Dissertations / Theses: 'Optimisation de la consommation énergétique'

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Benali, Wissem. "Modélisation et optimisation de la consommation énergétique d'un système de communication Wi-Fi." Thesis, Ecole nationale supérieure Mines-Télécom Atlantique Bretagne Pays de la Loire, 2017. http://www.theses.fr/2017IMTA0041/document.

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Abstract:

La forte augmentation du nombre de terminaux connectés ces dernières années et l'utilisation croissante des technologies de communication impacte de manière non négligeable la facture énergétique. Pour enrayer cette augmentation de la consommation énergétique, il devient primordial de pouvoir comparer en termes de consommation les algorithmes de communications numériques, afin de développer l'architecture de transmission la moins énergivore. Dans cette thèse, la couche physique des standards Wi-Fi IEEE 802.11ac est analysée sous un angle énergétique. La puissance dissipée dans les circuits pour faire fonctionner les algorithmes de traitement de signal est prise en compte en plus de la puissance d'émission d'antenne classique. La méthodologie mise en œuvre inclut à la fois des simulations et des développements sur plateforme matérielle (FPGA), permettant d'obtenir des évaluations de la consommation plus réalistes. Nous avons dans un premier temps analysé de façon isolée les éléments composant les chaines de communications numériques. Puis nous avons intégré les périodes d'activité et d'inactivité de chaque élément dans le calcul de la consommation énergétique globale des chaines. Nous proposons une méthode pratique et efficace d'estimation de la consommation, incluant une base de données issue de simulations, et une analyse théorique des taux d'activité de chaque élément de la chaine. Ces résultats permettent d'analyser la répartition de la consommation en puissance des éléments composant les émetteurs et les récepteurs, et de comparer diverses architectures et jeux de paramètres. En particulier, nous avons évalué l'impact de deux architectures de Transformées de Fourier Rapides sur la consommation globale du système
The strong increase of the number of connected devices in recent years and the increasing use of communication technologies has a significant impact on the energy bill. To stop the increase in energy consumption, it is essential to be able to compare the digital communication algorithms in terms of consumption, in order to develop the most energy-efficient transmission architecture.In this thesis, the IEEE 802.11ac Wi-Fi standard of physical layer is analyzed at an energy point of view. The power dissipated in the circuits for operating the signal processing algorithms is taken into account in addition to the antenna transmission power. The implemented methodology includes both simulations and developments on a hardware platform (FPGAs), resulting in more realistic consumption assessments.First, we analyzed separately the components of the digital communications chains. Then we integrated the periods of activity and inactivity of each element in the calculation of the global energy consumption of the chains. We propose a practical and efficient method of estimating consumption, including a database derived from simulations, and a theoretical analysis of the activity rates of each element of the chain.These results make it possible to analyze the distribution of the power consumption of the elements composing transmitters and receivers, and to compare various architectures and sets of parameters. In particular, we evaluated the impact of two Fast Fourier Transform architectures on overall system consumption

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Arcaya, Jordan Alexis. "Optimisation de la consommation énergétique sous contrainte de QoS pour des lunettes connectées intelligentes." Thesis, Université Côte d'Azur, 2021. http://www.theses.fr/2021COAZ4027.

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Abstract:

De nos jours, de plus en plus d’objets se connectent à Internet formant l’Internet des Objets (IoT). Les wearables, une classe de dispositifs constituant l’IoT, sont des équipements portés par un utilisateur qui permettent de détecter et traiter des signaux physiologiques. Le porteur de l’équipements peut ainsi recevoir directement des informations qualitatives sur son état de santé par exemple. Les données collectées pouvant par ailleurs être transmises sur le cloud pour une analyse plus approfondie. C’est dans ce contexte que la start-up Ellcie-Healthy développe des lunettes connectées intelligentes. L’objectif est d’améliorer la qualité de vie des utilisateurs et d‘éviter certains risques pour leur santé et leur sécurité (e.g. la détection des chutes). Pour cela, de nombreux capteurs ont été intégrés dans ces lunettes connectées afin de collecter et envoyer des données physiques, physiologiques et environnementales vers une passerelle, typiquement un smartphone. Or, concevoir des dispositifs wearables comporte de nombreux challenges tels que la consommation énergétique, la qualité de service (QoS) ou leur miniaturisation. Ces contraintes de conception, telles que l’autonomie ou la QoS, doivent être adressées tôt dans la phase de conception afin de garantir un respect des contraintes et des besoins utilisateurs. Dans cette thèse, nous proposons ainsi une méthodologie basée sur une approche de modélisation de haut niveau. L’objectif est d’aider les concepteurs, tôt dans le flot de conception, à effectuer les meilleurs choix des configurations matérielles et logicielles. Dans ce but, nous avons tout d’abord proposé des modèles analytiques de consommation de puissance pour les différents modules composant les lunettes connectées. Ces modèles, élaborés à partir de données mesurées directement sur des prototypes matériels, permettent pour différents scénarios applicatifs d’estimer la puissance consommée moyenne du système, et donc son autonomie. Les contraintes de performances (ou QoS) ont également été considérées dans notre approche de niveau système. L’application de détection de l’endormissement au volant, développée par Ellcie-Healthy, a été étudiée afin d’identifier les configurations matérielles et logicielles impactant le plus la consommation énergétique et la performance (i.e. la QoS liée à la détection des clignements des yeux). Une solution, basée sur un algorithme de réseaux de neurones convolutifs (CNN), a été proposée afin d’améliorer les performances de l’application. Bien que plus contraignantes en termes de temps d’exécution et d’empreinte mémoire, nous avons montré qu’il est possible d’exécuter ce type d’algorithme CNN at the edge (i.e. sur un microcontrôleur). Durant cette thèse, un banc de test a également été développé afin d’évaluer les conditions de sécurité et le phénomène de vieillissement des batteries. L’utilisation de cette plateforme expérimentale a permis de collecter de nombreuses informations liées au processus de charge/décharge de diverses batteries utilisées par l’entreprise. Différents modèles de batterie data-driven ont ainsi été proposés et validés pour différents cas d’usage. L’ensemble de ces modèles ont été intégrés dans un environnement de simulation, permettant ainsi de modéliser et simuler les versions actuelles ou futures des lunettes connectées intelligentes. Les concepteurs peuvent alors rapidement évaluer l’impact de différentes configurations matérielles et logicielles ou de politiques de gestion de l’énergie sur l’autonomie et les performances du système. Cette méthodologie générique de modélisation et simulation permet également de considérer d’autres types de dispositifs wearables
A growing number of physical objects are being connected to the Internet at an unprecedented rate realizing the idea of the Internet of Things (IoT). Wearables are a class of IoT devices worn on the body that can detect and process physiological signals. A wearable can then give bio-feedback to the wearer or send information to the cloud for further analysis. In this context, the Ellcie-Healthy start-up is developing an intelligent and connected eyewear solution with the aim at improving the user’s quality of life and to prevent risks for their health and safety. To do so, several sensors are integrated into the wearable eyeglass to collect and send physical, physiological and environmental information towards a gateway, typically a smartphone. Designing wearable devices deals with numerous challenges such as the energy consumption, the quality of service (QoS) and the scalability, to cite only a few. Several design constraints, such as the autonomy and QoS, must be addressed early in the design flow to ensure the wearable device will meet the user requirements. In this PhD thesis, we propose a simulation flow based on a system-level modeling approach to help designers making the best choices of hardware/software settings early in the design phase. To do so, we have first developed analytical power models for the Ellcie Healthy smart glasses. These models, built from data measured on the real platform, allow estimating the average power consumption of the system, and so the battery lifetime, for different application scenarios. Then, performance constraints have also been considered in our system-level approach. The drowsiness detection application, developed at Ellcie Healthy, has been profiled to identify the hardware and software configurations impacting the most the energy consumption and the application QoS, i.e. the detection performance. A solution based on a Convolutional Neural Network (CNN) has been proposed to further improve the drowsiness detection QoS. We have also demonstrated that it is possible to execute this CNN at the edge (i.e. on a micro-controller). A battery testbench has also been developed to evaluate battery safety conditions as well as the aging phenomenon. Using this experimental platform, a significant amount of information on the battery charge/discharge process has been collected. A data-driven battery model has been proposed and validated. All these models have been integrated into a simulation framework which allows modeling and simulating existing or future versions of the smart connected glasses. Using this framework, designers can rapidly investigate trade-offs between hardware and/or software settings, as well as study system autonomy and application QoS. In addition, this simulation flow can be used to evaluate power management strategies from a high-level point of view

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Heinrich, Franz. "Modélisation, prédiction et optimisation de la consommation énergétique d'applications MPI à l'aide de SimGrid." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2019. http://www.theses.fr/2019GREAM018/document.

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Abstract:

Les changements technologiques dans la communauté du calcul hauteperformance (HPC) sont importants, en particulier dans le secteurdu parallélisme massif avec plusieurs milliers de cœurs de calcul sur unGPU unique ou accélérateur, et aussi des nouveaux réseaux complexes.La consommation d’énergie de ces machines continuera de croître dans les années à venir,faisant de l’énergie l’un des principaux facteurs de coût.Cela explique pourquoi même la métrique classique"flop / s", généralement utilisé pour évaluer les applications HPC etles machines, est progressivement remplacé par une métrique centré surl’énergie en "flop / watt".Une approche pour prédire la consommation d'énergie se fait parsimulation, cependant, une prédiction précise de la performance estcruciale pour estimer l’énergie. Dans cette thèse, nouscontribuons à la prédiction de performance et d'énergie des architectures HPC.Nous proposons un modèle énergétique qui a été implémenté dans unsimulateur open source, sg. Nous validons ce modèle avec soin eten le comparant systématiquement avec des expériences réelles.Nous utilisons cette contribution pour évaluer les projetsexistants et nous proposons de nouveaux governors DVFS spécialementconçus pour le contexte HPC
The High-Performance Computing (HPC) community is currently undergoingdisruptive technology changes in almost all fields, including a switch towardsmassive parallelism with several thousand compute cores on a single GPU oraccelerator and new, complex networks. Powering a massively parallel machinebecomesThe energy consumption of these machines will continue to grow in the future,making energy one of the principal cost factors of machine ownership. This explainswhy even the classic metric "flop/s", generally used to evaluate HPC applicationsand machines, is widely regarded as to be replaced by an energy-centric metric"flop/watt".One approach to predict energy consumption is through simulation, however, a pre-cise performance prediction is crucial to estimate the energy faithfully. In this thesis,we contribute to the performance and energy prediction of HPC architectures. Wepropose an energy model which we have implemented in the open source SimGridsimulator. We validate this model by carefully and systematically comparing itwith real experiments. We leverage this contribution to both evaluate existingand propose new DVFS governors that are part*icularly designed to suit the HPCcontext

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Filfli, Sila. "Optimisation bâtiment / système pour minimiser les consommations dues à la climatisation." Phd thesis, École Nationale Supérieure des Mines de Paris, 2006. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00002199.

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Abstract:

La consommation annuelle totale moyenne en France dans le secteur tertiaire varie entre 300 et 380 kWh/m². Cette consommation se rapporte à l'ensemble des usages énergétiques du bâtiment: chauffage, climatisation, ventilation, éclairage, bureautique, auxiliaires et ECS. Ce travail a donné une méthode pour déterminer les meilleures combinaisons de solutions techniques existantes ou émergentes permettant de réduire les consommations énergétiques dans les bâtiments climatisés du secteur tertiaire. La réduction obtenue est d'un facteur 4 à 5. Une typologie représentative a été mise en place pour chaque secteur et les scénarios nécessaires pour effectuer les simulations définis. Une matrice de sélection du type de système par type de bâtiment a été fixée. Un niveau simplifié de modélisation des systèmes compatible avec les outils de prévision d'énergie a été employé. Vu le très grand nombre de variables à étudier, le nombre de simulations à effectuer et le traitement des résultats nécessite un temps énorme. Ce problème a été résolu par l'emploi de plans d'expériences fractionnaires. Cette méthode est nouvelle dans le domaine du bâtiment et répond à la question fréquente de réduction du nombre de simulation. Un modèle paramétrique de consommation a ainsi été élaboré. Il permet d'évaluer l'effet de chaque paramètre étudié sur les différentes postes consommateurs et la consommation annuelle totale. Ce modèle pourra servir à déduire la rentabilité des solutions et contribuer à une optimisation économique. La thèse traite la question d'un effet contradictoire possible de l'isolation sur la minimisation des consommations de refroidissement et de chauffage. Deux secteurs principaux du tertiaire sont étudiés: bâtiments de bureaux et bâtiments de santé. Le premier secteur est présenté dans l'intégralité de ses aspects tandis que le deuxième est traité brièvement. Le travail a permis d'élaborer une méthodologie complète pour minimiser les consommations énergétiques annuelles et pour étudier l'effet de chaque paramètre sur cette consommation.

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Durand-Estebe, Baptiste. "Optimisation énergétique du rafraichissement des datacenters." Thesis, Bordeaux, 2014. http://www.theses.fr/2014BORD0088/document.

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Abstract:

De nos, jours avec la démocratisation des équipements électroniques et l’explosions des services informatiques proposés sur le web, la consommation des datacenters devient un enjeu énergétique et économique majeur. Ce terme qui peut être traduit par « centre de calcul », désigne les infrastructures qui hébergent et font fonctionner en permanence des serveurs informatiques. Son rôle est de fournir aux équipements électroniques un environnement thermique adapté, ainsi qu’une alimentation électrique stable de manière à assurer une très grande sécurité de fonctionnement. Mais l’activité permanente des serveurs génère de grandes quantités de chaleurs, et un refroidissement permanent est nécessaire. Cette étude à pour objectif de mieux comprendre les phénomènes physiques qui interviennent dans le fonctionnement des datacenters afin d’apporter des solutions pour optimiser leur fonctionnement et diminuer leur consommation. A l’aide de simulations numériques, nous étudions les écoulements d’air et les transferts de chaleur qui interviennent dans la salle informatique, et nous proposons un nouveau modèle numérique qui permet de simuler le comportement des serveurs de nouvelle génération. Puis, grâce à une méthode de type POD, couplée au logiciel TRNSYS, nous développons un modèle « transversal » capable de simuler le fonctionnement complet d’un centre de calcul depuis les équipements informatiques, jusqu’au système de production d’air froid. Finalement, ce dernier est employé pour concevoir et tester un système de régulation adaptatif qui permet de réduire significativement les consommations d’énergie
Nowadays, with the constant evolution of Information Technology (IT) equipments, the energy consumption of datacenter over the world becomes a major concern. These infrastructures are designed to provide an adapted thermal environment and an uninterrupted power supply to the IT servers, in order to guarantee a high level of reliability. However, the constant activity of electronic equipments releases a large amount of heat, and requires a constant cooling. Thus the objective of this work is to study the physical phenomena involved in an operating datacenter, in order to optimize the process and to reduce its energy consumption. Using numerical simulation, we study the air flow and the heat transfers happening in the servers’ room. To quantify the impact of new generation servers on the cooling process, we propose a numerical model that simulates the behavior of “blade” server. Then, using a Proper Orthogonal Decomposition (POD) method linked to the software TRNSYS, we propose a new “transversal” model, that simulates a datacenter behavior from the servers to the cooling plant. This model is used to develop a new adaptive regulation strategy, which constantly optimizes the system in order to ensure a safe thermal environment, and provides large energy savings

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Sid, Salima. "Opérations unitaires et outils procédés pour une optimisation énergétique de stations d'épuration méditerranéennes." Thesis, Montpellier, 2017. http://www.theses.fr/2017MONTT111.

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Abstract:

Le déploiement de processus biologiques intensifiés s’accélère en traitement des eaux usées au regard des volumes importants à traiter et des avantages apportés : compacité, temps de traitement et qualité d’eaux. Cependant, cette intensification se fait souvent au détriment d’une consommation importante d’énergie qui reste le principal défi à relever. Pour cela, deux systèmes intensifs ont été analysés: un bioréacteur à membrane (BàM, 64000 eqH) et un procédé de boues activé conventionnel (BAC24000 eqH). Dans un premier temps, toutes les dépenses énergétiques de ces stations ont été quantifiées puis sectorisées, pour ensuite, définir des coûts de référence et proposer des stratégies de réduction d’énergie. L’audit énergétique pour ces deux stations confirme que l’aération est le poste le plus consommateur (Pour le BAC, la consommation totale de la station vaut 0.82 kWh/m3traité dont 44% sont dus à l’aération).Si de nombreux postes de dépenses énergétiques s’avèrent immuables, plusieurs facteurs influencent cependant ces consommations: La capacité hydraulique, la température, l’âge des boues... L’analyse des stations sur plus de trois ans de fonctionnement souligne les facteurs influençant cette consommation spécifique (kWh/m3traité) : débit entrant (saisonnalité) et concentrations en MES dans les bassins biologiques. Ainsi, une optimisation énergétique a été faite en mixant les données terrains avec des simulations sous GPS-X. Les résultats ont ainsi permis de relier les dépenses énergétiques (demande en oxygène) avec la production de boue. L’introduction d’un paramètre  permet de trouver en fonction des contraintes locales (Couts du kWh et de l’évacuation des boues) la concentration en MES dans les bassins qui minimise les coûts globaux
Intensive biological processes are increasingly used in wastewater field due to their principles to operate on a reduced surface and produce good quality waters. However, studies show that intensification and high energy consumption go hand in hand, pointing out the value of energy benchmarking. In this work, two intensive systems have been studied: a membranebioreactor, MBR, (64000 p.e.) and a conventional active sludge, CAS, (24000 p.e.).Our objectives were to know where and why this energy is consumed, what factors influence these consumptions, and to give tools to optimize the energy efficiency. A three years energy audit was done for both stations confirming that aeration is the major energy expense (more than 44% of the total plant consumption:0.82kWh/m3). Several factors influence this energy were identified: hydraulic capacity, temperature andsludge age... High energy consumption has been noted in case of low hydraulic loading underlining the seasonal consumption. Moreover, the impact of Suspended Solid (SS) concentration on the energy consumption and on the overall treatment cost was determined at different SS concentration (ranged from 1 to 8 gSS/L) by software simulation (GPS-X) and data analysis. Simulation results showed that an increase of SS leads to an increase in oxygen demand (increased energy cost) but leads also to a decrease of sludge production (reduction of sludge disposal cost).In a full scale plant based on CAS process, the SS concentration must be carefully chosen in order to find the best compromise between the levels of treatment required, the energy demand to ensure biological activity and the sludge disposal cost while minimizing overall costs

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Ouni, Anis. "Optimisation de la capacité et de la consommation énergétique dans les réseaux maillés sans fil." Phd thesis, INSA de Lyon, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01001979.

