Optimisation Stochastique Distribuée pour la Gestion de Centrales Virtuelles Complexes : Valorisation de la Flexibilité d'une Chaîne de Centrales Hydrauliques au Fil de l'Eau pour l'Intégration des Énergies Renouvelables

The inherent stochasticity of variable renewable energy sources (vRES) challenges their widespread integration, prompt-ing the emergence of the virtual power plant (VPP) paradigm, which reduces vRES variability through their combined operation with flexible, dispatchable units. As vRES penetration continues to grow, VPPs are expected to expand in portfolio size. However, the portfolio dimension represents only one aspect of the complexity of modern VPPs. These systems also involve factors such as hard nonlinear dynamics, multiple sources of uncertainty, and intricate coupling constraints between aggregated units. Together, these challenges contribute to the evolution of VPPs into large-scale, dynamic systems with complex internal dynamics—referred to here as complex VPPs. A major challenge in the devel-opment of complex VPPs is the need for fast, scalable decision-making tools that can maintain both solution quality and accuracy. To address this, this thesis introduces a two-level, scenario-based, fully stochastic decision-making framework designed to optimize VPP participation in the electricity markets across multiple time stages. The framework is then fully decomposed along both the scenario and spatial dimensions, enabling the creation of a scalable distributed algorithm that guarantees performance, even for mixed-integer VPP models. This methodology is validated through a real-world case study from the French aggregator Compagnie Nationale du Rhône, which manages a complex VPP combining run-of-the-river cascaded hydropower plants, wind, and solar assets. The results show that this complex VPP can enhance vRES integration without relying on conventional storage solutions. Furthermore, the proposed distributed methods effectively address system complexities, providing reliable performance guarantees and scalability for complex VPP operations.La nature stochastique des sources d’énergie renouvelable variables (vRES) pose des défis importants pour leur inté-gration à grande échelle dans les systèmes électriques. Cela a conduit au développement du paradigme des centrales électriques virtuelles (VPP), qui atténue l’intermittence et la variabilité des vRES en les agrégeant avec des unités pilota-bles. À mesure que la pénétration des vRES continue de croître, les VPP devraient se développer en taille de portefeuille. Cependant, la dimension du portefeuille ne représente qu’un aspect de la complexité des VPP modernes. Ces systèmes impliquent également des facteurs tels que des dynamiques non linéaires difficiles, plusieurs sources d’incertitude et des contraintes de couplage complexes entre les unités agrégées. Ensemble, ces défis contribuent à l’évolution des VPP en systèmes à grande échelle et dynamiques, avec des dynamiques internes complexes — que l’on désigne ici sous le nom de VPP complexes. Un défi majeur dans le développement des VPP complexes est la nécessité d’outils de prise de décision rapides et évolutifs capables de maintenir à la fois la qualité de la solution et la précision. Pour y répondre, cette thèse introduit un cadre de prise de décision entièrement stochastique à deux niveaux, conçu pour optimiser la participa-tion des VPP aux marchés de l’électricité sur plusieurs étapes temporelles. Le cadre est ensuite entièrement décomposé selon les dimensions des scénarios et spatiale, permettant la création d’un algorithme distribué évolutif garantissant la performance, même pour les modèles VPP à variables entières mixtes. La méthodologie est validée par une étude de cas réelle de l’agrégateur français Compagnie Nationale du Rhône, qui gère un VPP complexe combinant des centrales hydroélectriques à cours d’eau, des actifs éoliens et solaires. Les résultats montrent que ce VPP complexe peut améliorer l’intégration des vRES sans recourir à des solutions de stockage conventionnelles. De plus, les méthodes distribuées proposées répondent efficacement aux complexités du système, offrant des garanties de performance fiables et une évolutivité pour les opérations des VPP

Modélisation prospective de la décarbonation du système électrique européen : Enjeux pour une électricité environnementalement soutenable et socialement acceptable

