Academic literature on the topic 'Consommation d'énergie – Modèles mathématiques'

Avec le coût élevé de l'électricité, les centrales électriques ne sont plus rentables et les énergies renouvelables deviennent un domaine d'étude privilégié. Cela justifie qu'au Sénégal, on constate de plus en plus la création de centrales photovoltaïques et de petites installations domestiques afin de satisfaire les besoins en électricité. Cependant, nous constatons une limitation des terrains pour répondre à nos besoins pour l'installation de ces centrales solaires PV. La question est de voir avec le peu d'espace dont nous disposons comment optimiser au maximum la quantité d'énergie pour répondre à la demande ? Comme l'inclinaison des panneaux photovoltaïques est souvent fixe et que cela ne donne pas toujours une énergie optimale, nous avons pensé aux suiveurs solaires. L'objectif de ce travail est de comparer la puissance de sortie des deux panneaux PV, avec les mêmes caractéristiques et dans les mêmes conditions environnementales. Pour ce faire, nous procédons en calculant la puissance maximale disponible à la sortie d'un panneau photovoltaïque. Cela consiste à rechercher les modèles mathématiques qui permettent de calculer cette puissance. Pour choisir le modèle le plus proche de la puissance caractéristique donnée par le fabricant du panneau PV dans les conditions de test, nous avons écrit un programme sous l'environnement Matlab, les résultats de ce script distinguent ce modèle. Les caractéristiques du panneau PV choisi sont appliquées dans chaque cas d'installation photovoltaïque. Ces résultats ont montré que la production du panneau PV mobile est plus importante que celle du panneau PV fixe. Nous avons constaté que la puissance électrique du panneau PV mobile produit plus de 10 à 38% supérieure à celle du panneau PV fixe selon le jour du mois considéré.

L'un des plus urgents problèmes auquel ont à faire face plusieurs pays en voie de développement est l'accès à l'eau potable. La plus grande partie de la population touchée par ce problème se retrouve en milieu rural, éloignée des grands réseaux de distribution d'électricité. Pour tenter de résoudre cette crise, l'introduction de systèmes de pompage photovoltaïques (PV), dans le cadre de programmes de pré-électrification rurale, offre une solution attrayante pour satisfaire les besoins en eau, en terme d'autonomie, de fiabilité et de performance. Un système de pompage photovoltaïque comprend un champ de modules PV qui transforme l'énergie solaire en électricité. Un onduleur (aussi appelé convertisseur) transforme ensuite le courant continu (CC) généré par le champ en courant alternatif (CA), ce dernier permettant d'alimenter un groupe moto-pompe (GMP) qui peut être immergé - dans un puits ou un forage - ou de surface (sur une rivière). II existe aussi des GMP à courant continu. Au lieu de stocker les surplus d'énergie produite dans de dispendieux accumulateurs (batteries), ce sont les surplus d'eau pompée que l'on emmagasine dans un réservoir. Ce système, dit « au fil du soleil », a obtenu d'excellentes performances en conditions réelles d'opération. Cependant, avec les méthodes de conception actuelles, la taille du réservoir est souvent grossièrement estimée. Dans le cas d'un réservoir trop petit, il en résulte une insatisfaction des usagers lorsque des débordements de réservoir se produisent. Ce gaspillaged'eau fait subir à la population des privations en ce qui concerne la consommation personnelle et affecte la rentabilité de l'opération quand les excédents d'eau sont habituellement vendus ou destinés à l'irrigation. Lorsque le réservoir est sur-dimensionné, les villageois ont alors à faire face à des coûts de construction trop élevés. La démarche entreprise dans cet article a pour but d'offrir une méthode de conception du réservoir qui ne se base pas uniquement sur le jugement et/ou les expériences passées. L'analyse du comportement des différentes composantes d'un système de pompage solaire a permis de mettre au point des modèles informatiques qui ont ensuite été validés grâce à des données obtenues sur le terrain au Sénégal. Le logiciel développé dans ce travail a pour but d'offrir une grande flexibilité pour la simulation de différents types d'équipement dans divers milieux d'opération. La qualité des résultats dépend étroitement de la précision des paramètres décrivant l'équipement et des données météorologiques. Grâce au logiciel, on pourra prédire le fonctionnement de nouvelles installations et assurer le suivi des systèmes déjà en place. La personne qui doit concevoir le système PV, de concert avec la communauté villageoise, sera capable de déterminer la taille optimale du réservoir (et peut-être valider les résultats obtenus avec les règles empiriques) permettant ainsi de mieux évaluer les coûts et les risques de pénurie qui sont liés à l'exploitation d'un système de pompage PV.

International audience This paper proposes an approach used to optimize the energy for a stand-alone photovoltaic (PV) system in isolated regions. The intended objective is house energy comfort. The aim is to present the impact of flow energy of housing on the system reliability. The operation of stand-alone PV system is represented by a simulation program. This later describes the principle of energy equilibrium among diverse sub-systems, using different mathematical models of different parts of renewable energy system. The recommended models were implemented via Matlab-Simulink software with real input data. The reliability is achieved by reducing the loss power supply probability criteria, with improvement of the battery life cycle during the operating years of the PV system. Cet article propose une approche basée sur des modèles mathématiques validés, pour l’optimisation de l’énergie dans un système photovoltaïque (PV) autonome destiné à l’électrification d’un habitat dans une région isolée. L’objectif attendu est le confort énergétique de l’habitat. Le but du travail est de montrer à travers la modélisation mathématique l’impact du profil dynamique de la consommation énergétique sur la fiabilité du système PV. Le fonctionnement de ce dernier est représenté par un programme de simulation sous Simulink, qui décrit le principe de l'équilibre énergétique entre les sous-systèmes, en utilisant des modèles mathématiques validés avec des données d’entrées réelles. Les résultats obtenus ont montrés une bonne fiabilité des modèles utilisés, pour prévoir le fonctionnement optimal du système photovoltaïque.

