Дисертації з теми "Infrastructures électriques"

La problématique de ce sujet se focalise sur les interconnexions métalliques intervenant dans les circuits numériques, de façon à répondre, d'une part, à l'augmentation des produits logiques, mais d'autre part, à plus de la majorité des étapes du procédé de fabrication. La complexité des circuits et du procédé de fabrication associée à l'amélioration des rendements nécessite le développement de nouveaux outils de test et de diagnostic afin de favoriser la rapidité et la rentabilité du test et des analyses. Ces outils conservent les avantages d'une corrélation entre la conception, la fabrication et le test, tout en s'orientant vers les technologies de systèmes sur puces. Ainsi, l'utilisation de structures sous forme d'infrastructures "IP" est inévitable. Notre approche de test et de diagnostic de défauts s'est basée sur l'obtention de signatures électriques représentatives des divers états de défaillances. Ensuite, plusieurs simulations ont permis de créer ou générer dynamiquement un dictionnaire de fautes pour le diagnostic de défaillances. Une première infrastructure "IP", dont la structure matricielle redimensionnable permet une insertion comme PCM ou comme bloc "IP", diagnostique les défauts critiques dans les interconnexions par l'utilisation d'outils d'analyse et de visualisation des signatures de défauts. L'architecture d'une seconde infrastructure "IP", basée sur la fusion de cellules mémoires "SRAM" et d'oscillateurs en anneau, permet le diagnostic de défauts critiques et paramétriques globaux mais aussi la caractérisation de défauts paramétriques locaux par l'utilisation de modèles mathématiques de signatures électriques obtenues par transformée de Fourier

La thèse a pour objectif d’explorer différentes formes de mécanismes (réparations, incitations, modes de négociation, etc.) permettant de répondre aux revendications locales autour des projets d’implantation des infrastructures de transport d’électricité (ITE). A partir d’un cadre théorique basé sur le raisonnement en termes d’externalités et de droits de propriété, la thèse se structure autour de trois axes de recherche, mobilisant les enseignements de la littérature académique récente autour des projets d’infrastructures et environnementaux : l’économie spatiale pour mieux cibler l’impact sur l’économie locale (méthode des prix hédoniques) ; l’analyse stratégique sur les modalités d’interactions entre les différents porteurs d’enjeux (théorie des jeux) ; l’économie comportementale sur le rôle des mécanismes compensatoires et leur mise en œuvre (méthode des expériences de choix). L’originalité de ce travail de thèse est de sortir d’une approche des revendications locales en termes de conflits d’aménagement, pour aboutir à une formalisation plus complète des mécanismes qui favorisent (ou non) la coopération entre les différents porteurs d’enjeux, dans la mise en œuvre d’un projet d’ITE à l’échelle locale. 1. Evaluation économique des impacts des ITE Nous étudions comment les impacts supposés ou réels des projets d’ITE peuvent se diffuser au sein de l’économie locale, à travers des critères objectifs tels que les prix immobiliers. Nous procédons à deux évaluations empiriques. Tout d’abord une étude comparative de l’impact de la présence d’éoliennes et de lignes à haute tension (dont les implantations sont coordonnées) dans les territoires ruraux. Ce travail se focalise sur l’économie touristique à travers l’observation des variations des tarifs de locations de gites ruraux. Dans un deuxième temps, nous évaluons l’impact résiduel de l’annonce d’un projet d’ITE au sein des communes traversées par le réseau, et les mécanismes par lesquels les effets externes se matérialisent sur le marché immobilier (effets d’anticipation). 2. Logiques de partage autour des mécanismes compensatoires dans les projets d’ITE Il s’agit de comprendre les logiques guidant le partage des mécanismes compensatoires au sein d’un territoire. Pour cela nous étudions les modalités que revêtent les négociations autour des mécanismes compensatoires entre les communes accueillant les ITE et le gestionnaire du réseau. L’objectif est double. D’une part, il s’agit de montrer comment un 'accord coasien' peut émerger de différentes procédures de négociation, et analyser les équilibres en résultant pour chacune des parties. D’autre part, nous intégrons à la réflexion le cadre de régulation au sein duquel le gestionnaire réalise les investissements dans les ITE. Cela nous permet de relier la mise en œuvre de la compensation à l’ensemble des bénéficiaires des ITE (i.e. les consommateurs d’électricité). 3. Demande sociale pour des mécanismes compensatoires Enfin nous explorons différents mécanismes permettant de favoriser l’insertion territoriale des projets d’ITE. Nous étudions la pertinence opérationnelle de ces mécanismes au regard des préférences des habitants. Afin de disposer d’une base d’appréciation empirique des réponses à donner aux attentes sociales, nous proposons de traiter la problématique des mécanismes compensatoires en termes de demande de «programmes d’accompagnement» des territoires (composés de mesures d’insertion paysagère des ouvrages, de préservation de l’environnement, de fourniture de biens et services locaux, de financement de projets privés portés par les habitants). Une enquête est menée mobilisant la méthode des expériences de choix à travers une approche « délibérative ». Les résultats doivent permettre d’apprécier l’efficacité de la mise en œuvre des mesures d’accompagnement, et de mettre en concordance les attentes des populations locales avec les choix réalisés au cours des négociations par leurs représentants (cf. axe 2)
The aim is to explore different mechanisms (compensations, incentives) to respond to local demands for the implementation of electricity transmission infrastructures. The thesis is structured around three research axes: 1-Economic valuation of the impacts of power lines on property values 2-How to share compensation between municipalities 3-Local demand for compensatory mechanisms