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Abstract:

Les réseaux maillés sans fil sont une solution efficace, de plus en plus mise en œuvre en tant qu'infrastructure, pour interconnecter les stations d'accès des réseaux radio. Ces réseaux doivent absorber une croissance très forte du trafic généré par les terminaux de nouvelle génération. Cependant, l'augmentation du prix de l'énergie, ainsi que les préoccupations écologiques et sanitaires, poussent à s'intéresser à la minimisation de la consommation énergétique de ces réseaux. Ces travaux de thèse s'inscrivent dans les problématiques d'optimisation de la capacité et de la minimisation de la consommation énergétique globale des réseaux radio maillés. Nous définissons la capacité d'un réseau comme la quantité de trafic que le réseau peut supporter par unité de temps. Ces travaux s'articulent autour de quatre axes. Tout d'abord, nous abordons le problème d'amélioration de la capacité des réseaux radio maillés de type WIFI où l'accès au médium radio se base sur le protocole d'accès CSMA/CA. Nous mettons en lumière, les facteurs déterminants qui impactent la capacité du réseau, et l'existence d'un goulot d'étranglement qui limite cette capacité du réseau. Ensuite, nous proposons une architecture de communication basée sur l'utilisation conjointe de CSMA/CA et de TDMA afin de résoudre ce problème de goulot d'étranglement. Dans la deuxième partie de cette thèse, nous nous intéressons aux réseaux maillés sans fil basés sur un partage des ressources temps-fréquence. Afin de calculer des bornes théoriques sur les performances du réseau, nous développons des modèles d'optimisation basés sur la programmation linéaire et la technique de génération de colonnes. Ces modèles d'optimisation intègrent un modèle d'interférence SINR avec contrôle de puissance continue et variation de taux de transmission. Ils permettent, en particulier, de calculer une configuration optimale du réseau qui maximise la capacité ou minimise la consommation d'énergie. Ensuite, dans le troisième axe de recherche, nous étudions en détail le compromis entre la capacité du réseau et la consommation énergétique. Nous mettons en évidence plusieurs résultats d'ingénierie nécessaires pour un fonctionnement optimal d'un réseau maillé sans fil. Enfin, nous nous focalisons sur les réseaux cellulaires hétérogènes. Nous proposons des outils d'optimisation calculant une configuration optimale des stations de base qui maximise la capacité du réseau avec une consommation efficace d'énergie. Ensuite, afin d'économiser l'énergie, nous proposons une heuristique calculant un ordonnancement des stations et leur mise en mode d'endormissement partiel selon deux stratégies différentes, nommées LAFS et MAFS.

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Oukacha, Ouazna. "Optimisation de consommation pour un véhicule de type voiture." Thesis, Toulon, 2017. http://www.theses.fr/2017TOUL0016/document.

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Abstract:

Cette thèse présente l’étude d’un problème de contrôle optimal dont le coût est non-différentiable pourcertaines valeurs du contrôle ou de l’état, tout en restant Lipschitz. Ce problème nous a été inspiré par laproblématique générale de la minimisation de l’énergie dépensée par un véhicule ou robot de type voiture lelong d’un trajet dont le profil de route est connu à l’avance. Cette problématique est formulée à l’aide d’unmodèle simple de la dynamique longitudinale du véhicule et une fonction coût qui englobe la notiond’efficacité du processus de conversion énergétique. Nous présentons un résultat de régularité des contrôles,valable pour la classe des systèmes non-linéaires, affines dans les contrôles, classe à laquelle appartient notreproblème. Ce résultat nous permet d’exclure les phénomènes de chattering de l’ensemble des solutions. Nousréalisons trois études de cas pour lesquelles les trajectoires optimales sont composées d’arcs bang,d’inactivations, d’arcs singuliers et, dans certains cas, de retours en arrière
The present thesis is a study of an optimal control problem having a non-differentiable, but Lipschitz, costfunction. It is inspired by the minimization of the energy consumption of a car-like vehicle or robot along aroad which profile is known. This problem is stated by means of a simple model of the longitudinal dynamicsand a running cost that comprises both an absolute value function and a function that accounts for theefficiency of the energy conversion process. A regularity result that excludes chattering phenomena from theset of solutions is proven. It is valid for the class of control affine systems, which includes the consideredproblem. Three case studies are detailed and analysed. The optimal trajectories are shown to be made of bang,inactivated and backward arcs

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Lavergne, Martin. "Opportunités solaires passives : optimisation du confort et de la consommation énergétique d'un espace séjour avec serre accolée." Thesis, Université Laval, 2009. http://www.theses.ulaval.ca/2009/26147/26147.pdf.

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Abstract:

Cette recherche propose d’analyser les opportunités solaires passives d’une serre accolée à un espace séjour en vue d’optimiser le confort et la consommation énergétique. La simulation numérique des différentes configurations à l’aide de l’outil PLEIADES+COMFIE 2.0 permet de traiter les différents phénomènes physiques présents dans un tel espace. Les résultats obtenus sont présentés sous forme de tableaux et d’histogrammes qui permettent de comparer l’incidence des différentes variables étudiées sur la température de la serre et la consommation énergétique du séjour. Ces solutions répondent aux conditions climatiques de la ville de Québec et visent une application résidentielle.
This research proposes to analyze the solar passive opportunities of a greenhouse attached to a living-room to maximize comfort and energy consumption. Numerical simulations of different configurations using the tool PLEIADES+COMFIE 2.0 can handle the different physical phenomena present in such space. The results are presented in tables and histograms that allow to compare the impact of different variables studied on the temperature of the greenhouse and energy consumption of the living-room. These solutions meet the climatic conditions of Quebec City and are a residential application.

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Kaddar, Bassel. "Effet du balancement des bras sur la consommation énergétique durant la marche d’un robot bipède." Nantes, 2013. http://www.theses.fr/2013NANT2044.

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Abstract:

Dans la marche humaine, il est supposé que les bras ont un mouvement passif qui diminue la consommation énergétique de la marche. La question abordée dans ce travail est le rôle des bras pour la marche d’un robot humanoïde. L’étude a deux objectifs : vérifier l’effet des bras sur l’énergie consommée durant la marche, et vérifier si le mouvement optimal des bras est passif. Nous avons d’abord défini par optimisations paramétriques des marches cycliques optimales pour un robot bipède évoluant en 2D. Différentes évolutions des bras ont été envisagées : bras attachés au tronc, bras constitués d’un ou 2 corps actionnés solidaires du tronc ou ayant un mouvement libre et bras passifs. Différentes marches plus ou moins complexes ont été abordées. La comparaison de nos résultats pour différentes vitesses de marche a montré l’intérêt d’un mouvement actif des bras. L’énergie fournie dans les articulations des bras permet de réduire la consommation énergétique globale principalement à des vitesses de marche élevées pour les différentes allures envisagées. Un mouvement passif des bras aura une grande amplitude quand la fréquence naturelle des bras coïncide avec la fréquence de la marche. L’ajout de ressorts au niveau des épaules permet d’ajuster la fréquence naturelle des bras à celle de la marche, mais malgré tout concernant la consommation énergétique des bras actifs sont plus efficaces que des bras passifs. Une étude en 3D des marches du robot a ensuite permis de confirmer l’intérêt sur la consommation énergétique de l’actionnement des bras. Ces tests ont aussi mis en évidence le moindre coût d’une marche avec un mouvement des bras normal par rapport à un mouvement anti-normal
In human walking, it is assumed that the arms have a passive movement which reduces the energy consumption of walking. The issue addressed in this work is the role of arms on the walking of a humanoid robot. The study has two objectives: to verify the effect of arms on the energy consumption during walking, and whether the optimal movement of the arms is passive. Firstly, by a parametric optimization, we defined optimal cyclic gaits for a biped robot moving in 2D. Different evolutions of arms were considered: arms attached to the trunk, arms consist of one-link or two links held to the trunk or having a free motion and passive arms. Different gaits, more or less complex, have been studied. The comparison of our results for different walking speeds showed the importance of active movement of the arms. The energy supplied in the joints of arms allows reducing the global energy consumption especially for high walking speeds. A passive movement of the arms will have large amplitude when the natural frequency of the arm coincides with the frequency of walking gait. Adding springs at the shoulders allows adjusting the natural frequency of the arms to that of walking gait. However, the energy consumption of active arms remains more effective than that of passive arms. A 3D study of bipedal walking was then used to confirm the interest of arms actuation in the minimization of energy consumption. These tests show that walking with a normal arms swinging has lower cost with respect to anti-normal arms swinging

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Montenon, Alaric. "Analyse, mutualisation et optimisation par la commande de la consommation énergétique des héliostats autonomes des centrales à concentration solaire." Phd thesis, Toulouse, INPT, 2013. http://oatao.univ-toulouse.fr/9709/1/montenon_partie_1_sur_2.pdf.

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Abstract:

Les centrales à concentration utilisent la radiation solaire directe pour produire de la chaleur et, comme dans la plupart des cas, de l’électricité par transformation de cette chaleur. Les centrales dites « à tour » sont associées à un vaste champ héliostatique dont l’alimentation se fait généralement par de longs câbles à l’intérieur de tranchées qui peuvent mesurer plusieurs kilomètres. Pour pallier cette solution, la thèse s’inscrit donc dans l’évaluation de la mise en place d’héliostats autonomes énergétiquement via un générateur solaire et un stockage électrochimique (batteries). Le dimensionnement de ce système est optimisé par la commande des deux moteurs des héliostats (azimut et élévation) en vue de minimiser leur consommation globale. L’impact environnemental global est également comparé par rapport à la solution des tranchées grâce à une analyse de cycle de vie. Cette recherche est effectuée au sein du laboratoire LAPLACE de Toulouse en collaboration avec le laboratoire PROMES d’Odeillo.

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Bahini, Yacoub. "La transition énergétique et son impact sur la croissance économique." Thesis, Paris 1, 2014. http://www.theses.fr/2014PA010018.

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Abstract:

Ce travail essaie d'aborder la problématique de la transition énergétique sous un angle assez particulier afin de soulever la complexité de cette transition et le fait qu'on est encore relativement loin de traiter cette question d'une manière convenable et convaincante. Après avoir discuté cette problématique dans les deux premiers chapitres, en se basant sur la littérature déjà existante, deux autres modèles ont été proposés afin de contribuer modestement à cette littérature. Ces deux modèles sont de deux familles différentes, notamment TETM et EnvETM2, qui ont, chacun, des particularités propres , et donnent, en général, des résultats assez divergents.On déduit des résultats du premier modèle que le développement des énergies renouvelables ne doit pas dépasser un certain niveau, et que les politiques basées sur les prix de l'énergie (taxes, subventions, ...) seront plus efficaces pour accélérer la transition énergétique. La transition énergétique ne pourra passer avec le même rythme dans tous les secteurs, ce qui fait que les choix politiques doivent être très précis pour viser les bons secteurs et territoires, afin de mener une transition optimale.Le deuxième modèle a pour objectif la généralisation du modèle CMM afin d'explorer de nouvelles politiques pour lutter contre les problèmes environnementaux, causés par l'utilisation massive des ressources énergétiques fossiles, sources des gaz à effet de serre. On peut résumer les résultats de ce modèle en déduisant que l'énergie renouvelable doit être produite tout le temps, même avec un prix de l'énergie inférieur à son coût marginal. Ce qui implique que les énergies renouvelables doivent être subventionnées, tant qu'elles restent non-compétitives. L' utilisation des énergies renouvelables n'est pas forcement une solution suffisante pour lutter contre l'émission de gaz à effet de serre ; dans certains cas on doit diminuer, en même temps, l'utilisation de cette énergie propre
This work tries to approach the problem of the energy transition under a rather particular angle to raise the complexity of this transition and the fact whom we are still relatively far from handling this question in a suitable and convincing way. By discuss this problem in the first two chapters, basing on the already existing literature ; two other models were proposed to contribute modestly to this literature. These two models belong to two different families, in particular TETM and EnvETM2 who have, each, peculiarities appropriate to him, and give, generaly, rather divergent results.We deduce from results of the first model that the development of the renewable energies does not have to exceed certain level, and that the policies based on energy prices (taxes, subsidy, ...) will be more effective to accelerate the energy transition. The energy transition will not can pass with the same rhythm in all sectors, what makes that political choices must be very precise to choose the rignts sectors ans territories, to lead an optimal transition.The second model, has for objective the generalization of the model of CMM1 to explore new policies to fight against the environmental problems, caused by the massive use of the fossil energy resources, sources of GHG (greenhouse gas emissions). We can summarize the results of this model by deducing that the renewable energy must be produced over time, even with an energy price lower than its marginal cost. This implies that the renewable energies have to subsidized, as long as they remain non-competitive. The use of the renewable energies is not sufficient solution to fight against GHG emissions, in certain case we have to abate as we use ReE

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Fall, Ameth. "Analyse des performances d'un véhicule utilitaire routier et évaluation de sa conduite en vue d'une gestion optimale, énergétique et mécanique." Toulouse, ENSAE, 1994. http://www.theses.fr/1994ESAE0026.

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Abstract:

L'étude de marché justifie l'opportunité de la conception d'un moyen d'analyse des performances de fonctionnement d'un véhicule utilitaire et de la détermination d'une méthode d'évaluation de la conduite, pour une gestion optimale énergétique mécanique et économique de la prestation de service. La présente étude montre qu'une assistance s'articulant suivant deux volets, une formation à la conduite et un suivi de la formation, grâce à l'heureuse action d'un processus d'acquisition de variables mécaniques judicieusement choisies dans l'environnement de fonctionnement (système breveté), permet d'atteindre ces objectifs. Ce nouveau concept d'assistance est fondé sur la responsabilisation des opérateurs de la conduite par l'installation à bord des véhicules d'un système de type boîte noire aéronautique à enregistrement de paramètres mécaniques de fonctionnement, qui réponde au besoin de dominer les différents facteurs de coûts d'un véhicule en utilisation. Deux dispositifs sont proposés : l'un à partir des domaines d'utilisation fixés par les constructeur, l'autre par la maîtrise de l'énergie.

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Pelloux-Prayer, Bertrand. "Optimisation de l'efficacité énergétique des applications numériques en technologie FD-SOI 28-14nm." Thesis, Grenoble, 2014. http://www.theses.fr/2014GRENT082/document.

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Abstract:

Ces dix dernières années, la miniaturisation des transistors MOS en technologie planaire sur silicium massif connait une augmentation considérable des effets parasites liés à la réduction de la longueur du canal. Ces effets canaux courts ont pour conséquence de dégrader les performances des transistors, rendant les circuits moins efficaces énergétiquement et plus sensibles aux phénomènes de fluctuations des procédés de fabrication. Ainsi, cette technologie fait face à une vraie barrière pour les noeuds inférieurs à 32nm.Pour répondre aux besoins des dispositifs mobiles alliant hautes performances et basse consommation, la technologie planaire sur isolant complètement désertée (FD-SOI pour Fully depleted Silicon-On-Insulator) apparaît comme une solution adaptée. En effet, grâce à son film de silicium mince et non dopé, le transistor MOS dispose d’un meilleur contrôle électrostatique du canal et d’une faible variabilité de sa tension de seuil. De plus, cette technologie offre la possibilité de moduler la tension de seuil des transistors grâce à une polarisation étendue à ±3V des caissons situés sous la fine couche d’oxyde enterré. Ainsi, cette spécificité apporte aux concepteurs de circuits intégrés un levier supplémentaire permettant de moduler les performances d’un circuit ainsi que d’en optimiser son efficacité énergétique.Le travail de recherche de thèse présenté dans ce mémoire a contribué au développement de la plateforme technologique FD-SOI pour les noeuds 28 puis 14nm. Dans un premier temps, l’exploitation d’un chemin critique extrait d’un coeur de processeur ARM Cortex-A9 a permis d’évaluer à la fois les gains intrinsèques apportés par la technologie FD-SOI ainsi que ceux produits par la modulation de la tension de seuil des transistors par polarisation du substrat. Cette technique permet ainsi de diviser jusqu’à 50 fois le courant statique d’un circuit lorsqu’il est inactif, ou encore par 2 l’énergie totale nécessaire à fréquence constante. Ces nombreuses analyses ont permis, dans un second temps, de proposer plusieurs solutions de conception visant une nouvelle fois à optimiser l’efficacité énergétique des circuits intégrés. Parmi celles-ci, la conception d’une structure à caisson unique permet notamment de résoudre les difficultés de co-intégration multi-VT classique, présentes en FD-SOI. Cette approche offre également aux concepteurs une solution performante pour les circuits fonctionnant avec une très large gamme de tensions d’alimentation. En effet, à l’aide d’une seule tension de substrat, les transistors n et p-MOS peuvent être simultanément rééquilibrés permettant ainsi de réduire fortement la tension minimale d’alimentation du circuit
Over the last ten years, the scaling of MOSFETs in bulk planar technology is experiencing a significant increase in parasitic phenomenon driven by the reduction of the transistor channel length. These short-channel effects lead to the degradation of transistor performances, making circuits less energy efficient and more sensitive to the manufacturing process fluctuations. Therefore, this technology faces a real barrier for nodes beyond 32nm.To meet the needs of mobile devices, combining high performances and low power consumption, the planar fully depleted silicon-on-insulator (FD-SOI) technology appears to be a suitable solution. Indeed, thanks to its thin-film of silicon and an undoped channel, MOS transistors have an excellent short-channel electrostatic control and a low variability of the threshold voltage given by an immunity to random dopant fluctuation. In addition, this compelling technology enables to adjust the threshold voltage of transistors by applying a wide ±3V back-bias voltage on Wells. Thus, this specific FD-SOI feature brings to IC designers an additional lever to modulate the performance and to optimize the energy efficiency of circuits.The research work presented in this thesis has contributed to the development of FD-SOI technology platform for the 28 and 14nm nodes. Initially, a critical path extracted from an ARM Cortex-A9 processor was used to assess both the intrinsic gains provided by the FD-SOI technology and those produced by modulating the back-bias voltages. This technique enables to divide by up to 50 times the static current of circuits in standby mode, or by 2 the total energy consumption at same frequency. In the second phase, several design solutions are proposed in order to optimize the energy efficiency of circuits again. Among these, the design of a single-Well structure enables to solve the conventional multi-VT co-integration issue, occurring in FD-SOI. Moreover, this novel approach also offers an efficient solution for integrated circuits operating over a wide supply voltage range. Indeed, thanks to a single back-bias voltage, both n and p-MOS transistors could be easily balanced enabling an outstanding minimal supply voltage

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Hadj-Saïd, Souad. "Optimisation énergétique Convexe pour véhicule Hybride électrique : vers une solution analytique." Thesis, Orléans, 2018. http://www.theses.fr/2018ORLE2028/document.

