Contribution à la Gestion et à la Commande des Micro-Réseaux par les Systèmes Multi Agents.

179 p.A la hora del desarrollo sostenible y del notable agotamiento de los recursos fósiles, las energías renovables se utilizan cada vez más. Es toda una política de desarrollo de fuentes de energía renovables que se está difundiendo internacionalmente.Como resultado, la integración de las energías renovables en la red eléctrica ha aumentado la complejidad de la red, por un lado, y ha cambiado su estructura por el otro. De hecho, dada su dispersión en diferentes sitios, los recursos de energía renovable han hecho posible la producción de energía distribuida y la bi-direccionalidad del flujo de energía en las redes eléctricas. Las mismas líneas eléctricas se utilizan para que la red absorba la energía renovable producida por los clientes y para abastecer a estos mismos clientes. La integración de esta producción distribuida en la red se puede facilitar mediante el establecimiento de micro-redes (MR) basadas en la ubicación geográfica.Concomitantemente, hay un importante desarrollo de las técnicas de Inteligencia Artificial inspiradas en el razonamiento humano (Lógica Difusa), la selección natural (Algoritmos Genéticos), el funcionamiento del sistema nervioso de los seres humanos (Redes Neuronales) y los comportamientos sociales de ciertas especies (sistemas multiagente). La idea principal de este trabajo es aprovechar el desarrollo y las ventajas de estas técnicas inteligentes para garantizar el funcionamiento de una micro-red instalada en un barco de carreras. De hecho, el patrón vasco Amaiur Alfaro tiene un gran desafío para la Vendée Globe 2020. Le gustaría ser el primer patrón en terminar la carrera utilizando solo fuentes renovables como turbinas eólicas, paneles fotovoltaicos, un hidro-generador y un sistema de recuperación de energía.Este desafío requiere el diseño de un sistema avanzado de gestión de la energía que garantice el equilibrio entre la producción y el consumo, teniendo en cuenta, entre otras cosas, la estimación de la energía eléctrica diaria disponible, a fin de determinar el momento y la cantidad de energía a almacenar.Este trabajo de investigación se estructura en dos fases principales. En la primera se busca obtener un predictor de alto rendimiento de la irradiación solar directa en una superficie horizontal utilizando la técnica de Redes Neuronales Artificiales Dinámicas, con el objetivo de utilizar los resultados para la predicción de la producción de energía fotovoltaica en el velero.El primer capítulo de la tesis presenta un estado del arte sobre la gestión de la energía en micro-redes y los otros dos capítulos describen todo el trabajo de investigación realizado y los diferentes resultados obtenidos.Dividimos el primer capítulo en dos partes. La primera parte fue dedicada a la gestión de la energía en las MRs. Para este propósito, hemos definido el concepto de MR y hemos expuesto los diversos problemas relacionados con él mediante la presentación de las técnicas de gestión utilizadas en la literatura. El objetivo era poder elegir la técnica más adecuada para la gestión de la MR implementada en nuestro trabajo. Teniendo en cuenta el aspecto descentralizado de la MR y la gran variación de las condiciones de su funcionamiento para nuestro caso, optamos por utilizar la técnica de los sistemas múltiagente (SMA). Para esto, definimos un SMA, un agente general, un agente de software y un agente físico. Además, presentamos las propiedades y las características importantes relacionadas con el funcionamiento de un SMA.En la segunda parte del primer capítulo, nos hemos interesado a la predicción, un paso necesario que debe preceder la gestión de la energía en las MR. Dada la intermitencia de la producción fotovoltaica, que es una parte importante de la producción en la MR implementada, nos centramos en la predicción de la radiación solar, la variable meteorológica responsable de la producción fotovoltaica. Un estado del arte de lo que se ha hecho en la literatura ha demostrado que la predicción de una serie temporal en general, y la de la radiación solar en particular, requiere el uso de técnicas no lineales. El aspecto estadístico de la radiación solar y la falta de información suficiente que conduzca a su modelado nos ha llevado a optar por una técnica que utiliza un modelo de "caja negra", con una buena capacidad de aprendizaje: la de las Redes Neuronales Artificiales (RNA). Para esto, en el último párrafo de este capítulo, hemos desarrollado las características de los diferentes modelos de RNA enfocando en los principales parámetros que nos permitieron usarlos más adelante.Dedicamos el segundo capítulo a la predicción de la radiación solar directa en una superficie horizontal a medio plazo utilizando la técnica de RNA dinámica. El modelo de RNA que elegimos es el modelo NARX.Al estudiar la fuente y las transformaciones que sufre la radiación solar para alcanzar la superficie de la Tierra, la hemos descompuesto en un componente determinista y un componente estadístico. En la primera sección del capítulo, hemos definido los parámetros necesarios para calcular el modelo de "cielo despejado" de radiación solar directa en una superficie horizontal, que modela el componente determinista de la radiación. También realizamos un estudio comparativo para determinar tres parámetros constructivos de la radiación solar: la declinación solar, la ecuación del tiempo E y el factor de corrección de la distancia tierra-sol KD.En cuanto a la segunda sección del capítulo, se dedicó a la predicción de la radiación solar. Comenzamos con la definición del modelo NARX de la RNA e insistimos en las propiedades que explotamos en nuestro trabajo. Posteriormente, presentamos la base de datos utilizada para la predicción y los criterios de evaluación, que son el error cuadrático medio ¿Mean