Добірка наукової літератури з теми "Génération solaire"

Ce travail est consacré à l’étude et la réalisation pratique d’un variateur de vitesse d’un moteur à courant continu à aimant purement pour le séchage solaire. Les tâches de ce travail sont: la génération d’un signal triangulaire, la comparaison entre le signe e de référence et le signal triangulaire et la génération de la commande MLI, puis, nous avons réalisé le circuit de puissance (hacheur série). Le séchage solaire demeure à l’état expérimental. Dans ce but, notre travail se veut une contribution à une meilleure connaissance des mécanismes de transfert de l’humidité (migration interne) et les transferts de chaleur et de masse à l’interface produit – air, ainsi que des caractéristiques générales de l’air asséchant (humidité, débit, etc.).

En 1868, Lockyer et Janssen ont montré qu’il etait possible de faire un relevé journalier de la chromosphère et des protubérances au bord du Soleil en dehors des éclipses totales en utilisant un spectroscope. De 1892 á 1894, H. Deslandres, installé á l’Observatoire de Paris, montra “que la chromosphère entière est décelable dans la demi- sphère tournée vers la Terre” á l’aide d’un petit spectrohéliographe et d’un spectro-enregistreur de vitesses. Avec ces instruments de première génération il obtient des images de la chromosphère de calcium. “L’analyse spectrale et l’application du spectrohéliographe aux raies du spectre solaire ouvre un champ nouveau d’investigation extrêmement vasteȍ ècrit-il. Mai á l’aise á Paris pour développer ses recherches, il s’installe á Meudon. Lá, tout est á faire et il trouve peu de ressources. Il crée un sidérostat et un petit bâtiment pour recevoir les deux petits instruments de Paris, qu’il utilisera jusqu’en 1906. Mais en 1899 il a fait entrer á l’Observatoire de Meudon Lucien d’Azambuja, un jeune homme de 15 ans, soigneux et habile de ses mains pour l’aider dans ses installations et participer aux observations et aux recherches en cours.

Avec les besoins croissants en énergie renouvelable, les activités industrielles dans le domaine du photovoltaïque gagnent une place considérable dans le secteur de l’énergie. Afin d’être en adéquation avec ce marché de l’emploi en plein développement, il devient important de former des ingénieurs compétents dans ce domaine. Un TP a été développé au CIME Nanotech pour simuler, élaborer et caractériser des cellules photovoltaïques de première génération. Le travail de simulation (sur SILVACO®) porte sur les procédés de fabrication de la cellule, ainsi que sur sa réponse I-V sous éclairement. La fabrication (effectuée dans la salle blanche du CIME Nanotech) comprend essentiellement les étapes suivantes : (1) texturation de la surface d’un substrat de silicium (2) réalisation d’une jonction pn, (3) dépôt d’une couche anti-reflet et (4) métallisation. Au-delà de la confrontation aux procédés de fabrication en salle blanche, les étudiants appréhendent l’importance d’étapes technologiques comme, par exemple, la texturation ou la couche anti-reflet ainsi que le rôle de la géométrie, telle que le motif de métallisation. Ces cellules sont ensuite testées électriquement par la mesure des caractéristiques I-V sous obscurité et sous simulateur solaire. Les rendements et autres paramètres caractéristiques (facteur de forme, résistance série…) de chaque cellule sont ensuite calculés et comparés.

Compte tenu de l’épuisement des énergies utilisées actuellement, telles que les énergies fossiles, et du constat établi par les experts concernant les exigences écologiques, il est nécessaire de trouver des nouvelles sources d’énergies afin de préserver les ressources planétaires pour les générations futures. Dans le contexte actuel, l’énergie solaire est de loin la plus intéressante et la plus avantageuse. Notre objectif est de l’utiliser dans l’habitat. Ainsi notre travail consiste en une conception et adaptation d’une maison thermo - solaire, qui permet un stockage suffisamment important de la chaleur qui provient des rayons solaires, de façon à se passer des énergies d’appoint, en utilisant des dispositifs nécessaires pour une autonomie totale tel que le dimensionnement et l’orientation des murs, par rapport au soleil, les matériaux solaires utilisés et l’aspect architectural de la maison.

La densification urbaine et l’apport solaire sont deux enjeux majeurs impactant le développement des morphologies urbaines durables. Cet article propose une approche de conception générative de morphologie de bâtiments qui se veut résiliente et équitable par l’intégration des ressources du contexte immédiat. Nous proposons l’enveloppe solaire par échange d’ombrage comme enveloppe dérivée de l’enveloppe solaire de Knowles. Nous proposons une méthode garantissant à la fois l’accès solaire et la densification par l’échange d’ombrage entre bâtiments voisins. Le modèle propose différentes solutions de densité en faisant varier le taux d’échange d’ombrage. Nous présentons le modèle et discutons les résultats de son expérimentation sur trois parcelles voisines. Les résultats sont encourageants pour renouveler les règles morphologiques urbaines et proposer une stratégie passive de densification adaptée aux changements climatiques. La conception générative offre de nouveaux horizons pour l’établissement d’un instrument de décision basé sur la combinaison de l’accès solaire et de la densification urbaine. Il s’agit de répondre à une problématique d’actualité cherchant à optimiser la densité urbaine et d’apport solaire passif par une meilleure exploitation de la morphologie solaire et des ressources du contexte immédiat.