Ce travail se propose de contribuer à l’optimisation d’un séchoir solaire polyvalent pour plantes aromatiques et médicinales, en déterminant expérimentalement la courbe caractéristique de séchage convectif des feuilles de marjolaine. La cinétique de séchage est étudiée pour trois températures (40, 50 et 60 °C) et pour deux débits d’air asséchant (0,028 et 0,056 m3.s-1). L’augmentation de la température dans le milieu a réduit de manière significative le temps de séchage. Les données de séchage de ce produit ont été analysées pour obtenir les valeurs de la diffusivité effective lors de la période de séchage à allure décroissante. Dans cette période, le transfert d’humidité à partir des feuilles de marjolaine a été décrit en appliquant le modèle diffusif de Fick. La diffusivité effective a varié entre 7,19 10-12 et 1,17 10-10 m2.s-1 avec l’augmentation de la température du milieu. La relation d’Arrhénius avec une valeur d'énergie d’activation moyenne de 82 kJ.mol-1 a exprimé l’effet de la température sur la diffusivité effective. La vitesse de séchage est déterminée empiriquement à partir de la courbe caractéristique de séchage. Sept modèles mathématiques ont été utilisés pour la description des courbes de séchage. Le modèle mathématique ‘Logarithmique’ semble le plus adéquat pour décrire les courbes de séchage des feuilles de marjolaine avec un coefficient de corrélation r voisin de l’unité et dans des conditions aérothermiques contrôlées.

International audience L'articulation des nouvelles technologies de l'information et de la communication (NTIC) avec les modèles de changements comportementaux développés dans les Sciences Humaines et Sociales (SHS) joue un rôle de plus en plus important pour le développement durable. Dans les sociétés avancées, il est nécessaire de modifier radicalement nos modes de vie et, dans les sociétés dites émergentes, l'impératif est l'adoption de modes de développement alternatifs. Les NTIC ont ainsi trouvé un champ d'application privilégié dans le contexte de la réduction des consommations énergétiques. Plusieurs challenges énergétiques ont été conduits aussi bien avec le grand public qu'avec les employés d'entreprises. L'évaluation de l'efficacité de ces dispositifs ne dit généralement pas grand-chose de leurs qualités intrinsèques, de leurs défauts, de leurs faiblesses. L'article propose une analyse détaillée des caractéristiques ludo-persuasives du projet Ecoffices, un challenge énergétique basé sur une instrumentation des bureaux qui s'est déroulé sur plusieurs mois au sein d'une entreprise. A l'issue du projet, le bilan des économies d'énergie réalisées a été globalement satisfaisant. Cependant, un certain nombre de faiblesses ont questionné le dispositif sur des points tels que le maintien de l'engagement des participants dans la compétition ou l'efficacité réelle des feedbacks de consommation fournis aux participants. En vue d'une éventuelle réplication de l'étude, des pistes permettant d'éviter les difficultés rencontrées et d'améliorer l'efficacité de ce type de dispositif ont été identifiées à l'issue du projet (Thibault Decorme Senach Trousse Goffart et Torres, 2012). Ces pistes restent cependant assez générales, et pour tirer les leçons plus détaillées de l'expérimentation Ecoffices, une "déconstruction" du dispositif a été réalisée à la lumière des travaux conduits dans le champ des technologies persuasives et des applications "gamifiées". Le présent chapitre rend compte de ces compléments d'analyses a posteriori et des pistes d'amélioration qui peuvent être envisagées. La "revisite" du challenge s'appuie sur une grille d’analyse proposée par Negri et Senach (2015) pour jeter les bases d'une approche structurée de la qualité de ces systèmes "ludo-persuasifs" (SLP) qui combinent des composantes ludiques et des composantes de persuasion. We are entering a time when sustainable consumption requires a change of lifestyle. Yet behavioural change is not straightforward. To speed up the necessary changes, attention has been paid to human and social sciences as well as technology breakthrough. New interactive devices combining game and persuasive design have emerged and there is a ray of hope that these devices will facilitate societal shift. This article presents the Ecoffices energy challenge, a behaviour change competition for saving energy in office buildings. The challenge was based on a comprehensive use of ICT (sensors, gamified dashboards, etc.) and the study of new eco-friendly behaviors required advanced usage analysis techniques. Though energy savings did occur, they were less important than expected. An analysis of these results pointed out weaknesses related to technical dysfunctions and difficulties in staying engaged in the competition, but a more detailed analysis of the challenge dynamics was necessary. This paper provides such an analysis, using a grid of " ludo-persuasive " principles presented in Negri and Senach (2015) in order to assess both persuasive and gamification properties of the Ecoffices energy challenge.