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Abstract:

Cette thèse s'inscrit dans le cadre de la gestion d'énergie d'un Véhicule Hybride Électrique. Pour ce type de véhicule, l'optimisation énergétique est un enjeu majeur. Cela consiste à calculer les commandes optimales minimisant la consommation énergétique du véhicule sous un nombre fini de contraintes. Deux types de méthodes peuvent être utilisées pour résoudre ce problème d'optimisation. La première méthode et la plus utilisée, la méthode numérique, utilisant des modèles cartographiques basés sur des données. Elle présente deux inconvénients majeurs: temps de calcul et mémoire importants. La deuxième méthode, appelée analytique, qui permet de remédier à ces deux problèmes, a été utilisée dans cette thèse. Plus l'architecture du véhicule devient complexe (plusieurs machines électriques, moteur thermique, élévateur de tension), plus l'intérêt de cette approche sera important. La méthodologie analytique, proposée dans cette thèse, est composée principalement de trois étapes : la modélisation convexe, le calcul analytique des commandes et la validation des commandes analytiques sur un simulateur de véhicule. Cette méthodologie a été appliquée sur les trois configurations possibles du véhicule étudié : parallèle, bi-parallèle et série. Finalement, l'ajout de l'élévateur de tension dans la gestion d'énergie ainsi que l'étude de son impact sur la consommation énergétique du véhicule sont présentés dans le dernier chapitre. Les résultats obtenus en simulation montrent que la méthode analytique a permis de réduire considérablement le temps de calcul tout en ayant une sous-optimalité très faible
This thesis focuses on the energy management of Hybrid Electric Vehicle. In this type of vehicle, energy optimization is a major challenge. It consists of calculating optimal commands that minimize the vehicle’s energy consumption under a finite number of constraints. The optimization issue could be solved using a digital method or an analytical method. This choice depends on the nature of energy models that monitor the optimization criteria: analytical or maps of experimental measurements. However, this method presents numerous disadvantages. Its calculation is extremely time-consuming for instance. Therefore, the works presented in this thesis were directed in order to develop an analytical solution where the calculation is lesstime consuming. The architecture of the vehicle is complex. In fact, the vehicle contains two electrical machines, a thermal engine and a step-up. These components have all a straight impact on the vehicle’s energy consumption so several optimization variables were defining. Consequently, working on an analytical solution was a natural choice. The proposed analytical methodology consists of three steps: convex modeling, the command analytical calculation as well as the analytical command validation on a vehicle simulator. This methodology was applied to three possible configurations of the studied vehicle: parallel, biparallel and in serial. Finally, the step-up addition to the energy management as well as the study of itsimpact on the vehicle’s energy consumption are presented in the last chapter. The simulation results show that the analytical method reduces considerably the computing time and has an extremely low suboptimality

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Tayeb, Jamel. "Optimisation des performances et de la consommation de puissance électrique pour architecture Intel Itanium/EPIC." Valenciennes, 2008. http://ged.univ-valenciennes.fr/nuxeo/site/esupversions/9eed6aef-dfaf-4a17-883f-d217a1d9a000.

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Abstract:

Cette thèse propose, dans sa première partie, d’étendre l’architecture EPIC des processeurs de la famille Itanium par l’ajout d’une pile matérielle. L’idée principale est qu’il est possible de combler l’écart de performance entre une architecture généraliste et les circuits spécialisés pour exécuter des machines virtuelles (FORTH,. NET, Java, etc. ). Pour ce faire nous proposons de réassigner dynamiquement un sous-ensemble des ressources existantes d’EPIC pour offrir une pile d’évaluation matérielle. Deux implémentations, non-intrusives et respectant la compatibilité binaire des applications existantes, sont proposées. La principale différence entre ces piles réside dans leur gestionnaire: logiciel ou matériel. La pile d’évaluation sous le contrôle du matériel présente des fonctions avancées comme le support des piles d’évaluation typées promues par la CIL de. NET. Ainsi, nous proposons un traducteur simple-passe de binaire CIL en binaire EPIC, utilisant la pile d’évaluation matérielle. Dans la seconde partie de cette thèse, nous avons étudié l’efficacité énergétique des applications sur les architectures Intel. Nous avons ainsi défini dans un premier temps une méthodologie et des outils de mesure de l’énergie consommée et la quantité de travail utile fournie par les logiciels. Dans un second temps, nous avons entamé l’étude de transformations de code source afin de réduire / contrôler la quantité d’énergie consommée par les logiciels
This thesis proposes, in its first part, to extend the EPIC architecture of the Itanium processor family by providing a hardware stack. The principal idea defended here is that it is possible to close the existing performance gap between generic architectures and application specific designs to run virtual machines (FORTH,. NET, Java, etc). With this intention, we propose to reallocate dynamically a subset of the EPIC architecture’s resources to implement a hardware evaluation stack. Two implementations are proposed, both non-intrusive and compatible with existing binary codes. The fundamental difference between these stacks lies in their manager: software or hardware. The hardware controlled evaluation stack offers support for advanced functions such as the support of strongly typed evaluation stacks required by. NET’s CIL. Thus, we propose a single pass CIL binary translator into EPIC binary, using the hardware evaluation stack. In the second part of this thesis, we studied the energy efficiency of software applications. First, we defined a methodology and developed tools to measure the energy consumption and the useful work provided by the software. In a second time, we engaged the study of source code transformation rules in order to reduce/control the quantity of consumed energy by the software

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Bartoletti, Mathieu. "Amélioration de la consommation à froid d'un véhicule par optimisation des flux énergétiques." Valenciennes, 2006. http://ged.univ-valenciennes.fr/nuxeo/site/esupversions/2918e4c5-73b0-4408-a463-820c11e0242c.

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Abstract:

Ce travail a pour objectif de décrire le véhicule automobile d'un point de vue énergétique dans le but de proposer une solution technologique innovante permettant d'améliorer la consommation à froid d'un véhicule en optimisant la répartition de ses flux d'énergie. L'étude de la répartition de l'énergie dans le véhicule lors d'un fonctionnement à froid met en évidence les principaux facteurs de surconsommation. Cette analyse montre la forte influence de la température d'huile moteur. Sur la base de cette constatation un banc d'essais spécifique démontre le fort potentiel d'une réduction de la consommation à froid par préchauffage de ce fluide. L'état de l'art des systèmes d'optimisation des flux énergétiques associé à une modélisation du véhicule permet de cibler une solution technologique permettant la mise en place du concept de préchauffage. Le dimensionnement de cette solution aboutit à l'implantation d'un prototype sur véhicule et à la validation des gains de consommation à froid
With the increasing fuel prices and the increasing greenhouse gases, fuel consumption is become an essential criterion in car design. The purpose of this work is to describe a vehicle from an energetic point of view and to reduce the fuel consumption during cold start. The first part of the document analyzes the vehicle life situations, describes the vehicle energetic fluxes and shows the main influence of oil temperature during cold start on fuel consumption. In the second part this main influence is shown with a serie of tests on a test bench. In the third part a model is build which can simulate the engine temperature rise and its fuel consumption during this phase. In a fourth part this model is used to evaluate the efficacity of different technologic solutions. The most promising one is further studied and dimensioned to be tested on vehicle

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Deutz, Kevin Ruben. "Optimisation du cycle de fonctionnement d'un chauffe-eau thermodynamique résidentiel." Thesis, Lyon, 2018. http://www.theses.fr/2018LYSEI006/document.

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Abstract:

Le chauffe-eau thermodynamique (CET), dont le principe repose sur une pompe à chaleur (PAC), est l’une des principales solutions pour répondre à l’enjeu de réduction des consommations énergétiques des bâtiments liées à l’eau chaude sanitaire. Le CET le plus courant sur le marché français est composé d’une PAC sur air extérieur, au R134a, dont le condenseur est de type manteau, entourant le ballon de stockage. Bien que le système arrive à maturité, les performances annuelles semblent encore loin des performances théoriques. Cette thèse a donc pour objectif l’optimisation des performances énergétiques des CET, en partant du CET standard français, selon un principe de compromis technico-économique. Pour cela, un modèle détaillé du CET standard est élaboré. La PAC est modélisée sous Dymola à l’aide de la bibliothèque TIL. Le ballon de stockage est modélisé par une combinaison d’une approche zonale et d’un modèle 1D. Ce modèle détaillé est calibré et validé expérimentalement grâce à des essais d’un CET standard réalisé en enceintes climatiques. Ce modèle est ensuite utilisé pour identifier les principaux gisements d’économie d’énergie. Une première analyse permet d’identifier les paramètres les plus influents sur les performances du CET. Cette sélection conduit ensuite à l’élaboration d’un modèle simplifié, plus apte à étudier des périodes longues de fonctionnement en intégrant des critères de coût et de confort. Une étude spécifique, à l’aide d’un algorithme génétique, permet d’évaluer le potentiel d’optimisation lié au pilotage du CET. Une étude multi-paramétrique montre ensuite que le design des échangeurs joue également un rôle important. Les résultats de ces deux voies prometteuses d’optimisation du CET étant inter-dépendants, une dernière partie consiste en une étude multi-critère. Les résultats montrent qu’avec la nouvelle configuration proposée sont obtenus, un meilleur confort thermique sur une plus large gamme de scénario, une augmentation de COP moyenne annuelle de 37 % et une réduction moyenne de facture électrique de 30 %
Heat Pump Water Heaters (HPWH) are efficient and fast-developing sanitary hot water production systems relying on a heat pump thermodynamic cycle for heat generation, consequently offering a considerable energy saving potential in the buildings sector. The most forthcoming HPWH on the French market are Air-Source Heat Pump Water Heaters (ASHPWH) composed of an exterior air source R134a heat pump and using a wrap-around type condenser, surrounding the thermal storage tank (TST). However, it is found that although these ASHPWH have reached an important level of maturity, it seems that there is still room for improvement of their energy performance. Consequently, the main objective of this PhD thesis is to search for optimization pathways, starting of from the reference ASHPWH on the French market, leading a better technical and economical compromise in terms of ASHPWH design. To reach this objective, a detailed model is first developed using Dymola (Modelica langage). This model comprises of a zonal model and a 1D model for the TST associated to an air source heat pump modeled with the TIL thermal component modeling library. After model calibration, the model is validated thanks to a large set of experimental tests carried out on a standard ASHPWH in climatic cells. The validated model is then used to identify optimization pathways by carrying out annual simulations and identifying energy performance improvement potentials. It is found out that both thermodynamic cycle performance and improved ASHPWH control logics are major contributors to the final energy performance. Both being highly interdependent and impacting energy performances, but also comfort and ASHPWH cost, the last part of the study consists of a multi-criteria optimization. Finally, a new ASHPWH design is proposed achieving better thermal comfort upon a large variety of user draw-off profiles, achieving a 37 % average annual energy saving and a 30 % reduction of the electrical bill

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Lesel, Jonathan. "Optimisation de la consommation énergétique d'une ligne de métro automatique prenant en compte les aléas de trafic à l'aide d'outils d'intelligence artificielle." Thesis, Paris, ENSAM, 2016. http://www.theses.fr/2016ENAM0018/document.

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Abstract:

En 2014, dans le cadre du Plan Climat, les pays membres de l’Union Européenne, se sont engagés à réduire de près de 27% leur consommation d’énergie. L’un des axes d’études concerne l’augmentation de l’efficacité énergétique des transports urbains. Cette thèse a pour objectif de proposer une méthodologie afin de réduire la consommation énergétique de lignes de métro automatique tout en intégrant les perturbations de trafic qui se produisent dans des conditions normales d’exploitation. Le principe retenu dans ces travaux est de maximiser la réutilisation de l’énergie générée lors du freinage des trains, par les autres trains présents sur la ligne. Une première partie est dédiée à la modélisation électrique d’une ligne de métro automatique et à la présentation de méthodes permettant de calculer les flux de puissances entre les trains et les sous-stations d’alimentation. Ensuite, des algorithmes d’optimisation sont introduits pour effectuer l’optimisation des paramètres d’exploitation les plus influents dans une configuration idéale n’intégrant pas les aléas de trafic. Enfin, une méthodologie basée sur un apprentissage des données de simulation est développée dans le but de réaliser l’optimisation énergétique de la consommation en temps réel et en intégrant les perturbations de trafic. Cette dernière partie aura ainsi pour objectif de fournir une aide à la décision dans le choix des temps d’arrêts que doivent effectuer chaque train en station afin de maximiser la récupération de l’énergie issue du freinage
In 2014, as part of the Climate Plan, EU member countries have committed to reduce by 27% their energy consumption. One of the main focal areas consists in increasing the energy efficiency of urban transports. This thesis aims to propose a methodology to reduce the energy consumption of automatic metro lines while integrating traffic disruptions that occur under normal operating conditions. The principle adopted in this work is to maximize the reuse of electrical energy generated during braking of the train, by other trains running on the line. First part is dedicated to the electrical modeling of an automatic metro line and development of methods to calculate power flows between trains and power substations. Then, optimization algorithms are introduced to perform optimization of the most influential operating parameters in an ideal configuration ignoring traffic fluctuations. Finally, a methodology based on learning simulation data is developed in order to achieve optimization of energy consumption integrating traffic disruptions in real time. This last part will thus purchase the objective to provide a decision support to determine optimal dwell times to be carried out by trains in each station, so as to maximize braking energy recovery

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Laubé, Alexandre. "Agrégation de trafic pour réduire la consommation énergétique globale dans les réseaux sans fil multi-sauts." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2017. http://www.theses.fr/2017SACLS298/document.

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Abstract:

Les incitations économiques et environnementales poussent dorénavant à intégrer des considérations énergétiques dès les premiers stades de développement des réseaux. Dans les réseaux sans fil multi-sauts, l'approche la plus courante consiste à répartir le trafic sur l'ensemble des nœuds afin de réduire équitablement la consommation énergétique de chacun, avec pour objectif la maximisation de la durée de vie du réseau. Or cette approche n'est pas optimale vis-à-vis de la consommation globale du réseau, le niveau d'activité d'un nœud n'ayant souvent que peu d'influence sur sa propre consommation. Nous montrons que la meilleure approche consiste à éteindre un maximum de nœuds. Parmi les travaux réalisés, nous avons développé une solution s'appuyant sur de la programmation linéaire en nombres entiers et des simulations de graphes et de réseaux. La solution proposée permet ainsi une agrégation de flux optimale, réduisant significativement le nombre de nœuds utilisés dans le réseau. Afin de la rendre applicable en pratique, une heuristique est détaillée permettant une mise en œuvre distribuée grâce à l'utilisation d'une métrique de routage. Ainsi, tout algorithme de plus court chemin peut nativement réaliser de l'agrégation de flux efficace. Il est important de souligner que la qualité de service en termes de débit est respectée. En effet, les interférences sont prises en compte et il est possible de profiter de la synergie offerte par l'utilisation conjointe de l'agrégation de flux et du codage réseau. Nos résultats améliorent significativement les méthodes d'économie d'énergie basées sur l'extinction des nœuds en leur permettant d'en éteindre davantage
Economic and ecologic incentives are now leading people to design networks with energetic considerations at early stages of development. Most of the works for multi-hop wireless networks tend to spread the traffic uniformly over the network to reduce the energy consumption of each node individually. However, considering that the traffic of a node doesn't impact significantly its energy consumption, this approach is not optimal regarding the global energy consumption of the network. Finding a way to turnoff as much node as possible seems then to be a better way. This PhD thesis focus on routing a set of flows over a multi-hop wireless network while minimizing the number of used nodes. This is done by using a distributed metric that allows the shortest path routing algorithms to perform flow aggregation. Using integer linear programming and simulations, we proposed an efficient solution to aggregate flows to significantly reduce the number of nodes used in the network. It allows, then, to improve algorithms that reduce the energy consumption of networks by increasing the number of nodes that can be turned off

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Douchet, Fabien. "Optimisation énergétique de data centers par utilisation de liquides pour le refroidissement des baies informatiques." Thesis, Lorient, 2015. http://www.theses.fr/2015LORIS386/document.

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Abstract:

Les data centers sont des infrastructures qui hébergent un grand nombre d’équipements informatiques. Plus de 99% de la puissance électrique consommée par les composants électroniques est transformée en chaleur. Pour assurer leur bon fonctionnement il est donc nécessaire de les refroidir. Cette opération est majoritairement réalisée par l’emploi de systèmes de climatisation à air très énergivores. De plus, la densité de puissance dissipée au sein des baies informatiques est en augmentation permanente. Nous arrivons alors aux limites de l’utilisation de l’air comme fluide caloporteur pour le refroidissement. Les études réalisées durant cette thèse concernent l’amélioration de l’efficacité énergétique des systèmes de refroidissement des baies électroniques par l’exploitation de liquides comme fluides caloporteurs. Cette approche permet de bénéficier de coefficients d’échanges thermiques et de capacités de refroidissement plus importants, avec des perspectives plus viables pour la revalorisation de la chaleur issue des data centers.Durant la thèse, quatre solutions de refroidissement ont été évaluées. Des expérimentations ont été menées à l’échelle de serveurs et d’une baie informatique. Une instrumentation conséquente permet de mettre en évidence le bon refroidissement des composants et de déterminer des indicateurs d’efficacité énergétique des systèmes étudiés. A partir des résultats expérimentaux, deux modèles numériques sont développés par une approche nodale et une identification des paramètres par méthode inverse. Ces modèles pourront être dupliqués à l’échelle d’une salle informatique afin de quantifier les gains potentiels de deux solutions de refroidissement liquide
Data centers are facilities that house a large numbers of computer equipment. More than 99% of the electrical power consumed by the electronic components is converted into heat. To ensure their good working, it is necessary to keep them under their recommended temperatures. This is mainly achieved by the use of air conditioning systems which consume a lot of electrical power. In addition, the power density of computer racks is constantly increasing. So the limits of air as a coolant for electronic equipment cooling are reached.Studies conducted during this thesis concern the improvement of energy efficiency of cooling systems for electronic rack by using liquids as heat transfer fluids. This approach gives higher heat exchange coefficients and larger cooling capacity with more viable aspects for the recovering of heat from data centers.Four cooling solutions are evaluated. Experiments are conducted on several servers and on a computer rack. A consistent instrumentation helps to highlight the efficiency of components cooling and allows us to identify energy efficiency indicators of the studied systems. From the experimental results, two numerical models are developed by a nodal approach and a parameter identification by inverse method is carried out. These models can be duplicated at the scale of a data center room in order to quantify the potential gains of two liquid cooling solutions

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Denguir, Afef. "Modèle de performance agrégée et raisonnement approché pour l’optimisation de la consommation énergétique et du confort dans les bâtiments." Thesis, Montpellier 2, 2014. http://www.theses.fr/2014MON20026/document.