Dans cet article, nous présentons la nouvelle génération de cellules photovoltaïques à base de matériaux pérovskite. Différents paramètres influent sur les performances des cellules tels que l’architecture, le type du matériau utilisé pour la couche active, les techniques d’élaboration et de préparation des différentes couches. Le précurseur utilisé dans la préparation de la couche de transport d’électrons dioxyde de titane TiO2 influent sur le rendement des cellules. L’utilisation de l’oxyde de graphène comme couche de transport de trous améliore le rendement et la stabilité des cellules, de nouvelles architectures d’électrode sont proposées. Le travail de sortie du graphène GR peut être contrôlé par variation de la concentration d’un dopant chimique, tel que le tri-chlorure d’or, AuCl3 et le bore. Un rendement de 15.77 % est obtenu en dopant le graphène par 10 mM de AuCl3. Cette couche dopée est utilisée comme couche protectrice, elle permet d’améliorer l’efficacité de conversion et la stabilité des cellules. Le dopage de la couche pérovskite avec le bromure de cuivre améliore aussi le rendement des cellules.

Depuis les débuts du xxe siècle, il y a eu plusieurs prêtres et religieux/religieuses qui ont contribué à la propagation de la culture populaire chez nous, tels l’abbé Adrien Verrette, le père Henri d’Arles, soeur Solange Bernier et soeur Mary-Carmel Therriault. Ils ont su partager leurs connaissances sur la langue, l’histoire et l’héritage d’une collectivité dénommée franco-américaine. Grâce à eux, l’héritage des Franco-Américains a été préservé jusqu’à la quatrième sinon la cinquième génération et les résultats de l’assimilation furent éloignés.

Ce travail a pour objet de développer une nouvelle technologie de l’énergie solaire à concentration. Il porte sur la présentation du concept, la réalisation prototypique et l’étude optique et énergétique d’un nouveau concentrateur solaire QingSun™. Ce concentrateur a une forme de parallélépipède rectangulaire et comporte des lentilles de Fresnel linéaires, des parois tapissées de miroir et d’un récepteur solaire mobile entraîné par un système de suivi à l’intérieur du caisson de concentration. Un modèle optique et un modèle énergétique ont été élaborés et validés avec une série d’expériences. Ils ont permis d’étudier le fonctionnement et les performances énergétiques du concentrateur. Une étude de l’influence paramétrique de l’inclinaison et l’orientation a été effectuée et a montré que l’inclinaison a plus d’influence que l’orientation sur les performances. Enfin, les performances énergétiques optimales du concentrateur ont été estimées
This work is for the purpose to develop a new solar concentrating technology. It covers the presentation of the concept, the prototype realization and the optical and energy study of a new solar concentrator QingSun™. This concentrator has a shape of rectangular parallelepiped and includes linear Fresnel lenses, mirror-lined walls and a mobile solar receptor controlled by a tracking system inside the casing. An optical model and an energy model were developed and validated with a series of experiments. The both models permitted us to examine the function and the energy performance of the concentrator. A parametric study of the influence of the tilt and the orientation was performed and showed that the tilt had more influence than the orientation. Finally, the optimal energy performance of this concentrator was estimated

Les cellules solaires émergentes consistent en l’empilement de couches minces de différents matériaux. Le rôle de ces couches est d’extraire et de transporter les charges libres qui sont générées par l’absorption du spectre solaire. L’ingénierie d’empilement de couches consiste à maximiser la séparation des charges et leur extraction vers les électrodes en limitant leur recombinaison. Les états de surface, L’alignement des niveaux d’énergie entre les matériaux et les potentiels aux interfaces dictent le comportement des charges photogénérées dans la cellule et sont responsables des performances des dispositifs. Mon travail de thèse explore les propriétés de différentes surfaces et interfaces présentent au sein des cellules solaires organiques et pérovskites. Dans une première étude, je mets en avant les propriétés d’une couche de transport d’électrons souvent utilisée dans les cellules solaires organiques et pérovskites, le dioxyde de titane, préparée à basse température et à l’interface avec des molécules organiques. Dans une seconde étude, je présente mes résultats concernant l’intégration de nanocristaux de pérovskites (PNC) de FAPbI3 dans les cellules solaires. La caractérisation des propriétés optoélectroniques des PNC et leur évolution aux interfaces avec une couche de transport d’électrons (TiO2) et de trous (MoO3) sont présentées. Des techniques de photoémission sont utilisées pour mettre en évidence les niveaux d’énergies et les propriétés électroniques des systèmes. Les résultats obtenus permettent de mieux comprendre le paysage énergétique et chimique aux interfaces entre ces matériaux et ainsi expliquer le comportement des charges dans ces cellules solaires
Next-generation solar cells consist of thin-films of different materials stacked-up. The purpose of those layers is to extract and transport free charge carriers generated by the absorption of the solar spectrum. Engineering layers in a solar cell consist in maximizing the separation of the charge carriers and their extraction towards electrodes, and limiting their recombination. Surface states, energy level alignement between materials and potential at interfaces dictate the behavior of photogenerated charge carriers in solar cells, which is responsible for the performance of devices. Properties of different surfaces and interfaces in organic and perovskite solar cells are explored in my thesis work. In a first study, I present the properties of an electron transport layer extensively used in organic and perovskite solar cells, titanium dioxyde, prepared at low temperature and at the interface with organic molecules. In a second study, I present my results regarding the integration of FAPbI3 perovskite nanocrystals (PNC) in solar cells. The characterization of optoelectronic properties of PNC and their evolution at the interfaces with an electron transport layer (TiO2) and hole transport layer (MoO3) are presented. Photoemission spectroscopy techniques are used to reveal the energy levels and electronic properties of the different systems. The different results obtained in this work allow for a better understanding of the energetic and chemical landscape at the interfaces between the mentionned materials, and thus explains the behavior of charge carriers in the associated cells