Square Error¿ MSE y el promedio diario del error de potencia ¿Daily Mean of the Power Error¿ DMPE. La salida deseada de la red neuronal es la radiación solar global medida por la estación meteorológica de ESTIA-Bidart, y las entradas son el modelo de "radiación de cielo despejado" de radiación directa que se ha definido en la primera sección y la cubierta de nubes que se presenta más adelante y representa el componente estadístico de la radiación solar. Los datos de salida de la cubierta de nubes son pronósticos espaciados con una diferencia de 0.25° en latitud y longitud, con un intervalo de tiempo de 3 horas, y se descargan desde el sitio web www.zygrib.org. Por lo tanto, hemos propuesto dos interpolaciones que se aplicarán para estos datos de previsión, uno geográfico y otro temporal, y esto para poder construir la entrada de la red neuronal.Posteriormente, presentamos los resultados obtenidos y el modelo propuesto. La idea principal de nuestra solución es realizar un aprendizaje regular una vez al día (a medianoche), para tener en cuenta varios parámetros, como la cubierta de nubes, las características solares y la movilidad del barco. Después de presentar de forma sintética los resultados de las simulaciones, hemos preparado una base de datos adecuada que consta de una base de datos de prueba y aprendizaje de 10 días, cuyos datos se filtran en un intervalo de tiempo de 30 minutos en un intervalo de una hora La red NARX final contiene 15 neuronas en las dos capas ocultas y una neurona en la capa de salida. La función de activación de las capas ocultas es sigmoidal y la de la capa de salida es tangente hiperbólica. La generación de los pesos iniciales es aleatoria. El MSE y el DMPE son los criterios utilizados para elegir los parámetros óptimos.Al final de la segunda sección del segundo capítulo, realizamos el procesamiento de datos necesario para aplicar el aprendizaje a bordo. De hecho, la nubosidad y la radiación solar global medida son datos fácilmente recuperables incluso durante la navegación, ya que la descarga del archivo GRIB se realiza de antemano y la medición de la radiación global se realiza mediante una estación meteorológica portátil. Sin embargo, el cálculo del modelo de "radiación de cielo despejado" de la radiación solar directa requiere la recuperación de la fecha y la hora, la latitud y la longitud. Un procesamiento de los datos recibidos de los instrumentos a bordo por la red de veleros permitió una decodificación de las tramas que circulan en esta red y la recuperación de los parámetros necesarios.La segunda fase de este trabajo se centra en la gestión de MRs mediante los SMA. Este es el tema del tercer capítulo. De hecho, la complejidad de la gestión de MRs varía según la composición de las MRs, las condiciones en las que operan y las restricciones estudiadas por el gerente. Las características y especificidades de la MR estudiada en este trabajo de investigación son particulares ya que:¿ La MR estudiada está alimentada solo con energías renovables,¿ La MR es móvil, instalada en un velero cuyo recorrido depende en gran medida de las condiciones meteorológicas (velocidad y dirección del viento),¿ Es un yate de carreras, por lo que la velocidad y la continuidad del servicio son dos limitaciones principales en la gestión.Para eso, al principio, presentamos el modelo global de la MR estudiada describiendo su estructura. Luego modelamos cada elemento con un modelo en el entorno de Matlab-Simulink que se basa en las ecuaciones de la electricidad y el principio de funcionamiento del elemento.Una vez que se modeló la MR, pasamos a la presentación del SMA propuesto. Así definimos su estructura:¿ un agente ha sido asociado con cada productor de energía,¿ el cargador se ha combinado con el agente asociado con él,¿ con respecto a las cargas, basándose en su repartición en cargas prioritarias, secundarias e inerciales, les asignamos un agente para cada categoría,¿ se han implementado tres agentes de software adicionales para garantizar la gestión adecuada de la MR, un agente "supervisor", un agente de "predicción" y un agente de "interfaz gráfica".Posteriormente, identificamos la estructura y el principio de operación e interacción de cada agente con su entorno. Al final, presentamos los resultados obtenidos al mostrar varios escenarios relacionados con las condiciones de navegación y encontramos que el uso del SMA para la gestión de la MR estudiada ofrece una ganancia en términos de eficiencia energética. De hecho, el carácter distribuido del SMA y la interacción entre los agentes hacen posible:¿ suministrar todo tipo de carga lo más posible, lo que garantiza la continuidad del servicio en la MR,¿ controlar la variación del estado de carga (¿state of charge¿, SOC) de la batería de forma permanente y eficiente, lo que contribuye a proteger la batería y aumentar su vida útil,¿ maximizar la disponibilidad de la producción fotovoltaica minimizando el lanzamiento del hidro-generador al agua y mejorando así la velocidad de navegación del barco.¿ promover el uso de recursos renovables, que, a pesar de su naturaleza intermitente, son una fuente confiable de electricidad incluso en un caso extremo (yate de carreras), cuando su uso está bien estudiado de antemano (tamaño de los elementos de la MR, optimización del peso para una buena navegación).En conclusión, los resultados obtenidos durante este trabajo de investigación han demostrado tanto la efectividad de las RNA en la predicción de la producción fotovoltaica como la de los SMA para la gestión de la energía. Esto es prometedor para el estudio de MRs en general y para la aplicación de técnicas de inteligencia artificial para la gestión de MRs en particularUniversité de Tunis El Manar; École Nationale d'Ingénieurs de Tunis; Grupo de Investigación Sistemas Integrales y Energía; Laboratoire de Systèmes Électrique