Nous publions le 100ème numéro de Regards économiques en ce 12/12/12, jour de fin du monde pour certains, jour marquant l'anniversaire d'une belle aventure entamée voici déjà 10 ans pour d'autres ! En effet, c'est en 2002, à l'initiative de l'IRES, que la revue des économistes de l'UCL a vu le jour avec pour objectif de publier 6 à 8 numéros par an. Avec une moyenne de 10 numéros chaque année, nous sommes bien au-delà de nos espérances ! De quelques centaines d'abonnés en 2002, on est passé en 2012 à plus de 6.000 abonnés qui sont informés de la sortie d'un nouveau numéro. Regards économiques, c'est aussi 111 auteurs différents qui ont tenté de montrer, dans un style qui se veut délibérément pédagogique et non technique, la diversité des regards que les économistes peuvent porter sur des questions socio-économiques importantes. Enfin, les numéros de Regards économiques ont suscité l'intérêt des journalistes puisqu'on compte près de 300 articles dans les principaux organes de presse belges.
 10 ans de contenus riches... mais pourtant gratuits, voilà ce qui a inspiré Paul Belleflamme (UCL) et Xavier Wauthy (FUSL), les auteurs du numéro anniversaire de Regards économiques. Dans leur article intitulé «Economie des contenus numériques : bientôt la fin du gratuit ?», ils nous livrent leur réflexion sur les questions que soulève à long terme la gratuité dans le monde numérique. Face à des contenus surabondants parce que gratuits, ils préconisent toute initiative permettant aux utilisateurs «saturés» de contenus de trier et/ou de prioritiser l'information, quitte à rendre ces services payants.
 On vous rassure d'emblée : Regards économiques reste gratuit et renforce en sus son offre de services grâce à ce tout nouveau site web spécialement conçu pour faciliter l'accès aux articles de la revue.
 Et cerise sur le gâteau, le site web s'enrichit d'un nouveau type d'articles, le «focus», qui donne, avec un regard vif mais toujours aussi rigoureux, un point de vue concis sur des événements de l'actualité. A l'occasion de la sortie du nouveau site web de Regards économiques, nous publions, sur ce site, trois premiers focus.
 Economie des contenus numériques : bientôt la fin du gratuit ?
 Cela fait plusieurs années que la presse écrite traverse des temps difficiles. Ainsi, le groupe Rossel vient d'annoncer un plan d'économies à hauteur de 10 millions d'euros. Même si les licenciements secs devraient être évités, le personnel sera inévitablement réduit (on parle, notamment, d'une réduction de 34 équivalents temps plein au Soir). En cause, essentiellement, la réduction des revenus publicitaires due au ralentissement de l'activité économique.
 La presse écrite doit également faire face aux changements dans les habitudes de consommation de l'information qu'entraîne l'usage de l'internet mobile et des réseaux sociaux. Ainsi, une étude récente du Pew Research Center (think-tank américain) menée aux Etats-Unis montre que de 2010 à 2011, près de deux fois plus d'utilisateurs ont obtenu de l'information via un appareil mobile et près de trois fois plus via les réseaux sociaux; ces chiffres sont encore plus élevés pour la population jeune. C'est sans doute ce qui a motivé le magazine d'actualité hebdomadaire Newsweek à abandonner son édition papier (vieille de 80 ans) au profit d'un format entièrement numérique.
 Mais les défis à relever dans un monde digital où les contenus sont dématérialisés sont au moins aussi importants que dans un monde analogique où ils sont couchés sur papier. Et ceci est vrai pour la presse comme pour tout autre producteur de contenu. Aujourd'hui, n'importe quel contenu se résume en effet à une suite de 0 et de 1, que l'on peut transmettre de manière indistincte sur le réseau à destination de n'importe quel utilisateur doté d'un réceptacle quasi universel. La diffusion de l'information a donc changé radicalement de nature : elle n'est plus incarnée dans un support (un livre, un journal, etc.) mais transmise comme un flux à destination d'un support d'interprétation (une tablette numérique, par exemple). Une conséquence de cette évolution est que la consommation de contenus a peu à peu été perçue comme gratuite par nombres d'utilisateurs.
 L'objectif du centième numéro de Regards Economiques est de revisiter les questions que pose à long terme la gratuité dans le monde digital. La consommation gratuite des contenus numériques pourrait en effet receler en elle-même les ferments de sa disparition. Dans ce numéro, nous identifions et discutons trois problèmes majeurs :
 
 L'extinction de certains contenus. Faute de trouver les moyens de couvrir les coûts de production, certains contenus pourraient ne plus être produits et, en disparaissant, menacer la «media-diversité».
 La saturation de notre attention. Il faut de plus en plus de temps et d'énergie pour identifier, parmi des contenus surabondants parce que gratuits, ceux qui nous sont les plus pertinents et pour en disposer au moment opportun. Traiter individuellement le flot d'information pourrait représenter un coût à terme prohibitif.
 Des embouteillages informationnels. Confrontées à une explosion des flux numériques, les capacités de transmission pourraient être engorgées, ré-instaurant de facto une forme de rareté dans l'accessibilité des contenus, ou de certains d'entre eux.
 
 Le développement d'offres de contenus légales, et payantes soit pour l'utilisateur (Deezer) ou pour la plateforme qui diffuse (YouTube) offre des perspectives de solution pour le premier problème. La où la diffusion de l'information est devenue non coûteuse, des modèles d'affaires commencent à se développer autour de la monétisation d'une consommation triée, partagée, temporalisée en fonction des besoins de chaque utilisateur (par exemple, Apple a introduit une fonction «A lire plus tard» dans la dernière version de son navigateur Safari). Enfin, la gestion des embouteillages informationnels renvoie évidemment à la neutralité supposée du net et à sa pérennité.