Les Centrales Solaires Thermodynamiques à génération directe de vapeur utilisent la concentration optique du rayonnement solaire direct pour produire de la vapeur d'eau à haute pression et haute température. La vapeur d'eau est ensuite utilisée directement comme fluide de travail d'un cycle thermodynamique type Rankine, pour la propulsion d'un couple turbine-génératrice et assurer ainsi une production électrique. La conjonction de la variabilité naturelle de l'ensoleillement, qu'elle soit lente et déterministe (cycle jour/nuit, cycle saisonnier, dégradation des performances optiques), ou rapide et non déterministe (passages nuageux), et de la présence d'un écoulement diphasique eau/vapeur dans les tubes horizontaux, provoque un comportement fortement dynamique du système de génération de vapeur. Par ailleurs, les turbines à vapeur étant très sensibles aux fluctuations de la température d'admission de vapeur, il convient donc de réguler le plus efficacement possible la production de vapeur. Les temps de séjour de fluide dans les champs solaires linéaires pouvant être relativement longs, les stratégies de contrôle conventionnelles se révèlent moins adaptées et peu efficaces. L'objectif de ce travail est d'étudier, par la réalisation de modèles et de leur utilisation en simulation, le fonctionnement dynamique du système de génération de vapeur. Des modèles dynamiques de centrales linéaires de Fresnel et cylindro-parabolique sont réalisés, et des données expérimentales issues d'un prototype cylindro-parabolique sont utilisées pour la validation. Les modèles permettent ensuite l'étude de stratégies de régulation, permettant un contrôle de la vapeur sortant du champ solaire soumis à des transitoires. L'étude de l'utilisation de méthodes de prédiction de l'ensoleillement direct à court terme est abordée à la fin de ce travail, afin d'évaluer la possibilité d'intégrer ces méthodes dans les stratégies de régulation
Direct steam generation concentrated solar power plants use the optical concentration of solar direct irradiation to generate high pressure and high temperature steam in the absorber tubes. Steam is used as the working fluid of a Rankine-type thermodynamic cycle for the propelling of a steam turbine and an electric generator. The conjunction of the natural transient condition of solar irradiation and the presence of a two-phase flow inside the absorber tubes leads to a strong dynamic behavior of the steam generation system. Moreover, steam turbines being very sensitive to inlet temperature transients, the control of steam generation has to be achieved with the best possible efficiency. Because of the large time constants of the flow in the solar field (among other reasons), basic control strategies are poorly efficient and not well suited. The aim of this thesis work is the study, through modeling and simulation, of the dynamic behavior of the steam generation system. Dynamic modeling of linear Fresnel and parabolic-trough solar plants is carried out, and experimental data from a parabolic-trough prototype are used for validation. The models are used for the study of advanced control strategies, for a better control of steam conditions at the solar field outlet, under irradiation transients. Short-term irradiation prediction methods are evaluated for a use in the control strategies