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Abstract:

Ce travail s'inscrit dans le cadre du projet FUI RIDER (Research for IT Driven Energy efficiency) qui vise à développer un système de gestion de l'énergie faiblement dépendant du bâtiment à contrôler et propose une nouvelle approche pour réduire les coûts énergétiques. Cette approche exploite la notion de confort thermique afin de calculer de nouvelles consignes à fournir au système de contrôle du conditionnement du bâtiment. L'approche s'appuie sur l'idée que le confort thermique est une notion multidimensionnelle subjective. La littérature propose des modèles statistiques pour appréhender le confort thermique. Malheureusement, ces modèles sont fortement non linéaires et non interprétables ce qui rend difficile leur utilisation pour la conduite ou l'optimisation. Nous proposons un nouveau modèle de confort basé sur la théorie de l'utilité multi attributs et les intégrales de Choquet. L'intérêt d'un tel modèle est qu'il est interprétable en termes de préférences pour la conduite, linéaire par simplexe ce qui facilite la résolution des problèmes d'optimisation, et plus concis qu'un système de contrôle à base de règles. Dans la seconde partie de ce travail, le THermal Process Enhancement (THPE) s'intéresse à l'obtention efficiente des consignes calculées avec le modèle du confort thermique. Le THPE se base sur un raisonnement approché établi à partir d'un modèle qualitatif enrichi EQM (Extended Qualitative Model). L'EQM est le résultat de l'étude mathématique et qualitative des équations différentielles régissant les processus thermiques. Il est enrichi en continu par un système de gestion de l'expérience basé sur un apprentissage avec pénalités qui fournit les informations quantitatives nécessaires pour inférer des recommandations de conduite quantifiées à partir des tendances modélisées dans l'EQM. L'EQM et les raisonnements associés requièrent peu de paramètres et sont opérationnels même si la base d'apprentissage est initialement vide au lancement de RIDER. Le système de gestion de l'expérience permet simplement de quantifier les recommandations et de converger plus vite vers une commande optimale. Le raisonnement à base de modèles qui supporte notre approche est faiblement dépendant du processus thermique, pertinent dès le lancement de RIDER et se prête facilement au changement d'échelle de l'analyse thermique d'un bâtiment. Les performances de notre THPE, sa stabilité et son adaptation par rapport aux variations de l'environnement sont illustrées sur différents problèmes de contrôle et d'optimisation. Les commandes optimales sont généralement obtenues en quelques itérations et permettent d'avoir un contrôle adaptatif et individuel des pièces d'un bâtiment
The present work is part of the FUI RIDER project (Research for IT Driven Energy efficiency). It aims to develop an energy management system that has to be weakly dependent on building's specificities in order to be easily deployed in different kinds of buildings. This work proposes a new approach based on the thermal comfort concept in order to reduce energy costs. This approach takes advantage of the thermal comfort concept in order to compute new optimized setpoints for the building energy control system. It relies on the idea that thermal comfort is a subjective multidimensional concept that can be used to reduce energy consumption. The literature provides statistical thermal comfort models but their complexity and non-linearity make them not useful for the control and optimization purposes. Our new thermal comfort model is based on the multi attributes utility theory and Choquet integrals. The advantages of our model are: its interpretability in term of preference relationships, its linearity in simplex regions which simplifies optimization problems' solving, and its compact form which is more tractable than a rule based control formalism. In the second part of this work, the THermal Process Enhancement (THPE) proposes a control system approach to efficiently reach the optimized setpoints provided by the comfort model. The THPE proposes an efficient and simple thermal control approach based on imprecise knowledge of buildings' special features. Its weak data-dependency ensures the scalability and simplicity of our approach. For this, an extended thermal qualitative model (EQM) is proposed. It is based on a qualitative description of influences that actions' parameters may have on buildings' thermal performances. This description results from the mathematical and qualitative analysis of dynamical thermal behaviors. Our thermal qualitative model is then enriched by online collecting and assessing previous thermal control performances. The online learning provides the necessary quantitative information to infer quantified control recommendations from the qualitative tendencies displayed by the EQM. Thus, an approximate reasoning based on the EQM and an online learning coupled with a penalty function provides smart thermal control functionalities. The EQM based approximate reasoning guarantees our control system weak dependency with regard to the building special features as well as its multi-scale applicability and its relevancy even for RIDER's first start when the learning database lacks of information. The performances of our THPE are assessed on various types of control and optimization issues. An optimal control is generally achieved in a few iterations which allows providing an adaptive and individual control of building's rooms

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Mkireb, Chouaïb. "Optimisation et gestion des risques pour la valorisation de la ﬂexibilité énergétique : application aux systèmes d’eau potable." Thesis, Compiègne, 2019. http://www.theses.fr/2019COMP2492/document.

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Abstract:

Dans un contexte de croissance démographique dans lequel certaines ressources naturelles sont de plus en plus limitées, une gestion optimisée et conjointe des réseaux publics de l’eau et de l’électricité s’impose. L’ouverture progressive des marchés de l’électricité à la concurrence et les changements de réglementation dans plusieurs pays ont contribué au développement des mécanismes de la flexibilité de la demande, permettant d’impliquer directement les consommateurs dans la gestion de l’équilibre offre-demande du réseau électrique. Les systèmes d’eau potable, étant de grands consommateurs d’électricité, disposent d’une flexibilité grâce à la présence d’ouvrages de stockage d’eau (bâches et réservoirs) et de pompes à vitesse variable. Cette flexibilité, souvent exploitée uniquement à des fins de sécurisation des demandes en eau, peut être valorisée pour permettre une meilleure gestion de l’équilibre du réseau électrique. L’objectif de cette thèse est l’évaluation des valeurs économiques et écologiques relatives à l’intégration de la flexibilité des systèmes d’eau potable dans la gestion opérationnelle du système électrique français. Une étude de l’architecture des marchés de l’électricité en France est d’abord menée pour identifier les mécanismes de flexibilité de la demande les plus adaptés aux contraintes d’exploitation des systèmes d’eau. Des modèles mathématiques d’optimisation sont ensuite proposés et résolus à travers certaines heuristiques, en intégrant les incertitudes relatives aux consommations d’eau, aux prix des marchés ainsi qu’à la disponibilité des équipements de pompage. Les résultats numériques, discutés en se basant sur trois systèmes d’eau potable réels en France, intègrent les aspects économiques (en considérant les risques associés), opérationnels et écologiques. Des réductions importantes des coûts d’exploitation des systèmes d’eau sont estimées à travers la valorisation de l’énergie non consommée pendant les moments de pointe sur le marché spot de l’électricité. En parallèle, la considération des incertitudes permet de sécuriser l’opération des systèmes d’eau en temps réel, et de maîtriser les risques économiques relatifs à l’équilibrage du réseau électrique. De plus, des réductions importantes des émissions de CO2, estimées à environ 400 tonnes par jour en France, peuvent être réalisées en réduisant les volumes d’électricité issus des sources fossiles
In a context of demographic growth in which natural resources are more and more limited, optimized management of water and power networks is required. Changes in electricity markets regulation in several countries have recently enabled effective integration of Demand Response mechanisms in power systems, making it possible to involve electricity consumers in the real-time balance of the power system. Through its flexible components (variable-speed pumps, tanks), drinking water systems, which are huge electricity consumers, are suitable candidates for energy-efficient Demand Response mechanisms. However, these systems are often managed independently of power system operation, for both economic and operational reasons. In this thesis, the objective is the evaluation of the economic and the ecological values related to the integration of drinking water systems flexibility into power system operation through french demand response mechanisms. An analysis of the architecture of french electricity markets is first conducted, allowing to target the most suitable demand response mechanisms considering water systems operating constraints. Some mathematical models to optimize water systems flexibility are then proposed and solved through original heuristics, integrating uncertainties about water demands, market prices and pumping stations availability. Numerical results, which are discussed using three real water systems in France, integrate the economic aspects inclunding risks, operational and ecological aspects. Significant reductions in water systems operating costs are estimated through the optimization of demand response power bids on the French spot power market during peak times. In parallel, uncertainties consideration secures the operation of water systems in real time, and makes it possible to manage economic risks related to the power grid balancing. In addition, significant savings in CO2 emissions, estimated to around 400 tons per day in France, can be achieved by reducing electricity production from fossil sources

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Dahmane, Menad. "Gestion, optimisation et conversion des énergies pour habitat autonome." Thesis, Amiens, 2015. http://www.theses.fr/2015AMIE0025/document.

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Abstract:

Ce mémoire présente le travail de recherche qui consiste à développer et à mettre au point un dispositif capable d'alimenter en électricité un habitat isolé et le rendre autonome en utilisant des sources d'énergie renouvelable. Le système multi-sources considéré comprend une éolienne et des panneaux photovoltaïques comme sources principales, des batteries de type Lithium-Ion pour le stockage ainsi qu'un générateur Diesel comme source de secours. Dans le but d'apporter une contribution face aux problèmes de gestion d'énergie pour systèmes hybride et la commande des chaînes de conversion d'énergie renouvelable, nous proposons dans ce travail une stratégie de gestion des flux de puissances basée sur la prédiction des potentiels énergétiques sur un horizon très-court pour générer des références optimales pour assurer l'autonomie de la charge. Pour cela, nous présentons dans un premier temps, un dimensionnement des différents modules du système multi-sources ainsi que la modélisation de chacune des chaînes de conversion d'énergie. Par la suite, cette modélisation nous a permis de développer des lois de commande en utilisant les techniques LMI pour le placement de pôles dans le but d'augmenter les performances transitoires du suivi de références. L'algorithme de gestion proposé ainsi que les stratégies de commande développées pour le suivi de références et la maximisation de puissance ont été validées en simulation en utilisant des données issues de mesures réelles. Après avoir obtenu des résultats en simulation avec Matlab/Simulink, nous avons validé ces travaux expérimentalement en réalisant des tests sur la plateforme multi-sources équipée de cartes dSPACE du laboratoire
This dissertation presents a research project that consists of the development of a device that is able to supply an isolated house with electricity and to make it autonomous by using renewable energy sources. The multi-source system considered in this thesis includes a wind turbine and photovoltaic panels as main sources, Lithium-Ion batteries for storage and Diesel generator as emergency source. In order to make a contribution considering problems of energy management for hybrid systems as well as problems in controlling energy conversion chains, we are suggesting a power flow management strategy which is based on the prediction of the potential energy available on the veryshort-term. That strategy aims at generating optimal references in order to insure the electrical autonomy of the house. For this, we present firstly, a sizing and modelingof the different modules of the multi-source system. This modelling allowed us subsequently to develop a static and dynamic state feedback control strategies by using LMI techniques for pole placement in order to increase the transition performancesfor reference monitoring. The proposed management algorithm as well as the developed control strategies for tracking and maximizing power is validated in simulation using data obtained through real measurements. After having results in simulationusing Matlab/Simulink, we have validated them experimentally by conducting tests via a multi-source platform equipped with dSPACE cards of our laboratory

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Brouns, Jordan. "Développement d’outils numériques pour l'audit énergétique des bâtiments." Thesis, Paris Est, 2014. http://www.theses.fr/2014PEST1107/document.

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Abstract:

Le secteur du bâtiment représente aujourd'hui près de 45% de la facture énergétique nationale, et le parc des bâtiments existants se renouvelle lentement. L'audit énergétique est un outil d'aide à la décision permettant d'améliorer la performance des bâtiments en proposant des scénarios de rénovation adaptés. Cependant, les méthodes d'audit actuelles ne parviennent pas à saisir réellement les propriétés thermiques des bâtiments et les propositions de rénovation peuvent être inadaptées. Nous proposons une méthode innovante d'audit énergétique des bâtiments qui permet de réduire fortement les incertitudes sur les paramètres et la réponse thermique du modèle. Elle diffère des méthodes classiques par son protocole opératoire et ses outils de résolution numérique. En plus du recueil des scénarios d'usage, des caractéristiques thermiques des systèmes et du bâti, et des conditions climatiques, elle exploite l'information contenue dans la mesure de l'état thermique, composé des températures des pièces et des températures de surfaces de certaines parois et des émetteurs. Ces données alimentent un problème inverse d'identification de paramètres. L'utilisation d'un modèle aux EDP nous donne accès aux outils du contrôle optimal, et notamment à la méthode de l'état adjoint. Avec ce formalisme, le problème inverse se réécrit comme un problème d'optimisation non linéaire de calibration du modèle thermique. Les paramètres inconnus sont constitués des paramètres les plus influents : la capacité et la conductivité thermiques des parois, les caractéristiques des émetteurs, la transmittance des fenêtres et le débit de renouvellement d'air moyen. Nous proposons deux variantes de la méthode, que nous appliquons sur un cas d'étude numérique. La première nécessite les données de chaque puissance individuelle fournie aux émetteurs, et la seconde utilise une mesure globale de production de chaleur. L'approche est étudiée numériquement : le modèle thermique sert à la fois pour la génération des mesures et pour l'identification. Une fois les mesures de l'état thermique synthétisées, les paramètres retenus sont perturbés suivant les incertitudes classiques du bâtiment. Nous éprouvons la méthode sur un échantillon de tirages aléatoires, engendrant autant d'initialisations pour l'algorithme, afin de calculer l'incertitude de la méthode. L'allègement du protocole opératoire pour la seconde variante se traduit toutefois par une baisse de la précision de l'identification. Nous analysons la robustesse de la méthode lorsque les conditions climatiques de l'audit changent, que le bruit des capteurs de l'état thermique augmente, et pour de fortes incertitudes initiales des paramètres. Nous montrons que la méthode est stable par rapport au bruit des capteurs et que l'incertitude sur l'état thermique du bâtiment est globalement réduite. Afin d'améliorer la prise en compte de l'aéraulique, nous proposons une technique permettant de discriminer deux sources ayant des dynamiques différentes : l'une constante par morceaux, l'autre régulière dans le temps. La méthode résout un problème inverse prenant en compte la régularité des fonctions par projection. Cet outil est validé sur une étude expérimentale, dont les résultats démontrent la robustesse au bruit de mesure. Ce résultat constitue un jalon dans la volonté de s'affranchir de la contrainte de maîtrise de scénarios d'usage de la méthode d'audit. Enfin, nous proposons un formalisme inverse pour caractériser les propriétés thermiques d'une structure 3D à partir de mesures de température sur une partie de sa frontière. L'outil permet de reconstruire différentes formes et natures de défauts. Il pourrait trouver des débouchés dans la caractérisation de défauts d'isolation ou de ponts thermiques
The building sector currently accounts for nearly 45% of the national energy bill, and the existing buildings are slowly renewed. Energy audit is a tool for decision support to improve building performance by providing suitable renovation strategies. However, actual energy audit methods fail to completely determine the building thermal properties, and the proposed retrofit strategies may be inappropriate. We propose an innovative energy audit method which significantly reduces the uncertainties on the building thermal parameters and the thermal state. It differs from conventional methods by its operating protocol and its numerical resolution. In addition to the collection of use scenarios, thermal characteristics of built and systems, and weather conditions, it exploits the information embedded in the measurement of the thermal state, composed of the temperatures of the rooms, and the surface temperature of walls and heating devices. This data feed an inverse problem of parameters identification. Using a model for EDP gives us a direct access to the tools of the optimal control theory, including the adjoint state method. With this formalism, the inverse problem can be rewritten as a nonlinear optimization problem of the calibration of the thermal model. The unknown parameters consist of the most influential parameters of the building thermal model: the heat capacity and the thermal conductivity of the walls, the heaters characteristics, the windows transmittance and the mean rate of air renewal. We propose two alternatives to the method. The first requires the data of each individual power provided to heating device, and the second uses a global measure of the heat production. We apply them on a numerical case study: the thermal model is used for both the measures generation and the parameters identification. Once the thermal state measurements are synthesized, the selected parameters are disturbed by conventional uncertainties of the building. We investigate the method on a randomly generated sample, which gives us as many starting values for the algorithm. This allows to compute the uncertainty of the method. Reducing the operating protocol for the second alternative results in a decrease of the identification accuracy. We analyze the robustness of the method when the weather conditions of the audit change, when the sensor noise of the thermal state increases, and when we deal with strong initial parameter uncertainties. We show that the method is stable compared to the sensor noise and the thermal response of the rooms is generally well reconstructed. In order to improve the ventilation consideration, we then propose a technique to distinguish two thermal sources whose dynamics differ: one piecewise constant, and one smooth in time. The method is to solve an inverse problem, taking into account the temporal regularity of functions by a projection step. This tool has been validated on an experimental study, and the results demonstrate robustness to measurement noise. This result is a milestone in the will to overcome the constraint of precisely describing to use scenarios in the audit methodology. Finally, we propose an inverse formalism to characterize the thermal properties of a 3D structure from temperature measurements on a part of its boundary. The tool allows the reconstruction of various types and forms of internal defects. He could find opportunities in the thermal building diagnostics for characterizing insulation defects or thermal bridges

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Desdouits, Chloé. "Réduction des pics de consommation d’électricité et problèmes d’optimisation induits pour les consommateurs." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2017. http://www.theses.fr/2017GREAT014/document.