The electricity system is at the core of addressing against climate change due to its current reliance on fossil fuels but also its ability to decarbonize various sectors through electrification. Europe aims to achieve carbon neutrality by 2050, a goal that also applies to the electricity system. This target necessitates significant changes, including the phasing out of fossil fuel-based technologies and the integration of variable renewable energy sources. The implications extend beyond mere techno-economic aspects, as these transformations impact both social acceptance and the environmental sustainability of the electricity system.This thesis aims to explore pathways to achieve electricity production that is both socially acceptable and environmentally sustainable. The analysis relies on adapting these concepts to the electricity system using the eTIMES-EU model. This model belongs to the TIMES family, bottom-up models based on linear optimization, which consider the technical constraints related to electricity generation. This thesis seeks to complement the techno-economic analysis by considering social dimensions and environmental impacts, structured around four main axes.The first axis focuses on incorporating the land footprint of the electricity system as an intermediate metric to account for social acceptance. The second axis examines the assessment of the environmental sustainability of electricity generation using life cycle assessment tools and the planetary boundaries framework. The third axis analyzes the feasibility and challenges of green hydrogen trade between North Africa and Europe. The fourth axis, more exploratory in nature than the previous ones, addresses the integration of energy justice into the model, using the decentralization of electricity generation as a case study.Le système électrique est au cœur de la lutte contre le changement climatique à cause de sa dépendance actuelle aux énergies fossiles mais également de sa capacité à décarboner des usages grâces à l'électrification. L'Europe vise à atteindre la neutralité carbone en 2050, objectif qui s'applique également au système électrique. Cet objectif implique des changements importants avec la sortie des technologies basées sur les combustibles fossiles mais également l'intégration des énergies renouvelables variables. Les conséquences dépassent les seuls aspects technico-économiques car ces transformations ont un impact sur l'acceptation sociale ainsi que la soutenabilité environnementale du système électrique.Cette thèse vise à explorer les moyens d'action permettant d'atteindre une production d'électricité à la fois socialement acceptable et environnementalement soutenable. L'analyse repose sur l'adaptation de ces concepts au système électrique à partir du modèle eTIMES-EU. Ce dernier appartient à la famille des modèles TIMES, modèles de type bottom-up reposant sur l'optimisation linéaire, permettant de prendre en compte les contraintes techniques en liens avec la production d'électricité. Cette thèse propose de compléter l'analyse technico-économique en considérant les aspects sociaux et les impacts environnementaux, elle s'articule autour de quatre axes.Le premier axe porte sur la prise en compte de l'emprise au sol du système électrique comme métrique intermédiaire permettant de prendre en compte l'acceptation sociale. Le deuxième axe examine l'évaluation de la soutenabilité environnementale de la production d'électricité à l'aide des outils d'analyse de cycle de vie et du cadre des limites planétaires. Le troisième axe analyse la faisabilité et les défis liés aux échanges d'hydrogène vert entre l'Afrique du Nord et l'Europe. Le quatrième axe, de nature plus exploratoire que les précédents, s'intéresse à la prise en compte de la justice énergétique dans le modèle en prenant pour exemple la décentralisation de la production d'électricité

Justice climatique en Europe : inégalités économiques d'exposition aux événements climatiques extrêmes