Contribution à la Gestion et à la Commande des Micro-Réseaux par les Systèmes Multi Agents.

179 p.A la hora del desarrollo sostenible y del notable agotamiento de los recursos fósiles, las energías renovables se utilizan cada vez más. Es toda una política de desarrollo de fuentes de energía renovables que se está difundiendo internacionalmente.Como resultado, la integración de las energías renovables en la red eléctrica ha aumentado la complejidad de la red, por un lado, y ha cambiado su estructura por el otro. De hecho, dada su dispersión en diferentes sitios, los recursos de energía renovable han hecho posible la producción de energía distribuida y la bi-direccionalidad del flujo de energía en las redes eléctricas. Las mismas líneas eléctricas se utilizan para que la red absorba la energía renovable producida por los clientes y para abastecer a estos mismos clientes. La integración de esta producción distribuida en la red se puede facilitar mediante el establecimiento de micro-redes (MR) basadas en la ubicación geográfica.Concomitantemente, hay un importante desarrollo de las técnicas de Inteligencia Artificial inspiradas en el razonamiento humano (Lógica Difusa), la selección natural (Algoritmos Genéticos), el funcionamiento del sistema nervioso de los seres humanos (Redes Neuronales) y los comportamientos sociales de ciertas especies (sistemas multiagente). La idea principal de este trabajo es aprovechar el desarrollo y las ventajas de estas técnicas inteligentes para garantizar el funcionamiento de una micro-red instalada en un barco de carreras. De hecho, el patrón vasco Amaiur Alfaro tiene un gran desafío para la Vendée Globe 2020. Le gustaría ser el primer patrón en terminar la carrera utilizando solo fuentes renovables como turbinas eólicas, paneles fotovoltaicos, un hidro-generador y un sistema de recuperación de energía.Este desafío requiere el diseño de un sistema avanzado de gestión de la energía que garantice el equilibrio entre la producción y el consumo, teniendo en cuenta, entre otras cosas, la estimación de la energía eléctrica diaria disponible, a fin de determinar el momento y la cantidad de energía a almacenar.Este trabajo de investigación se estructura en dos fases principales. En la primera se busca obtener un predictor de alto rendimiento de la irradiación solar directa en una superficie horizontal utilizando la técnica de Redes Neuronales Artificiales Dinámicas, con el objetivo de utilizar los resultados para la predicción de la producción de energía fotovoltaica en el velero.El primer capítulo de la tesis presenta un estado del arte sobre la gestión de la energía en micro-redes y los otros dos capítulos describen todo el trabajo de investigación realizado y los diferentes resultados obtenidos.Dividimos el primer capítulo en dos partes. La primera parte fue dedicada a la gestión de la energía en las MRs. Para este propósito, hemos definido el concepto de MR y hemos expuesto los diversos problemas relacionados con él mediante la presentación de las técnicas de gestión utilizadas en la literatura. El objetivo era poder elegir la técnica más adecuada para la gestión de la MR implementada en nuestro trabajo. Teniendo en cuenta el aspecto descentralizado de la MR y la gran variación de las condiciones de su funcionamiento para nuestro caso, optamos por utilizar la técnica de los sistemas múltiagente (SMA). Para esto, definimos un SMA, un agente general, un agente de software y un agente físico. Además, presentamos las propiedades y las características importantes relacionadas con el funcionamiento de un SMA.En la segunda parte del primer capítulo, nos hemos interesado a la predicción, un paso necesario que debe preceder la gestión de la energía en las MR. Dada la intermitencia de la producción fotovoltaica, que es una parte importante de la producción en la MR implementada, nos centramos en la predicción de la radiación solar, la variable meteorológica responsable de la producción fotovoltaica. Un estado del arte de lo que se ha hecho en la literatura ha demostrado que la predicción de una serie temporal en general, y la de la radiación solar en particular, requiere el uso de técnicas no lineales. El aspecto estadístico de la radiación solar y la falta de información suficiente que conduzca a su modelado nos ha llevado a optar por una técnica que utiliza un modelo de "caja negra", con una buena capacidad de aprendizaje: la de las Redes Neuronales Artificiales (RNA). Para esto, en el último párrafo de este capítulo, hemos desarrollado las características de los diferentes modelos de RNA enfocando en los principales parámetros que nos permitieron usarlos más adelante.Dedicamos el segundo capítulo a la predicción de la radiación solar directa en una superficie horizontal a medio plazo utilizando la técnica de RNA dinámica. El modelo de RNA que elegimos es el modelo NARX.Al estudiar la fuente y las transformaciones que sufre la radiación solar para alcanzar la superficie de la Tierra, la hemos descompuesto en un componente determinista y un componente estadístico. En la primera sección del capítulo, hemos definido los parámetros necesarios para calcular el modelo de "cielo despejado" de radiación solar directa en una superficie horizontal, que modela el componente determinista de la radiación. También realizamos un estudio comparativo para determinar tres parámetros constructivos de la radiación solar: la declinación solar, la ecuación del tiempo E y el factor de corrección de la distancia tierra-sol KD.En cuanto a la segunda sección del capítulo, se dedicó a la predicción de la radiación solar. Comenzamos con la definición del modelo NARX de la RNA e insistimos en las propiedades que explotamos en nuestro trabajo. Posteriormente, presentamos la base de datos utilizada para la predicción y los criterios de evaluación, que son el error cuadrático medio ¿Mean