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Abstract:

Alors que les préoccupations concernant le réchauffement climatique deviennent de plus en plus sérieuses, l'une de ses premières causes: la consommation d'électricité, continue à croître. Une des manières d'endiguer le phénomène pourrait être de mieux équilibrer la consommation et la production, afin d'allumer moins de gros groupes de production, et de permettre l'intégration de plus de sources renouvelables. Le nouveau paradigme du marché de l'électricité incite les consommateurs à réduire leur pic de consommation, et à différer leur consommation quand la demande est moindre, à l'aide d'incitations tarifaires. De nouveaux algorithmes d'optimisation, et de nouvelles méthodologies sont donc nécessaires pour optimiser la puissance d'électrique utilisée par les consommateurs. Schneider Electric propose, à travers le projet européen Arrowhead, d'étudier trois cas applicatifs : un ascenseur avec plusieurs sources énergétiques, une usine manufacturière et un réseau d'eau potable. Pour chacune de ces trois applications, une méthodologie pour optimiser les pics de puissance consommée (parfois à l'aide d'une fonction de coût de l'électricité) est donnée, ainsi que des algorithmes d'optimisation. Dans le cas de l'ascenseur multi-sources, deux contrôleurs couplés sont proposés : l'un au niveau stratégique résolvant un problème linéaire, et l'autre à base de règles au niveau tactique. Dans le cas de l'usine, la méthodologie que nous avons utilisée pour faire des mesures, construire des modèles énergétiques, et finalement optimiser est expliquée. De plus, trois formulations linéaires, ainsi qu'une procédure de recherche locale, et une formulation naïve de programmation par contraintes sont données afin de résoudre le problème d'ordonnancement NP-difficile. Dans le cas du réseau d'eau, une formulation à contraintes quadratiques est utilisée pour comparer des plans de pompage optimisés avec la tactique utilisée habituellement dans le réseau. Les méthodes proposées entraînent des gains sur la facture énergétique de 1.5% à 114%, dépendamment du contexte. De plus, elles permettent aux consommateurs de participer au nouveau marché de l'énergie. Finalement, les connaissances retirées de l'étude de ces trois pilotes sont résumées, et des lignes directrices sont données pour l'optimisation de la facture énergétique d'un système quelconque consommant de l'énergie
While concerns about global warming have never been so important, one of its first causes: global electricity consumption, is still growing. One way to stem the phenomenon could be to better balance demand and production, in order to switch on less big production groups and to allow the integration of more renewable production sources. The new paradigm of electricity market incites customers to reduce their electricity consumption peak and to shift their consumption when the demand is lower, by introducing economical incentives. Thus, new optimization algorithms and methodologies are needed at the customers side to optimize power usage over time. Schneider Electric proposes, through the Arrowhead European project, to study three application use-cases: an elevator with multiple electricity sources, a manufac- turing plant, and a drinking water network. For each of these use-cases, a methodology to optimize power consumption peaks (sometimes through an electricity cost function) is given, as well as optimization algorithms. For the multisource elevator case, two coupled controllers are proposed: one at the strategic level solving a linear problem, the other one rule-based at the tactical level. For the manufacturing plant, the methodology we used to monitor, build energy models, and finally optimize is explained. Furthermore, three linear formulations are given, as well as a simple local search procedure and a naive constraint satisfaction formulation to handle the NP-hard scheduling problem. For the water network use-case, a quadratically constrained formulation is used to compare optimized pumping plans with the Business As Usual tactic. The methods proposed bring between 1.5% to 114% savings on the energy bill, depending on the context. Moreover, they allow electricity consumers to participate in the demand-response market. Finally, the knowledge extracted from our three use-cases is summarized, and guide- lines are given to optimize the electricity bill of any electricity consumer system

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Masmoudi, Oussama. "Optimisation de la planification des systèmes industriels en présence de contraintes énergétiques." Thesis, Troyes, 2016. http://www.theses.fr/2016TROY0031/document.

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Abstract:

Dans cette thèse, nous abordons le problème de la planification de la production dans un système de type flow-shop, en tenant compte de l’aspect énergétique. Le système de production est composé de différentes machines fiables, séparées par des zones de stockage à capacité infinie. L’horizon de planification est composé de différentes périodes, chacune étant caractérisée par une durée, un coût d’électricité, une puissance maximale et des demandes de chaque produit. L’objectif consiste en la minimisation du coût total de production en terme d’électricité, stockage, mise marche (ou changement de série) et puissance demandée par période. Dans un premier temps, nous proposons une modélisation pour le problème de lot-sizing dans un système de type flow-shop, à capacité finie, dans le cas mono-produit. Étant donné que ce type de problème est NP-difficile, des méthodes approchées ont été développées afin de fournir des solutions de bonne qualité dans un temps réduit (heuristiques dédiées, heuristique de type Fix and Relax, algorithme génétique). Dans un deuxième temps, une généralisation du modèle pour le cas multi-produits a été considérée. De même, des méthodes approchées ont été proposées pour la résolution de ce type de problème
In this thesis, we deal with the production planning problem in a flow-shop system with energy consideration. The manufacturing system is composed of reliable machines separated by buffers with infinite capacities. The planning horizon is defined by a set of periods where each one is characterized by a length, an electricity price, a maximal allowed power and an external demand of each product. The purpose is to minimize the total production cost composed of electricity, inventory, set-up (or product series change) costs and a required power per period.In the first step, we propose mathematical models for a single item capacitated lot-sizing problem in a flow-shop system. Since this problem is known to be NP-hard, approximating methods are developed in order to provide solutions with good quality in a reasonable time (dedicated heuristics, Fix and Relax heuristic, genetic algorithm).In the second step, a generalization of the model for multi-items is considered. Similarly to the first case, approximating methods are proposed to solve this problem

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Thiaux, Yaël. "Optimisation des profils de consommation pour minimiser les coûts économique et énergétique sur cycle de vie des systèmes photovoltaïques autonomes et hybrides - Evaluation de la technologie Li-ion." Phd thesis, École normale supérieure de Cachan - ENS Cachan, 2010. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00502428.

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Abstract:

Dans l'optique de mieux dimensionner, sur l'ensemble de leur cycle de vie, les systèmes photovoltaïques autonomes et hybrides, les travaux menés dans le cadre de cette thèse ont concerné deux principales voies. Tout d'abord, l'action sur le profil de consommation, permettant de se rapprocher du comportement solaire idéal du consommateur, a été étudiée. A même service énergétique rendu au consommateur, des gains importants, que ce soit en termes de coûts économiques ou énergétiques sur cycle de vie ont pu être mis en avant notamment par la minimisation du recours au stockage. Parallèlement, une technologie d'accumulateurs Li-ion, innovante dans le cadre de ces systèmes, a été évaluée sur la base du coût énergétique primaire global du système sur son cycle de vie, donc incluant le vieillissement de ses composants. Les résultats ont montré qu'en raison d'une meilleure durée de vie et de plus faibles pertes énergétiques, cette technologie fait figure à moyen terme de concurrent sérieux de la technologie Plomb-Acide universellement utilisée à l'heure actuelle. Ces travaux concernant des systèmes à petites échelles préfigurent ce qu'il sera possible de faire à plus grande échelle dans les « réseaux intelligents » qui permettront d'exploiter plus massivement les ressources renouvelables comme le soleil et le vent, très largement disponibles.

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Bensekrane, Ismail. "Towards an energy planning strategy for autonomous driving of an over-actuated road vehicle." Thesis, Lille 1, 2019. http://www.theses.fr/2019LIL1I037/document.

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Abstract:

Dans cette thèse, une planification énergétique pour les véhicules routiers sans conducteur (URV) suractionnés avec une configuration de direction redondante est proposée. En effet, des indicateurs sur la géométrie de la route, la redondance des actionnements, le profil de vitesse optimal et le mode de conduite sont identifiés pour chaque segment de la trajectoire de l'URV. Ainsi, un modèle d'estimation de la consommation d'énergie d'un véhicule à conduite autonome suractivé est développé. Deux méthodes de modélisation de la consommation d'énergie sont considérées. La première méthode est basée sur un modèle analytique de consommation d’énergie prenant en compte le degré de steerabilité, le degré de mobilité et le degré de redondance de l’actionnement. La deuxième méthode utilisée pour la modélisation de la consommation d’énergie repose sur la méthode qualitative d’apprentissage des données, à savoir: le système d’inférence neuro-floue adaptatif (ANFIS). Cette dernière a été prise en compte en cas de présence de paramètres dynamiques inconnus de l'URV et d'incertitudes sur son interaction avec l'environnement. La validation de l'estimation de la consommation d'énergie a été appliquée à un véhicule autonome réel appelé RobuCar. La stratégie de planification énergétique a été élaborée selon deux approches: discrète et continue. L’approche discrète repose sur la construction d’un digraphe d’énergie avec toutes les configurations possibles tenant compte des contraintes cinématiques et dynamiques basées sur une configuration de grille 3D, selon: la vitesse, la longueur de l’arc, le mode de conduite. Dans ce graphe orienté pondéré, les arêtes décrivent l’énergie consommée par l’UAV le long d’un segment de la trajectoire. Un algorithme d'optimisation est appliqué sur le digraphe pour obtenir une solution globale optimale combinant le mode de conduite, la consommation électrique et le profil de vitesse de l'URV. L'approche continue repose sur une stratégie d'optimisation multicritères utilisant des algorithmes génétiques (NSGA-II). Ensuite, un chemin réel est considéré et modélisé en utilisant deux combinaisons géométriques lisses: la première est {lignes, clothoïdes et arcs}, et la seconde est {lignes et courbes de Hodograph de Pythagore}. La stratégie de planification énergétique est ensuite appliquée aux chemins générés. En outre, un graphique dirigé est construit pour synthétiser le profil de vitesse optimal qui minimise la consommation d'énergie globale tout en prenant en compte tous les modes de conduite. Les résultats sont comparés à ceux donnés par la méthode de programmation dynamique pour une optimisation globale hors ligne
In this thesis, an energy planning for over-actuated unmanned road vehicles (URVs) with redundant steering configuration is proposed. In fact, indicators on the road geometry, the redundancy of actuation, the optimal velocity profile and the driving mode are identified for each segment of the URV's trajectory. Thus, a power consumption estimation model of an over-actuated autonomous driving vehicle is developed. Two methods for power consumption modeling are considered. The first method is based on an analytic model of power consumption, taking into account the degree of steerability, degree of mobility and degree of actuation redundancy. The second method used for power consumption modeling based on data-learning qualitative method namely: Adaptive Neuro Fuzzy Inference System (ANFIS). The latter has been considered in case of the presence of unknown dynamic parameters of the URV and uncertainties about its interaction with the environment. Validation of the estimation of the power consumption has been applied of real autonomous vehicle called RobuCar. Energy planning strategy has been built using two approaches, discrete and continuous. The discrete approach depends on a construction of an energy digraph with all feasible configurations taking into account kinematic and dynamic constraints based on a 3D grid map setup, according to: velocity, arc-length, driving mode. In this weighted directed graph, the edges describe the consumed energy by the UAV along a segment of a trajectory. An optimization algorithm is applied on the digraph to get a global optimal solution combining driving mode, power consumption and velocity profile of the URV. The continuous approach is based on a multi-criteria optimization strategy using genetic algorithms (NSGA-II). Then a real road path is considered and modeled by using two smooth geometrical combinations: the first one is {lines, clothoids and arcs}, and the second one is {lines and Pythagorean Hodograph (PH) curves}. The energy planning strategy is then applied to the generated paths. Also, a directed graph is built to synthesis the optimal velocity profile that minimizes the overall energy consumption while accounting for all driving modes. Results are compared with those given by the dynamic programming method for global offline optimization

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Vidigal, Duarte Souza Jeronimo. "Conception et optimisation d'un capteur solaire thermique innovant adapté à la rénovation énergétique grâce à l'intégration du stockage." Thesis, Grenoble, 2012. http://www.theses.fr/2012GRENA003/document.

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Abstract:

La part de consommation d'énergie primaire d'eau chaude sanitaire (ECS) dans des bâtiments à basse consommation (BBC) devient proportionnellement importante quand comparée aux autres postes. Actuellement, l'intégration des systèmes dans les nouveaux bâtiments ne présente pas de difficulté. En revanche, le marché de la rénovation est mal exploité, et une des contraintes importante est le placement du ballon de stockage. Dans le cas où le ballon doit être placé en dehors du bâtiment, les solutions existantes ne sont pas satisfaisantes, ni d'un point de vue thermique (fortes pertes), ni d'un point de vue esthétique (réservoir visible à l'extérieur). Dans le cadre de cette thèse, nous avons étudié une solution innovante visant à intégrer le stockage au capteur, aﬁn de permettre une intégration complète du système au niveau de la toiture. Le critère énergétique nous a conduit à proposer un volume de stockage totalement isolé où l'apport de chaleur se produit en partie basse. Nous réalisons dans le cadre de la thèse une étude expérimentale d'une cavité à haut rapport de forme, qui nécessite la réalisation d'un système de stratiﬁcation. Ce système, une plaque, a été étudié numériquement pour optimiser le placement du ﬂuide en partie haute. Enﬁn un modèle global a été conçu pour les simulations de performance annuelle. Ce modèle se montre satisfaisant, et montre que la performance du système est légèrement inférieure aux systèmes classiques (thermosiphon). Les pertes thermiques ont été le facteur le plus pénalisant. Le dimensionnement d'un prototype a été réalisé, et ce dernier sera testé au cours de l'année 2012
The primary energy consumption of domestic hot water (DHW) in low energy house becomes proportionately large when compared to other energy consumptions. In new buildings, the integration of DHW systems do not present any diﬃculty. However, the thermal renovation market is poorly operated, with the storage's placement as the main constraint. When the storage must be placed outside the building, nowadays the solutions are not satisfactory, or by a thermal point of view (high losses), or an aesthetic point of view (tank visible from outside). In this thesis we studied an innovative solution of an integrated storage collector, allowing full integration at the roof and completly insulated. The storage is heated at the bottom. A cavity with high aspect ratio has been studied experimentaly and the cavity requires a stratiﬁcation system. This system, a plate, was numerically studied to optimize the placement of the ﬂuid at the top. Finally a global model was developed for annual performance simulations. This model proves satisfactory and shows that system performance is slightly lower than conventional systems (thermo- siphon). Heat loss was most detrimental factor. The design of a prototype was produced, and it will be tested during the year 2012

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Jlassi, Aymen. "Optimisation de la gestion des ressources sur une plate-forme informatique du type Big Data basée sur le logiciel Hadoop." Thesis, Tours, 2017. http://www.theses.fr/2017TOUR4042.

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Abstract:

L'entreprise "Cyres-group" cherche à améliorer le temps de réponse de ses grappes Hadoop et la manière dont les ressources sont exploitées dans son centre de données. Les idées sous-jacentes à la réduction du temps de réponse sont de faire en sorte que (i) les travaux soumis se terminent au plus tôt et que (ii) le temps d'attente de chaque utilisateur du système soit réduit. Nous identifions deux axes d'amélioration : 1. nous décidons d'intervenir pour optimiser l'ordonnancement des travaux sur une plateforme Hadoop. Nous considérons le problème d'ordonnancement d'un ensemble de travaux du type MapReduce sur une plateforme homogène. 2. Nous décidons d'évaluer et proposer des outils capables (i) de fournir plus de flexibilité lors de la gestion des ressources dans le centre de données et (ii) d'assurer l'intégration d'Hadoop dans des infrastructures Cloud avec le minimum de perte de performance. Dans une première étude, nous effectuons une revue de la littérature. À la fin de cette étape, nous remarquons que les modèles mathématiques proposés dans la littérature pour le problème d'ordonnancement ne modélisent pas toutes les caractéristiques d'une plateforme Hadoop. Nous proposons à ce niveau un modèle plus réaliste qui prend en compte les aspects les plus importants tels que la gestion des ressources, la précédence entre les travaux, la gestion du transfert des données et la gestion du réseau. Nous considérons une première modélisation simpliste et nous considérons la minimisation de la date de fin du dernier travail (Cmax) comme critère à optimiser. Nous calculons une borne inférieure à l'aide de la résolution du modèle mathématique avec le solveur CPLEX. Nous proposons une heuristique (LocFirst) et nous l'évaluons. Ensuite, nous faisons évoluer notre modèle et nous considérons, comme fonction objective, la somme des deux critères identifiés depuis la première étape : la minimisation de la somme pondérée des dates de fin des travaux ( ∑ wjCj) et la minimisation du (Cmax). Nous cherchons à minimiser la moyenne pondérée des deux critères, nous calculons une borne inférieure et nous proposons deux heuristiques de résolution
"Cyres-Group" is working to improve the response time of his clusters Hadoop and optimize how the resources are exploited in its data center. That is, the goals are to finish work as soon as possible and reduce the latency of each user of the system. Firstly, we decide to work on the scheduling problem in the Hadoop system. We consider the problem as the problem of scheduling a set of jobs on a homogeneous platform. Secondly, we decide to propose tools, which are able to provide more flexibility during the resources management in the data center and ensure the integration of Hadoop in Cloud infrastructures without unacceptable loss of performance. Next, the second level focuses on the review of literature. We conclude that, existing works use simple mathematical models that do not reflect the real problem. They ignore the main characteristics of Hadoop software. Hence, we propose a new model ; we take into account the most important aspects like resources management and the relations of precedence among tasks and the data management and transfer. Thus, we model the problem. We begin with a simplistic model and we consider the minimisation of the Cmax as the objective function. We solve the model with mathematical solver CPLEX and we compute a lower bound. We propose the heuristic "LocFirst" that aims to minimize the Cmax. In the third level, we consider a more realistic modelling of the scheduling problem. We aim to minimize the weighted sum of the following objectives : the weighted flow time ( ∑ wjCj) and the makespan (Cmax). We compute a lower bound and we propose two heuristics to resolve the problem

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Thiaux, Yaël. "Optimisation des profils de consommation pour minimiser les coûts économique et énergétique sur cycle de vie des systèmes photovoltaïques autonomes et hybrides : évaluation du potentiel de la technologie Li-ion." Cachan, Ecole normale supérieure, 2010. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00502428/fr/.

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Abstract:

Dans l’optique de mieux dimensionner, sur l’ensemble de leur cycle de vie, les systèmes photovoltaïques autonomes et hybrides, les travaux menés dans le cadre de cette thèse ont concerné deux principales voies. Tout d’abord, l’action sur le profil de consommation, permettant de se rapprocher du comportement solaire idéal du consommateur, a été étudiée. A même service énergétique rendu au consommateur, des gains importants, que ce soit en termes de coûts économiques ou énergétiques sur cycle de vie ont pu être mis en avant notamment par la minimisation du recours au stockage. Parallèlement, une technologie d’accumulateurs Li-ion, innovante dans le cadre de ces systèmes, a été évaluée sur la base du coût énergétique primaire global du système sur son cycle de vie, donc incluant le vieillissement de ses composants. Les résultats ont montré qu’en raison d’une meilleure durée de vie et de plus faibles pertes énergétiques, cette technologie fait figure à moyen terme de concurrent sérieux de la technologie Plomb-Acide universellement utilisée à l’heure actuelle. Ces travaux concernant des systèmes à petites échelles préfigurent ce qu’il sera possible de faire à plus grande échelle dans les « réseaux intelligents » qui permettront d’exploiter plus massivement les ressources renouvelables comme le soleil et le vent, très largement disponibles
With the intention of determining the optimal sizing on the life cycle of stand-alone and hybrid photovoltaic systems, two different ways have been investigated within the framework of this thesis. Firstly, the action on the load profile which allows us to get a closer perspective of the ideal solar behaviour of the consumer has been studied. With the same energetic service supplied to the consumer, important profits in terms of the life cycle economical or energetical costs have been put forward notably by the downsizing of the storage system. In parallel, a technological Li-ion accumulator, innovative to these photovoltaic systems, has been assessed by using the primary energetic costs of the photovoltaic system on life cycle including the ageing of its components. Due to better ageing characteristics and energetic efficiency, results have shown that Li-ion technology could impose itself in the near future as a serious competitor to Lead-Acid technology universally used at present in such systems. This work, which concentrates on low scale systems, prefigures the future of smart-grids allowing us to exploit more massively renewable energy resources such as solar and wind energy which is widely available

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Kravtzoff, Ivan. "Optimisation d'un système hybride de génération d'énergie électrique permettant de minimiser la consommation et l'empreinte environnementale." Thesis, CentraleSupélec, 2015. http://www.theses.fr/2015SUPL0015/document.