Human-induced greenhouse gas emissions are responsible for the rise in global temperatures and changes in the frequency, intensity, and spatial extension of extreme climate events. These climate changes pose significant social challenges and are projected to exacerbate existing economic inequalities. Despite numerous studies assessing the distributive impacts of climate change, there are only few focusing on exposure, an important dimension of climate risk.Existing studies focusing on impacts have consistently observed that climate change exacerbates economic inequality and disproportionately impacts the poor at multiple geographical scales. Understanding how different income groups are exposed to extreme events has gained increasing interest recently, particularly in the USA. However, such studies suffer from several methodological issues. They are often limited by the availability, spatial resolution, and temporal coverage (rarely available for the future) of economic data. They also rarely focus on more than one extreme event, leading to an incomplete understanding of climate risk. This is particularly true in Europe, where studies are rare compared to other regions.This PhD thesis seeks to fill this knowledge gap by examining the evolution of income-based inequalities in exposure to extreme climate events resulting from five hazards: heatwaves, cold spells, wildfires, riverine flooding, and coastal flooding. In the first chapter, I introduce a new harmonised dataset of subnational per capita disposable income in Europe. This dataset has been compiled from existing income data published by national statistical institutes. In total, the dataset covers 42 European countries distributed over more than 120,000 geographical entities during the 1995-2021 period. Given the significant heterogeneity in the size and shape of geographical units across countries, the second chapter presents a novel methodology to downscale this dataset to a common 1 km resolution for the year 2015. It uses an innovative extended Machine Learning framework that incorporates a wide range of socioenvironmental variables available at the target resolution of 1km.The third chapter proposes a methodology to create income maps over the 21st century, aligned with the Shared Socioeconomic Pathways (SSP). This approach uses a top-down framework that ensures consistency between various quantitative socio-economic datasets developed by the SSP community, including economic growth, income inequality, and national income distribution. It also incorporates gridded projections of population and settlement expansion at a 1km resolution, providing a detailed and cohesive representation of future income distributions.In the last chapter, I explore the evolution of income-based inequalities in exposure to extreme events, considering both warming scenarios and alternative development pathways. My results show that, throughout the century, high-income groups within countries remain mostly underexposed to extreme events, exhibiting average exposure levels lower than those experienced by low-income groups. My work highlights the existence of climate inequalities in Europe and offers valuable insights for policymakers seeking to design fair climate adaptation strategies.Les émissions de gaz à effet de serre d'origine humaine sont responsables de l'augmentation des températures mondiales ainsi que des changements dans la fréquence, l'intensité et l'étendue spatiale des événements climatiques extrêmes. Ces changements climatiques posent des défis sociaux majeurs et devraient aggraver les inégalités économiques existantes. Malgré de nombreuses études évaluant les impacts distributifs du changement climatique, peu se concentrent sur l'exposition, une dimension essentielle du risque climatique.Les études existantes axées sur les impacts montrent systématiquement que le changement climatique accentue les inégalités économiques et affecte de manière disproportionnée les populations pauvres à diverses échelles géographiques. Comprendre comment les différents groupes de revenus sont exposés aux événements extrêmes suscite un intérêt croissant, en particulier aux États-Unis. Cependant, ces études souffrent de plusieurs limites méthodologiques. Elles sont souvent contraintes par la disponibilité, la résolution spatiale et la couverture temporelle (rarement projetée dans le futur) des données économiques. De plus, elles se concentrent rarement sur plus d'un type d'événement extrême, ce qui conduit à une compréhension incomplète des risques climatiques. Ces lacunes sont particulièrement marquées en Europe, où les études sont moins nombreuses par rapport à d'autres régions.Cette thèse de doctorat vise à combler ce manque de connaissances en examinant l'évolution des inégalités d'exposition aux événements climatiques extrêmes en fonction des revenus, en s'intéressant à cinq types d'aléas : vagues de chaleur, vagues de froid, feux de forêt, inondations fluviales et inondations côtières. Dans le premier chapitre, j'introduis un nouveau jeu de données harmonisé sur le revenu disponible par habitant à l'échelle infranationale en Europe. Ce jeu de données a été compilé à partir des données de revenu publiées par les instituts nationaux de statistiques. Il couvre au total 42 pays européens répartis sur plus de 120 000 entités géographiques pour la période allant de 1995 à 2021. Étant donné l'hétérogénéité significative de la taille et de la forme des unités géographiques entre les pays, le deuxième chapitre propose une méthodologie innovante pour désagréger ce jeu de données à une résolution commune de 1 km pour l'année 2015. Cette méthodologie repose sur une extension des modèles existants de Machine Learning qui intègre un large éventail de variables socio-environnementales disponibles à la résolution cible de 1 km.Le troisième chapitre propose une méthodologie pour produire des cartes de revenu au 21ème siècle, alignées avec les trajectoires socio-économiques partagées (Shared Socioeconomic Pathways, SSP). Cette approche utilise un cadre descendant qui garantit la cohérence entre différents jeux de données socio-économiques quantitatifs développés par la communauté SSP, incluant la croissance économique, les inégalités de revenu et la distribution nationale des revenus. Elle intègre également des projections carroyées de population et d'expansion urbaine à une résolution de 1 km, offrant une représentation détaillée et cohérente des distributions futures des revenus.Enfin, dans le dernier chapitre, j'explore l'évolution des inégalités d'exposition en fonction des revenus face aux événements extrêmes, en tenant compte des scénarios de réchauffement et des trajectoires de développement alternatives. Les résultats montrent qu'au cours du siècle, les groupes à revenu élevé au sein des pays restent majoritairement sous-exposés aux événements extrêmes, avec des niveaux d'exposition moyens inférieurs à ceux des groupes à faible revenu. Ce travail met en évidence l'existence d'inégalités climatiques d'exposition en Europe et fournit des informations précieuses pour les décideurs politiques souhaitant élaborer des stratégies d'adaptation au climat équitables

Exploration des contributions des living labs à l’innovation de business model : analyse de cas de PME et start-ups