Square Error¿ MSE y el promedio diario del error de potencia ¿Daily Mean of the Power Error¿ DMPE. La salida deseada de la red neuronal es la radiación solar global medida por la estación meteorológica de ESTIA-Bidart, y las entradas son el modelo de "radiación de cielo despejado" de radiación directa que se ha definido en la primera sección y la cubierta de nubes que se presenta más adelante y representa el componente estadístico de la radiación solar. Los datos de salida de la cubierta de nubes son pronósticos espaciados con una diferencia de 0.25° en latitud y longitud, con un intervalo de tiempo de 3 horas, y se descargan desde el sitio web www.zygrib.org. Por lo tanto, hemos propuesto dos interpolaciones que se aplicarán para estos datos de previsión, uno geográfico y otro temporal, y esto para poder construir la entrada de la red neuronal.Posteriormente, presentamos los resultados obtenidos y el modelo propuesto. La idea principal de nuestra solución es realizar un aprendizaje regular una vez al día (a medianoche), para tener en cuenta varios parámetros, como la cubierta de nubes, las características solares y la movilidad del barco. Después de presentar de forma sintética los resultados de las simulaciones, hemos preparado una base de datos adecuada que consta de una base de datos de prueba y aprendizaje de 10 días, cuyos datos se filtran en un intervalo de tiempo de 30 minutos en un intervalo de una hora La red NARX final contiene 15 neuronas en las dos capas ocultas y una neurona en la capa de salida. La función de activación de las capas ocultas es sigmoidal y la de la capa de salida es tangente hiperbólica. La generación de los pesos iniciales es aleatoria. El MSE y el DMPE son los criterios utilizados para elegir los parámetros óptimos.Al final de la segunda sección del segundo capítulo, realizamos el procesamiento de datos necesario para aplicar el aprendizaje a bordo. De hecho, la nubosidad y la radiación solar global medida son datos fácilmente recuperables incluso durante la navegación, ya que la descarga del archivo GRIB se realiza de antemano y la medición de la radiación global se realiza mediante una estación meteorológica portátil. Sin embargo, el cálculo del modelo de "radiación de cielo despejado" de la radiación solar directa requiere la recuperación de la fecha y la hora, la latitud y la longitud. Un procesamiento de los datos recibidos de los instrumentos a bordo por la red de veleros permitió una decodificación de las tramas que circulan en esta red y la recuperación de los parámetros necesarios.La segunda fase de este trabajo se centra en la gestión de MRs mediante los SMA. Este es el tema del tercer capítulo. De hecho, la complejidad de la gestión de MRs varía según la composición de las MRs, las condiciones en las que operan y las restricciones estudiadas por el gerente. Las características y especificidades de la MR estudiada en este trabajo de investigación son particulares ya que:¿ La MR estudiada está alimentada solo con energías renovables,¿ La MR es móvil, instalada en un velero cuyo recorrido depende en gran medida de las condiciones meteorológicas (velocidad y dirección del viento),¿ Es un yate de carreras, por lo que la velocidad y la continuidad del servicio son dos limitaciones principales en la gestión.Para eso, al principio, presentamos el modelo global de la MR estudiada describiendo su estructura. Luego modelamos cada elemento con un modelo en el entorno de Matlab-Simulink que se basa en las ecuaciones de la electricidad y el principio de funcionamiento del elemento.Una vez que se modeló la MR, pasamos a la presentación del SMA propuesto. Así definimos su estructura:¿ un agente ha sido asociado con cada productor de energía,¿ el cargador se ha combinado con el agente asociado con él,¿ con respecto a las cargas, basándose en su repartición en cargas prioritarias, secundarias e inerciales, les asignamos un agente para cada categoría,¿ se han implementado tres agentes de software adicionales para garantizar la gestión adecuada de la MR, un agente "supervisor", un agente de "predicción" y un agente de "interfaz gráfica".Posteriormente, identificamos la estructura y el principio de operación e interacción de cada agente con su entorno. Al final, presentamos los resultados obtenidos al mostrar varios escenarios relacionados con las condiciones de navegación y encontramos que el uso del SMA para la gestión de la MR estudiada ofrece una ganancia en términos de eficiencia energética. De hecho, el carácter distribuido del SMA y la interacción entre los agentes hacen posible:¿ suministrar todo tipo de carga lo más posible, lo que garantiza la continuidad del servicio en la MR,¿ controlar la variación del estado de carga (¿state of charge¿, SOC) de la batería de forma permanente y eficiente, lo que contribuye a proteger la batería y aumentar su vida útil,¿ maximizar la disponibilidad de la producción fotovoltaica minimizando el lanzamiento del hidro-generador al agua y mejorando así la velocidad de navegación del barco.¿ promover el uso de recursos renovables, que, a pesar de su naturaleza intermitente, son una fuente confiable de electricidad incluso en un caso extremo (yate de carreras), cuando su uso está bien estudiado de antemano (tamaño de los elementos de la MR, optimización del peso para una buena navegación).En conclusión, los resultados obtenidos durante este trabajo de investigación han demostrado tanto la efectividad de las RNA en la predicción de la producción fotovoltaica como la de los SMA para la gestión de la energía. Esto es prometedor para el estudio de MRs en general y para la aplicación de técnicas de inteligencia artificial para la gestión de MRs en particularUniversité de Tunis El Manar; École Nationale d'Ingénieurs de Tunis; Grupo de Investigación Sistemas Integrales y Energía; Laboratoire de Systèmes Électrique