Le stockage de l'énergie solaire en énergie chimique est une approche hautement souhaitable pour résoudre le défi énergétique. Les cellules photo-électrochimiques combinent la collecte de l'énergie solaire et la décomposition de l'eau. Les nanofeuillets semiconducteur 2D de di-chalcogenures de métaux de transition (TMDC) sont considérés comme des matériaux attrayants pour l'élaboration de photocatalyseur efficace pour la conversion de l'énergie solaire en hydrogène. Malgré les propriétés optoélectroniques uniques des TMDC, la passivation de défauts de surface présents en concentration élevée est un défi important pour le développement de cette classe de matériaux. Dans ce contexte, le présent travail a concerné l'élaboration d'un photocatalyseur 2D TMDC pour la photo-décomposition de l'eau. Le développement de photocatalyseurs de haute performance a été examiné suivant deux axes principaux. Un premier axe de recherche consiste à passiver les défauts de surface des nanofeuillets 2D p-WSe2 à l'aide de complexes Mo-S pour diminuer la recombinaison des porteurs de charge photo-générés et améliorer l'activité photocatalytique. Nous avons démontré que des couches ultra minces de complexes thio et oxo-thio-Mo moléculaires représentent une classe idéale de catalyseurs, bien adaptée pour fonctionnaliser les matériaux 2D car ils sont stables dans des environnements aqueux, bon marché, respectueux de l'environnement. Des densités de courant de -2 mA cm-2 à -0.2 V par rapport à l'électrode d'hydrogène (NHE) ont été obtenues pour la nouvelle photocathode p-WSe2/ MoxSy. En plus d'offrir une activité électro-catalytique élevée, les films complexes Mo se sont révélés capables de guérir les défauts de surface. Les contributions respectives aux effets catalytiques et cicatrisants observées expérimentalement pour les divers complexes moléculaires de Mo impliquaient la forte adsorption sur les défauts ponctuels du substrat 2D WSe2 de complexes de Mo tels que (MoS4)2-, (MoOS3)2- et (Mo2S6O2)2-. Il a été démontré que ces couches de co-catalyseur Mo-S formés à un pH bien défini présentent un comportement n-semi-conducteur et l'ingénierie des bandes formées avec p-WSe2 s'est révélée appropriée pour assurer la séparation des charges et la migration efficace des électrons photo-induits pour la RDH, représentant un exemple de couche de passivation multi-composant avec de multiples propriétés. Un deuxième axe de travail concerne l'optimisation de la nanostructure du film de WSe2 comme objectif l'obtention d'une surface spécifique élevée et des parois de pores composées de quelques monofeuillets. Des films de WSe2 nanostructurés de haute surface et à bonne collecte de porteurs de charge ont été obtenus par co-assemblage des nanofeuillets de WSe2 et des nanofeuillets d'oxyde de graphène réduit (rGO) avec un rapport de nanofeuillets rGO/WSe2 optimal.[...]
Collecting and storing solar energy in chemical energy is a highly desirable approach to solve energy challenge. The great potential of a photoelectrochemical cell technology combines the harvesting of solar energy with the water splitting into a single device. 2D semiconducting nanosheets of Transition Metal Di-Chalcogenides (TMDC) are seen as an attractive material to design an efficient photocatalyst for the conversion of solar energy into hydrogen. Despite the unique optoelectronic properties of the TMDCs, the passivation of surface defects in high concentration is a remaining challenge for the development of this class of materials. In this context, the present work has aimed the elaboration of thin 2D TMDC photocatalyst for solar water splitting. The development of high performance photocatalysts was evaluated following two main axis. A first strategy consists in the surface defects passivation of 2D p-WSe2 nanosheets using Mo-S complexes to decrease the photogenerated charge carrier recombination and improve photocatalytic activity. We demonstrated these Mo thio and oxo-thio- molecular complexes films as an ideal class of catalysts, well-suited to functionalize 2D materials since they are stable in aqueous environments, cheap and environmentally benign. Current densities of -2 mA cm-2 at -0.2 V vs NHE electrode were obtained for the new p-WSe2/MoxSy photocathode. Besides developing high electro-catalytic activity, the Mo complexes films were shown to display ability to heal surface defects. The respective contributions in catalytic and healing effects observed experimentally for the various molecular Mo complexes involved strong adsorption on point defects of the 2D WSe2 substrate of Mo complexes such as (MoS4)2-, (MoOS3)2-and (Mo2S6O2)2-. The Mo complexes films spontaneously formed at well-defined pH were demonstrated to present n-semi-conducting behaviour and band engineering formed with p-WSe2 showed to be suitable for ensuring charge separation and efficient migration of the photo-induced electrons for the Hydrogen Evolution Reaction, thus representing an example of multicomponent passivation layer exhibiting multiple properties. A second strategy focus in the nanostructure optimization of WSe2 with high specific surface area and pore walls composed of few layers. Nanostructured WSe2 films of high surface area and good charge carrier collection were obtained by co-assembling WSe2 nanosheets and reduced graphene oxide (rGO) nanosheets with an optimal rGO/WSe2 nanosheet ratio. After deposition of co-catalyst thin layer, the new layered nanojunctions of rGO-WSe2/MoxSy exhibited photocurrents up to -5 mA cm-2 at -0.2V vs NHE. Incident-photon-to-current efficiency conversion of 10% were achieved for WSe2 nanoflakes of 70 nm thickness in presence of rGO and MoxSy co-catalyst.[...]

Dans cette thèse, les mesures de tension fournies par l'infrastructure de comptage avancé (Advanced Metering Infrastructure, AMI) sont utilisées pour contrôler un régleur en charge situé à la sous station HTA/BT. La thèse présente une méthode simple permettant de sélectionner les clients basse tension pour lesquels les mesures de tension sont utilisées comme une entrée au contrôleur du régleur en charge. Le procédé mis au point tient compte de la charge et de la topologie du réseau. En outre, une méthode simple pour créer des courbes réalistes et statistiquement correctes pour les études de réseaux est présenté. Les méthodes créées ont été testées en utilisant des données réelles de réseaux basse tension sur un logiciel très utilisé dans le secteur de la distribution d'électricité ont conduit à des résultats encourageants; quelques clients par réseau basse tension doivent être surveillés afin d’estimer avec une grande précision où se situe les extremums de tension sur le réseau.Cette méthodologie est également utilisée pour estimer la capacité d'accueil de génération d'énergie photovoltaïque dans un réseau à basse tension donné.Dans la première partie, l'évolution de la capacité d'accueil en utilisant trois types de contrôle de tension différents; un régleur en charge de cinq et neuf positions et le contrôle de la tension à travers les générateurs photovoltaïques, sont étudiés. L'étude considère deux cas différents pour le placement et le dimensionnement des générateurs photovoltaïques dans un réseau basse tension. Les résultats sur 38 réseaux basse tension sont fournis.Dans la deuxième partie, les capacités d'accueil de 631 réseaux basse tension, situés dans une région métropolitaine française, sont analysés en utilisant un régleur en charge de cinq et neuf positions.Le travail a été réalisé en collaboration avec Électricité Réseau Distribution France (ERDF), le principal opérateur du réseau de distribution français. Toutes les études présentées dans la thèse reposent sur les données réelles de fonctionnement normal. En outre, toutes les études sont mises en œuvre sur un logiciel largement utilisé dans l'industrie de la distribution d'énergie.Comme une partie introductive aux réseaux basse tension, la thèse fournit une vue générale sur le système électrique français. De plus, la thèse présente un certain nombre de technologies sélectionnés en tenant compte des réseaux basse-tension qui semblent prometteurs pour le futur
In this thesis, voltage measurements provided by the advanced metering infrastructure (AMI) are used to control an on-load tap changer located at the secondary substation. The thesis presents a practical and a straightforward method of selecting the low voltage customers whose voltage measurements are used as an input to the controller of the on-load tap changer. The developed method takes into account the load and the topology of the network. Furthermore, a simple method of creating synthetic and statistically correct load curves for networks studies is presented. The created methods have been tested by using real data of low voltage networks on a common platform in the power distribution industry leading to encouraging results; a few customers per low voltage network should be monitored in order to achieve accurate voltage measurements.This methodology is further applied to estimate the hosting capacity of photovoltaic power generation in a given low voltage network.In the first part, the evolution of the hosting capacity by using three different types of voltage control; an on-load tap changer of five and nine tap positions and voltage control through photovoltaic power generators, is studied. The study considers two different cases for placing and sizing the photovoltaic generators in a low voltage network. The results of 38 low voltage networks are provided.In the second part, the hosting capacities of 631 low voltage networks, located in a French metropolitan area, are analysed by using an on-load tap changer of five and an on-load tap changer of nine tap positions.The work has been together with Électricité Réseau Distribution France (ERDF), the major French distribution system operator. All studies presented in the thesis are based on the real operational data of the company. Moreover, all studies are implemented on a platform that is widely used in the power distribution industry.As an introductory part to low voltage networks, the thesis provides a general view about the French power system. In addition, the thesis presents a number of selected technologies considering low voltage networks that seem promising in the future