Living labs have become increasingly popular in recent decades, driven by public policies aimed at fostering innovation and boosting firms’ competitiveness. Research has questioned the benefits of integrating a living lab for organizations such as SMEs. Our thesis provides new insights through the business model innovation theoretical perspective. Based on a systematic analysis of 19 companies that integrated a living lab, we identify five recurring trajectories that illustrate trends in the way living lab activities influence the design and implementation of an innovative business model. Our case analysis highlights several key living lab contributions. User research within living labs provides the knowledge needed to assess the underlying assumptions of a value proposition. It can lead to broader revisions of the BM on components such as the revenue model or value delivery echanisms, which are dependent on assumptions made about consumer needs. More generally, the activities of living labs, such as enabling real-life experiments, help reduce uncertainty by assessing the external validity of innovative business models. In addition, we highlight the legitimizing role of living lab activities, which facilitate the implementation of business model activities within the targeted ecosystem. Our model shows that living labs contribute to the implementation of the new business model within an ecosystem, while helping adaptations to emerging actor needs. These results confirm the relevance of the living lab approach to bridge the gap between innovation development and commercialization. Our analysis also looks at the contextual factors behind our observations. We highlight the importance of a systematic approach to steer experimentation towards questioning BM underlying assumptions, especially regarding consumer behaviors. For SMEs managers, our research shows the usefulness of integrating a living lab when introducing an innovative value proposition, new to both the firm and the target ecosystem, whose external validity is uncertain, and whose implementation requires a certain degree of contextual adaptation and legitimacy. This contribution is particularly relevant if the targeted ecosystem includes actors that are hard to reach depending on the focal firm resources and legitimacy, such as local authorities, medical or educational establishments, or large companies. For living lab managers, this research argues they should consider integrating business model development in activities.L’approche living lab s’est fortement popularisée ces dernières décennies à l’initiative de politiques publiques visant à favoriser l’innovation et à renforcer la compétitivité des entreprises. La communauté scientifique s’interroge alors sur les bénéfices émergeant de l’intégration d’un living lab pour des acteurs organisationnels tels que des PMEs et start-ups. Notre thèse fournit des éclairages nouveaux en adoptant une perspective centrée sur l’innovation de business model. A partir d’une analyse systématique de 19 cas d’entreprises ayant intégré un living lab, nous identifions cinq trajectoires récurrentes qui illustrent des tendances dans la manière à laquelle ils répondent aux enjeux de conception et d’implémentation d’un business model innovant. Notre analyse de cas nous amène à formuler plusieurs conclusions. La recherche sur les utilisateurs ayant lieu au sein des living labs fournit les connaissances nécessaires à l’évaluation des hypothèses sous-jacentes d’une proposition de valeur. Elle peut amener des révisions plus larges du BM sur des composantes telles que le modèle de revenu ou les modalités de livraison de valeur, qui sont dépendantes des hypothèses faites sur les besoins des consommateurs, et de la capacité de la solution à offrir une réponse efficace au besoin proposée. Plus globalement, les activités et les ressources des living labs permettent à un porteur de projet de réduire l’incertitude en évaluant la validité externe de son business model innovant. De plus, nous mettons en avant le rôle de légitimation des activités du living lab, qui facilitent l’implémentation des activités du business model au sein de l’écosystème visé. Notre modélisation reflète que les living labs participent à l’implémentation des activités du business model au sein d’un écosystème, tout en favorisant son adaptation face à des besoins émergents. Ces résultats confirment ainsi la pertinence de l’approche living lab pour franchir les obstacles situés entre les phases de développement et de commercialisation de l’innovation. Notre analyse porte également un regard sur le contexte et les facteurs à l’origine nos observations. Nous mettons notamment en évidence l’importance d’une approche systématique permettant d’orienter l’expérimentation vers le questionnement de postulats sur lesquels reposent la viabilité du business model. Pour les managers au sein de PMEs et start-ups, nos recherches montrent l’utilité d’intégrer un living lab lorsqu’ils introduisent une proposition de valeur innovante, du point de vue de la firme comme du point de vue de l’écosystème cible, dont la validité externe est incertaine, et dont l’implémentation requiert un certain degré d’adaptation au contexte et de légitimité. Ces conditions apparaissent notamment si l’écosystème ciblé comprend des acteurs propres au modèle d’innovation à quadruple hélice, tels que des collectivités, des établissements médicaux ou éducatifs ou grandes entreprises qui jouent un rôle central au sein des living labs. Pour les managers au sein de living labs, ce travail les incite à envisager les résultats de leur activité à travers une perspective axée sur le business model. Une telle perspective peut les amener à évaluer de manière systématique à partir des activités avec l’utilisateur, le positionnement envisagé, l’existence d’un besoin, l’adéquation d’une solution, et l’existence d’une willingness to pay, et d’orienter la réflexion sur l’ensemble du business model à partir de ces éléments

Amélioration de la qualité spatiale des lasers multi-joules à haute cadence : développement de miroirs à conjugaison de phase par diffusion Brillouin stimulée pour la correction de front d'onde