Cette thèse de doctorat s’inscrit dans le cadre de la chaire Renault/Centrale Nantes sur l’amélioration des performances des véhicules électriques (EV/HEV). Elle est dédiée à la problématique de la gestion de la recharge des véhicules électriques, en utilisant des algorithmes d’optimisation et des stratégies de recharge intelligentes. Dans ce cadre, plusieurs contributions ont été proposées sur les sujets de la recharge intelligente d’une voiture électrique et la gestion de la recharge d’une flotte de véhicules électriques, en considérant les contraintes de mobilités (SOC désiré à la fin de la recharge et heure de dé part), la température des batteries Li-ion, les infrastructures de recharge, et le réseau électrique. Sur le sujet de la recharge intelligente d’une voiture électrique, les contributions se sont concentrées sur le développement des algorithmes embarqués permettant la planification du profil de la puissance de recharge afin de réduire le coût de la recharge. Les algorithmes proposés prennent en compte les besoins de mobilités des utilisateurs de véhicules électriques, et l’effet de la température sur la puissance de recharge des batteries Li-ion. Sur le sujet de la gestion de recharge de flotte de véhicules, les contributions portent essentiellement sur les algorithmes centralisés dans les stations de recharge de véhicules électriques. Un algorithme de recharge unidirectionnelle a été proposé afin d’évaluer le nombre optimal de véhicules électriques à recharger avec un bon niveau de satisfaction des contraintes de mobilités et sans aucun renforcement de l’infrastructure. Le passage à l’algorithme bidirectionnel est fait grâce à l’exploitation de la fonctionnalité V2G qui permettra la participation des véhicules électriques dans la régulation de fréquence. Les contributions proposées sur le premier sujet ont l’avantage d’augmenter la précision d’estimation de SOC final en très basse température, et d’être embarquable sur le véhicule grâce à la légèreté des algorithmes et la rapidité d’exécution. D’autre part, les algorithmes de gestion de recharge de flotte de véhicules permettent une intégration des véhicules électriques à grande échelle sur le réseau et montrent le potentiel des voitures électriques dans la contribution à la stabilité du réseau électrique. Les algorithmes et les stratégies développées ont été testés en simulation et seront testés sur un système de recharge de voiture électrique. Les résultats obtenus ont permis de mettre en évidence l’avantage de la recharge intelligente sur la réduction des coûts, les bienfaits sur le réseau et l’importance de la gestion de la recharge des flottes de véhicules électriques dans développement des services réseaux
This PhD thesis is part of the Renault/Centrale Nantes chair on improving the performance of electric vehicles (EV/PHEV). It is dedicated to the problem of the charging management of electric vehicles, using optimization algorithms and smart charging strategies. In this framework, several contributions have been proposed on the topics of smart charging of an EV and the smart energy management of an EV fleet, considering the mobility constraints (desired SOC at the end of the charging and departure time), the temperature of the Li-ion bat teries, the charging infrastructures, and the power grid. On the subject of smart charging of an EV, the contributions focused on the development of embedded algorithms allowing the scheduling of the charging power profile in order to reduce the charging cost. The proposed algorithms take into account the mobility needs of electric vehicle users, and the effect of temperature on the charging power of Li-ion batteries. On the subject of fleet energy management, the contributions focus on centralized algorithms in electric vehicle charging stations. An unidirectional recharging algorithm has been proposed in or der to evaluate the optimal number of electric vehicles to be recharged with a good level of satisfaction of mobility constraints and without any infrastructure reinforcement. The switch to the bidirectional algorithm is due to the exploitation of the V2G functionality, which will allow the participation of electric vehicles in frequency regulation. The proposed contributions on the first topic have the advantage of increasing the estimation accuracy of final SOC in very low temperature, and to be embedded on the EV due to the low computational capacity of the algorithms and the speed of execution. On the other hand, the EV fleet charging manage ment algorithms allow the possibility of large-scale integration of electric vehicles on the grid and show the potential of EVs in contributing to the stability of the power grid by offering ancillary services such as frequency regulation. The algorithms and strategies developed have been tested in simulation and will be tested on an EV charging system. The results obtained have highlighted the benefits of smart charg ing on cost reduction and grid benefits and the importance of electric vehicle fleet charging management in the development of grid services

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

Au vu de l’utilisation croissante des technologies de l’information et de la communication dans les réseaux électriques, il est indispensable d’étudier l’étroite liaison entre ces infrastructures et d’avoir une vision intégrée du système couplé. Cette thèse porte ainsi sur la modélisation des systèmes multi-infrastructures. Cela inclut les interdépendances et les trajectoires de défaillances de type modes communs, aggravations et cascades. Il est en effet nécessaire d’identifier les points de faiblesse qui peuvent déclencher une ou de multiples défaillance(s), se succéder en cascade au travers de ces infrastructures liées et ainsi entrainer des défaillances inattendues et de plus en plus graves dans des autres infrastructures. Dans cette optique, différents modèles basés sur la théorie des Réseaux Complexes sont développés afin d’identifier les composants les plus importantes, et pourtant critiques, dans le système interconnecté. Un des principaux verrous scientifiques levé dans cette thèse est relatif au développement d'un modèle mathématique « unifié » afin de représenter les comportements des multiples infrastructures non-homogènes qui ont des interdépendances asymétriques
In view of the increasing use of Information and Communication Technol-ogies in power systems, it is essential to study the interdependencies between these coupled heterogeneous systems. This thesis focuses on the modeling of multi- infrastructure systems. This includes interdependencies and the three major failures families: common mode, escalat-ing and cascading. It is indeed necessary to identify the weaknesses that can trigger one or multiple failure(s) and cascade through these interdependent infrastructures, causing unex-pected and increasingly more serious failures to other infrastructures. In this context, different approaches, based on the theory of Complex Networks, are developed to identify the most critical components in the coupled heterogeneous system. One of the major scientific barriers addressed in this thesis is the development of a unified mathematical model to represent the behavior