Système de management énergétique résidentiel prédictif sous critères technico-économique

Nous proposons dans ce papier les résultats d'optimisation temporelle d'un ensemble représentant un bâtiment, une production et un stockage locaux d'énergie sur une journée future. Ces travaux se basent sur des résultats de prédiction effectués auparavant. Nous considérons ainsi trois ensembles différents (maison, batterie et panneaux solaires) définis par les niveaux d'énergie mis en jeu, tirés de relevés de consommation et de production réels. A partir de ces systèmes initiaux, cinq fonctions objectifs sont testées concernant les échanges d'énergie avec le réseau, le facteur de forme de la courbe de charge et des prix de l'énergie à l'usage ou en temps réel. La comparaison de ces objectifs permettra à terme de valider l'usage de la prédiction sur le contrôle optimal les sources et charges non conventionnelles du réseau basse tension par la comparaison des fonctions objectifs ainsi que la définition de scénarios d'usage des services d'énergie liés aux trois composants modélisés. A terme, leur agrégation permettra un effet de foisonnement bénéfique au vue des résultats d'optimisation

Caractérisation et valorisation de protections solaires pour la conception de bâtiments (analyse expérimentale et propositions de modélisations)

Lors d une démarche de modélisation énergétique d un bâtiment, la prise en compte de l enveloppe solaire reste souvent imprécise. L objet du travail présenté ici est la description détaillée de solutions de protections solaires, induisant un tirage thermique (bardage, store), dans un objectif de modélisation et de valorisation pour répondre aux besoins d industriels du secteur ; la caractérisation des performances permet alors d assister la maitrise d œuvre en phase conception.La mise en place d une plateforme expérimentale mur exposé sud muni d une protection solaire devant lame d air a permis la mesure de températures d airs et d éléments solides présents dans le système, de vitesses d écoulement dans la lame d air ouverte, et du flux radiatif incident. Deux types de bardage bois, un type de store et un type de métal déployé ont été considérés.Parallèlement, un modèle 1D amélioré de transfert de chaleur dans le système étudié est développé. Trois familles de modèle de convection dans la lame d air sont identifiées, présentées et intégrées dans le modèle global. La description de l écoulement dans la lame d air est retenue à partir d analyses des résultats expérimentaux.Un modèle simplifié d intégration de tels systèmes de protections solaires dans des plateformes de simulation thermique de bâtiments est proposé, basé sur la paramétrisation des sollicitations extérieures par le facteur solaire. La méthode de calcul du facteur solaire est présentée. Le caractère intrinsèque facteur solaire et son intérêt sont discutés notamment à partir d analyse de sensibilités.During the design process of a building, the energetic modelling of the solar envelop is often imprecise. The purpose of the present work is the detailed description of solar shading devices that induce a chimney effect such as claddings or blinds, which would allow their promotion in order to meet the industrial needs of the sector. An experimental platform south facing wall with a shading solar device that define an air gap has been set up and allow the measurement of temperatures, air flows in the ventilated air gap, and the incident solar radiation. Two different wooden claddings, one type of blinds and one type of expanded metal were considered.A 1D model has been developed by considering precisely the heat transfers in the system. Three families of convection model are identified, presented and integrated in the overall model. The description of the airflow in the air gap is chosen from analysis of the experimental results.A simplified model that allows the integration of such solar shading devices in a building simulation platform has been developed; it is based on the parameterization of external solicitations as function of the shading device properties. The calculation method of the solar factor is presented. The intrinsic nature of the solar factor is then discussed using sensibility analysis.BORDEAUX1-Bib.electronique (335229901) / SudocSudocFranceF