Dans ce travail, différents systèmes catalytiques nanostructurés ont été synthétisés par une approche organométallique pour obtenir des nanoparticules de petite taille et de distribution de taille étroite, et leur activité catalytique dans la réaction d'oxydation de l'eau a été évaluée. Premièrement, des NPs de fer stabilisées par l'acide oléique ont été synthétisées qui présentaient une taille moyenne d'env. 10 nm ± 1,1 nm. Une couche d'oxyde, gamma-Fe_2O_3, d'env. 2,6 nm d'épaisseur a été formée à leur surface pour obtenir des structures cœur-coquille Fe@FeOx d'env. 11,5 ± 2,3 nm de diamètre. Malgré leur hydrophobicité, ces nanoparticules ont montré une bonne activité électrocatalytique en conditions alcalines. La coquille d'oxyde gamma-Fe_2O_3 étant bien adaptée au greffage de groupements phosphoniques, ces NPs Fe@FeOx ont été greffées avec différents acides aminophosphoniques afin de les transférer dans l'eau. Une évaluation préliminaire de leur activité catalytique montre une amélioration lorsque les NPs sont greffées avec l'acide 3-aminopropyl phosphonique, ce qui ouvre des perspectives prometteuses. En outre, un photosensibilisateur, un complexe Ru-phénanthroline avec un groupe phosphonate pendant, a été synthétisé et greffé sur les NPs Fe@FeOx pour former une photoanode hybride et catalyser la photoélectrodécomposition de l'eau. Des processus mono et biphasiques ont été étudiés pour greffer le complexe à la surface des nanoparticules. Le processus monophasique s'est avéré plus efficace car il a fourni une densité de greffage plus élevée (respectivement 56 et 9 Ru par NP pour les processus mono et biphasiques). Des mesures photoélectrochimiques ont montré que le nanocatalyseur hybride comprenant la teneur en Ru la plus élevée était env. 9 fois plus actif qu'un simple mélange entre un photosensibilisateur au ruthénium sans fonction de greffage et les nanoparticules Fe@FeOx, et env. 40 fois plus actif que les NPs Fe@FeOx. L'amélioration des performances pourrait être attribuée à un transfert d'électrons plus efficace entre le photosensibilisateur et le catalyseur Fe@FeOx grâce à la liaison covalente entre ces deux composants. Le greffage covalent s'est avéré améliorer non seulement l'activité photocatalytique mais également la stabilité du système. Enfin, des NPs NiFe amorphes (diamètre env. 4 nm) avec deux compositions différentes (Ni_0,5Fe_0,5 NPs et Ni_0,68Fe_0,32 NPs) ont été synthétisées, oxydées à l'air et fonctionnalisées avec de l'acide 3-aminopropyl phosphonique. L'activité électrocatalytique de ces NP hydrosolubles a été étudiée en milieu alcalin, en comparaison avec des NPs NiOx, FeOx et Ni_0.1Fe_0.9Ox. Les NPs hydrosolubles contenant 32% de Fe (Ni_0,68Fe_0,32Ox) ont montré l'activité la plus élevée et une bonne durabilité en solution alcaline. Ces caractéristiques rendent ces NP amorphes potentiellement applicables dans les cellules photoélectrochimiques pour la photodécomposition de l'eau
In this work, different nanostructured catalytic systems have been synthesized by an organometallic approach to produce nanoparticles (NPs) of small size and narrow size distribution, and their catalytic activity in the water oxidation reaction has been evaluated. First Fe NPs stabilized by oleic acid were synthesized that displayed an average size of ca. 10 nm ± 1.1 nm. A gamma-Fe_2O_3 oxide layer ca. 2.6 nm thick has been formed at their surface to obtain Fe@FeOx core-shell structure of ca. 11.5 ± 2.3 nm in diameter. Despite their hydrophobicity, these nanoparticles showed good electrocatalytic activity in alkaline conditions. As the gamma-Fe_2O_3 oxide shell is well adapted to the grafting of phosphonic groups, these Fe@FeOx NPs were grafted with different aminophosphonic acids in order to transfer them into water. Preliminary assessment of their catalytic activity showed improved activity for the NPs functionalized by 3-aminopropylphosphonic acid which opens promising prospects. Subsequently, a Ru-phenanthroline light-harvester with a pendant phosphonate group was synthesized and grafted onto the Fe@FeOx core/shell NPs to afford a novel hybrid photoanode for solar-driven water splitting. Mono- and biphasic processes were investigated to graft the Ru-complex at the surface of the NPs. The monophasic process was found to be more efficient as it provided a higher grafting density at the surface of the NPs (respectively 56 and 9 Ru per nanoparticles for the mono and biphasic processes). Photoelectrochemical measurements showed that the hybrid nanocatalyst comprising the highest Ru content was ca. 9-fold more catalytically active than a simple mixture between a ruthenium polypyridyl photosensitizer bearing no grafting group and the Fe@FeOx nanoparticles, and 40-fold more active than the pristine Fe@FeOx NPs. The performance enhancement could be attributed to a more efficient electron transfer between the ruthenium polypyridyl photosensitizer and the Fe@FeOx water oxidation catalyst thanks to the covalent bonding between these two components. The covalent grafting was found to improve not only the photocatalytic activity but also the stability of the system. Finally, amorphous NiFe NPs (diameter ca. 4 nm) with two different ratios between Ni and Fe (Ni_0.5Fe_0.5 NPs and Ni_0.68Fe_0.32 NPs) were synthesized, oxidized in air and grafted with 3-aminopropylphosphonic acid in order to obtain hydrophilic systems. The electrocatalytic activity of these water-soluble NPs was studied in alkaline solution, in comparison with that of crude NiOx NPs, FeOx NPs, and Ni_0.1Fe_0.9Ox NPs. The water soluble NPs containing 32 % of Fe (Ni_0.68Fe_0.32Ox) showed the highest activity and a good durability in alkaline solution. These characteristics make these amorphous NPs potentially applicable in photoelectrochemical cells for water splitting