Nous publions le 100ème numéro de Regards économiques en ce 12/12/12, jour de fin du monde pour certains, jour marquant l'anniversaire d'une belle aventure entamée voici déjà 10 ans pour d'autres ! En effet, c'est en 2002, à l'initiative de l'IRES, que la revue des économistes de l'UCL a vu le jour avec pour objectif de publier 6 à 8 numéros par an. Avec une moyenne de 10 numéros chaque année, nous sommes bien au-delà de nos espérances ! De quelques centaines d'abonnés en 2002, on est passé en 2012 à plus de 6.000 abonnés qui sont informés de la sortie d'un nouveau numéro. Regards économiques, c'est aussi 111 auteurs différents qui ont tenté de montrer, dans un style qui se veut délibérément pédagogique et non technique, la diversité des regards que les économistes peuvent porter sur des questions socio-économiques importantes. Enfin, les numéros de Regards économiques ont suscité l'intérêt des journalistes puisqu'on compte près de 300 articles dans les principaux organes de presse belges.
 10 ans de contenus riches... mais pourtant gratuits, voilà ce qui a inspiré Paul Belleflamme (UCL) et Xavier Wauthy (FUSL), les auteurs du numéro anniversaire de Regards économiques. Dans leur article intitulé «Economie des contenus numériques : bientôt la fin du gratuit ?», ils nous livrent leur réflexion sur les questions que soulève à long terme la gratuité dans le monde numérique. Face à des contenus surabondants parce que gratuits, ils préconisent toute initiative permettant aux utilisateurs «saturés» de contenus de trier et/ou de prioritiser l'information, quitte à rendre ces services payants.
 On vous rassure d'emblée : Regards économiques reste gratuit et renforce en sus son offre de services grâce à ce tout nouveau site web spécialement conçu pour faciliter l'accès aux articles de la revue.
 Et cerise sur le gâteau, le site web s'enrichit d'un nouveau type d'articles, le «focus», qui donne, avec un regard vif mais toujours aussi rigoureux, un point de vue concis sur des événements de l'actualité. A l'occasion de la sortie du nouveau site web de Regards économiques, nous publions, sur ce site, trois premiers focus.
 Economie des contenus numériques : bientôt la fin du gratuit ?
 Cela fait plusieurs années que la presse écrite traverse des temps difficiles. Ainsi, le groupe Rossel vient d'annoncer un plan d'économies à hauteur de 10 millions d'euros. Même si les licenciements secs devraient être évités, le personnel sera inévitablement réduit (on parle, notamment, d'une réduction de 34 équivalents temps plein au Soir). En cause, essentiellement, la réduction des revenus publicitaires due au ralentissement de l'activité économique.
 La presse écrite doit également faire face aux changements dans les habitudes de consommation de l'information qu'entraîne l'usage de l'internet mobile et des réseaux sociaux. Ainsi, une étude récente du Pew Research Center (think-tank américain) menée aux Etats-Unis montre que de 2010 à 2011, près de deux fois plus d'utilisateurs ont obtenu de l'information via un appareil mobile et près de trois fois plus via les réseaux sociaux; ces chiffres sont encore plus élevés pour la population jeune. C'est sans doute ce qui a motivé le magazine d'actualité hebdomadaire Newsweek à abandonner son édition papier (vieille de 80 ans) au profit d'un format entièrement numérique.
 Mais les défis à relever dans un monde digital où les contenus sont dématérialisés sont au moins aussi importants que dans un monde analogique où ils sont couchés sur papier. Et ceci est vrai pour la presse comme pour tout autre producteur de contenu. Aujourd'hui, n'importe quel contenu se résume en effet à une suite de 0 et de 1, que l'on peut transmettre de manière indistincte sur le réseau à destination de n'importe quel utilisateur doté d'un réceptacle quasi universel. La diffusion de l'information a donc changé radicalement de nature : elle n'est plus incarnée dans un support (un livre, un journal, etc.) mais transmise comme un flux à destination d'un support d'interprétation (une tablette numérique, par exemple). Une conséquence de cette évolution est que la consommation de contenus a peu à peu été perçue comme gratuite par nombres d'utilisateurs.
 L'objectif du centième numéro de Regards Economiques est de revisiter les questions que pose à long terme la gratuité dans le monde digital. La consommation gratuite des contenus numériques pourrait en effet receler en elle-même les ferments de sa disparition. Dans ce numéro, nous identifions et discutons trois problèmes majeurs :
 
 L'extinction de certains contenus. Faute de trouver les moyens de couvrir les coûts de production, certains contenus pourraient ne plus être produits et, en disparaissant, menacer la «media-diversité».
 La saturation de notre attention. Il faut de plus en plus de temps et d'énergie pour identifier, parmi des contenus surabondants parce que gratuits, ceux qui nous sont les plus pertinents et pour en disposer au moment opportun. Traiter individuellement le flot d'information pourrait représenter un coût à terme prohibitif.
 Des embouteillages informationnels. Confrontées à une explosion des flux numériques, les capacités de transmission pourraient être engorgées, ré-instaurant de facto une forme de rareté dans l'accessibilité des contenus, ou de certains d'entre eux.
 
 Le développement d'offres de contenus légales, et payantes soit pour l'utilisateur (Deezer) ou pour la plateforme qui diffuse (YouTube) offre des perspectives de solution pour le premier problème. La où la diffusion de l'information est devenue non coûteuse, des modèles d'affaires commencent à se développer autour de la monétisation d'une consommation triée, partagée, temporalisée en fonction des besoins de chaque utilisateur (par exemple, Apple a introduit une fonction «A lire plus tard» dans la dernière version de son navigateur Safari). Enfin, la gestion des embouteillages informationnels renvoie évidemment à la neutralité supposée du net et à sa pérennité.