Depuis quinze ans, on recommence à construire en bois, et notamment en bois lamellé-collé (LC), pour répondre aux nouveaux challenges imposés par les problématiques de développement durable. Néanmoins, des problèmes de dégradations liés à l'humidité ou aux cycles d'humidification/séchage limitent le développement des ouvrages en bois. De ce fait, le suivi de l'humidité des ouvrages d'art en bois devient un enjeu crucial. Aujourd'hui, certaines solutions existent mais ne permettent pas un suivi local au niveau des lamelles du bois LC. Une telle solution permettrait d'améliorer la prédiction de la durée de vie des ouvrages. Suite à ce constat, nous avons proposé de transformer le bois LC en " structure intelligente " par intégration d'un système du suivi de l'humidité au niveau des lamelles, et ce, en tenant compte des principales contraintes de fabrication de ce matériau (faible épaisseur du joint collé, pression de collage importante, etc.). Pour ce faire, nous avons effectué une recherche bibliographique afin de sélectionner les méthodes de suivi pouvant répondre à ces contraintes. A l'issue de cette recherche, deux technologies se sont révélées intéressantes : les mesures électriques et les mesures ultrasonores. Plusieurs configurations de mesures ont été proposées et testées pendant ce travail de thèse. Par la suite, nous avons effectué des essais préliminaires pour s'assurer du bon fonctionnement de ces configurations de mesures, et ainsi vérifier le comportement des capteurs lors de la fabrication du bois LC. Puis, nous avons humidifié les échantillons en utilisant deux protocoles d'humidification différents afin de vérifier la faisabilité du suivi de l'humidité avec les capteurs intégrés. Les résultats montrent que l'ensemble des configurations de mesures sont opérationnelles pour suivre la variation de l'humidité dans les échantillons LC. De plus, pour les mesures électriques, nos résultats montrent que l'on peut adopter quasiment les mêmes modèles d'étalonnage pour le suivi de l'humidité par mesures résistives, quel que soit le type de capteurs utilisé. Qui plus est, il est possible de récupérer des informations complémentaires par la réalisation simultanée des mesures résistives et des mesures capacitives en utilisant les électrodes surfaciques. Concernant les mesures ultrasonores, nous avons obtenu les courbes de sensibilité en fréquence pour plusieurs familles de capteurs à film piézoélectrique. L'influence de la pression de collage et de la distance entre les capteurs sur les mesures électriques/ultrasonores a aussi été investiguée dans ces travaux. De futures études consisteront à utiliser ces configurations de mesures pour le suivi in situ dans les ouvrages, ainsi qu'à établir un lien entre la durabilité des structures LC et les cycles d'humidification/séchage afin de prédire la durée de vie résiduelle des ouvrages d'art en bois
For fifteen years, we restart to construct with wood, and particularly with glulam to respond to the new challenges imposed by the issues of sustainable development. However, degradation issues related to moisture content (MC) or wetting/drying cycles limit the development of timber structures. As a result, the MC monitoring in timber structures becomes a critical issue. Today, several solutions exist but they do not allow a local monitoring in the lamellas of glulam. Such a solution would improve the prediction of the service life of timber structures. In the light of this observation, we proposed to transform glulam into "smart material" by embedding a MC monitoring system in the lamellas, and this, considering the major constraints of fabrication of this material (small glue line thickness, important bonding pressure, etc.). To achieve this, we have conducted a bibliographic research, in order to select the monitoring methods which can satisfy these constraints. According to this research, two technologies turn out to be interesting: the electrical measurements and the ultrasonic measurements. Several measurement configurations were proposed and tested in this PhD work. Thereafter, we conducted preliminary tests to make sure of the good functionality of these measurement configurations, and also to verify the behavior of sensors throughout the glulam fabrication process. Afterwards, we moistened the specimens with two different moistening protocols in order to verify the feasibility of MC monitoring with embedded sensors. Results showed that all the measurement configurations are operational for the MC monitoring in glulam specimens. Moreover, for electrical measurements, our results show that we can adopt almost the same calibration models for the MC monitoring by resistive measurements, no matter the type of sensors used. Furthermore, it is possible to obtain complementary information by the realization of the resistive and capacitive measurements at the same time, using surface electrodes. Regarding the ultrasonic measurements, we have obtained the sensibility curves in frequency of several families of piezoelectric film sensors. On the other hand, the influence of bonding pressure and of sensor distance on the electrical/ultrasonic measurements was also investigated in this study. Future studies will consist in using these measurement configurations to perform in situ monitoring in timber structures, and also to establish a link between the durability of glulam structures and the wetting/drying cycles in order to predict the service life of timber structures

Les travaux de cette thèse portent sur la sécurisation des infrastructures critiques. Celles-ci sont constituées de l'ensemble des grands réseaux indispensables au bon fonctionnement d'une société. Ce travail s'attache particulièrement aux réseaux électriques et de télécommunications associés. Les interdépendances entre ces derniers amènent à l'apparition de nouvelles vulnérabilités. Pour progresser dans la compréhension de ces vulnérabilités afin de les réduire, deux approches complémentaires ont été explorées. La première est la création d'un outil de simulation comportementale pour systèmes multiinfrastructures. La seconde est la proposition d'une modélisation multi-infrastructures inspirée par la théorie des réseaux complexes. Grâce à cette modélisation, diverses études, en particulier sur l'évaluation de l'influence du réseau de communication sur l'impact des pannes généralisées dans les réseaux électriques ont été réalisées
The research work presented in this PhD thesis deals with Critical Infrastructure Protection. Critical infrastructures are defined as the set of essential networks for the normal functioning of our modern society. This work is particularly focused on the electrical grid and the communication and information networks. Interdependencies between these networks create new vulnerabilities. In order to understand and reduce them, two different approaches were explored. The first one is the building of a multi-infrastructure combined simulator. The second one is the proposal of an original multi-infrastructure model based on the complex networks theory. Thanks to this modelling, dedicated studies were accomplished, principally on the evaluation of the communication network impact on blackouts in power systems

Les travaux de cette thèse portent sur la sécurisation des infrastructures critiques. Celles-ci sont constituées de l'ensemble des grands réseaux indispensables au bon fonctionnement d'une société. Ce travail s'attache particulièrement aux réseaux électriques et de télécommunications associés. Les interdépendances entre ces derniers amènent à l'apparition de nouvelles vulnérabilités. Pour progresser dans la compréhension de ces vulnérabilités afin de les réduire, deux approches complémentaires ont été explorées. La première est la création d'un outil de simulation comportementale pour systèmes multiinfrastructures. La seconde est la proposition d'une modélisation multi-infrastructures inspirée par la théorie des réseaux complexes. Grâce à cette modélisation, diverses études, en particulier sur l'évaluation de l'influence du réseau de communication sur l'impact des pannes généralisées dans les réseaux électriques ont été réalisées.

L'intégration massive des énergies renouvelables variables (EnRV) provoque d'importants changements dans le système électrique. Auparavant développé de manière vertical et centralisé, le système était robuste et fiable. Cependant, la production des EnRV est intermittente et peu prévisible. Ainsi, le système doit être plus flexible grâce à de nouvelles options telles que la maîtrise de la demande, le stockage ou l'effacement de la production EnRV. Cependant, le potentiel des EnRV est réparti inégalement en Europe et avec d'importants taux de pénétration d'EnRV, les échanges d'électricité entre les régions vont augmenter provoquant des congestions dans le réseau. Ainsi, les options de flexibilité ne pourront peut-être pas réduire ces congestions. Pour analyser ces effets, le travail mené dans cette thèse utilise le modèle de prospective long terme POLES (Prospective Outlook on Long-term Energy Systems) couplé avec le nouveau module du secteur électrique EUTGRID (EUropean – Transmission Grid Investment and Dispatch). Ce module inclut une représentation détaillée du réseau de transport européen d'électricité avec un calcul des flux plus réaliste. De plus, les renforcements sont déterminés suivant les coûts de congestion de chaque ligne. Ce nouveau couplage permet d'avoir une évolution dynamique du réseau de transport. Le rôle du réseau de transport est ensuite analysé et comparé avec les autres options de flexibilité. Les investissements dans le réseau augmentent ainsi fortement avec d'importants taux de pénétration des EnRV alors que les options de flexibilité ne peuvent pas intégralement remplacer le réseau. Finalement, un travail exploratoire est mené avec l'introduction de réseaux de distribution génériques (urbain, semi-urbain and rural) dans EUTGRID. Les résultats montrent que les renforcements sont légèrement décalés avec une augmentation de l'utilisation des technologies de back-up (i.e. centrales à gaz) ce qui augmente les émissions totales
The power system is facing a major shift with the large-scale development of variable renewable energy sources (VRES). This vertical and centralized architecture helped the system to be robust and reliable. However, VRES production is intermittent and less predictable. As a result, the system needs to add more flexibility with new options such as Demand Side Management, storage technologies and VREs curtailment. But renewable energies potentials are unevenly distributed in Europe and, with high shares of VREs, power flows exchanges will increase between specific regions. As a result, the existing transmission grid would face congestions and these flexibility options might not be sufficient to alleviate these bottlenecks. To analyse these impacts, the work carried in this thesis uses the long-term energy model POLES (Prospective Outlook on Long-term Energy Systems) coupled with the new European power sector module EUTGRID (EUropean – Transmission Grid Investment and Dispatch). It includes a detailed transmission grid and more realistic power flows with a DC-OPF. A grid investment mechanism is also incorporated to determine the grid investments based on nodal prices. This new coupling permits to get a dynamic evolution of the transmission grid. The role of the transmission grid is being assessed and compared with other flexibility options. The grid investments increase largely with important development of VRES while other flexibility options cannot completely replace them. Finally, an exploratory work is being carried with the introduction of generic distribution grids (urban, semi-urban and urban) in EUTGRID. The results show that the reinforcements are slightly delayed with a greater use of back-up technologies which increases the total emissions