Les systèmes électriques traditionnels à intégration verticale évoluent vers un système plus intelligent avec une forte présence des technologies renouvelables, de la production distribuée (PD), d'une plus grande efficacité énergétique et des véhicules électriques. L'énergie solaire photovoltaïque est la technologie la plus répandue parmi les systèmes de production décentralisée résidentiels, et ce pour plusieurs raisons : baisse des coûts, augmentation de l'efficacité de la conversion énergétique et caractéristiques d'évolutivité. La présente thèse présente une enquête sur la dynamique de l'adoption du photovoltaïque résidentiel au Brésil. Dans le premier chapitre, j'étudie comment les tarifs de l'électricité, structurés sous forme de redevances volumétriques, affectent l'adoption du photovoltaïque résidentiel dans le cadre d'un système de comptage net au Brésil, pays en développement et marché émergent de la production décentralisée. Une régression bidirectionnelle des données d'un panel à effets fixes couvrant 4 995 municipalités sur la période 2013-2017 est utilisée. Comme la variable explicative a montré un contenu élevé d'observations à valeur nulle, j'utilise l'estimateur PPML pour effectuer les régressions. Le principal résultat est que pour chaque centiùe de hausse des tarifs en réel Brésilien, il y aura une expansion d'environ 5,3 \% des nouveaux projets PV résidentiels l'année suivante.Dans le deuxième chapitre, j'étudie les déterminants de l'adoption du photovoltaïque résidentiel dans le contexte d'un pays émergent en utilisant des variables socioéconomiques et environnementales. L'analyse est réalisée, principalement, en utilisant un ensemble de données au niveau du secteur de recensement avec 310 120 observations, 42 covariables et l'effet fixe du territoire est appliqué au niveau municipal. Les principaux résultats montrent que 21 covariables sont statistiquement significatives et que la plupart d'entre elles peuvent être liées à des questions de distribution des revenus dans une certaine mesure. Par conséquent, le mécanisme d'incitation au comptage net a eu une influence positive pour stimuler la production résidentielle d'énergie renouvelable, principalement la technologie PV. Cependant, ceux qui bénéficient de l'incitation sont les personnes les plus riches, ce qui n'a pas de sens en matière de justice sociale, car ceux qui doivent effectivement réduire les factures d'électricité et augmenter le pouvoir d'achat sont les populations défavorisées.Enfin, dans le troisième chapitre, j'examine la relation entre certaines covariables socioéconomiques et la diffusion du marché photovoltaïque au niveau des municipalités. Je mène une analyse empirique en deux étapes. Dans un premier temps, j'utilise le modèle Bass sur la diffusion de technologies pour estimer les coefficients d'innovation et d'imitation. Pour cela, je construis le rapport $q/p$ pour représenter un indice d'aversion au risque du taux d'adoption de chaque municipalité respective au fil du temps. Dans un deuxième temps, j'effectue des régressions basées sur l'estimateur PPML, en raison de la nature non gaussienne de la variable dépendante, pour étudier les associations entre l'indice d'aversion au risque et différentes covariables socio-démographiques et économiques. Les résultats montrent des preuves de l'association entre l'aversion au risque de la technologie PV et les caractéristiques socio-économiques des ménages. Ce comportement peut être basé sur plusieurs hypothèses telles que l'incertitude réglementaire, les informations technologiques et des règles faciles à comprendre pour les clients moyens, etc
The traditional vertically integrated power systems are changing towards a smarter ones with the high presence of renewable technologies, distributed generation (DG), greater energy efficiency and electric vehicles. Solar PV is the technology with the highest share among residential DG systems, due to several reasons among them: falling costs, increase of energy conversion efficiency and scalability features. The present thesis presents an investigation on the dynamics of residential PV adoption in Brazil. In the first chapter, I investigate how electricity tariffs structured as volumetric charges affect residential PV adoption under a net metering scheme in Brazil, a developing country and an emerging DG market. A two-ways fixed effects panel data regression covering 4,995 municipalities over the period of 2013-2017 is employed. Since the explanatory variable shows a high content of zero-valued observations, I use the PPML estimator to run the regressions. The main result is that for each one BRL cent of tariff increase, there will be an expansion of about 5.3\% in new residential PV projects in the following year.In the second chapter, I investigate the determinants of residential PV adoption in an emerging country context using social, economic and environmental variables. The analysis is realized using a dataset in census sector level with 310,120 observations, with 42 covariates. Territory fixed effects are applied in the municipality-level. The main results show that 21 covariates are statistically significant and that most of them may be related to income distribution issues in some degree. Therefore, net metering incentive mechanism had a positive influence to boost residential renewable energy generation, mainly PV technology. However, those who benefit from the incentive are wealthier people, which does not make sense in respect to social justice, because those who indeed need to be subsidized in order to reduce the electricity bills and increase the purchasing power are the underprivileged population.Finally, in the third chapter, I examine the relationship between certain socioeconomic covariates and PV market diffusion in the municipality level. I conduct a two-stage empirical analysis. At first, I use the Bass technology diffusion model to estimate the innovation and imitation coefficients. For that, I build the $q/p$ ratio to represent a risk aversion index to each respective municipality's adoption rate over time. In the second stage, I run regressions based on the PPML estimator, due to the non-gaussian nature of the dependant variable, to investigate associations between the risk aversion index and different socio-demographic and economic covariates. The results show evidences of the association of PV technology risk aversion and households socioeconomic characteristics. This behavior may be based on several assumption as regulatory uncertainty, technology information and easy to understand rules for average customers etc