Cette thèse présente une analyse de la consommation d’énergie des systèmes de contrôle-commande électriques des machines automatisées en vue de réduire leur consommation d’énergie. Il est notamment présenté les notions associées aux systèmes de contrôle-commande et il est développé des méthodes et un simulateur de consommation d’énergie destiné à l’analyse de la consommation d’énergie. A partir de ce modèle, il est proposé une analyse selon 3 axes : consommation des composants de contrôle-commande pris individuellement, consommation des systèmes de contrôle-commande selon le type de machine et l’assemblage des composants et enfin, consommation dans le temps selon les modes de marche. Ces travaux proposent ainsi une méthodologie d’analyse des consommations et permettent de mettre en évidence que la consommation des systèmes de contrôle-commande est souvent faible comparée à celle des actionneurs, mais qu’il est tout de même possible de réduire d’un facteur 2 la consommation d’énergie<br>This thesis presents an analysis of energy consumption of control systems of automated machines. The main objective is to reduce energy consumption of control part. In this document, we present notions related with control systems and we develop methods and an energy consumption simulator which is an analysis tool of energy consumption. Thus, we make an analysis according 3 axes: energy consumption of each control part, consumption of control systems according to choice of components and consumption according to operating modes. So this work proposes an energy consumption methodology and makes it possible to show that energy consumption of control systems is often low with respect to energy consumed by actuators. However, it is possible to reduce by 2 energy consumption of control

La collecte automatisée à grande échelle des données de consommation énergétique soulève de nouveaux problèmes d'optimisation. La problématique abordée dans cette thèse est de proposer des solutions pour la modélisation et la résolution de modèles d’optimisation pour la gestion de la consommation d’énergie multi-flux. Les données de consommation sont représentées sous forme de série temporelle. Nous développons dans un premier temps des modèles déterministes et robustes pour l’optimisation de la souscription de contrat d'électricité. Ce problème est formulé comme la minimisation d'une fonction objectif convexe sous contraintes de structure spéciale (contraintes d'ordre); il est résolu par un nouvel algorithme efficace qui réduit considérablement l'effort de calcul, en présence d'une grande quantité de données, nécessaire pour évaluer la fonction objectif. Nous présentons ensuite des modèles déterministes et robustes autour de la gestion optimale des réseaux d'eau en utilisant une stratégie automatisée basée sur l'utilisation des niveaux de marnages. Nous montrons également que le problème peut être réduit en problèmes journaliers plus petits sans perdre trop de précision. Des résultats numériques sont présentés et révèlent la possibilité de fortes économies dans les différents systèmes énergétiques étudiés<br>The large-scale automated collection of energy consumption data raises new optimization problems. The issue addressed in this thesis is to propose solutions for modeling and solving optimization models for multi-stream energy consumption management. The consumption data are represented as a time series.We first develop deterministic and robust models for the optimization of electricity contracting. This problem is formulated as the minimization of a convex objective function under special structure constraints (order constraints); it is solved by a new efficient algorithm that considerably reduces the computational effort, in the presence of a large amount of data, needed to evaluate the objective function. We then present deterministic and robust models around the optimal management of water networks using an automated strategy based on the use of trigger levels. We also show that the problem can be reduced to smaller daily problems without losing too much accuracy. Numerical results are presented and reveal the possibility of strong savings in the different energy systems studied

Dans cette thèse, nous enrichissons et appliquons la théorie des processus de Poisson spatiaux pour résoudre certains problèmes issus de la conception et du déploiement des réseaux cellulaire. Cette thèse comporte deux parties principales. La première partie est consacrée à la résolution de quelques problèmes de dimensionnement et de couverture des réseaux cellulaires. Nous calculons la probabilité de surcharge de systèmes OFDMA grâce aux inégalités de concentration et aux développements d'Edgeworth, pour lesquels nous prouvons des bornes d'erreur explicites, et nous l'appliquons à résoudre un problème de dimensionnement. Nous calculons également la probabilité d'outage et le taux de handover pour un utilisateur typique. La seconde partie est consacrée à l'étude de différents modèles pour la consommation d'énergie dans les réseaux cellulaires. Dans le premier modèle, l'emplacement initial des utilisateurs forme un processus de Poisson ponctuel et à chaque utilisateur est associé un processus d'activité de type ON-OFF. Dans le second modèle, l'arrivée des utilisateurs constitue un processus de Poisson en espace et en temps, une dynamique connue sous le nom de dynamique de Glauber. Nous étudions également l'impact de la mobilité des utilisateurs en supposant que les utilisateurs se déplacent de manière aléatoire pendant leur séjour. Nous nous intéressons dans toutes ces situations, à la distribution de l'énergie consommée par une station de base. Cette énergie est divisée en deux parties: la partie additive et la partie diffusive. Nous obtenons des expressions analytiques pour les moments de la partie additive ainsi que la moyenne et la variance de l'énergie totale consommée. Nous trouvons une borne d'erreur pour l'approximation gaussienne de la partie additive. Nous prouvons que la mobilité des utilisateurs a un impact positif sur la consommation d'énergie. Il n'augmente ni ne réduit l'énergie consommée en moyenne, mais réduit sa variance à 0 en régime de mobilité élevé. Nous caractérisons aussi le taux de convergence en fonction de la vitesse des utilisateurs<br>Nowadays, cellular technology is almost everywhere. It has had an explosive success over the last two decades and the volume of traffic will still increase in the near future. For this reason, it is also regarded as one cause of worldwide energy consumption, with high impact on carbon dioxide emission. On the other hand, new mathematical tools have enabled theconception of new models for cellular networks: one of these tools is stochastic geometry, or more particularly spatial Poisson point process. In the last decade, researchers have successfully used stochastic geometry to quantify outage probability, throughput or coverage of cellular networks by treating deployment of mobile stations or (and) base stations as Poisson point processes on a plane. These results also take into account to impact of mobility on the performance of such networks. In this thesis, we apply the theory of Poisson point process to solve some problems of cellular networks, in particular we analyze the energy consumption of cellular networks. This thesis has two main parts. The first part deals with some dimensioning and coverage problems in cellular network. We uses stochastic analysis to provide bounds for theoverload probability of OFDMA systems thanks to concentration inequalities and we apply it to solve a dimensioning problem. We also compute the outage probability and handover probability of a typical user. The second part is dedicated to introduce different models for energy consumption of cellular networks. In the first model, the initial location of users form a \PPP\ and each user is associated with an ON-OFF process of activity. In the second model, arrival of users forms a time-space \PPP. We also study the impact of mobility of users by assuming that users randomly move during its sojourn. We focus on the distribution of consumed energy by a base station. This consumed energy is divided into the additive part and the broadcast part. We obtain analytical expressions for the moments of the additive part as well as the mean and variance of the consumed energy. We are able to find an error bound for Gaussian approximation of the additive part. We prove that the mobility of users has a positive impact on the energy consumption. It does not increase or decrease the consumed energy in average but reduces its variance to zero in high mobility regime. We also characterize the convergent rate in function of user's speed