Cette thèse s'intéresse à l'évaluation du potentiel et du coût du véhicule électrique comme solution pour réduire les émissions de CO$_2$ dues au transport de passagers en ville. Elle montre comment intégrer les habitudes de déplacement des usagers dans les méthodologies de quantification modifie ces évaluations. Les analyses portant sur le véhicule électrique calculent généralement un potentiel de réduction d'émissions et un coût sans distinguer les spécificités locales des territoires où ce véhicule pourra être mis en place et de l'utilisation qui en découle. Elles ne tiennent pas compte non plus des autres politiques existantes sur ce territoire, notamment de celles jouant sur la structure de la mobilité, à savoir son volume total et son partage modal. Ainsi, les différentes solutions de réduction d'émission de CO$_2$, technologiques d'un côté et portant sur la structure de la mobilité de l'autre, sont le plus souvent discutées de manière indépendante, et les possibles rétroactions de l'une vers l'autre sont peu analysées. Cette thèse vise donc à considérer conjointement l'introduction d'une solution technologique telle que le véhicule électrique et les structures urbaines dans lesquelles elle se déploie. Pour cela, nous développons un modèle de choix de technologies de véhicules des ménages, et l'intégrons à un modèle d'économie urbaine. Nous nous intéressons dans un premier temps, aux caractéristiques spatiales de la ville et donc à l'usage qui est fait de ce véhicule ; puis, dans un deuxième temps, à la mise en œuvre simultanée d'une solution jouant sur la structure de la mobilité pour réduire les émissions : la ceinture verte. Ces deux analyses nous permettent de mettre en évidence, et de quantifier, l'interdépendance d'une action s'appuyant sur la technologie et d'une autre s'appuyant sur la structure de la mobilité. Enfin, dans un troisième temps, nous introduisons l'hétérogénéité des usages ainsi que l'incertitude sur les prix futurs de l'énergie et les coûts futurs des batteries dans un modèle de calcul de la valeur d'option du déploiement du véhicule électrique. Nous montrons que ces deux éléments conduisent à réviser l'évaluation de la valeur d'option à la hausse
This thesis brings precisions on the measure of the emissions reduction potential in cities and the cost of electric vehicle by taking into account users driving patterns. Studies on electric vehicles or other solutions belonging to the "technological lever" compute emissions reduction potential and cost without discerning the local specificities of the areas where it would be used and the use that would be done of these vehicles. These studies don't take into account the other policies implemented in the area, including the ones that operate on a different lever such as the "mobility structure lever" : volume of activity and modal shares. Policies for reducing CO$_2$ emissions are often discussed independently and ignore the possible retroactions. To improve the evaluation of the potential of the electric vehicle, it seems essential to take into account the environment in which it would be developed. We use a urban economics model to first look at the spatial features of the city, and so at the use of this vehicle. Then we compute the impacts of the simultaneous introduction of the electric vehicle and a solution belonging to the "mobility structure lever" : the greenbelt. These two last points allow us to highlight the interdependency of the two action levers : technology and mobility structure. Then we take into account the use of the car by the households and the uncertainty around electric vehicle introduction, to improve the evaluation of the cost of this solution

En raison de ses vulnérabilités physiques et logiques, une infrastructure critique (IC) peut subir des défaillances, et en raison des interdépendances entre IC, de simples défaillances peuvent avoir des conséquences dramatiques sur lensemble de linfrastructure. Dans notre travail, nous nous concentrons principalement sur les systèmes dinformation et de communication (lIIC : infrastructure dinformation critique) dédiés au réseau d'énergie électrique. Nous proposons une nouvelle approche pour répondre aux problèmes de sécurité que rencontre une IIC, plus particulièrement, ceux liés au contrôle d'accès et à la collaboration. Le but est doffrir à chaque organisation faisant partie de lIIC la possibilité de collaborer avec les autres, tout en maintenant un contrôle sur ses données et sa politique de sécurité internes. Nous avons modélisé, et développé PolyOrBAC, une plateforme de contrôle daccès collaboratif, basée sur le modèle de contrôle daccès OrBAC et sur la technologie des Services Web, cette plateforme est applicable dans le contexte dune infrastructure critique en général, et plus particulièrement dans le cadre dun réseau électrique.

En raison de ses vulnérabilités physiques et logiques, une infrastructure critique (IC) peut subir des défaillances, et en raison des interdépendances entre IC, de simples défaillances peuvent avoir des conséquences dramatiques sur l’ensemble de l’infrastructure. Dans notre travail, nous nous concentrons principalement sur les systèmes d’information et de communication (l’IIC : infrastructure d’information critique) dédiés au réseau d'énergie électrique. Nous proposons une nouvelle approche pour répondre aux problèmes de sécurité que rencontre une IIC, plus particulièrement, ceux liés au contrôle d'accès et à la collaboration. Le but est d’offrir à chaque organisation faisant partie de l’IIC la possibilité de collaborer avec les autres, tout en maintenant un contrôle sur ses données et sa politique de sécurité internes. Nous avons modélisé, et développé PolyOrBAC, une plateforme de contrôle d’accès collaboratif, basée sur le modèle de contrôle d’accès OrBAC et sur la technologie des Services Web, cette plateforme est applicable dans le contexte d’une infrastructure critique en général, et plus particulièrement dans le cadre d’un réseau électrique
Because of its physical and logical vulnerabilities, critical infrastructure (CI) may suffer failures, and because of the interdependencies between CIs, simple failures can have dramatic consequences on the entire infrastructure. In our work, we mainly focus on information systems and communications (CII: Critical Information Infrastructure) dedicated to the electrical power grid. We proposed a new approach to address security problems faced by an IIC, particularly those related to access control and collaboration. The goal of this study is to provide each organization belonging to the IIC the opportunity to collaborate with others while maintaining control over its data and its internal security policy. We modeled and developed PolyOrBAC, a platform for collaborative access control, based on the access control model OrBAC and on the Web Services technology, this platform is applicable in the context of a critical infrastructure in general, and more particularly to an electrical power grid