Ce travail sur l’amélioration de la protection solaire suivant un concept éco-participatif propose 2 parties, (i) l’élaboration d’une formulation simple, (ii) la synthèse d’une mélanine de substitution. La formulation contient seulement 8 ingrédients, dont 2 filtres organiques sélectionnés sur leur photostabilité, caractéristiques physicochimiques, et l'absence d'impact (santé, écosystèmes), le BEMT et le DHHB. Une protection totale est atteinte par l’addition de lignine sulfatée (LiS), polymère largement disponible, non toxique, antiradicalaire et soluble dans l’eau. Des méthodologies expérimentales ont permis de minimiser les concentrations, débouchant sur 2 formules stables, SPF30 et SPF50, contenant respectivement 9 et 12% de filtres, et 5% de LiS chacune. De l'effet booster observé, des hypothèses sur les interactions LiS-filtres sont émises. La deuxième partie concerne la production de pyomélanine. Alors que les quantités produites par les microorganismes restent faibles, 3 procédés sont comparés: une autooxydation du HGA-Mn2+ (rendement 0,317 g/g de substrat), une culture induite d’Halomonas titanicae (0,55 g/L), et une polymérisation par une laccase (PyoENZ, 1,25 g/g). Les 3 structures ont été caractérisées par 13C RMN (CP-MAS) et FTIR, une réaction de décarboxylation biologique partielle conduit à la formation d'alcool gentisique et de gentisaldéhyde incorporés dans le polymère. PyoENZ est hyperthermostable, non (photo)cytotoxique, piège les ROS, réduit efficacement le Fe3+, et est proposée pour des applications
This work on the improvement of solar protection according to an eco-participatory concept proposes 2 parts, (i) the elaboration of a simple formulation, (ii) the synthesis of substitute melanin. The formulation contains only 8 ingredients, including 2 organic filters selected on their photostability, physicochemical characteristics, and absence of impact (health, ecosystems), BEMT and DHHB. Total protection is achieved by the addition of lignosulfonate (LiS), a widely available, non-toxic, anti-free radical, and a water-soluble polymer. Experimental design allowed to minimize the concentrations, resulting in 2 stable formula, SPF30 and SPF50, containing 9 and 12% filters respectively, and 5% LiS each. From the observed booster effect, hypotheses on LiS-filter interactions were proposed. The second part concerns the production of pyomelanin. While the quantities produced by the microorganisms remain low, 3 processes are compared: autooxidation of HGA-Mn2+ (yield 0.317 g/g substrate), an induced culture of Halomonas titanicae (0.55 g/L), and a method based on a laccase polymerization (PyoENZ, 1.25 g/g). The 3 structures had been characterized by 13C NMR (CP-MAS) and FTIR, a partial biological decarboxylation reaction was occurred and led to the formation of gentisic alcohol and gentisaldehyde which are incorporated in the polymer. PyoENZ is hyperthermostable, non-(photo)cytotoxic, traps ROS, effectively reduces Fe3+, and is proposed for applications