High-energy lasers are important tools in a large variety of scientific and industrial domains such as plasma physics, machining or energy sources for secondary lasers. Currently, the main drawback of such systems is their low repetition rate, limiting the number of shots provided. This limit rises from thermal energy accumulation shot after shot inside the amplifiers of the lasers systems during operation, generating laser beam wavefront distortion up to complete laser dysfunction. In this thesis, a collaboration between Amplitude laser, an industrial laser manufacturer, Laboratoire Charles Fabry, and Laboratoire pour l'Utilisation des Lasers Intenses (LULI), aim to develop a component capable of correcting those wavefront distortions. This component, called phase conjugated mirrors, uses a nonlinear effect called stimulated Brillouin scattering to invert the wavefront and allow self-correction of the laser wavefront aberration in a double pass amplifying scheme. In this work, the existing theoretical framework of the nonlinear effect is used for the development of numerical models simulating the reflection. Those models are applied to the design of experimental phase conjugate mirrors whose properties are investigated. The thesis places an emphasis on the fidelity of the mirror, that is to say, its capacity to conserve the spatial and temporal pulse properties while properly inverting the wavefront. In particular, the optical configuration used, and the input laser parameters are shown to have a large influence on the reflection quality. The capacity to be applied to arbitrary temporal shapes is demonstrated for the first time and paves the way to the usage of phase conjugate mirrors for broader applications requiring unusual temporal shapes. The phase conjugate mirror stability and reliability are considered for the usage in industrial commercial laser systems and no particular erratic behaviour is identified. The limits of the components are investigated up to unprecedented input energy and wavefront aberrations levels making this component compatible for laser sources up to the kilojoule energy level.Les lasers de forte énergie sont des outils d'importance croissante dans de nombreux domaines scientifiques et industriels tel que la physique des plasma, l'usinage ou encore en tant que source d'énergie pour d'autres types de lasers. A l'heure actuelle, une des problématiques liées à ces lasers est leur cadence de tir, limitant le nombre total de tir pouvant être réalisés par les utilisateurs. Cette limite provient de l'accumulation de chaleur tirs après tirs au sein des amplificateurs et dégradant le front d'onde des impulsions lasers jusqu'à le rendre inutilisable. Cette thèse, issue de la collaboration entre un industriel du laser: Amplitude laser, le Laboratoire Charles Fabry et le Laboratoire pour l'Utilisation des Lasers Intenses (LULI), cherche à développer un composant optique permettant de corriger ces aberrations de front d'onde. Ce composant, appelé miroir à conjugaison de phase, permet la réflexion d'une impulsion laser en utilisant un effet non linéaire: la diffusion Brillouin stimulée. Lors de cette réflexion, le front d'onde et les aberrations optiques sont inversée et il est alors possible d'autocompenser tous les défauts introduit lors de l'amplification en réalisant un aller-retour dans les amplificateurs, avec inversion du front d'onde au milieu de cet aller-retour. Ce travail reprend la description physique de la diffusion Brillouin stimulée pour développer des modèles numériques permettant la simulation de la réflexion. Ces modèles numériques sont utilisés pour le design de miroirs à conjugaison de phase expérimentaux dont les propriétés sont caractérisées. Cette thèse cherche en particulier à optimiser la fidélité de la réflexion, c'est à dire la capacité à conserver les propriétés spatiales et temporelles de l'impulsion incidente tout en inversant le front d'onde. Les études numériques montrent que la configuration optique et les paramètres du laser ont une forte influence sur la qualité de la réflexion. Nous démontrons pour la première fois la capacité à conserver une forme temporelle arbitraire lors de la conjugaison de phase et rend possible l'utilisation du composant pour une nouvelle gamme d'application exigeant des formes temporelles diverses. La stabilité et fiabilité du miroir à conjugaison de phase est étudiée dans le but de l'introduire à terme dans des systèmes commerciaux, aucun comportement erratique n'est identifié lors de son utilisation sous les conditions d'utilisation nominales. Les limites d'utilisations du composant sont recherchées et son bon fonctionnement est démontré jusqu'à des niveaux d'énergie et d'aberration incidente record, rendant pour la première fois son utilisation possible sur des chaînes lasers de classe kilojoule

Impact des fluides cryogéniques sur l'usinabilité et l’intégrité de surface des pièces