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Abstract:

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

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Lebreton, Jean Mickaël. "Systèmes et protocoles de télé-réveil appliqués à l’optimisation énergétique des réseaux de capteurs sans fil." Thesis, La Réunion, 2017. http://www.theses.fr/2017LARE0014/document.

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Abstract:

De nos jours, une forte croissance des objets connectés est constatée, dépassant même la population mondiale. Devant l'ampleur de ce phénoméne, l'efficacité énergétique des objets communicants est une sérieuse problématique. La maximisation de leur durée de vie est requise pour assurer une qualité de service. Dans cette optique, les travaux de cette thèse visent à optimiser la consommation énergétique des communications sans fil dans un réseau de capteurs. Le télé-réveil, un concept imaginé depuis une dizaine d'années, consiste au déclenchement du réveil du noeud communicant par un signal radio à distance. Par défaut, le noeud reste en mode veille de façon permanente à très basse consommation. Au besoin, il peut être réveillé à la demande par un signal radio spécifique. Ainsi, la consommation énergétique du module radio est grandement réduite par l'écoute passive du canal en mode veille. Ce principe de télé-réveil nécessite toutefois le développement de nouvelles architectures matérielles associées à des protocoles de communication adaptés et innovants. Malgré les propositions récentes, le niveau de maturité technologique n'a pas encore été atteint sur ce sujet. Par conséquent, un système de télé-réveil est proposé dans cette thèse, en incluant une caractérisation théorique de ses performances. Le récepteur de télé-réveil consomme 363 nW en mode veille contre 49,8 µW en mode de réception. De plus, deux nouveaux protocoles de télé-réveil DoRa et DC-DoRa sont proposés avec une évaluation de leurs performances par simulation. Les résultats obtenus montrent que ces protocoles de télé-réveil diminuent fortement l'énergie consommée par le module radio, en comparaison des protocoles MAC actuellement utilisés dans les réseaux de capteur. Enfin, la mise en œuvre expérimentale du système et des protocoles de télé-réveil a permis de mesurer les performances réelles de notre approche dans un environnement de surécoute et d'interférence
Nowadays, a significant growth of connected things is observed, exceeding even the worldpopulation. Given the magnitude of this phenomenon, the energy efficiency of communicatingobjects is a crucial issue. Maximizing their lifetime is necessary to ensure a qualityof service. In this regard, the aim of this thesis is to optimize the energy consumption ofwireless communications in a wireless sensor network.The concept of wake-up radio was created a decade ago, which consists of waking up thecommunicating node by a remote radio signal. By default, the node remains in sleepingmode at a very low power consumption. If needed, the node can be woken up on demandthrough a specific radio signal. Thus, the energy consumption of the radio module is greatlyreduced by idle listening to the channel in sleeping mode. However, this wake-up radioprinciple requires the development of new hardware architectures associated with adaptedand innovative communication protocols. Despite recent proposals, the level of technologymaturity has not yet been reached on this subject.Therefore, a wake-up radio system is proposed in this thesis, including a theoreticalcharacterization of its performances. The wake-up receiver consumes 363 nW in sleepingmode and 49.8 µW in receiving mode. Moreover, two new protocols called DoRa and DC-DoRaare proposed with an evaluation of their performances by simulation. The resultsshow that these wake-up radio protocols greatly reduce the energy consumed by the radiomodule, compared to the MAC protocols currently used in wireless sensor networks. Finally,the experimental implementation of the wake-up radio system and protocols enabled thereal performance measurement of our approach in an environment with overhearing andinterference

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Rivallain, Mathieu. "Étude de l'aide à la décision par optimisation multicritère des programmes de réhabilitation énergétique séquentielle des bâtiments existants." Phd thesis, Université Paris-Est, 2013. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00861172.

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Abstract:

Sous nos latitudes, l'usage des bâtiments existants et les consommations énergétiques associées (chauffage, climatisation, ventilation, eau chaude sanitaire, éclairage et autres usages) sont responsables d'impacts considérables sur l'Environnement. De plus, le renouvellement du parc existant étant inférieur à 1% par an, dans la plupart des pays développés, la réhabilitation des bâtiments constitue un levier majeur de réduction des consommations d'énergie et des émissions de gaz à effet de serre. Cependant, l'identification de stratégies optimales de réhabilitation énergétique, incluant la planification des actions dans le temps, demeure une problématique complexe pour les acteurs de la Construction. Ces travaux de thèse visent à produire des connaissances afin de contribuer à l'aide à la décision pour l'identification de programmes efficaces de réhabilitation énergétique, à partir de méthodes d'optimisation multicritères. Les solutions (programmes séquentiels de réhabilitation énergétique) sont optimisées en termes de composition et de phasage. La composition est définie par la combinaison de mesures de réhabilitation mise en oeuvre. Celles-ci concernent l'enveloppe des bâtiments (isolation thermique, remplacement des fenêtres, surfaces de fenêtres) et le remplacement des équipements de chauffage, ventilation et production d'ECS. Pour chacune des mesures, plusieurs alternatives sont envisagées. Le phasage correspond à la permutation de ces mesures, définissant la séquence de mise en oeuvre. Les solutions sont évaluées sur une base multicritère et sur le cycle de vie. Les fonctions objectifs ciblent les impacts environnementaux de l'ACV (Analyse de Cycle de Vie), des indicateurs économiques, le bien-être des occupants par le confort thermique adaptatif en été. Des modèles d'ACV et d'analyse du coût du cycle de vie, utilisant la simulation thermique dynamique pour le calcul des besoins de chauffage et des températures intérieures, ont été développés pour l'évaluation des performances des solutions. Etant donnée la nature mathématique du problème (multicritère, combinatoire, à variables discrètes et à fonctions objectifs implicites non-linéaires), deux méthodes d'optimisation multicritères sont étudiées : les algorithmes génétiques (NSGA II) et la programmation dynamique. Dans l'approche génétique, la modélisation des solutions, sous la forme d'un couple de chromosomes, permet d'identifier des programmes séquentiels efficaces de réhabilitation énergétique et d'analyser les surfaces de compromis, en termes de définition et performances des solutions, de compromis entre les critères de décision. A partir de la représentation du problème par un graphe séquentiel, la programmation dynamique permet alors de comparer les solutions approchées issues de l'algorithme génétique, ou d'approches court-termistes, au front de Pareto exact. L'optimisation exacte a également été exploitée pour analyser la sensibilité des solutions à différents paramètres de modélisation dont le comportement des occupants, l'évolution des prix de l'énergie, la durée de vie des composants de réhabilitation. Les contraintes budgétaires s'appliquant au projet de réhabilitation ont été ensuite intégrées dans un algorithme génétique multicritère sous contraintes, adapté à l'étude des stratégies de réhabilitation sous la contrainte d'un plan de financement. Enfin, l'approche génétique a été étendue depuis l'échelle du bâtiment à celle du par cet l'optimisation exacte a été utilisée pour caractériser les typologies de bâtiment en réhabilitation. L'intérêt des différentes méthodes est illustré sur une étude de cas (...)

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Bouziane, Rabab. "Software-level analysis and optimization to mitigate the cost of write operations on non-volatile memories." Thesis, Rennes 1, 2018. http://www.theses.fr/2018REN1S073/document.

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Abstract:

La consommation énergétique est devenue un défi majeur dans les domaines de l'informatique embarquée et haute performance. Différentes approches ont été étudiées pour résoudre ce problème, entre autres, la gestion du système pendant son exécution, les systèmes multicœurs hétérogènes et la gestion de la consommation au niveau des périphériques. Cette étude cible les technologies de mémoire par le biais de mémoires non volatiles (NVMs) émergentes, qui présentent intrinsèquement une consommation statique quasi nulle. Cela permet de réduire la consommation énergétique statique, qui tend à devenir dominante dans les systèmes modernes. L'utilisation des NVMs dans la hiérarchie de la mémoire se fait cependant au prix d'opérations d'écriture coûteuses en termes de latence et d'énergie. Dans un premier temps, nous proposons une approche de compilation pour atténuer l'impact des opérations d'écriture lors de l'intégration de STT-RAM dans la mémoire cache. Une optimisation qui vise à réduire le nombre d'opérations d'écritures est implémentée en utilisant LLVM afin de réduire ce qu'on appelle les silent stores, c'est-à-dire les instances d'instructions d'écriture qui écrivent dans un emplacement mémoire une valeur qui s'y trouve déjà. Dans un second temps, nous proposons une approche qui s'appuie sur l'analyse des programmes pour estimer des pire temps d'exécution partiaux, dénommés δ-WCET. À partir de l'analyse des programmes, δ-WCETs sont déterminés et utilisés pour allouer en toute sécurité des données aux bancs de mémoire NVM avec des temps de rétention des données variables. L'analyse δ-WCET calcule le WCET entre deux endroits quelconques dans un programme, comme entre deux blocs de base ou deux instructions. Ensuite, les pires durées de vie des variables peuvent être déterminées et utilisées pour décider l'affectation des variables aux bancs de mémoire les plus appropriées
Traditional memories such as SRAM, DRAM and Flash have faced during the last years, critical challenges related to what modern computing systems required: high performance, high storage density and low power. As the number of CMOS transistors is increasing, the leakage power consumption becomes a critical issue for energy-efficient systems. SRAM and DRAM consume too much energy and have low density and Flash memories have a limited write endurance. Therefore, these technologies can no longer ensure the needs in both embedded and high-performance computing domains. The future memory systems must respect the energy and performance requirements. Since Non Volatile Memories (NVMs) appeared, many studies have shown prominent features where such technologies can be a potential replacement of the conventional memories used on-chip and off-chip. NVMs have important qualities in storage density, scalability, leakage power, access performance and write endurance. Nevertheless, there are still some critical drawbacks of these new technologies. The main drawback is the cost of write operations in terms of latency and energy consumption. We propose a compiler-level optimization that reduces the number of write operations by elimination the execution of redundant stores, called silent stores. A store is silent if it’s writing in a memory address the same value that is already stored at this address. The LLVM-based optimization eliminates the identified silent stores in a program by not executing them. Furthermore, the cost of a write operation is highly dependent on the used NVM and its non-volatility called retention time; when the retention time is high then the latency and the energetic cost of a write operation are considerably high and vice versa. Based on that, we propose an approach applicable in a multi- bank NVM where each bank is designed with a specific retention time. We analysis a program and we compute the worst-case lifetime of a store instruction to allocate data to the most appropriate NVM bank

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Guyon, David. "Supporting energy-awareness for cloud users." Thesis, Rennes 1, 2018. http://www.theses.fr/2018REN1S037/document.

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Abstract:

Les centres de calcul cloud consomment d'importantes quantités d'énergie et il devient nécessaire de réduire leur consommation en raison des changements climatiques actuels. Bien que des propositions d'optimisations énergétiques existent, elles ne tiennent pas compte des utilisateurs finaux. Cette thèse propose d'inclure les utilisateurs cloud dans l'optimisation énergétique afin de réduire la consommation d'énergie des centres de calcul. L'inclusion se fait, dans un premier temps, en délivrant une information énergétique pour sensibiliser, puis dans un second temps, en fournissant des moyens d'action. Les contributions portent sur les couches cloud IaaS et PaaS. Nos résultats montrent que les utilisateurs tolérants à la variation des performances (e.g. retarder l'obtention de résultats) permettent de réduire la consommation d'énergie des centres de calcul
Cloud datacenters consume large amounts of energy and it becomes necessary to reduce their consumption due to current climate changes. Although energy optimization propositions exist, they do not take into account end-users. This thesis proposes to include cloud users in the energy optimization as a means to reduce datacenters energy consumption. The inclusion is done, first, by delivering energy related information to raise awareness, and second, by providing means of actions. Contributions are located at IaaS and PaaS cloud layers. Our results show that users tolerant to performance variation (e.g. delay in obtaining execution results) allow to reduce datacenters energy consumption

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Zima, Alexis. "Élaboration d’un outil de suivi et d’optimisation du fonctionnement énergétique d’un bâtiment tertiaire basé sur un modèle thermique analytique simplifié." Thesis, Sorbonne Paris Cité, 2018. http://www.theses.fr/2018USPCC101/document.

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Abstract:

Le secteur du bâtiment, responsable de plus de 40% de consommation d’énergie globale et un tiers des émissions de gaz à effet de serre mondial, est un des centres de préoccupations autour des sujets liés au changement climatique et l’indépendance énergétique. Le travail de recherche a exigé l’apport de connaissances supplémentaires et la création d’outils spécifiques orientés sur l’optimisation globale du management énergétique des bâtiments de type tertiaire. Une problématique industrielle est associée à ces enjeux de transitions énergétique et écologique, à savoir le frein observé à la mise en place de plans d’actions de rénovation. En effet, pour des opérations d’optimisation ou de rénovation de petites-moyennes envergures, les coûts initiaux d’études et de métrologie représentent plus de 50% de leur coût global. Cette mise de fonds induit un retour sur investissement très long. Face à ce paramètre financier prohibitif, beaucoup d’entreprises sont réticentes à mettre en place ce type d’action. L’objectif opérationnel a donc été de proposer une solution permettant de réduire drastiquement ces coûts préliminaires.Les aspects abordés dans la thèse sont : l’état de l’art du fonctionnement du bâtiment et des enjeux associés, la création d’un outil de collecte et de remontée des données de fonctionnement et de performance du bâtiment grâce à un réseau de mesure in-situ dédié, concomitant à l’élaboration d’un modèle thermique simplifié adjoint facilitant la compréhension de son comportement, puis l’identification de ses paramètres "observables" de conception et de fonctionnement par méthode inverse, et enfin le calcul de sa consommation énergétique optimale grâce à une méthode d’optimisation. Plus spécifiquement, l’approche sera orientée vers le développement d’outils pour promouvoir un accès facilité à la réduction des consommations unitaires auprès des entreprises au niveau national et l’intégration d’une intelligence pour l’optimisation énergétique des éléments climatiques du bâtiment ou son usage, ou encore une interface ergonomique homme-machine permettant un management efficace de son fonctionnement. Dans les faits, le problème observé est holistique et ne peut pas être pris en compte de manière sectorielle. Il est impératif d’y intégrer tous les processus impliqués dans le bâtiment et son usage (aspect comportemental des usagers). L’approche utilisée a été orientée afin de prendre en compte ultérieurement des paramètres autres que strictement énergétique, tel que les coûts ou le confort
The building field is responsible of about 40% of global energy consumption and a third of world greenhouse gas emissions. It is a main concern subject in climate change issues and fossil fuel independency. The aim of the PhD work is to bring more knowledge about thermal modeling and to create specific tools which are capable of globally optimize the office building energy management. The industrial purpose is associated with its area of expertise, which is advice in energy and ecologic transition. It concerns the difficulty to implement a retrofit action planning. Indeed, for small or middle retrofit actions, the initial study and metrology costs represent over 50% of the overall cost. This down payment induces a long return of investment. Faced with this prohibitive financial parameter, a lot of companies are reluctant to implement this type of actions. The proposed purpose is a solution that drastically reduces preliminary costs. The aspects addressed in this thesis are: the building operation state of art and its associated issues, the creation of reporting and collecting data tool of building operation and performance thanks to a dedicated in-situ measurement network, concomitant with the development of a simplified adjoin thermal model. It facilitates the understanding of its behavior. Then the final aspect are the two steps of optimization. The first is the observable building design and operation parameters with an inverse method, the second is the calculation of optimal energy consumptions. The approach is specifically oriented through the development of tools allowing a facilitated access to energy reduction action for national companies. This should assist the integration of an intelligence for energy optimization for building climatics and thermal equipments or usage. The result could be a new ergonomic man-machine interface for stock building effective management. In the facts, the problem is holistic and cannot be handle sectorally. It is imperative to integrate all the process involved in the building and its use (user behavior). The approach have been oriented to take later into account other parameters than strictly energy, as costs of comfort

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Marx, Neigel. "Gestion énergétique et dimensionnement des systèmes hybrides multi-pile à combustible et batterie pour application au transport automobile." Thesis, Bourgogne Franche-Comté, 2017. http://www.theses.fr/2017UBFCD053/document.

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Abstract:

L’essor de l’électrification du secteur du transport facilite le développement de nouvelles technologies. La pile à combustible n’est pas une technologie récemment développée mais elle en profite également. Toutefois, malgré les efforts entrepris jusqu’à présent, elle reste trop couteuse et peu durable par rapport aux exigences du marché. Pour cela, augmenter le rendement du système, réduire le nombre d’auxiliaire et obtenir une meilleure compréhension des phénomènes de dégradation semblent être les pistes les plus pertinentes. Les thématiques, non centrés sur les matériaux, étudiées dans le but de pallier ces différentes barrières technologiques sont principalement orientées sur la gestion du système et la définition et le pilotage d’auxiliaires ad-hoc. En parallèle, une part grandissante de la communauté scientifique s’intéresse également aux systèmes composés de plusieurs piles à combustible, lesquels pourraient permettre de lever également ces barrières technologiques. Dans le cadre de cette thèse, c’est la gestion et le dimensionnement de systèmes multipiles hybridés avec une batterie qui sera étudié. Premièrement, nous comparerons les performances des systèmes multipiles à celles des systèmes monopiles conventionnels. Pour cela, une étude basée sur l'optimisation de la gestion énergétique du système en fonction du dimensionnement est effectuée en utilisant la programmation dynamique. La variable optimisé est le coût d’exploitation. Il prend en compte le coût du carburant et de la dégradation du système. Les résultats obtenus indiquent une nette augmentation des performances au niveau de la consommation et de la durée de vie du système en faveur des systèmes multipiles et ce quel que soit le dimensionnement envisagé. Ensuite, nous concevrons une stratégie de gestion en ligne basée sur la théorie de décision bayésienne. Cette stratégie a pour but d’optimiser la consommation et la durée de vie en se basant sur la connaissance du comportement du conducteur. Trois modules la composent. Le premier module identifie les similarités du parcours en cours à ceux déjà effectués par le conducteur. Le deuxième se sert de cette connaissance pour déterminer le nombre de systèmes piles à combustible à démarrer. Finalement, la dernière partie détermine le niveau de puissance pour chacune des sources composant le système. L’approche proposée a été comparée à d’autres méthodes de gestion énergétique et permet d’obtenir un gain de performance au niveau de la consommation et de la durée de vie du système multipile dans la plupart des cas d’utilisation
The electrification of the transportation industry is on the rise. This rise drives the development of new technologies. Although the fuel cell is not a recently developed technology, it benefits from it. However, it is still too expensive and not durable enough compared to the market's expectations. Scientific research has been focused primarily on their management and its ancillaries. Nevertheless, the interest in multistack fuel cell systems has been rising in the community.The energy management and the sizing of multistack system hybrized with a battery is the focus of this thesis. First, the performances of such systems is compared to that of single stack systems. To that end, a study based on the determination of the optimal management strategy depending on the sizing has been completed. The main tool used in this study was optimization through dynamic programming. Results show a significant increase in performance in favor of multistack systems. Then, an online energy management strategy is designed based on Bayesian decision theory. Its goal is to optimize consumption and lifetime by using driver behavior knowledge. This approach has been compared to other energy management strategies and enables performances gains in consumption and lifetime for the multistack system

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Chlela, Fadi. "Développement d'une méthodologie de conception de bâtiments à basse consommation d'énergie." Phd thesis, Université de La Rochelle, 2008. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00271813.