Ces travaux consistent en l’étude expérimentale et numérique des performances énergétiques d’un prototype de micro-cogénération solaire. L’installation, située sur le campus de l’Université de la Rochelle, fonctionne grâce au couplage d’un champ de capteur solaire cylindro-parabolique de 46,5 m² avec un moteur à vapeur à piston non lubrifié fonctionnant selon le cycle thermodynamique de Hirn. Le système de suivi solaire s’effectue selon deux axes et l’eau est directement évaporée au sein de l’absorbeur des capteurs cylindro-paraboliques. La génération d’électricité est assurée par une génératrice et la récupération des chaleurs fatales doit permettre d’assurer les besoins en chauffage et eau chaude sanitaire d’un bâtiment. La première partie de ces travaux présente les essais réalisés. L’objectif est de réaliser des essais complémentaires pour caractériser le concentrateur solaire, d’étudier les conditions de surchauffe de la vapeur, ainsi que le fonctionnement de l’installation complète en hiver. Ce travail a permis le développement de modèles pour le capteur cylindro-paraboliques, les essais en régime surchauffé ont montré la nécessité d’un appoint pour le fonctionnement d’une telle installation tandis que les essais avec moteur présentent des productions compatibles avec les consommations en électricité et chaleur d’un bâtiment résidentiel. La seconde partie concerne la modélisation des éléments constituant le micro-cogénérateur ainsi que l’intégration de cette installation au bâtiment à l’aide d’un logiciel de simulation thermique dynamique (TRNSYS©). Cette étude propose deux options d’intégration selon le positionnement de l’appoint de chaleur. Pour les deux configurations, des bilans hebdomadaires et annuels sont présentés permettant de discuter les avantages/inconvénients de chaque disposition. Il apparaît que le positionnement de l’appoint sur le circuit primaire permet de piloter la production électrique. L’ajout de l’appoint sur la distribution semble plus facilement réalisable mais empêche le contrôle de la production électrique
This work consists of the experimental and numerical study of the energy performance of a prototype of solar micro-cogeneration. The facility, located on the campus of the University of La Rochelle, operates by coupling a 46.5 m² parabolic trough solar collector field with an oil-free piston steam engine operating according to the Hirn thermodynamic cycle. The solar tracking system is carried out in two axes and the water is evaporated directly into the absorber of the parabolic trough collectors. Electricity generation is provided by a generator and the recovery of fatal heat must make it possible to meet the heating and domestic hot water needs of a building. The first part of this work presents the tests performed. The objective is to carry out additional tests to characterize the solar concentrator, to study the conditions of steam overheating, as well as the operation of the complete installation in winter. This work has allowed the development of models for the parabolic trough sensor, the tests in overheated mode have shown the need for an extra charge for the operation of such an installation while the tests with motor present productions compatible with the electricity and heat consumption of a residential building. The second part concerns the modelling of the elements constituting the micro-cogenerator as well as the integration of this installation into the building using dynamic thermal simulation software (TRNSYS©). This study proposes two integration options depending on the positioning of the auxiliary heater. For both configurations, weekly and annual reviews are presented to discuss the advantages/disadvantages of each provision. It appears that the positioning of the auxiliary on the primary circuit makes it possible to control the electrical production. The addition of back-up boiler on the distribution seems more easily achievable but prevents the control of power generation

Ce travail porte sur la synthèse de couches minces de nanoparticules de silicium (np-Si) encapsulées dans une matrice diélectrique en vue d'une application en tant que couche active pour les cellules solaires de 3ème génération. La technique utilisée pour la synthèse des np-Si est la pyrolyse laser. Cette technique nous a permis d'obtenir des np-Si cristallines d'environ 5 nm de diamètre avec une distribution en taille étroite. Par ailleurs, l'utilisation de gaz précurseurs spécifiques (PH₃, B₂H₆) dans le mélange réactionnel a rendu possible le dopage (type n ou p) des np-Si. Le dopage effectif des np-Si a pu être mis en évidence par des mesures de résonance paramagnétique électronique (RPE). Des films de np-Si seules ont pu être déposés in-situ via la création d'un jet supersonique de gaz contenant les particules de silicium. Les caractérisations optoélectroniques de ces couches ont montré un effet de confinement quantique fort au sein de films, garantissant ainsi un élargissement important du gap du silicium de 1.12 eV (pour le silicium massif) à environ 2 eV (pour les np-Si) ; prérequis indispensable pour réaliser une cellule tandem tout silicium. Des mesures de résistivité sur ces films ont permis de confirmer l'activité des dopants au sein des np-Si. Pour les np-Si dopées au phosphore une diminution de la résistivité de plus de 5 ordres de grandeurs par rapport au np-Si intrinsèques a été observée. Le couplage entre la pyrolyse laser et la pulvérisation magnétron via notre dispositif original de synthèse s'est révélé parfaitement adapté à l'élaboration de couches minces nanocomposites np-Si/SiO₂. Un comportement de type diode a pu être mis en évidence sur une jonction constituée par la superposition d'une couche nanocomposites (type n) sur un substrat de silicium massif (type p). Au-delà de la simple application au photovoltaïque, le procédé couplé, largement éprouvé et optimisé au cours de ce travail de thèse, pourrait permettre la réalisation d'une multitude de couches nanocomposites différentes, puisque la nature chimique des particules et de la matrice peuvent être choisies indépendamment.

La dissociation de H2O et la conversion du CO2 par voie solaire à partir de cycles thermochimiques à deux étapes est une méthode efficace pour la génération d’hydrogène et de combustibles de synthèse. Ce chapitre décrit les différents cycles redox basés sur des oxydes métalliques avec apport d’énergie solaire concentrée, ainsi que les possibilités d’intégration dans des réacteurs thermochimiques solaires.

Dans un monde technologique en pleine mutation, le nombre d’appareils connectés explose et le domaine des télécommunications doit suivre le rythme en offrant une connectivité toujours plus robuste et fiable, tout en assurant une emprunte énergétique la plus faible possible. Les nouvelles générations de technologies sans fils mobiles (la 5G aujourd’hui et la 6G demain) cherchent ainsi à exploiter de nouvelles bandes de fréquences pour éviter la saturation du spectre radiofréquence (RF) actuel. Dans ce contexte, la communication sans fil par voie optique (Optical Wireless Communication - OWC) est une solution notamment pour les environnements intérieurs. D’autre part, l’utilisation de cellules et modules photovoltaïques pour la récupération d’énergie ambiante est étudiée actuellement pour la réception de données par voie optique. Ce concept récent associant des expertises interdisciplinaires dans les domaines de l’énergie et des télécommunications permet d’envisager l’alimentation en énergie des dispositifs communicants de l’internet des objets (IoT), tout en leur apportant une fonctionnalité de réception OWC. Ce travail décrit ainsi les principes de base de la technologie OWC et propose un état de l’art synthétique sur l’utilisation de photorécepteurs photovoltaïques pour cet usage innovant.