During the last three decades, electronic devices have conquered the railway domain, taking the place previously held by electromechanical devices, thanks to higher performances and lower costs. The price of this "revolution" is the fact that, in order to work properly and reliably, electronic systems must be fairly immune to the effect of external interferers, while, at the same time, they are not to electromagnetically pollute the environment they work in. These issues are dealt with by electromagnetic Compatibility (EMC) whereas several international EMC standardization committees work on the definition of tests and rules the manufacturers must comply with. In the European Union, the reference for EMC issues in the railway domain is set by the CENELEC standard EN 50121, which deals with several aspects of a generic railway system, from the power-supply infrastructure to rolling stocks and signalling circuits. The introduction of this standard in 1996 has had a strong impact on rolling stock manufacturers, who are now required to test their products for EMC compliancy. As opposed to the automotive domain, the testing of trains cannot be performed in standard facilities, such as anechoic chambers, so that they have to be tested on actual railway lines, typically on the customer's. Industrial experience has shown that results obtained in this way are usually site-dependent, something that is against the very idea of a standard. The aim of this work is to prove the importance of the infrastructure in radiated emission tests, showing that the test results are site-dependent, thus subject to misunderstandings and misinterpretations. To this end, the features of a generic railway system are briefly described, pointing out the great variability in actual configurations, together with the absence of standard solutions. Subsequently, the electromagnetic modelling of a railway system is introduced, dealing with both propagation and radiation phenomena; in particular, the main topic here addressed is the modelling of supply-lines, through a quasi-TEM approach. The finite conductivity of the soil is taken into account by means of a closed-form formulation, thus avoiding numerical methods, and overcoming the limitations of Carson's model. Moreover, special attention is paid to discontinuities that would increase the model complexity, proposing approximated descriptions supported by numerical results. Results obtained with this model are then validated through several measurement campaigns carried out on actual railway lines, proving the effectiveness of the approach here pursued. The model is then employed in order to prove that some criteria in the standard EN 50121, specifically introduced in order to avoid site-dependency, are not realistic, thus leaving this issue unresolved. To this end, numerical examples are considered, assessing the impact of the infrastructure by comparing results obtained with realistic site configurations and with the ideal one envisaged by the standard. These comparisons are at the base of a tentative procedure that would allow to avoid the misinterpretations that triggered this work. Unfortunately, this approach requires an accurate description of the test-site. Since this is hardly the case, an alternative experimental characterization of the site is proposed, based on magnetic field measurements. This approach, involving the solution of an inverse problem, is shown to be feasible through a numerical validation, though its practical utilization requires efficient optimization techniques.

La crise énergétique et environnementale ont promu le gouvernement à prendre des mesures vigoureuses pour stimuler la transition énergétique et accélérer la croissance verte. Dans cette politique, les véhicules électriques (VE) constituent à terme une réelle réponse aux problématiques actuelles. Leur insertion dans le système électrique a poussé l’ensemble des acteurs et notamment les gestionnaires de réseaux de distribution à privilégier une modernisation des réseaux électriques. Assimilée à la thématique des Smart Grids, la thèse vise à apporter des éléments de réflexion au concept de la gestion de la demande appliquée aux VE. La première partie de ce travail expose une méthodologie d’évaluation de l’impact technico-économique des VE sur les réseaux de distribution HTA/BTA. Ensuite, pour soulever cette problématique, une prospection des services du pilotage de charge orientés réseaux et marché est menée en deuxième partie. Une démarche d’analyse des pistes de valorisation a permis de dégager les services à forte contribution économique. A ce titre, une méthodologie de conception de stratégies de supervision optimisées est proposée. Son application a permis de tirer des conclusions sur la valorisation financière et environnementale des effacements de charges de VE. Les résultats de simulation sont employés pour une étude de rentabilité technico-économique. Ensuite, le comportement des réseaux de distribution face aux algorithmes de supervision est étudié par une approche de co-simulation. Enfin, les principes Smart Grids sont analysés et validés via des expérimentations réalisées sur un démonstrateur hybride interfaçant un simulateur temps réel avec du matériel physique
Energy and environmental crisis have prompted the government to take strong measures to stimulate energy transition and accelerate green growth. In this context, electric vehicles (EVs) are considered as a real solution to deal with the current problems. Their integration into the electrical system promotes distribution system operators to develop smart solutions in this field. Concerning the Smart Grids concept, the present work aims to provide answers to a wide range of questions for demand side management program using plug-in EVs charging strategies. The first section of this PhD project, presents a methodology to assess technical and economic impacts of EVs charging on Medium and Low voltage distribution networks. Afterwards, analyses about the competitive EVs load management ancillary services are conducted in the third chapter. By comparing potential and opportunities of each ones, three ancillary services for electricity market contribution were selected. In this context, a methodology for designing energy management strategies is proposed. The latter is applied to the selected ancillary services to assess the financial contribution of the developed strategies. Environmental aspects and Wind-to-Vehicle concept are also evaluated. Furthermore, thanks to a co-simulation interface, the interactions between supervision strategies and real distribution networks are analyzed. The last section presents a Hardware-in-the-loop demonstrator using a real time simulator, smart meters and EVs charging stations. Through experiments, communication constraints and Smart Grids principles are evaluated and validated