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Abstract:

En France, le secteur du bâtiment est le plus gros consommateur d'énergie parmi les secteurs économique, avec 43% de l'énergie finale totale et 25% des émissions de CO2. Il s'avère donc nécessaire de réduire l'impact environnemental de ce secteur en promouvant la construction des bâtiments neufs et la rénovation thermique des bâtiments existants, selon les critères des bâtiments à basse consommation d'énergie.

L'objectif de ce travail est de développer une méthodologie pour réaliser des études de conception de bâtiments à basse consommation d'énergie. La méthodologie consiste à déterminer des modèles polynômiaux pour l'évaluation des performances énergétique et du confort thermique d'été des bâtiments, à l'aide de la méthode des plans d'expériences et des outils de simulation numérique. Ces modèles polynômiaux permettent de simplifier les études paramétriques, en apportant une réponse alternative aux outils de simulations numériques pour la recherche de solutions afin de concevoir des bâtiments à basse consommation d'énergie. La méthodologie est appliquée sur un bâtiment tertiaire à savoir un immeuble de bureaux.

Dans le premier chapitre, nous présentons l'état de l'art des bâtiments à basse consommation d'énergie et à énergie positive, dans le but de dresser un bilan de connaissances sur le contexte énergétique français, sur les labels mis en place en France et à l'étranger, sur les projets réalisés et sur les techniques utilisées pour concevoir des bâtiments à basse consommation d'énergie.

Ensuite, nous nous focalisons dans le second chapitre, sur le développement de modèles numérique nécessaires à l'élaboration de la méthodologie. Les modèles sont développés dans l'environnement MATLAB/SIMULINK et intégrés dans la bibliothèque SIMBAD, dédiée à la simulation numérique en thermique du bâtiment afin de participer à son développement. De plus, nous présentons des études d'évaluation énergétiques de systèmes spécifiques aux bâtiments à basse consommation d'énergie qui illustrent l'utilisation des modèles numériques développés.

Un cas d'étude est défini dans le troisième chapitre ainsi que les contextes climatiques à considérer, les principes de base de la méthode des plans d'expériences et un exemple de son application. Le cas d'étude considéré est un immeuble de bureaux, nommé Beethoven, dont les caractéristiques de base seront choisies selon les exigences de la réglementation thermique. Ces caractéristiques constituent la configuration de référence qui est améliorée en suivant la méthodologie développée. L'analyse des huit zones climatiques définies par la réglementation thermique et l'évaluation des performances énergétiques du bâtiment pour la configuration de référence par rapport à ces climats, permettent de sélectionner trois climats représentatifs pour la suite du travail. Enfin, un exemple d'application de la méthode des plans d'expériences pour une optimisation énergétique de la configuration de référence permet de justifier le choix de cette méthode.

Le début du quatrième chapitre est consacré au développement des modèles polynômiaux pour l'évaluation des performances énergétique et du confort thermique d'été du bâtiment Beethoven. Nous débutons ce chapitre par une évaluation des limites de la méthode des plans d'expériences pour déterminer ces modèles polynômiaux. Il en découle une méthodologie générale d'application de la méthode des plans d'expériences afin de développer des modèles polynômiaux pour réaliser des études de conception de bâtiment à basse consommation d'énergie. Ensuite, nous effectuons, à l'aide de ces modèles, une étude de sensibilité pour le bâtiment Beethoven et une analyse de solutions pour concevoir un bâtiment à basse consommation d'énergie selon divers critères énergétiques.

Dans le dernier chapitre, nous présentons un exemple d'application des modèles polynômiaux développés pour identifier des solutions pour la conception de l'enveloppe et des systèmes du bâtiment Beethoven, afin d'obtenir un bâtiment à basse consommation d'énergie, selon les critères du label Français Effinergie et du label Allemand Passivhaus. Les configurations basse consommation d'énergie obtenues sont comparées par rapport à la configuration de référence en termes de performances énergétiques, de confort thermique d'été et d'émissions CO2.

La méthodologie que nous proposons permet d'identifier, de manière simple et rapide, des solutions pour concevoir des bâtiments à basse consommation d'énergie. Les solutions sont sélectionnées à l'aide d'abaques définis avec les modèles polynomiaux développés. Le niveau de précision constaté par rapport à la simulation numérique est appréciable. Le choix des solutions est effectué parmi des millions de configurations de facteurs, déterminées à l'aide des modèles polynômiaux. La détermination de toutes ces configurations serait difficile voire impossible à réaliser directement à l'aide de la simulation numérique, sans avoir recours à des modèles polynomiaux, d'où l'avantage d'une telle méthodologie.

Enfin, cette méthodologie constitue une base robuste pour le développement d'outils d'aide à la décision, destinés aux différents acteurs du secteur du bâtiment pour la conception des bâtiments neufs et la rénovation thermique des bâtiments existants, selon les critères des bâtiments à basse consommation d'énergie.

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Lambert, Charlène. "Simulation et optimisation énergétique de procédés agroalimentaires dans un logiciel de génie chimique. Modélisation du séchage convectif d'aliments solides et application à une sucrerie de betteraves." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2015. http://www.theses.fr/2015SACLA004.

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Abstract:

Pour faire face aux réglementations européennes récentes, l'industrie alimentaire a un besoin crucial d'outils informatiques pour simuler l'ensemble de leur usine en vue de réconcilier les données industrielles et d'optimiser la consommation énergétique. De tels logiciels existent dans le domaine du génie chimique. Ils sont toutefois limités à des mélanges de gaz et de liquides dont les propriétés thermophysiques peuvent être correctement prédites par des modèles thermodynamiques. A ce jour, aucun logiciel commercial n'est capable à la fois de simuler un ensemble d'opérations unitaires alimentaires et de calculer les propriétés thermophysiques nécessaires des aliments, en particulier solides. Une première partie de ce doctorat est dédiée au développement d'un modèle de séchage par air chaud d'aliments solides. Ce modèle est en cours d'ajout dans la base de données d'opérations unitaires de ProSimPlus®. Il a été validé à échelle laboratoire dans le cadre du séchage de 4 produits de compositions et de géométries différentes. Son temps de simulation étant nettement supérieur à celui des autres modules de ProSimPlus®, une nouvelle méthode de réduction de modèle de séchage a également été développée. Pour faciliter le travail de caractérisation d'un nouveau produit, une méthode rapide et innovante d'identification de la diffusivité apparente de l'eau par méthode inverse a été développée. Une deuxième partie de ce doctorat porte sur la simulation et l'optimisation énergétique d'une sucrerie de betteraves, réalisée en collaboration avec V.E.R.I. Chacun des ateliers du site a été modélisé ProSimPlus® en utilisant uniquement des modules d'opérations unitaires non spécifiques de l'agroalimentaire. La modélisation a rendu possible la réconciliation des données industrielles et leur représentation avec une incertitude de 1 %. L'optimisation énergétique de la sucrerie a été réalisée en combinant analyses thermique et exergétique. Au cours de cette étude, des solutions techniques ont été proposées, permettant de diminuer significativement l'irréversibilité totale du site, le besoin en utilité froide et le débit de vapeur haute pression alimentant la sucrerie
To face recent European regulations, the food industry has a critical need for IT tools to simulate their entire factory to reconcile industrial data and optimize energy consumption. Such software exist in the field of chemical engineering. They are limited to mixtures of gases and liquids whose thermo-physical properties can be correctly predicted by thermodynamic models. To date, no commercial software is able to simulate most food unit operations and calculate the required thermophysical properties of foods, especially solid foods. A first part of this Ph.D. is dedicated to the development of a model of hot air drying of solid food. This model is being added to the ProSimPlus® unit operation module database. It has been validated in the laboratory scale for the drying of 4 products of different compositions and geometries. Its simulation time is significantly higher than the one of the other modules of ProSimPlus®. To overcome this issue, an innovative method of drying model reduction has been developed. To facilitate the characterization work of a new product, a new and rapid method for identifying the apparent diffusivity of water by a reverse approach was also developed. A second part of this PhD focuses on the simulation and energy optimization of a sugar beet factory, in collaboration with V.E.R.I. All the unit operations of the factory were modeled with ProSimPlus® using only modules of -food non-specific- unit operations. Data reconciliation has been performed and deviation between simulated and industrial data were below 1 %. Energy optimization of the sugar factory was performed by combining thermal and exergy analyses. In this study, technical solutions were proposed to significantly reduce the total irreversibility, the cold utility requirement and the mass flow-rate of high pressure steam supplying the factory

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Le, Mounier Audrey. "Méta-optimisation pour la calibration automatique de modèles énergétiques bâtiment pour le pilotage anticipatif." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2016. http://www.theses.fr/2016GREAT038/document.

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Abstract:

Face aux enjeux climatiques actuels, le secteur bâtiment est encouragé à réduire sa consommation énergétique tout en préservant le confort des occupants. C’est dans ce contexte que s’inscrit le projet ANR PRECCISION qui vise au développement d’outils et de méthodes pour la gestion énergétique optimisée des bâtiments qui nécessitent l’utilisation de modèles thermiques dynamiques. Les travaux de thèse, effectués entre le G2Elab et le G-SCOP, se sont focalisés sur les problématiques liées à l’estimation paramétrique de ces modèles. En effet, les incertitudes liées aux phénomènes mal maîtrisés et la nature des modèles rendent le calibrage des paramètres des modèles délicat. Cette procédure complexe n’est à ce jour pas systématisable : les modèles auto-regressifs ont une faible capacité d'extrapolation car leur structure est inadaptée, tandis que les modèles physiques sont non-linéaires par rapport à de nombreux paramètres : les estimations conduisent à des optimums locaux fortement dépendant de l'initialisation. Pour lever ce verrou, plusieurs approches ont été explorées à partir de modèles physiques adaptés pour lesquels des études sur l’identifiabilité ont été menées sur une plateforme expérimentale : PREDIS MHI. Différentes stratégies d'optimisation sont alors proposées visant à déterminer les paramètres qui peuvent être recalés. La première approche repose sur une analyse a priori de la dispersion paramétrique, la seconde repose sur une procédure de méta-optimisation qui détermine dynamiquement, au fur et à mesure d'une séquence d'optimisations, les paramètres à recaler. Les résultats sont analysés et comparés à diverses approches (modèles universels, identification « naïve » de tous les paramètres d’un modèle physique, algorithme génétique, …) à travers différents cas d'application
In order to tackle the actual climate issues, the building field is encouraged to reduce his energetic consumption without changing the occupant’s comfort. In this context, the aim of the ANR PRECCISION project is to develop tools and methods for energetic management of the buildings which needs the use of dynamical thermal models. The PHD works, realise between the G2Elab and the G-SCOP, was focused on models parametric estimation issues. Indeed, uncertainties due to unknown phenomena and the nature of models lead to difficulties for the calibration of the models. Nowadays, this complex procedure is still not automatable: auto-regressive models have a low capacity to extrapolate because of their inadequate structure, whereas the physical models are non-linear regarding many parameters: estimations lead towards local optimums which highly depend on the initial point. In order to eliminate these constraints, several approaches have been explored with physical models adapted for which identifiability studies have been reached on an experimental platform: PREDIS MHI. Different optimisation strategies will be proposed in order to determine the parameters which can be estimated. The first approach uses an analyse a priori of the parametric dispersion, the second one use a meta optimisation which dynamicaly determined as the optimisation sequence, the parameters which can be readjusted. The results are analysed and compared to several approaches (universal models, “simple” identification of all the parameters of a physical model, genetic algorithm …) in different application cases

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Chan, wai po Francis. "Conception d’une tête radiofréquence auto adaptative au milieu de propagation pour les applications médicales." Thesis, Bordeaux 1, 2010. http://www.theses.fr/2010BOR14052/document.

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Abstract:

L'impédance d'entrée d'une antenne miniature est fortement affectée par des facteurs environnementaux à l'origine de pertes de puissance réduisant l'efficacité énergétique des têtes radiofréquences dans les applications RF, en particulier dans la télémétrie des implants cardiaques. Le but de mes études est de développer une unité de calibration d'impédance d'antenne très faible consommation capable d'adapter toute variation de l'impédance d'entrée de l'antenne à l'impédance de la source radiofréquence. La première partie de mon étude est axée sur la conception au niveau système d'une approche nouvelle de calibration automatique du système. Un réseau d'adaptation automatique d'impédance sans coupleur et fonctionnant de façon directe est étudié et permet d'optimiser la taille du dispositif, la vitesse de l'adaptation, la consommation d'énergie et les performances globales. Deuxièmement, une nouvelle méthode de synthèse du réseau d'adaptation variable est proposée pour réduire fortement la complexité globale de l'algorithme d'adaptation. La troisième partie de mon étude est axée sur la fabrication d'un démonstrateur hybride fonctionnant dans la bande médicale MICS afin de valider le concept auto adaptatif d'impédance. Un banc expérimental qui comprend une antenne immergée dans son milieu connectée au démonstrateur piloté par un microcontrôleur a été mis en place et a permis d'atteindre un coefficient de réflexion jusqu'à -30dB avec un temps de calibration inférieur à 1ms. La dernière partie de mon travail consiste à concevoir le circuit d'adaptation automatique d'impédance d'antenne très faible consommation fonctionnant dans la bande ISM 2.4GHz en utilisant la technologie CMOS 0.13um
Antenna input impedance is highly affected by environmental factors increasing the losses or reducing the power efficiency of the radiofrequency transceiver in many RF applications such as in implantable pacemaker device telemetry. The purpose of my study is to develop a low power fully integrated antenna-impedance tuning unit to match any variation of the antenna impedance to the source. The first part of my study is focused on the system-level design of a new approach to automatically match the system. A couplerless single step automatic matching network is investigated to optimize the die size, the speed, the power consumption and the overall performance. Second, a new method for synthesizing an automatic matching network is developed reducing strongly the overall complexity of the matching algorithm. The third part of my study is focused on the fabrication of a hybrid demonstrator operating at the Medical Implantable Communication Service (MICS) frequency band to validate the concept. An experimental set-up including the antenna tuning unit, a microcontroller and a pacemaker antenna connected to the demonstrator was done achieving a reflection coefficient up to -30dB, an overall tuning time less than 1ms. The last part of my work is to design the entire automatic matching network circuit in 0.13um CMOS technology including a front-end transceiver designed under ultra low power constraints and operating at 2.4GHz ISM frequency band. The additional items overall power consumption is less than 1.5mW under 1.2V supply voltage

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Deneffle, Romain. "Définition d'une méthodologie d'allègement de structures sous contrainte de rigidité fonctionnelle, cas d'une machine-outil." Thesis, Université Clermont Auvergne‎ (2017-2020), 2017. http://www.theses.fr/2017CLFAC022.

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Abstract:

En réponse à des contraintes écologiques et économiques de plus en plus forte dans l’industrie, la problématique de réduction et de maîtrise de la consommation énergétique est aujourd’hui prise en considération dans le domaine de la machine-outil. Cette thèse s’inscrit dans le cadre du projet Green HSM porté par l’entreprise PCI-SCEMM ayant pour but de réduire la consommation énergétique d’une machine-outil de 30%. L’étude s’est focalisée sur le thème spécifique de l’allègement de structure. L’objectif est de concevoir des structures de machines-outils avec des masses mobiles les plus faibles possibles tout en gardant une rigidité fonctionnelle.Deux méthodes d’allègement de structures sont proposées dans le cadre de cette thèse. La première présente une méthode d’optimisation de structure de machines-outils par analyse de contraintes. Cette méthode a permis un allègement de deux pièces principales de la structure de 6,5% et 9% pour une réduction globale de la consommation énergétique de 3%.Une autre méthode pour concevoir une structure de machines-outils plus légère utilisant l’optimisation topologique est proposée. La méthode s’appuie sur deux paramètres spécifiques : l’espace de conception et DISCRETE. Cette méthode est présentée dans l’optimisation d’un cas simple de poutre encastrée soumise à un effort de flexion et donne de bons résultats. L’utilisation de la méthode sur le chariot X d’une machine-outil met en évidence les limitations de l’optimisation topologique dans le cas d’étude de structures complexes et l’influence du choix de la solution initiale
In response to the increase of environmental and economic constraints in industry, the issue of reducing and controlling energy consumption is highlighted in machine tool context. This thesis is part of the Green HSM project carried out by the PCI-SCEMM company with the aim of reducing the energy consumption of a machine tool by 30%. The study focused on the specific topic of lightweight design. The objective is to design machine tool structures with the smallest mass while maintaining functional rigidity.Two methods of lightening structures are proposed in the framework of this thesis. The first one presents a method for optimizing the structure of machine tools by stress analysis. This method allows reducing the mass of two main parts of the structure of 6.5% and 9% for an overall reduction in energy consumption of 3%. Another method for designing a lighter machine structure using topological optimization is proposed. The method is based on two specific parameters: the space design and DISCRETE. This method is presented in the optimization of a simple case of embedded beam subjected to a bending effort and gives good results. The use of the method on the X-axis carriage of a machine tool highlights the limitations of topological optimization in the case of complex structure studies and the influence of the initial solution choice

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De, Nunzio Giovanni. "Traffic eco-management in urban traffic networks." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2015. http://www.theses.fr/2015GREAT064/document.