Titanium alloys possess excellent mechanical properties, but their machinability remains poor. To enhance the machinability of these alloys, conventional flood cooling has been proposed as a cooling technique. However, cutting fluids negatively impact both the environment and operators. To reduce the use of these substances, cryogenic machining has emerged as an alternative.This thesis aims to assess the impact of cryogenic machining on tool life, wear mechanisms and surface integrity during the milling of the Ti-6Al-4V alloy. Various lubrication techniques were tested (emulsion, LCO2, ScCO2, LCO2+MQL and HP). The results show that cryogenic machining with LCO2 and ScCO2 enhances tool life by 191 % and 385 %, respectively, compared to emulsion. This performance can be attributed to the cooling effect of cryogenic fluids, which limits adhesion wear and chipping. Regarding surface integrity, cryogenic machining with LCO2 and ScCO2 reduces average roughness by 35 % and 41 %, respectively, compared to emulsion. Residual stresses are similar for all lubrication conditions, except for ScCO2, which improves residual stress by 40 %. The performance of cryogenic machining was evaluated to assess its effectiveness at increased cutting parameters (Vc and/or ap). The results indicate that cooling with LCO2 or ScCO2 can extend tool life by 36 % to 73 % compared to emulsion when machining at high cutting parameters.For a fixed cutting time, cryogenic cooling enhances productivity by 19 % with LCO2 and 22 % with ScCO2 by raising the cutting speed from 150 m/min with emulsion to 179 m/min with LCO2 and 182 m/min with ScCO2.Les alliages de titane possèdent d’excellentes propriétés mécaniques, mais leur usinabilité est faible. Parmi les solutions proposées pour palier ce problème, on trouve le refroidissement de la zone de coupe avec des huiles de coupe. Cependant, ces substances ont un impact néfaste sur l’environnement et la santé des opérateurs. Afin de limiter leur usage, l’assistance cryogénique apparaît comme une alternative.Cette thèse s’intéresse principalement à l’effet de l'assistance cryogénique sur la durée de vie de des outils, sur les mécanismes d'usure et sur l’intégrité de surface pendant le fraisage de l’alliage Ti-6Al-4V. Plusieurs techniques de lubrification ont été testées (émulsion, LCO2, ScCO2, etc ) pour un point de fonctionnement. Les résultats montrent que l’utilisation de LCO2 et ScCO2 prolonge la durée de vie de l’outil de 191 % et 385 % respectivement par rapport à l’émulsion. Cette amélioration est probablement attribuée à la capacité de refroidissement des fluides cryogéniques, qui ralentirait certains mécanismes de dégradation et d’usure, tels que l’adhésion et l’écaillage.Concernant l’intégrité de surface, l’utilisation de LCO2 et ScCO2 permet de réduire la rugosité moyenne de 35 % et 41 %, respectivement, par rapport à l’émulsion. Les contraintes résiduelles sont similaires pour toutes les conditions de lubrification, à l’exception du ScCO2, qui améliore ces contraintes de 40 % au niveau de la surface. Étant donné les performances exceptionnelles de l’assistance cryogénique, une étude de sensibilité a été menée pour évaluer son efficacité face à une augmentation des paramètres de coupe (Vc et/ou ap). Même dans des conditions d’usinage plus sévères, le refroidissement par LCO2 ou ScCO2 prolonge la durée de vie de l’outil de 36 % à 73 % par rapport à l’émulsion.Pour une durée de vie fixée, l'assistance cryogénique permet d'augmenter la productivité de 19 % avec LCO2 et de 22 % avec ScCO2, en faisant passer la vitesse de coupe de 150 m/min avec émulsion à 179 m/min pour LCO2 et à 182 m/min pour ScCO2

Etude expérimentale et modélisation 0D de l'impact d'un rouet centrifuge sur le comportement d'un inducteur de l'étage basse pression d'une pompe à carburant d'avion, en présence d'un ratio gaz sur liquide V/L

This study aims at experimentally investigating the hydrodynamic behaviour of a centrifugal pump, both with and without cavitation. The pump consists of an axial inducer, a centrifugal impeller, and a volute. Three assembly configurations are examined: the inducer alone, the impeller alone, and the combined inducer and impeller. Particular attention is given to cavitating conditions -- low suction pressure -- at four partial flow rates (4% Φref, 16% Φref, 39% Φref, 78% Φref), where Φref is defined as the flow coefficient at which the full-stage pump achieves optimal performance. The hydromechanical performance is analysed and compared across these configurations, with cavitation formation captured using high-speed digital imaging. A spectral analysis of pressure signals is also conducted in operational regimes where instabilities were observed. The results indicate that the inducer mitigates the impact of cavitation on hydromechanical performance as the flow rate approaches the design point Φref. However, at partial flow rates, the inducer negatively impacts pump performance by increasing the critical cavitation number threshold beyond which a head drop occurs. Cavitation-induced instabilities were observed in partial flow regimes and under low suction pressure conditions in configurations involving the inducer. These instabilities, characterized by a very low-frequency signature, result in significant pressure and flow fluctuations, leading to vibrations within the system. Furthermore, these instabilities exhibit a clear dependency on flow rate and rotational speed.Cette étude expérimentale vise à mettre en évidence les interactions entre un rouet centrifuge et un inducteur axial, deux composants essentiels des pompes centrifuges employées dans le domaine aéronautique. Une attention particulière est portée aux régimes de débit partiel par rapport au débit nominal de dimensionnement de la pompe (4% Φref, 16% Φref, 39% Φref, 78% Φref), avec Φref défini comme le débit auquel la pompe démontre les meilleures performances. L’étude est également menée dans des conditions de basse pression dans lesquelles les phénomènes de cavitation sont pleinement développés. Par ailleurs, l'injection de CO2 et sa dissolution dans l'eau de ville permettent d’examiner l’impact des gaz dissous dans le fluide sur les performances hydrauliques de la pompe. Plusieurs configurations sont considérées : le rouet centrifuge seul, l'inducteur seul, et l'association inducteur-rouet, afin de distinguer d'une part la contribution de chaque composant et, d'autre part, leur potentielle interaction. Pour chacune de ces configurations, les performances globales de la pompe sont évaluées en régime non cavitant et cavitant. La dynamique de la cavitation est caractérisée à l’aide d’une caméra rapide, permettant d’obtenir des visualisations instantanées de la morphologie de l’écoulement ainsi que des enregistrements vidéo destinés à l’analyse des instabilités dynamiques. Enfin, une analyse fréquentielle des signaux de pression est conduite afin d’approfondir la compréhension des mécanismes d’instabilités associés aux phénomènes de cavitation