De la modélisation du rayonnement solaire à la production d'énergie : recherches sur l'optimisation de la production photovoltaïque en contexte amazonien

L’objectif des recherches décrites dans ce mémoire est de répondre aux problématiques de la filière photovoltaïque en contexte amazonien afin d’assurer le développement de cette dernière. Les actions de recherche initiées ont pour but de contribuer à l’amélioration du fonctionnement des installations photovoltaïques et à la diminution des risques associés aux projets et technologies photovoltaïques implantés dans cette région. Nous abordons dans un premier temps la question de la formalisation de modèles capables d'assurer le suivi de l'éclairement solaire en vue de réaliser le contrôle et la gestion de l'énergie produite, et pour cela nous utilisons le formalisme de la modélisation par espace d’état. Le filtre Bayésien récursif est utilisé comme méthode de résolution d'un problème à espace d'état dont les observations sont issues d'images satellites. Nous veillons au caractère générique de la méthode proposée afin qu’elle soit transposable à d’autres ressources naturelles. En vue d'améliorer le caractère prédictif du filtre bayésien nous nous intéresserons à la définition des propriétés statistiques des termes d’erreur intervenant dans des modèles mathématiques simulant l'évolution de l'état de l'éclairement solaire. Nous définissons une nouvelle méthode de sélection des densités de probabilité des termes d’erreur qui interviennent dans de nombreux modèles d'évolution, puis nous appliquons cette méthode de sélection à deux modèles d'évolution de l'éclairement solaire, ce qui nous amène à remettre en cause des aspects, pourtant réputés solides, de principes communément admis. Nous proposons la définition d'une nouvelle méthode de construction de fonctions/modèles d'observation afin d’extraire des images satellites une information pertinente sur l'état de l'éclairement solaire, en particulier nous analysons la possibilité d’utiliser une loi de probabilité jointe non-paramétrique pour formaliser un concept générique qui serait applicable à d’autres variables représentatives d’une ressource renouvelable. L’évaluation de l’efficacité et de la précision du filtre bayésien conçu avec les modèles d’évolution et d’observation que nous avons développés est assurée avec des critères statistiques tels que le Biais, le RMSE et le coefficient de corrélation.Dans un second chapitre, nous abordons la question de l’estimation du potentiel de l’éclairement solaire au sol sur la zone du continent Sud-américain qui entoure la Guyane. Compte tenu de l’étendue de la zone étudiée et de la parcimonie des stations de mesures présentes dans cette zone, nous choisissons d’utiliser un algorithme permettant d'estimer l’éclairement solaire en utilisant des images satellites. Ces travaux aboutissent à la réalisation de plusieurs cartographies du potentiel de l’éclairement solaire sur un plan horizontal (Global Horizontal Irradiance - GHI) mais aussi du potentiel d’éclairement direct (Direct Normal Irradiance - DNI) ainsi que des cartographies d’indicateurs liés à l’exploitabilité du potentiel solaire, comme la variabilité journalière ou le pourcentage d’énergie reçue au sol avant et après le midi solaire par rapport à la quantité d’énergie journalière.Dans le troisième chapitre, nous abordons le thème de la production d’énergie photovoltaïque en sites isolés en contexte amazonien, nous présentons les études menées et les résultats obtenus qui visent à l'amélioration de la productivité des systèmes photovoltaïques dans un tel contexte. Le but de ces travaux n’est pas simplement de décrire les analyses faites sur la productivité des systèmes solaires mais d’établir des recommandations à partir de cas concrets, et proposer quelques pistes claires et opérationnelles pour exploiter au mieux la ressource solaire afin de satisfaire les besoins énergétiques des populations non raccordées au réseau électrique. Enfin, en guise de conclusion, nous proposerons un état synthétique des principales avancées issues de ce parcours et nous présenterons les perspectives scientifiques et techniques qu’elles ont permis d’ouvrir