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Abstract:

Le problème de la gestion éco-responsable du trafic urbain est adressé. Ce type de gestion du trafic vise à réduire les arrêts des véhicules, les accélérations, la consommation énergétique, ainsi que la congestion. L'éco-management du trafic dans les réseaux urbains peut être catégorisé dans deux classes principales : contrôle du véhicule et contrôle de l'infrastructure. Les deux domaines de contrôle peuvent présenter caractéristiques soit isolées soit coordonnées, en dépendant du type d'information utilisée dans l'optimisation.La gestion du trafic côté véhicule influe sur chaque véhicule en fonction de ses propres caractéristiques et position. Le contrôle isolé du véhicule vise principalement à optimiser la transmission et/ou le profil de conduite des véhicules, en utilisant éventuellement des informations sur les caractéristiques de la route, mais sans communiquer avec les autres agents du réseau. Le contrôle coordonné du véhicule, d'autre part, fait usage de la communication entre les véhicules et avec l'infrastructure pour obtenir des bénéfices plus importants en termes de consommation d'énergie et de fluidité de la circulation.En revanche, la gestion du côté infrastructure influe sur les feux et les panneaux de signalisation, afin d'améliorer les performances de l'ensemble du trafic. Le contrôle isolé de l'infrastructure régule essentiellement les feux de signalisation pour une seule intersection, ou bien les limites de vitesse dans un seul tronçon de route, sans prendre en compte les interactions avec les jonctions et/ou les sections voisines. Le contrôle coordonné de l'infrastructure surmonte cette limitation en utilisant des informations sur les conditions de circulation dans d'autres sections de la route, afin de réduire la congestion.Les contributions de ce travail peuvent être résumées comme suit.Tout d'abord, une solution pour le contrôle coordonné du véhicule a été proposée, dans laquelle la communication avec l'infrastructure est exploitée pour réduire la consommation d'énergie. En particulier, les plans des feux de signalisation sont supposés être communiqués au véhicule et connus, et une vitesse optimale est suggérée au véhicule afin de traverser une séquence de carrefours à feux sans s'arrêter, tout en suivant une trajectoire d'énergie minimale. La stratégie proposée, appliquée indépendamment à chaque véhicule, a été testée dans un simulateur de trafic microscopique afin d'évaluer l'impact sur les performances du trafic. L'analyse a montré que la consommation d'énergie et le nombre d'arrêts peuvent être considérablement réduits sans affecter le temps de parcours.Ensuite, une solution pour le contrôle isolé de l'infrastructure a été proposée. Un modèle macroscopique du trafic urbain a été introduit, et les limites de vitesse variables ont été utilisées pour améliorer les performances de la circulation. L'optimisation vise à trouver un compromis entre la réduction de consommation énergétique et le temps de parcours moyen des véhicules dans le tronçon de route considéré. Des expériences ont démontré qu'il existe une limite de vitesse optimale qui améliore les performances du trafic, et qui réduit la longueur de la file d'attente au feu de signalisation.Enfin, une solution pour le contrôle coordonné de l'infrastructure a été proposée. La synchronisation des feux de signalisation sur les grands axes de circulation a été prouvée efficace pour réduire le temps de parcours. Notre analyse a démontré qu'un problème d'optimisation peut être formalisé pour prendre en compte également les aspects énergétiques. Des expériences approfondies dans un simulateur de trafic microscopique ont montré qu'il existe une corrélation entre la progression du trafic et ses performances. La stratégie de contrôle proposée a montré qu'une réduction significative de la consommation d'énergie peut être atteinte, en éliminant presque complètement les arrêts et le temps d'arrêt, sans affecter le temps de parcours
The problem of energy-aware traffic management in urban environment is addressed. Such traffic management aims at reducing vehicle stops, accelerations, energy consumption, and ultimately congestion. The eco-management in urban traffic networks may be divided in two broad categories: vehicle-side control and infrastructure-side control. Both control domains can feature isolated or coordinated characteristics, depending on the type of information used in the optimization.The vehicle-side traffic management influences each single vehicle according to its own characteristics and position. Isolated vehicle control aims primarily at optimizing the powertrain and/or the driving profile of the vehicles, possibly using information about the road characteristics, but without communicating with the other agents of the traffic network. Coordinated vehicle control makes use of communication among vehicles and with the infrastructure in order to achieve larger benefits in terms of energy consumption and traffic fluidity.The infrastructure-side management, on the other hand, influences traffic lights and road side panels in order to improve the performance of the traffic as a whole. Isolated infrastructure control regulates essentially the traffic lights at a single signalized intersection, or the speed limits in a single stretch of road, without taking into account the interactions with the neighboring junctions and/or road sections. Coordinated infrastructure control overcomes this limitation by using information about traffic conditions in other road sections to alleviate congestion.The contributions of this work to the energy-aware traffic management may be summarized as follows.Firstly, a solution for the coordinated vehicle control has been proposed, in which communication with the infrastructure is exploited to reduce energy consumption. In particular, the traffic lights timings are assumed to be communicated to the vehicle and known, and the vehicle is suggested an optimal speed to drive through a sequence of signalized intersections without stopping, while following a minimum-energy trajectory. The proposed strategy, independently applied to each vehicle, has been tested in a microscopic traffic simulator in order to assess the impact on the traffic performance. The analysis has demonstrated that the energy consumption and the number of stops can be drastically reduced without affecting the travel time.Then, a solution for the isolated infrastructure control has been proposed. A macroscopic urban traffic model has been introduced, and the variable speed limits have been used as actuation to improve traffic performance. In particular, the analysis has been carried out at saturated traffic conditions, with given and fixed traffic lights scheduling. The optimization aims at reducing the energy consumption in trade-off with the average travel time of the vehicles in the considered road section. Experiments have demonstrated that there exists an optimal speed limit that improves traffic performance and reduces the length of the queue at the traffic light.Lastly, a solution for the coordinated infrastructure control has been proposed. Traffic lights coordination on arterials has been proved to be effective in terms of traffic delay reduction. Our analysis has demonstrated that an optimization problem can be cast to take into account also energetic aspects. Extensive experiments in a microscopic traffic simulator have showed that a correlation exists between traffic progression and traffic performance indexes, such as energy consumption, travel time, idling time, and number of stops. The proposed control strategy has showed that a significant reduction of energy consumption can be achieved, almost completely eliminating number of stops and idling time, without affecting the travel time

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Lossec, Marianne. "Systèmes multisources de récupération d'énergie dans l'environnement humain : modélisation et optimisation du dimensionnement." Phd thesis, École normale supérieure de Cachan - ENS Cachan, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00618233.

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Abstract:

Ces travaux s'inscrivent dans la problématique de l'alimentation autonome de systèmes électroniques communicants fondée sur la récupération de l'énergie disponible dans l'environnement humain. Cette thèse traite du dimensionnement d'un générateur multisource (thermique, photovoltaïque et cinétique) avec stockage d'énergie. Afin d'optimiser le dimensionnement d'un tel système dans un contexte de ressources paramétrables, des modèles génériques, adaptés à une large plage de dimensions, ont été établis, à partir de technologies déjà existantes, et validés expérimentalement. L'approche système a permis d'étudier les nombreux couplages multiphysiques existants et de mieux dimensionner le système. Ainsi, il a été montré qu'optimiser le rendement global de toute la chaîne de conversion d'énergie conduit à des solutions différentes de celles résultant d'une optimisation du dimensionnement de chaque organe pris séparément. Enfin, dans la dernière partie de cette thèse, une étude a été menée sur l'impact du profil de consommation sur le dimensionnement du système. Cette étude a permis, sur le cas particulier d'une application réelle, de mettre en évidence le potentiel d'une gestion d'énergie en cas de ressources faibles notamment par l'adaptation des profils de consommation.

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Chan, Wai Po Françis. "Conception d'une tête radiofréquence auto adaptative au milieu de propagation pour les applications médicales." Phd thesis, Université Sciences et Technologies - Bordeaux I, 2010. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00585651.

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Abstract:

L'impédance d'entrée d'une antenne miniature est fortement affectée par des facteurs environnementaux à l'origine de pertes de puissance réduisant l'efficacité énergétique des têtes radiofréquences dans les applications RF, en particulier dans la télémétrie des implants cardiaques. Le but de mes études est de développer une unité de calibration d'impédance d'antenne très faible consommation capable d'adapter toute variation de l'impédance d'entrée de l'antenne à l'impédance de la source radiofréquence. La première partie de mon étude est axée sur la conception au niveau système d'une approche nouvelle de calibration automatique du système. Un réseau d'adaptation automatique d'impédance sans coupleur et fonctionnant de façon directe est étudié et permet d'optimiser la taille du dispositif, la vitesse de l'adaptation, la consommation d'énergie et les performances globales. Deuxièmement, une nouvelle méthode de synthèse du réseau d'adaptation variable est proposée pour réduire fortement la complexité globale de l'algorithme d'adaptation. La troisième partie de mon étude est axée sur la fabrication d'un démonstrateur hybride fonctionnant dans la bande médicale MICS afin de valider le concept auto adaptatif d'impédance. Un banc expérimental qui comprend une antenne immergée dans son milieu connectée au démonstrateur piloté par un microcontrôleur a été mis en place et a permis d'atteindre un coefficient de réflexion jusqu'à -30dB avec un temps de calibration inférieur à 1ms. La dernière partie de mon travail consiste à concevoir le circuit d'adaptation automatique d'impédance d'antenne très faible consommation fonctionnant dans la bande ISM 2.4GHz en utilisant la technologie CMOS 0.13um. Antenna input impedance is highly affected by environmental factors increasing the losses or reducing the power efficiency of the radiofrequency transceiver in many RF applications such as in implantable pacemaker device telemetry. The purpose of my study is to develop a low power fully integrated antenna-impedance tuning unit to match any variation of the antenna impedance to the source. The first part of my study is focused on the system-level design of a new approach to automatically match the system. A couplerless single step automatic matching network is investigated to optimize the die size, the speed, the power consumption and the overall performance. Second, a new method for synthesizing an automatic matching network is developed reducing strongly the overall complexity of the matching algorithm. The third part of my study is focused on the fabrication of a hybrid demonstrator operating at the Medical Implantable Communication Service (MICS) frequency band to validate the concept. An experimental set-up including the antenna tuning unit, a microcontroller and a pacemaker antenna connected to the demonstrator was done achieving a reflection coefficient up to -30dB, an overall tuning time less than 1ms. The last part of my work is to design the entire automatic matching network circuit in 0.13um CMOS technology including a front-end transceiver designed under ultra low power constraints and operating at 2.4GHz ISM frequency band. The additional items overall power consumption is less than 1.5mW under 1.2V supply voltage.

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Castano, Giraldo Fabian Andres. "Decomposition-based approaches for the design of energy efficient wireless sensor networks." Thesis, Lorient, 2014. http://www.theses.fr/2014LORIS338/document.

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Abstract:

La gestion de l’énergie est une préoccupation majeure dans les réseaux de capteurs sans fil. Ces capteurs sont généralement alimentés par une batterie embarquant une quantité d’énergie finie. Par conséquent, le temps pendant lequel les capteurs peuvent surveiller une zone et communiquer par signaux radio peut être limitée lorsqu’il n’est pas possible de remplacer leur batterie. En outre, les réseaux de capteurs sont parfois déployés dans les zones difficiles d’accès ou dans des environnements hostiles dans lesquels le placement des capteurs peut être considéré comme aléatoire (c’est le cas par exemple lorsque les capteurs sont largués d’un avion ou d’un hélicoptère). Ainsi, l’emplacement des capteurs n’est pas connu a priori et les approches pour utiliser efficacement l’énergie sont nécessaires. Cette thèse explore l’utilisation de la génération colonnes pour optimiser l’utilisation de l’énergie dans les réseaux de capteurs sans fil. La génération de colonnes peut être vue comme un cadre général pour résoudre différents problèmes dans la conception et l’exploitation de ces réseaux. Plusieurs versions du problème et divers modèles sont proposés pour représenter leur fonctionnement,en utilisant notamment la génération de colonnes. Ces approches exploitent le caractère naturel de la génération de colonnes pour modéliser les différents aspects des réseaux de capteurs sans fil.Dans cette thèse, des contributions algorithmiques sont apportées afin de tirer le meilleur parti de la génération de colonnes au plan de l’efficacité computationnelle. Des stratégies hybrides combinant génération de colonnes et (méta)-heuristiques et donnant lieu à des méthodes exactes et approchées sont proposées et évaluées. Des tests numériques montrent l’efficacité des approches proposées et des bornes supérieures qui peuvent être employées pour évaluer l’efficacité des méthodes centralisées et distribuées. Enfin, des perspectives sont dégagées concernant les performances et la portabilité de la génération de colonnes pour aborder des problèmes plus réalistes et tenir compte des caractéristiques des réseaux de capteurs sans fil du futur
Energy is a major concern in wireless sensor networks (WSN). These devices are typically battery operated and provided with a limited amount of energy. As a consequence, the time during which sensors can monitor the interesting phenomena and communicate through wireless signals might be limited because of (sometimes) irreplaceable batteries. Additionally, it is very common for WSN to be usedin remote or hostile environments which possibly makes necessary a random placement strategy (by using an airplane, a drone or a helicopter). Hence, the sensors location is not known a priori and approaches to efficiently use the energy are needed to answer to network topologies only known after sensors deployment. This thesis explores the use of column generation to efficiently use the energy in WSN. It is shown that column generation can be used as a general framework to tackle different problems in WSN design. Several versions of the problem and models for the operation of the WNS are adapted to be solved through column generation. These approaches take advantage of the natural way that column generation offers to consider different features of the WSN operation. Additionally, some computational improvements are proposed to keep the column generation method operating as an efficient exact approach. Hybrid strategies combining column generation with (meta)heuristic and exact approaches are considered and evaluated. The computational experiments demonstrate the efficiency of the proposed approaches and provide practitioners on WSN research with strategies to compute upper bounds to evaluate heuristic centralized and decentralized approaches. Finally, some future directions of research are provided based on the performance and adaptability of column generation to consider more sophisticated models and characteristics newly introduced in sensor devices

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Amador, Erick. "Décodeurs LDPC à faible consommation énergétique." Phd thesis, Télécom ParisTech, 2011. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00599316.

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Abstract:

Les techniques de décodage itératif pour les codes modernes dominent actuellement le choix pour la correction des erreurs dans un grand nombre d'applications. Les Turbo codes, présentés en 1993, ont déclenché une révolution dans le domaine du codage de canal parce que ils permettent de s'approcher de la limite de Shannon. Ensuite, les codes LDPC (low-density parity-check) ont été redécouverts. Ces codes sont actuellement omniprésents dans le contexte des communications mobiles sans fil, mais aussi dans d'autres domaines d'application. Dans cette thèse, l'accent est mis sur la conception de décodeurs VLSI à basse consommation destinés aux communications sans fil. Les dispositifs nomades sont généralement alimentés par des batteries et ils ont besoin d'une bonne efficacité énergétique et d'une haute performance, le tout dans une surface de silicium minimale. En outre, les décodeurs de canal sont généralement responsables d'une part importante de la consommation d'énergie dans la chaîne de traitement en bande de base d'un récepteur sans fil. Nous nous concentrons sur les décodeurs LDPC. Au niveau algorithmique nous étudions les compromis entre la performance, l'efficacité énergétique et la surface de silicium pour les différents algorithmes de décodage. Au niveau de l'architecture nous étudions le point essentiel des mémoires. Ce point est particulièrement important pour la consommation et la surface finale du décodeur. Enfin, au niveau du système, nous proposons des stratégies pour la gestion dynamique de la puissance pour les décodeurs Turbo et LDPC. Ces stratégies sont basées sur la prédiction et le contrôle dynamique du nombre d'itérations de décodage.

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Mokukcu, Mert. "Optimisation énergétique d'un véhicule hybride." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2018. http://www.theses.fr/2018SACLC066/document.

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Abstract:

Les progrès technologiques augmentent la complexité des systèmes énergétiques, ce qui permet d'avoir variés sources et architectures possibles. Si le contexte économique et écologique est également pris en compte, l'industrie automobile est menée à aligner sa production sur des véhicules hybrides ou électriques qui disposent d'une gestion de l'énergie sophistiquée. Ainsi, les études pour la conception sont orientées à l'optimisation et à la gestion de l'énergie en tenant compte les tendances des constructeurs : i) augmenter les performances des véhicules, ii) avoir des véhicules moins polluants en réduisant la consommation de carburant et iii) diminuer le temps nécessaire à la conception et au processus de validation. Face à ces problèmes, une approche qui aide le concepteur à caractériser le système de gestion de l'énergie d'un VEH est proposée. Cette caractérisation consiste à : i) choisir l'architecture de la chaîne de traction, ii) le dimensionnement des composants (groupes) et iii) le contrôleur de gestion de l'énergie. Pour accomplir ces tâches, une méthode de modélisation énergétique fonctionnelle est proposée. Cette approche proposée à un niveau d'abstraction "juste nécessaire" qui permet d'avoir une analyse énergétique pour une série de cas d'utilisation. La méthode repose sur des boucles de contrôle locales, un contrôleur global et des équations de base et elle permet d'avoir une optimisation modulaire pour tout changement d'architecture. Prochaine étape de la validation est l'adaptation du modèle fonctionnel afin d'obtenir le contrôleur de haut niveau pour le niveau multi-physique avec deux étapes proposées : i) l'ajustement des paramètres des éléments fonctionnels et ii) l'interconnexion les modèles fonctionnels et multi-physiques. Après l'illustration du démonstrateur d'un VEH, trois stratégies de gestion de l'énergie sont proposées : i) fondée sur des règles, ii) fondée sur PFC avec fonctionnement de partage de besoin par priorisation et iii) fondée sur PFC avec fonctionnement boost. Les stratégies de gestion de l'énergie proposées sont ensuite comparées par indicateurs de performance (consommation de carburant, nombre de cycles marche/arrêt du groupe motopropulseur et consommation de carburant corrigée avec variation de l'état de charge du stockage électrique) avec des cas d'usages définis
Technology advancements increase the complexity of energy systems which bring additional varieties of sources and possible architectures to choose. If the economic and ecological context is also included, the automobile industry is in_uenced to align their production to hybrid or battery electric vehicles that have sophisticated energy management system. Thus, researchers and designers have oriented their studies for system design, optimisation and energy management that take into consideration the constructor tendencies : i) increasing vehicle performances, ii) having less polluting vehicles by reducing fuel consumption and iii) decreasing the time needed for design and validation process. Against these problematics, an approach that assists the system designer to fully characterize the energy management system of a HEV is proposed. This characterization consists : i) choosing powertrain architecture, ii) component (units) sizing and iii) energy management controller. In order to accomplish these tasks, a functional energetic modelling method is proposed. Proposed functional modelling level has a level of abstraction _just necessary_ which permits to have energetic analysis for a series of use case. This method relies on local control loops, a global controller and basic equations and it allows to have a modular optimisation for any architecture changes. The second-stage in the validation is completed by adapting the functional model in order to obtain the high-level controller for the multi-physical level with two offered steps : i) adjustment the functional elements' parameters and ii) interconnection the functional and multi-physical models. After the illustration of the demonstrator of a HEV, three strategies for energy management is proposed : i) based on rules, ii) based on PFC with power sharing function and iii) based on PFC with booster function. The proposed energy management strategies then compared by performance indicators (fuel consumption, number of on/off cycles of engine powertrain and corrected fuel consumption with variation of state of charge of electrical storage) with defined use cases

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Dissertations / Theses on the topic 'Optimisation de la consommation énergétique'

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