La qualité d'alimentation électrique d'un réseau ferroviaire peut être fortement affectée par l'indisponibilité d'un équipement électrique, que ce soit suite à un incident technique ou une opération de maintenance. Il est alors nécessaire de réduire le trafic prévu en ajustant les grilles horaires et les profils de vitesse, tout en conservant des performances d'exploitation optimales. Le but du travail présenté dans ce mémoire est de développer un outil d'aide à la décision pour assister les agents en charge de la réorganisation du trafic lors d'un incident sur infrastructure électrique. Le système étudié est complexe et son analyse repose sur des simulations coûteuses. Nous avons donc proposé une démarche en deux phases. Dans un premier temps, une analyse de sensibilité permet de détecter de manière efficace les variables d’ajustement du trafic les plus influentes. Après une analyse comparative entre différentes techniques, nous avons retenu l’analyse de sensibilité régionale par filtrage de Monte Carlo et test de KS, car cela permet de prendre en compte les contraintes opérationnelles, comme les niveaux de tension en ligne. La deuxième phase consiste à optimiser la solution en travaillant dans un espace de recherche de dimension réduite. Un ensemble de solutions Pareto optimales sont générées afin d’évaluer le meilleur compromis entre le critère principal qui est la densité de trafic et d’autres critères tels que les pertes ou les échauffements. Les techniques mises en œuvre ont abouti à la réalisation d’un prototype. Cet outil permet à l’ingénieur de définir les variables d’ajustement et les critères de performance du trafic. Il analyse ensuite l’influence des différentes variables d’ajustement et optimise le trafic par rapport aux critères définis. L’outil a été testé sur quatre cas d’étude correspondant à des portions de réseaux et à des trafics ferroviaires réels
The power supply quality of a railway network can be strongly affected by the unavailability of electrical equipment, whether due to a technical incident or a maintenance operation. It is then necessary to reduce the expected traffic by adjusting the time schedules and speed profiles, while maintaining optimal operating performance. The purpose of the work presented in this thesis is to develop a decision support tool to assist the agents in charge of the reorganization of traffic during an incident on electrical infrastructure. The studied system is complex and its analysis is based on costly simulations. We therefore proposed a two-phase approach. As a first step, a sensitivity analysis can effectively detect the most influential traffic adjustment variables. After a comparative analysis between different techniques, we selected the regional sensitivity analysis by Monte Carlo filtering and KS test, because it allows us to take into account the operational constraints, like the tension levels in line. The second phase consists in optimizing the solution by working in a small research area. A set of Pareto-Optimal solutions are generated to evaluate the best trade-off between the main criterion "traffic density" and other criteria such as losses or overheating. The techniques implemented led to the production of a prototype. The tool allows the engineer to define traffic adjustment variables and traffic performance criteria. Then it analyzes the influence of the various adjustment variables and optimizes the traffic according to the defined criteria. The tool was tested on four case studies proposed by SNCF Réseau and corresponding to network segments and actual rail traffic

La mobilité électrique augmente de manière significative dans les transports en commun et continue de faire face à des défis importants. Les flottes de bus électriques nécessitent des performances élevées et une longévité maximale des batteries dans des conditions de température et de fonctionnement très variables. D'autre part, les exploitants de flottes de bus sont soucieux de réduire les coûts d'exploitation et de maintenance. Ces coûts sont sensibles au coût de vieillissement de la batterie qui représente une donnée économique importante pour le déploiement de flottes de bus électriques. Ces travaux de thèse présentent une approche méthodologique pour l’optimisation de la recharge d’une flotte de bus électriques au dépôt. Cette approche est basée à la fois sur la planification de la recharge et sur la modulation de la puissance afin de minimiser un critère donné ou plusieurs critères en même temps (ex : le coût de la recharge, la puissance efficace, le vieillissement des batteries…). Cette approche utilise des méthodes d’optimisation exactes ou des métaheuristiques selon le type d’optimisation (mono-objectif ou multiobjectif) et selon le critère tout en tenant compte des contraintes liées aux conditions d'exploitation du bus, aux infrastructures de recharge ainsi qu’au réseau électrique. Un développement d’un modèle électrothermique et de vieillissement des batteries lithium-ion a été réalisé en s’appuyant sur des modèles existants, des études bibliographiques ainsi que des essais expérimentaux. Un modèle « multi- mécanisme de vieillissement » basée sur la loi d’Eyring a été développé et permet de prendre en compte plusieurs phénomène de vieillissement pour des batteries de type LFP. Ce modèle peut s’adapter à différentes technologies de batterie. Afin d’illustrer notre méthodologie d’optimisation mise en oeuvre, un cas d’étude a été présentée dans le dernier chapitre et permet de montrer les possibilités de recharge intelligente d’une flotte de bus électriques offerte par l’outil développé qui permet en particulier de minimiser le vieillissement de la batterie
Electro-mobility is increasing significantly in the urban public transport and continues to face important challenges. Electric bus fleets require high performance and extended longevity of lithium-ion battery in highly variable temperature and operating conditions. On the other hand, bus operators are more and more concerned in reducing operation and maintenance cost, which is sensitive to battery aging cost and represents a significant economic parameter for the deployment of electric bus fleets. This thesis presents a methodological approach for optimizing the overnight charging of an electric bus fleet to the depot. This approach is based on both charging scheduling and power modulation in order to minimize a given criterion or several criteria at the same time (e.g. the charging cost, the effective power, battery aging ...). This approach uses an exact optimization methods or Metaheuristics methods according to the type of optimization (mono-objective or multi- objective) and according to the criterion while taking into account the constraints related to bus operating conditions, charging infrastructure and the power grid. This approach has been developed to take into account several battery’s technologies as well as different types of recharging. An electro-thermal and aging model of lithium-ion batteries was developed based on existing models, literature as well as experimental tests. This allowed us to take into account the dynamics of the battery and predict the evolution of its performance when it is subject to variable conditions of use. To illustrate this methodology, a case study was presented in the last chapter and allows a smart managing of large-scale fleet of electric buses that try to maximize in particular the battery lifetime

La thèse répond à deux problématiques, d'une part la quantification des effacements de consommation d'électricité par technologies gaz dans l'habitat et d'autre part de l'intégration de leurs valorisations dans une perspective de planification des infrastructures. Ces travaux se justifient dans un contexte d'augmentation de la pointe électrique, à l'origine d'une hausse du risque de défaillance du système, et de la baisse des consommations de gaz naturel conduisant à une sous utilisation du réseau de distribution. Pourtant, alors que la demande en gaz naturel croît du fait de l'installation de centrales à cycle combiné sur le réseau de transport, l'interaction des réseaux de distribution gaz/électricité n'est pas exploitée.Ce manuscrit envisage l'intégration des technologies gaz comme moyen de Maîtrise de la Demande en Électricité dans le processus de planification des réseaux. Ainsi les effacements de consommations d'électricité lors des périodes dimensionnantes par des micro-cogénérateurs ou des chaudières hybrides sont des solutions alternatives aux solutions de renforcement de réseaux.Pour quantifier le gisement d'effacement, nous nous intéressons à l'impact marginal des systèmes sur la demande en termes de modification de la quantité d'Énergie Non Distribuée potentielle. Les estimations des impacts de systèmes de chauffage sur la demande sont donc des prérequis à cette approche. Nous modélisons les courbes de charge régionales par une approche Bottom-Up permettant de déterminer les profils de demande marginale de chauffage en fonction des systèmes. La mise en application de cette méthode est à fiabiliser par des études socio-technico-économiques permettant de réduire les incertitudes sur les déterminants des besoins de chauffage. Une calibration en puissance des profils générés a été proposée mais n'a pu être réalisée. En revanche, nous apportons une contribution à l'analyse des courbes de charge agrégées en montrant que le modèle d'estimation actuellement utilisé par le gestionnaire de réseau s'apparente à un modèle simplifié de bâtiment
This PhD thesis addresses two issues: Firstly, the assessment of Demand Side Management (DSM) opportunity of gas and electricity technologies in dwellings, and secondly, the integration of their valuations in infrastructure planning schemes.This work originaites from a context of the growth of electricity peaks (which increased risk of system failure) and the natural gas consumption decrease which leads to an under-utilization of the gas distribution network.This manuscript focuses on the integration of gas technologies as DSM solution to contribute to the planning of electricity grid. Indeed, relieving the electricity consumption during constrained periods by diffusing micro-cogeneration or hybrid boiler, is an actual alternative to network reinforcement solutions. To quantify the load shedding capacity, we are interested in the marginal impact of demand systems on the amount of Energy Not Supplied potential. Estimating systems' impacts on heating demand is a prerequisite to this approach. So we model the regional heating load curves by a Bottom-Up approach to simulate marginal demand profiles depending on heating systems. The implementation of this method requires socio-technico-economic studies to reduce uncertainty of the determinants of heating needs. A load calibration methodology has been proposed but has not been performed. However, we make a contribution to the analysis of aggregated load curves emphasizing that the load model currently used by network operator similar to a simplified building model