Ostéoporose et évaluation du risque fracturaire par l’outil frax chez des patients Congolais présentant un rhumatisme axial : Une série des cas multicentriques

Contexte et objectif. L’enjeu majeur dans le management de l’ostéoporose est l’identification des sujets à risque par la quantification du risque fracturaire. L’objectif de l’étude était d’évaluer le risque fracturaire chez les patients ayant consulté pour douleur du squelette axial. Méthodes. Il s’agissait d’une série des cas multicentriques menée sur des patients recrutés dans 8 hôpitaux de Kinshasa. Les paramètres d’intérêt comme l’âge, le sexe, l’alcoolisme, le tabagisme, la fracture de hanche chez un parent de 1er degré ou une fracture personnelle de fragilité ont été collectés auprès de chaque patient. La mesure de la densité osseuse avait été réalisée par absorptiométrie biphotonique à rayons X. Le risqué fracturaire a été évalué par le calcul de l’indice fracturaire FRAX. Ce risque était élevé lorsque la probabilité de survenue de fracture de hanche était ≥ 3% et/ou des fractures ostéoporotiques majeures ≥ 20%. Des tests statistiques usuels ont été utilisés pour l’analyse des résultats. Résultats. 90 patients dont 75 femmes étaient inclus. Leur âge moyen était de 63,5±12 ans. L’ostéoporose était diagnostiquée chez 34,4% des patients, l’ostéopénie chez 43,9% et 16,7% avaient une densité minérale osseuse normale. Aucune fracture ostéoporotique n’a été observée dans la présente étude, mais près de 30% de l’ensemble de l’échantillon avaient un risque fracturaire élevé. L’ostéoporose était associée, dans environ 80% des cas (p<0,005), à un risqué fracturaire élevé. Conclusion. La présente étude a montré que le risque fracturaire était élevé chez les patients atteints d’ostéoporose. Elle met en lumière la nécessité d’un dépistage précoce de cette pathologie. English title: Osteoporosis and assessment of fracturary risk using the frax tool in Congolese patients with axial rheumatism: A multicenter case series Context and objective. The major challenge in the management of osteoporosis is the identification of subjects at risk by quantifying the fracture risk in order to prevent the fracture cascade. The aim of the present study was to evaluate the fracture risk in patients who had consulted for axial skeletal pain. Methods. This was a multicenter case series carried out on patients with axial rheumatism recruited in 8 hospitals in Kinshasa. The parameters of interest such as age, sex, alcoholism, smoking, hip fracture in a 1st degree relative or personal fragility fracture were collected from each patient. Bone mineral density was measured by dual energy x-ray absorptiometry. Fracture risk was assessed by calculating the FRAX fracture index. This risk was considered high when the probability of occurrence of a hip fracture was ≥ 3% and/or major osteoporotic fractures ≥ 20%. Standard statistical tests were used to analyze the results. Results. 90 patients including 75 women (83.3%) were involved. Their average age was 63.5±12 years. Osteoporosis was diagnosed in 34.4% of patients, osteopenia in 43.9% of patients and 16.7% of patients had normal bone mineral density. No osteoporotic fractures were observed, but nearly 30% of the entire sample had a high fracture risk. Osteoporosis (T-score ≤-2.5) was associated, in approximately 80% of cases (p<0.005), with a high fracture risk. Conclusion. The present study showed that fracture risk was very high in patients with osteoporosis. It highlights the need for early detection of this pathology. Keywords: Osteoporosis, axial rheumatism, fracturary risk, FRA