L’objectif principal de cette thèse consiste à modéliser la consommation d’énergie d’une application particulière fonctionnant sur un appareil mobile. Nous proposons un modèle de suivi du comportement énergétique, nous décrivons également une méthodologie pour identifier les paramètres du modèle. À cette fin, nous avons analysé une collection de données expérimentales recueillies lors de mon tour de France en fauteuil roulant électrique. Nous avons appliqué des outils statistiques pour obtenir les paramètres du modèle. Nous validons enfin le modèle en comparant les résultats avec d’autres données expérimentales.La première étude de cas permet de comparer l’évolution du coût énergétique dans les environnements mobiles des différents composants des smartphones en se basant sur des plusieurs modèles énergétiques.— La deuxième étude de cas traite l’évaluation, les mesures du coût d’énergie consommée et les problèmes rencontrés dans les méthodes utilisées pour l’évaluation de la consommation d’énergie. Pour une meilleure évaluation, on a introduit le cas d’étude du comportement énergétique en utilisant les machines virtuelles.— La troisième étude de cas est basée sur le traitement des résultats des mesures obtenues lors de mon tour de France en fauteuil roulant électrique connecté. L’objectif consiste en une gestion anticipée des ressources, en réalisant des mesures réelles, ensuite, de faire le suivi du comportement énergétique dans un environnement réel et diversifié. Le modèle peut être utilisé pour définir une fréquence optimale en termes de consommation d’énergie pour des situations précises sans trop dégrader la qualité de service souhaitée par l’utilisateur<br>The main goal of this thesis is to model the power consumption of a particular application running on a mobile device. We propose a model of energy behavior monitoring, we also describe a methodology to identify the parameters of the model. To this end, we analyzed a collection of experimental data collected during my tour de France in an electric wheelchair. We applied statistical tools to obtain the parameters of the model. Finally, we validate the model by comparing the results with other experimental data.The first case study compares the evolution of the energy cost in the mobile environments of the different components of smartphones based on several energy models.- The second case study deals with the evaluation, the measurements of the energy cost consumed and the problems encountered in the methods used for the evaluation of energy consumption. For a better evaluation, the case study of energy behavior was introduced using the virtual machines.- The third case study is based on the treatment of the results of the measurements obtained during my tour of France in a connected electric wheelchair. The goal is to anticipate resource management, realizing measurements, and then tracking energy behavior in a real and diverse environment. The model can be used to define an optimal frequency in terms of energy consumption for specific situations without degrading the quality of service desired by the user

Les travaux de recherche présentés dans cette thèse abordent la prise en compte de la consommation d’énergie lors du développement de modèles hiérarchiques pour le développement de systèmes électroniques complexes. Une chaîne de communication sans fil Bluetooth Low-Energy (B-LE) a été créée, l’objectif étant d’estimer la durée de vie de la batterie du système complet, lors des différentes phases de développement. Dans un premier temps, le comportement énergétique du segment numérique a été étudié, en s’appuyant sur un modèle en systèmeC. Une analyse des différentes stratégies de découverte de dispositifs a été menée, considérant la consommation moyenne comme facteur d’optimisation. La modélisation du transceiver radio à partir de blocs comportementaux permet d’estimer la consommation énergétique du système complet et son influence sur le taux d’erreur par bit (TEB). La conception d’un amplificateur de puissance est présentée, à partir des spécifications, jusqu’à son design et à sa fabrication. Deux méthodes sont proposées pour l’extraction de la consommation de puissance, menant à des modèles comportementaux plus précis, tout en gardant des temps de simulation acceptables<br>The different results presented in this thesis focus on considering the energy consumption, during the development of hierarchical models for the design and verification of complex electronic systems. A wireless communication system was developed, complying to the Bluetooth Low-Energy (B-LE) standard, to estimate the whole system’s energy consumption, during the development phases. Initially, the energetic behaviour of the digital segment was studied, following the virtual prototyping approach. At the network level, an analysis of the different scan and advertisement strategies could be conducted, considering the device’s average power consumption as the optimization factor. Following, the radio transceiver’s modelling, using behavioural blocks, allows the estimation of the whole system’s energy consumption, as well as its influence over the system’s bit-error rate (BER). Finally the design of a power amplifier is presented, starting with its specification, through the architectural exploration and choice, until the circuit’s design and tape-out. Two methods are then proposed for the extraction of the power consumption, leading to refined accurate behavioural models, with minimal increase in simulation times