Aujourd'hui, les véhicules sont devenus de plus en plus sophistiqués, intelligents et connectés. En effet, ils sont équipés de capteurs, radars, GPS, interfaces de communication et capacités de traitement et de stockage élevés. Ils peuvent collecter, traiter et communiquer les informations relatives à leurs conditions de travail et leur environnement formant un réseau véhiculaire. L'intégration des technologies de communication sur les véhicules fait l'objet d'une immense attention de l'industrie, des autorités gouvernementales et des organisations de standardisations; elle a ouvert la voie à des applications innovantes qui vont révolutionner le marché de l'automobile avec les principaux objectifs d'assurer la sécurité sur les routes, augmenter l'efficacité des transports et offrir un confort aux conducteurs et passagers. En outre, le transport est un secteur en évolution active. Des moyens de transport plus durables comme les véhicules électriques s'introduisent progressivement sur le marché de l'automobile tout en créant de nouveaux défis liés à la contrainte énergétique et la protection de l'environnement qui restent à résoudre.De nombreux projets et études ont été initiés exploitant les avantages des technologies de l'information et de communication (TIC) afin de répondre aux différents défis des systèmes de transport. Cependant, avoir des véhicules connectés et coopératifs crée un réseau hautement dynamique caractérisé par des ruptures de lien et de pertes de messages très fréquentes. Pour résoudre ces problèmes de communication, cette thèse se concentre sur deux axes majeurs: (i) le véhicule connecté (ou mobilité connectée) et (ii) la mobilité durable. Dans la première partie de cette thèse, la diffusion, la collecte et l'acheminement de données dans un réseau de véhicule sont adressés. Ainsi, un nouveau protocole de diffusion est proposé afin de faire face à la fragmentation et la connectivité intermittente dans ces réseaux. Ensuite, une nouvelle stratégie de déploiement d'infrastructure de communication est conçue afin d'améliorer la connectivité réseau et l'utilisation des ressources. Enfin, un nouveau protocole de routage, pour applications sensibles au délai, utilisant cette nouvelle infrastructure de communication est proposé. La deuxième partie se concentre sur la mobilité durable avec un focus sur les véhicules électriques et avec un objectif de réduire les problèmes de pollution et d'utiliser efficacement l'énergie. Une nouvelle architecture de gestion de flottes de véhicules électriques est proposée. Cette dernière utilise les protocoles implémentés dans la première partie de cette thèse afin de collecter, traiter et diffuser les données. Elle permet de surmonter les limitations liées à la courte autonomie des batteries des véhicules électriques. Ensuite, pour répondre aux besoins et défis d'équilibre énergétique, un nouveau schéma de déploiement des stations de recharge pour véhicules électriques est proposé. Cette solution permet de satisfaire les demandes des conducteurs en terme d'énergie, tout en tenant compte les capacités énergétiques disponibles
Today, vehicles have become more sophisticated, intelligent and connected. Indeed, they are equipped with sensors, radars, GPS, communication interfaces and high processing and storage capacities. They can collect, process and communicate information related to their working conditions and their environment forming a vehicular network. The incorporation of communication technologies on vehicles garnered a huge attention of industry, government authorities and standardizations organizations and opened the way for innovative applications that revolutionized the automotive market with the main goals to ensure safety on roads, increase transport efficiency and provide comfort to drivers and passengers. In addition, transportation is still an actively evolving sector. More sustainable means of transportation such as electric vehicles are introduced progressively to the automotive market with new challenges related to energy consumption and environment preservation that remain to be solved. Many research investigations and industrial projects are done to exploit the advantages of information and communication technologies (ICT) to fit with transportation challenges. However, having connected and cooperative vehicles creates a highly dynamic network characterized by frequent link breaks and message losses. To cope with these communication limitations, this thesis focuses on two major axis: (i) connected vehicle or connected mobility and (ii) sustainable mobility. In the first part of this thesis, data dissemination, collection and routing in vehicular networks are addressed. Thus, a new dissemination protocol is proposed to deal with frequent network fragmentation and intermittent connectivity in these networks. Then, a new deployment strategy of new communication infrastructure is developed in order to increase network connectivity and enhance the utilization of the network resources. Finally, a new routing protocol, for delay-sensitive applications, that uses the optimized infrastructure deployment is proposed. The second part focuses on sustainable mobility with a focus on electric vehicles and with the main objective is to reduce pollution issues and make better use of energy. A new architecture for electric vehicles fleet management is proposed. This latter uses the implemented protocols of the first part of this thesis in order to collect, process and disseminate data. It helps to overcome the limitations related to short autonomy of electric vehicles. Then, to meet energy balance challenges, a new deployment scheme for electric vehicles charging stations is developed. This solution helps to satisfy drivers’ demands in term of energy while taking into account available resources

Au vu de l'utilisation croissante des technologies de l'information et de la communication dans les réseaux électriques, il est indispensable d'étudier l'étroite liaison entre ces infrastructures et d'avoir une vision intégrée du système couplé. Cette thèse porte ainsi sur la modélisation des systèmes multi-infrastructures. Cela inclut les interdépendances et les trajectoires de défaillances de type modes communs, aggravations et cascades. Il est en effet nécessaire d'identifier les points de faiblesse qui peuvent déclencher une ou de multiples défaillance(s), se succéder en cascade au travers de ces infrastructures liées et ainsi entrainer des défaillances inattendues et de plus en plus graves dans des autres infrastructures. Dans cette optique, différents modèles basés sur la théorie des Réseaux Complexes sont développés afin d'identifier les composants les plus importantes, et pourtant critiques, dans le système interconnecté. Un des principaux verrous scientifiques levé dans cette thèse est relatif au dé-veloppement d'un modèle mathématique " unifié " afin de représenter les comportements des multiples infrastructures non-homogènes qui ont des interdépendances asymétriques.