Apport à la simulation multiphysique du procédé LMD par couplage buse-pièce

The LMD (Laser Metal Deposition) process is an additive manufacturing technique stemming from laser reloading. It consists in melting the part in a specific spot using a laser beam, and then forming the welding track by projecting a powder stream into the melt pool. Control of the process mainly depends on the proper setting of the laser power, the feed rate and the powder mass flow rate. However, the impact of these parameters on the geometry of the beads remains difficult to quantify and is the subject of several studies. The aim of this work is to build a numerical model able to predict the geometry of the deposit based on the aforementioned parameters, the specifications of the machine and the material properties. The trajectory of the powder particles in the nozzle is simulated by particle tracing in order to obtain an image of the powder stream at the outlet. While taking powder stream attenuation into account, beam propagation is also computed by ray tracing. The results of these two sub-models feed a simulation of the thermos-hydrodynamics in the substrate, responsible for the molten pool. At each step, the numerical data obtained is validated then compared with the results of experiments. This study thus offers a global model of the process, from the nozzle to the bead formation, which does not require prior experimental data, solely used to validate the possibilities and limits of the simulation.Le procédé LMD (Laser Metal Deposition) est une technique de fabrication additive dérivée du rechargement laser. Il consiste à fusionner localement la pièce à l’aide d’un faisceau laser pour pouvoir ensuite y ajouter de la matière par projection d’un jet de poudre métallique sur le bain liquide. La maîtrise du procédé dépend principalement du réglage de la puissance laser, de la vitesse d’avance et du débit massique de poudre. Toutefois, l’impact de ces paramètres sur la géométrie des dépôts réalisés reste difficile à quantifier et fait l’objet de nombreuses études. L’objectif de ces travaux est de construire un modèle numérique pouvant prédire la géométrie du cordon en partant de ces paramètres, des caractéristiques de la machine de LMD et des propriétés du matériau. La trajectoire des particules de poudre dans la buse de projection est simulée par lancer de particules pour obtenir une représentation du jet de poudre en sortie. La propagation du faisceau est également calculée par lancer de rayons, en prenant en compte l’atténuation du jet. Les résultats de ces deux sous-modèles alimentent une simulation de la thermo-hydrodynamique au niveau du substrat, responsable de la zone fondue. A chaque étape, les données numériques obtenues sont validées par comparaison avec des travaux expérimentaux. Cette étude propose ainsi un modèle global du procédé, de la buse jusqu’à la formation du cordon, ne nécessitant pas d’essais expérimentaux au préalable et dont les possibilités et les limites ont été validées par des comparaisons avec le réel