En octobre 2014, l'Agence De l'Environnement et de la Maîtrise de l'Energie (ADEME) en coopération avec l'entreprise ENEDIS (anciennement ERDF pour Électricité Réseau Distribution France) a démarré un projet de recherche dénommé "smart-grid SOLidarité-ENergie-iNovation" (SOLENN) avec comme objectifs l'étude de la maîtrise de la consommation électrique par un accompagnement des foyers et la sécurisation de l'approvisionnement électrique entre autres. Cette thèse s'inscrit dans le cadre des objectifs susnommés. Le projet SOLENN est piloté par l'ADEME et s'est déroulé sur la commune de Lorient. Le projet a pour but de mettre en œuvre une pédagogie pour sensibiliser les foyers aux économies d'énergie. Dans ce contexte, nous abordons une méthode d'estimation des quantiles extrêmes et des probabilités d'événements rares pour des données fonctionnelles non-paramétriques qui fait l'objet d'un package R. Nous proposons ensuite une extension du fameux modèle de Cox à hasards proportionnels et permet l'estimation des probabilités d'événements rares et des quantiles extrêmes. Enfin, nous donnons l'application de certains modèles statistique développés dans ce document sur les données de consommation électrique et qui se sont avérés utiles pour le projet SOLENN. Une première application est en liaison avec le programme d'écrêtement mené par ENEDIS afin de sécuriser le fonctionnement du réseau électrique. Une deuxième application est la mise en place du modèle linéaire pour étudier l'effet de plusieurs visites individuelles sur la consommation électrique<br>In October 2014, the French Environment &amp; Energy Management Agency with the ENEDIS company started a research project named SOLENN ("SOLidarité ENergie iNovation") with multiple objectives such as the study of the control of the electric consumption by following the households and to secure the electric supply. The SOLENN project was lead by the ADEME and took place in Lorient, France. The main goal of this project is to improve the knowledge of the households concerning the saving of electric energy. In this context, we describe a method to estimate extreme quantiles and probabilites of rare events which is implemented in a R package. Then, we propose an extension of the famous Cox's proportional hazards model which allows the etimation of the probabilites of rare events. Finally, we give an application of some statistics models developped in this document on electric consumption data sets which were useful for the SOLENN project. A first application is linked to the electric constraint program directed by ENEDIS in order to secure the electric network. The houses are under a reduction of their maximal power for a short period of time. The goal is to study how the household behaves during this period of time. A second application concern the utilisation of the multiple regression model to study the effect of individuals visits on the electric consumption. The goal is to study the impact on the electric consumption for the week or the month following a visit

Dans cette thèse, nous enrichissons et appliquons la théorie des processus de Poisson spatiaux pour résoudre certains problèmes issus de la conception et du déploiement des réseaux cellulaire. Cette thèse comporte deux parties principales. La première partie est consacrée à la résolution de quelques problèmes de dimensionnement et de couverture des réseaux cellulaires. Nous calculons la probabilité de surcharge de systèmes OFDMA grâce aux inégalités de concentration et aux développements d'Edgeworth, pour lesquels nous prouvons des bornes d'erreur explicites, et nous l'appliquons à résoudre un problème de dimensionnement. Nous calculons également la probabilité d'outage et le taux de handover pour un utilisateur typique. La seconde partie est consacrée à l'étude de différents modèles pour la consommation d'énergie dans les réseaux cellulaires. Dans le premier modèle, l'emplacement initial des utilisateurs forme un processus de Poisson ponctuel et à chaque utilisateur est associé un processus d'activité de type ON-OFF. Dans le second modèle, l'arrivée des utilisateurs constitue un processus de Poisson en espace et en temps, une dynamique connue sous le nom de dynamique de Glauber. Nous étudions également l'impact de la mobilité des utilisateurs en supposant que les utilisateurs se déplacent de manière aléatoire pendant leur séjour. Nous nous intéressons dans toutes ces situations, à la distribution de l'énergie consommée par une station de base. Cette énergie est divisée en deux parties: la partie additive et la partie diffusive. Nous obtenons des expressions analytiques pour les moments de la partie additive ainsi que la moyenne et la variance de l'énergie totale consommée. Nous trouvons une borne d'erreur pour l'approximation gaussienne de la partie additive. Nous prouvons que la mobilité des utilisateurs a un impact positif sur la consommation d'énergie. Il n'augmente ni ne réduit l'énergie consommée en moyenne, mais réduit sa variance à $0$ en régime de mobilité élevé. Nous caractérisons aussi le taux de convergence en fonction de la vitesse des utilisateurs<br>Nowadays, cellular technology is almost everywhere. It has had an explosive success over the last two decades and the volume of traffic will still increase in the near future. For this reason, it is also regarded as one cause of worldwide energy consumption, with high impact on carbon dioxide emission. On the other hand, new mathematical tools have enabled theconception of new models for cellular networks: one of these tools is stochastic geometry, or more particularly spatial Poisson point process. In the last decade, researchers have successfully used stochastic geometry to quantify outage probability, throughput or coverage of cellular networks by treating deployment of mobile stations or (and) base stations as Poisson point processes on a plane. These results also take into account to impact of mobility on the performance of such networks. In this thesis, we apply the theory of Poisson point process to solve some problems of cellular networks, in particular we analyze the energy consumption of cellular networks. This thesis has two main parts. The first part deals with some dimensioning and coverage problems in cellular network. We uses stochastic analysis to provide bounds for theoverload probability of OFDMA systems thanks to concentration inequalities and we apply it to solve a dimensioning problem. We also compute the outage probability and handover probability of a typical user. The second part is dedicated to introduce different models for energy consumption of cellular networks. In the first model, the initial location of users form a \PPP\ and each user is associated with an ON-OFF process of activity. In the second model, arrival of users forms a time-space \PPP. We also study the impact of mobility of users by assuming that users randomly move during its sojourn. We focus on the distribution of consumed energy by a base station. This consumed energy is divided into the additive part and the broadcast part. We obtain analytical expressions for the moments of the additive part as well as the mean and variance of the consumed energy. We are able to find an error bound for Gaussian approximation of the additive part. We prove that the mobility of users has a positive impact on the energy consumption. It does not increase or decrease the consumed energy in average but reduces its variance to zero in high mobility regime. We also characterize the convergent rate in function of user's speed

