogènes hybrides afin de minimiser la consommation de carburant et les coûts d’exploitations. Pour aborder les questions du dimensionnement des ressources matérielles et de leur utilisation optimale, une méthodologie est développée dans cette thèse. La recherche de la stratégie de gestion de l’énergie optimale est basée sur l’algorithme de programmation dynamique de Bellman. Elle sera associée à un algorithme d’optimisation à évolution différentielle pour optimiser le dimensionnement de la structure hybride. Les fonctions de coûts des optimisations sont obtenues par le développement de modèles énergétiques et économiques. Grâce à cette méthode, nous montrons que les gains d’un groupe électrogène hybride sont fortement liés à l’utilisation que l’on aura de celui-ci. Dans les cas où le groupe électrogène est utilisé sur des profils avec de faibles facteurs de charge, les gains pourront être conséquents. Il sera donc primordial de bien connaitre les profils de charge de l’application avant de dimensionner la structure tout entière du groupe électrogène hybride. Les travaux ont également débouché sur une mise en œuvre expérimentale qui a pu valider les premiers résultats obtenu lors des simulations
Growing environmental issues and concerns have led to efforts to reduce CO2 and greenhouse effect pollutant emissions in the field of electric power generation. This has led Leroy Somer to investigate systems based on hybrid technologies to reduce genset fuel consumption and operating costs. A methodology is developed in this thesis to address issues of sizing hardware resources and their optimal use. The optimum energy management strategy is based on the dynamic programming algorithm of Bellman. It will be associated to a differential evolution optimization algorithm to optimize the design of the hybrid structure. The objective functions are obtained by developing energetic and economic models. Through this method, we show that the benefits of a hybrid generator are strongly related to its use. In cases where the generator is used on profiles with low load factors, the benefits will be significant. It will be very important to have good knowledge of load profiles applications before sizing the whole structure of the hybrid generator. A prototype of this system has been developed and has confirmed simulation results

Nous présentons les enjeux du management environnemental et soulignons l’importance d’une politique d’économie d’énergie pour les entreprises. Nous proposons un modèle pour déterminer le bilan énergétique de la fabrication en intégrant les différentes phases productives et non-productives. Nous définissons un double objectif pour la minimisation de la durée de production et de la consommation d’énergie. Nous appliquons ce modèle à l’ordonnancement d’ateliers job-shop flexibles. Pour déterminer la solution optimale nous utilisons deux classes de méthodes : - La première relève des algorithmes génétiques. Nous proposons différents types d’algorithmes pour résoudre ce problème multicritère. Nous proposons par exemple de faire évoluer deux populations pour minimiser respectivement l’énergie consommée et la durée de production et de les croiser pour atteindre l’objectif global. - La seconde relève de la programmation sous contrainte. Nous proposons de rechercher la solution optimale en développant une double arborescence pour évaluer l’énergie consommée et la durée de production. Nous construisons notre algorithme en partant des tâches à réaliser sur les machines ou en partant des machines qui réaliseront les tâches. Nous discutons de la construction du front de Pareto pour l’obtention de la meilleure solution.Nous terminons en comparant les différentes approches et en discutant leur pertinence pour traiter des problèmes de différentes tailles. Nous proposons également plusieurs améliorations et quelques pistes pour de futures recherches
We present the challenges of environmental management and underline the importance of an energy saving policy for companies. We propose a model to determine the energy balance of manufacturing by integrating the different productive and non-productive phases. We define two purposes for minimizing production time and energy consumption. We apply this model to the scheduling of flexible job-shop workshops. To determine the optimal solution we use two types of methods: - The first is genetic algorithms. We propose different types of algorithms to solve this multi-criteria problem. For example, we propose to develop two populations to minimize the energy consumed and the production time, and to cross them to achieve the overall objective. - The second is constraint programming. We propose to find the optimal solution by developing a double tree to evaluate the energy consumed and the production time. We build our algorithm starting from the tasks to be performed on the machines or from the machines that will perform the tasks. We discuss the construction of the Pareto front to get the best solution.We finish by comparing the different approaches and discussing their relevance to deal with problems of different sizes. We also offer several improvements and some leads for future research