Le fer comme modulateur de l'écosystème microbien du fromage

Iron is essential for the growth and survival of many microorganisms in the environment, serving as a co-factor in various metabolic pathways, including respiration and the TCA cycle. Cheese, however, is characterized by very low iron content, further restricted by the presence of various metal-binding proteins. This limitation significantly impacts the growth and activity of several microorganisms involved in cheese ripening, with previous research identifying iron as a growth-limiting factor for key cheese-ripening microorganisms. This work explored whether iron addition in cheese could modulate the microbial community's structure and functions. A synthetic microbial community of nine strains representative of surface-ripened cheeses was grown in cheese matrices produced at both laboratory and pilot scales. Different iron sources and concentrations were tested at the lab scale to assess their effects on microbial community composition and metabolome at the end of ripening. At the pilot scale, smear-ripened cheesessupplemented with increasing concentrations of iron chloride were analyzed for microbial growth, volatilome, metabolomics, bio-chemical, and physico-chemical features throughout the ripening cycle. Our results showed that iron addition altered the microbial community composition by dose-dependently increasing the growth of cheese-ripening bacteria, particularly Actinomycetota, such as Brevibacterium aurantiacum. The stimulation of B. aurantiacum correlated with more rapid and intense development of the characteristic orange-red color of the rind of smear-ripened cheeses. Iron addition also influenced cheese's volatilome and free amino acids profiles, though effects were less pronounced at the pilot scale. Overall, these findings suggest that iron addition could serve as a tool to selectively promote the growth of specific cheese-ripening bacteria, potentially accelerating ripening and improving cheese flavor and appearance.Résumé : Le fer est essentiel à la croissance et à la survie de nombreux micro-organismes dans l'environnement, car il sert de cofacteur dans diverses voies métaboliques, notamment la respiration et le cycle TCA. Le fromage est toutefois caractérisé par une très faible teneur en fer, encore limitée par la présence de diverses protéines liant les métaux. Cette limitation a un impact significatif sur la croissance et l'activité de plusieurs micro-organismes impliqués dans l'affinage du fromage, des recherches antérieures ayant identifié le fer comme un facteur limitant la croissance de micro-organismes clés de l'affinage du fromage. Cette étude a cherché à déterminer si l'ajout de fer dans le fromage pouvait moduler la structure et les fonctions de la communauté microbienne. Une communauté microbienne synthétique composée de neuf souches représentatives des fromages affinés en surface a été cultivée dans des matrices fromagères produites à la fois en laboratoire et à l'échelle pilote. Différentes sources et concentrations de fer ont été testées à l'échelle du laboratoire pour évaluer leurs effets sur la composition de la communauté microbienne et le métabolome à la fin de l'affinage.À l'échelle pilote, des fromages à croûte lavée et additionnés de concentrations croissantes de chlorure de fer ont été affinés puis analysés pour la croissance microbienne, le volatilome, la métabolomique, les caractéristiques biochimiques et physico-chimiques tout au long du cycle d'affinage. Nos résultats ont montré que l'ajout de fer modifiait la composition de la communauté microbienne en augmentant de manière dose-dépendante la croissance des bactéries d'affinage du fromage, en particulier des Actinomycetota, telles que Brevibacterium aurantiacum. La stimulation de B. aurantiacum est corrélée à un développement plus rapide et plus intense de la couleur rouge-orange caractéristique de la croûte des fromages à croûte lavée. L'ajout de fer a également influencé le volatilome et les profils d'acides aminés libres du fromage, bien que les effets aient été moins prononcés à l'échelle pilote. Dans l'ensemble, ces résultats suggèrent que l'ajout de fer pourrait servir d'outil pour favoriser de manière sélective la croissance de bactéries spécifiques à l'affinage des fromages, ce qui pourrait accélérer l'affinage et améliorer la saveur et l'aspect des fromage

Élaboration d'une Méthode d'Évaluation du Potentiel Énergétique pour les Projets de Renouvellement deParcs Éoliens

For new wind farm investments, including repowering, two key metrics are crucial: the estimated annual energy production and its associated uncertainty. Investors seek low uncertainty, which hinges on accurately estimating the uncertainty itself. This creates two research goals: 1) reducing uncertainty through improved climate and wind farm modeling—current methods still range from 6% to 12% uncertainty, and 2) refining the reliability of uncertainty models with better and faster propagation techniques. State-of-the-art EYA methods are well-accepted in the industry, but reducing uncertainty offers significant financial advantages. Repowering offers a new opportunity for EYA since it benefits from extensive historical data from the existing site, including 10-minute energy production records. This thesis aims to incorporate this data into the EYA process while to improve both accuracy and reliability. Most studies overlook uncertainty or fail to quantify improvements. This thesis proposes a method that achieves reliable AEP estimates with better uncertainty predictions.Pour tout investissement dans un parc éolien, y compris dans le cadre du renouvellement, deux indicateurs clés sont essentiels : l'estimation de la production annuelle d’énergie et l'incertitude qui y est associée. Les investisseurs favorisent les projets à faible incertitude, ce qui dépend de la fiabilité de son estimation. Cela crée deux objectifs de recherche : 1) réduire l'incertitude grâce à une meilleure modélisation du climat et des parcs éoliens — les méthodes actuelles affichent encore des incertitudes de l'ordre de 6 % à 12 %, et 2) affiner la fiabilité des modèles d'incertitude avec des techniques de propagation plus rapides et plus précises. Les méthodes actuelles sont bien acceptées dans l'industrie, mais réduire l'incertitude offre des avantages financiers importants. Le renouvellement représente un nouveau défi car il bénéficie de nombreuses données historiques du site existant, y compris des enregistrements de production énergétique toutes les 10 minutes. Cette thèse vise à intégrer ces données dans le processus d’estimation du productible. La plupart des études existantes négligent l'incertitude ou ne parviennent pas à en quantifier les améliorations. Cette thèse propose une méthode qui fournit des estimations fiables de la production annuelle avec des prédictions d'incertitude améliorées