Les infrastructures linéaires sont reconnues pour faciliter la dispersion de plantes indésirables dans leur emprise et les habitats adjacents. Toutefois, les impacts des emprises de lignes électriques ont été peu étudiés, particulièrement en milieux humides. Cette étude a examiné la végétation des emprises de lignes électriques et de leurs habitats adjacents dans 23 tourbières ombrotrophes (bogs) et 11 minérotrophes (fens). Dans les fens, la dispersion des espèces indésirables est facilitée le long des emprises et certaines espèces peuvent se propager à plus de 43 m dans les habitats adjacents. Au contraire, ces infrastructures ne semblent pas favoriser la dispersion des espèces indésirables dans les bogs puisque leur présence était limitée à la marge des sites et était négligeable dans les habitats tourbeux adjacents. Finalement, les caractéristiques intrinsèques des tourbières, telles leur degré de minérotrophie (bog ou fen) et leur structure végétale (tourbière ouverte, semi-forestière ou forestière) semblent grandement influencer l’envahissement.
Linear infrastructures are known to facilitate the spread of undesirable plants within their right-of-way (ROW) as well as in adjacent habitats. However, the impacts of power-lines ROWs have been weakly studied, particularly in wetlands. This study examined the vegetation of 23 ombrotrophic (bogs) and 11 minerotrophic (fens) peatlands intersected by a power-line ROW. The results showed that the spread of undesirable species along the feature is possible in fens and that some of those species could disperse into the adjacent habitat to more than 43 m from the ROW. Inversely, those features seemed to be inefficient dispersal vectors in bogs, because undesirable species were restricted to the bog margin in the ROW, and almost none dispersed in the adjacent habitats. Finally, intrinsic characteristics of peatlands, such as their degree of minerotrophy (bog or fen) and their vegetation type (open, semiforested or wooded peatland) seem to be important factors influencing invasion.

Les réseaux électriques sont des infrastructures critiques fortement interconnectées et dépendantes d'autres infrastructures essentielles pour assurer diverses activités humaines. Compte tenu ce rôle clef, le secteur électrique est, et continuera à l'être, une cible privilégiée pour les groupes terroristes. Pour palier à ces attaques terroristes, il est indispensable d'avoir une grande capacité d'anticipation, de moyens de réflexion lors des périodes d'accalmies, et une bonne gestion (de crise) de la part des exploitants. Ainsi, les aléas résultants des attaques terroristes doivent être pris en compte dans l'évaluation de la sécurité du réseau. Cette thèse présente une méthode basée sur l'évaluation du risque, ce qui permet aux exploitants et aux planificateurs d'estimer la sécurité du réseau en considérant l'occurrence d'actes malveillants. L'utilisation de l'inférence probabiliste et de la théorie de la possibilité, permet de prendre en considération les incertitudes liées à la dynamique terroriste ainsi que les incertitudes dues aux prévisions de charge et de production. Nous avons aussi étendu notre méthodologie aux actes de malveillance liés aux cyberattaques sur les systèmes de communication du réseau électrique qui peuvent affecter la sécurité de ce dernier. Les méthodes sont testées avec des réseaux test standards, en prenant comme exemple l'expérience de l'infrastructure électrique Colombienne, fortement menacée par les attaques terroristes.

En Colombie, la prépondérance de l’hydroélectricité comme principale source d’énergie électrique a normalement été expliquée par la richesse hydrique du pays et justement, par la « rentabilité » de sa production par rapport à d’autres sources d’énergie. Cependant, cette recherche vise à contester ces idées préconçues. Mon argument principal est qu’il est nécessaire d’explorer le caractère politique et relationnel de cette ressource pour comprendre son importance au sein du secteur de l’énergie électrique. Pour ce faire, j’explore les causes et les effets de la crise énergétique de 1992, bien connue comme El gran apagón (la grande panne). Je montre comment cette crise a été instrumentalisée afin de négocier les techno-politiques du secteur ainsi que ses infrastructures. Soit dans l’implémentation des politiques néolibérales qui émergeaient dans les années 1990 et dans la légitimation de nouveaux barrages hydroélectriques. Dans le cas présent, le barrage hydroélectrique Porce II, situé dans le département d’Antioquia. L’objectif est de mettre en évidence comment les discours de crise et de rareté (mais aussi les discours d’abondance) de l’hydroélectricité ont permis sa prolifération, et par conséquent la transformation massive de certains territoires. Tout en discutant comment ces discours ne sont ni neutres ni statiques dans le temps et dans l’espace. À partir des perspectives de l’écologie politique et des études de la Science et des technologies, je m’attarde sur les effets des discours d’experts et des représentations dominantes de l’eau et de l’hydroélectricité afin de voir comment ils jouent un rôle dans la configuration le secteur de l’énergie électrique entre 1940 et 2000. La crise de El gran Apagón s’avère intéressante dans la mesure elle met en lumière comment ces représentations, mais aussi les pratiques, modèles de gestion et la gouvernance du secteur sont mises en dispute dans ce contexte. Dans la trajectoire historique de l’hydroélectricité en Colombie, cette étude voit comment ces infrastructures sont légitimées non seulement des promesses contradictoires de développement et de progrès, mais aussi par les discours crises.
In Colombia, the predominance of hydropower over other sources of energy have generally been explained by the notion of water abundance in the territory and therefore because of the rentability of its production. Nevertheless, this research aims to question these given ideas. I argue that it is necessary to explore the political and relational nature of this resource to understand its importance in the national electric sector. To do so, I explore the causes and effects of the 1992 energetic crisis, well-know as El gran apagón (The Great Blackout). I put into evidence how this crisis happened to be instrumentalized to negotiate the techno-politics and infrastructures that shape the electric sector system. More precisely, in the processes of implementation of neoliberal politics and in the legitimization of the construction of new dams. In this case, Porce II dam situated in the department of Antioquia. The main goal of this study is to reveal how crisis and scarcity discourses (as much as abundance discourses) of hydroelectricity allowed its proliferation, and thus, massive transformations of several territories in the country. Discussing at the same time how these discourses aren’t neutral nor static through space and time. From political ecology and Science and technology studies perspectives, I pay attention on the effects of expert discourses and representations of hydropower and water to see how they have shaped the electric sector in the period between 1940 and 2000. The crisis of El grand Apagón proves to be interesting as it allows to put into light how these representations, but also practices and the governance are contested and negotiated in this context. In the historical trajectory of hydropower in Colombia, this research seeks to explore how infrastructures are not only legitimated by contradictory promises of development and progress, but also by crisis discourses.