Le Brésil a connu une augmentation importante de la production de canne à sucre à partir des années 2000. Le secteur sucro-énergétique la cultive afin de produire du sucre, de l’éthanol et de l’énergie électrique. L’accélération de sa production vient répondre à de nouvelles injonctions globales, comme la recherche d’alternatives aux combustibles fossiles, ou la demande alimentaire mondiale. Cette conjoncture encourage alors l’arrivée de nouveaux investisseurs sur le marché du sucre et des agrocarburants. La commode « convergence des crises » (écologique, énergétique et alimentaire) serait-elle une tentative de dissimuler une forme de renouvellement de l’image de l’agrobusiness, basée sur un « verdissement » de ses pratiques et sur la production des discours, recherchant l’acceptation sociale ainsi que la poursuite de son expansion ? Des conflits surgissent en effet depuis l’implantation du secteur dans ces territoires de frontière agricole de la canne à sucre, en l’occurrence dans la région de Dourados située au sud de l’État du Mato Grosso do Sul, et viennent soulever des contradictions. Ces conflits opposent les usines nouvellement installées aux acteurs locaux, autour de différents thèmes et impliquent une variété de groupes d’acteurs. Interroger les locaux permet également de saisir les revendications sociales des acteurs et les conséquences sur les luttes pour le territoire. L’étude des processus conflictuels permet ainsi de révéler les rapports de pouvoir et les enjeux de contrôle de l’espace à l’origine de la transformation des territoires soulevés par l’établissement d’une activité nouvelle
Brazil registered an important increase in production of sugar cane from the years 2000. The sugar ethanol sector performs such cultivation in order to produce sugar, alcohol and electric power. The increase in production comes in response to the new global order, as the search for alternatives to fossil fuels, or the global demand for food. This situation encourages the arrival of new investors in the sugar market and the agrofuel production. So, it would be appropriate to "crises convergence" (environmental, food and energy) an attempt to conceal a way of renewing the agribusiness image, based on "greening" their practices and speeches production, seeking social acceptance and continuance of its expansion? In fact, conflict since the implementation of the sugar cane border territories agricultural sector, as occurs in the Dourados region, located in the State of Mato Grosso do Sul, West-Central Brazil. These conflicts there are relation with the recently plants installed close to local actors, with different objects and involving a variety of agent’s groups. To question the local actors understand the actor’s social claims and their effect on the fight for territory. The conflicting processes study allows to reveal the relations of power and control issues of space resulting in the transformation of the territories affected by an activity establishment
O Brasil registrou um importante aumento da produção de cana-de-açúcar a partir dos anos 2000. O setor sucroenergético realiza tal cultivo a fim de produzir açúcar, álcool e energia elétrica. A elevação da produção vem em resposta à novas injunções globais, como a busca de alternativas aos combustiveis fósseis, ou a demanda mundial por alimentos. Essa conjuntura incentiva a chegada de novos investidores no mercado do açúcar e dos agrocombustiveís. Do mesmo modo que esses investimentos, impulsionados pelo fenômeno de “corridas pelas terras” na escala mundial, provocaram expressões de preocupação de parte da sociedade civil, associações e pesquisadores em ciências sociais, a expansão da cana-de-açúcar tambem levanta questionamentos sobre os objetivos seguidos pelas empresas e as repercusões locais. Assim, seria a conveniente “convergência das crises” (ecolôgica, energética e alimentar) uma tentativa de dissimular uma forma de renovação da imagem do agronegócio, baseada na “ecologização” de suas práticas e na produção dos discursos, buscando aceitação social e continuidade de sua expansão? De fato, surgem conflito desde a implementação do setor nos territórios de fronteira agrícola da cana-de-açúcar, como ocorre na região de Dourados, localizada no Estado do Mato Grosso do Sul. Esses conflitos confrontam as usinas recentes instaladas aos atores locais, com diferentes objetos e envolvendo uma variedade de grupos de atores. Questionar os atores locais, testemunhando as transformações que vivem os territórios, e os atores ligados ao desenvolvimento do setor, permite revelar os problemas causados pela implementação das usinas. Permite ainda, entender as reivindicações sociais dos atores e suas consequëncias sobre as lutas pelo território. O estudo dos processos conflituosos permitem revelar as relações de poder e as questões de controle do espaço originando a transformação dos territórios influenciados pelo estabelecimento de uma atividade

Avec l’apparition des différentes normes et règlementations telles que les normes ISO 14001, les préoccupations industrielles y compris ferroviaires sont de plus en plus orientés vers l’éco-conception. La problématique la plus importante dans l’éco-conception des produits ferroviaires est de réduire leurs impacts environnementaux tout en maintenant leurs performances fonctionnelles et en maitrisant le coût. La solution pour surmonter ce problème est de trouver un ensemble de compromis entre les deux objectifs (impacts et coût).L’éco-conception des produits ferroviaires présentent plusieurs difficultés parce que, d’une part, leur analyse de cycle de vie est très lourde. D’autre part, l’intégration de leurs impacts dans la phase de conception est délicate vu leur nombre. Enfin, ces composants ont parfois différents types de modèles à exploiter car ils présentent des compromis entre la précision et le temps de calcul. Pour surmonter ces problèmes nous avons présenté dans cette thèse une méthode qui consiste premièrement, à alléger l’ACV à l’aide d’un logiciel de gestion environnementale et d’en profiter pour construire un modèle malléable pour calculer les différents impacts. Deuxièmement, à agréger ces impacts pour obtenir un seul indice qui sera considéré comme notre critère environnemental. Pour exploiter les outils d’optimisation, le problème d’éco-conception est traduit par un problème d’optimisation. Les algorithmes d’optimisation sont capables de trouver l’ensemble de compromis optimaux entre le critère environnemental et la masse (coût) sous forme d’un graphe appelé front de Pareto. Certains algorithmes ont été adaptés pour mieux servir dans l’éco-conception
With the introduction of different environmental standards like ISO 14001, concerns of manufacturers in railway industry are more and more oriented to the design of green products. One important issue when designing such products is the control of the cost impact and the evaluation of the price which consumers agree to pay for a reduced environmental footprint.Eco-design of railway train presents several challenges for the designer. The first one is the complexity of the life cycle analysis of such components. The second challenge is the necessity of consideration of several environmental impacts in design stage given the number of impacts. Finally, railway components have different models with different granularity which can be used in the process of eco-design. To overcome these problems we propose in this work a method which involves two steps. The first one is to simplify the LCA of the railway train using environmental management software and take the opportunity to build a malleable model to calculate eleven impacts. The second step, is to aggregate these impacts for a single indicator which is considered later as environmental criterion in the eco-design process. In order to investigate optimization tools, the eco-design problem is expressed into an optimization problem. Optimization algorithms are able to solve this problem and to find the optimal set of compromises between environmental criterion and the cost of the railway product. The set of compromises is given as a graph called the Pareto front. In our work the cost is expressed by the mass of the component and some optimization algorithms have been adapted in this work to serve in the process of eco-design