Le travail de thèse consiste à construire un modèle pour une prospective énergétique à long terme dans le but d'estimer l'effet des politiques énergétiques et environnementales sur les choix technologiques futures des secteurs industriels. L'accent a été mis sur les industries grandes consommatrices d'énergie (IGCE), pour 29 pays européen et pour un horizon de temps allant jusqu'à 2050. L'outil de modélisation appliqué dans cette étude est le modèle TIMES (famille du modèle MARKAL, il s'agit d'un générateur de modèle d'optimisation de type Bottom-up basé sur la programmation linéaire). L'étude est réalisée dans le cadre d'un partenariat entre EDF R&amp;D et le Centre de Mathématiques appliquées (CMA) de l'Ecole des Mines de Paris. Dans notre analyse, nous avons identifié pour chaque secteur industriel, plusieurs technologies concurrentes. Elles sont choisies par le modèle sous la base de leur coût global actualisé en intégrant l'ensemble des contraintes (prix d'énergie, taxe sur le CO2, plafond sur les émissions…). La capacité à installer dépend étroitement de la demande finale qu'il faut satisfaire pour chaque période sur l'ensemble de l'horizon de temps considéré. Selon les contraintes imposées, les résultats obtenus permettent de : - tracer l'image de l'industrie (profil de production technologique), - calculer les consommations énergétiques et les potentiels d'économies d'énergies réalisables, - estimer les émissions de dioxyde de carbone résultantes. Ce travail indique qu'il existe encore un important potentiel d'économies d'énergie et de réductions des émissions de dioxyde de carbone dans l'ensemble des secteurs industriels<br>Among the energy users in France and Europe, some industrial sectors are very important and should have a key role when assessing the final energy demand patterns in the future. The aim of our work is to apply a prospective model for the long range analysis of energy/technology choices in the industrial sector, focussing on the energy-intensive sectors. The modelling tool applied in this study is the TIMES model (family of best known MARKAL model). It is an economic linear programming model generator for local, national or multi regional energy systems, which provides a technology-rich basis for estimating energy dynamics over a long term, multi period time. We illustrate our work with nine energy-intensive industrial sectors: paper, steel, glass, cement, lime, tiles, brick, ceramics and plaster. It includes a detailed description of the processes involved in the production of industrial products, providing typical energy uses in each process step. In our analysis, we identified for each industry, several commercially available state-of-the-art technologies, characterized and chosen by the Model on the basis of cost effectiveness. Furthermore, we calculated potential energy savings, carbon dioxide emissions' reduction and we estimated the energy impact of a technological rupture. This work indicates that there still exists a significant potential for energy savings and carbon dioxide emissions' reduction in all industries

Les réseaux de capteurs sans fil sont constitués de nœuds de petite taille équipée d’une unité de calcul, de capteurs et d’une unité de communication sans fil qui rend possible la communication entre les nœuds. La consommation d’énergie est en général le paramètre à optimiser à tous les niveaux de la conception d’un nœud de réseau de capteurs sans fil car ces dispositifs sont généralement alimentés par des batteries de petite taille. Pour prolonger l’autonomie d’un nœud, il est nécessaire d’utiliser un système permettant de récupérer une partie de l’énergie disponible dans l’environnement. L’objectif de cette thèse est de proposer un environnement de simulation et une bibliothèque de modèles pour l’analyse de nœuds d’un réseau de capteurs avec récupération d’énergie, avec une attention particulière pour les politiques de gestion de la consommation d’énergie<br>Wireless Sensor Networks are composed of nodes equipped with a computational unit, sensors and a radio transceiver. Energy consumption is a major challenge in the WSN domain, and energy efficient solutions are required because the nodes carry a limited amount of power. Energy harvesting technologies can be used to scavenge energy from the environment, thus prolonging the lifespan of a WSN node. The goal of this thesis is on power management techniques

Ce chapitre s’inscrit dans la caractérisation du danger, une des quatre étapes de l’évaluation du risque. Il est totalement dédié aux modèles dose-réponse, c’est-à-dire aux modèles mathématiques reliant la quantité de microorganismes ingérés via la consommation d’un aliment (la dose) à la probabilité d'infection et de maladie de l’hôte (la réponse).