Modélisation pluie-débit et classification hydroclimatique

La recherche de similarité hydrologique est très importante pour l’estimation des débits aux bassins non jaugés. L’indice radiatif d’aridité, proposé dans le modèle de bilan hydrique de Budyko, en combinaison avec le bilan radiatif, représente un paramètre de contrôle de l’ETR (évapotranspiration réelle). Cet indice permet de définir des régions climatiques ou géobotaniques dans lesquelles s’inscrivent les modèles pluie-débit ajustés d’après des historiques d’observations hydroclimatiques. Le présent travail utilise le modèle HBV muni d’une routine d’optimisation à l’aide de l’algorithme SCE‑UA. Il propose une méthodologie de calage dans laquelle on tient explicitement compte de l’ETR établie à grande échelle, à partir de l’indice d’aridité. Cette méthode de calage adopte comme fonction objective la combinaison de trois critères : minimisation de l’écart quadratique sur les débits, minimisation de l’écart sur le bilan hydrique, minimisation de l’écart à l’ETR régionale. On montre qu’ainsi, on améliore la performance du modèle en période de validation.The research of hydrological similarity is very important for runoff estimation with respect to ungauged basins. The Budyko radiative dryness index may represent a control parameter for the estimation of actual evapotranspiration ETR, as output of rainfall-ruonff models. These models are generally adjusted according to hydro – climatic observations, whithout taking account for energy balance insights. Budyko index helps defining climatic or geobotanic regions, in which rainfall-runoff models may be enrolled. To develop these ideas, the HBV rainfall-runoff model is adopted, coupled to a SCE-UA optimisation tool. It is proposed to perform the model adjustment taking explicitly account for ETR regional estimation, as a constraint. The calibration method adopts an objective function combining three criteria: minimization of runoff root mean square error, minimization of water budget simulation error, minimization of the difference between mean annual simulated ETR and regional ETR. It is found that, by this way, model performances are enhanced, especially for the validation period

Étude hydrodynamique et thermique d'un nouveau concept de récepteur solaire à suspensions denses gazparticules

Parmi les centrales solaires thermiques à concentration, la technologie des centrales à tour offre l'un des rendements les plus importants de production d'énergie. Néanmoins, l'efficacité et la sécurité de ces centrales sont améliorables. En effet, les sels fondus, généralement utilisés comme fluide de transfert thermique, présentent une plage limitée d'utilisation (200-550°C), à l'origine des limites d'efficacité de la conversion thermique-électrique, ainsi que de consommations parasites d'énergie de chauffage. De plus, leurs caractères corrosif et comburant sont à l'origine de sévères contraintes de sécurité. Un nouveau concept de récepteur solaire, dont les caractéristiques permettent de s'affranchir des contraintes associées aux sels fondus, est présenté dans ce manuscrit. Il utilise des suspensions denses de particules fluidisées par un gaz comme fluide de transfert et de stockage de l'énergie thermique. Ce concept, et la technologie de récepteur associée, a été brevetée par Flamant et Hemati dans le cadre d'une collaboration entre le Laboratoire CNRS-PROMES d'Odeillo, et l'Institut National Polytechnique de Toulouse. Son développement a reçu le soutien financier du CNRS, puis de la Commission Européenne. Les propriétés thermiques du carbure de silicium ont déterminé le choix de ce solide. Le diamètre moyen des particules utilisées avoisine 60 micromètres (groupe A). Ces particules présentent d'excellentes propriétés de fluidisation pour des vitesses de gaz faibles. La construction et l'exploitation d'une maquette froide transparente ont permis de démontrer la faisabilité hydrodynamique du concept. Cette maquette est un échangeur à deux passes. Chaque passe est constituée de deux tubes verticaux en parallèle. L'une est traversée par un débit vertical ascendant de solide, l'autre descendant. Un débit de solide continu, stable et équitablement réparti a été obtenu à l'intérieur des tubes. La caractérisation hydrodynamique détaillée de l'écoulement, et du comportement globale de la maquette, en fonction des conditions opératoires, a été effectué sur la partie ascendante de l'écoulement dans l'échangeur. La construction et l'exploitation d'une maquette chaude, constituée d'un seul tube traversé par une suspension dense en écoulement ascendant, chauffé par 3 fours d'une puissance totale de 5,6 kW, a permis d'estimer la capacité de transfert thermique de ce nouveau type d'échangeur. Le contrôle et la stabilité des conditions opératoires a permis d'évaluer l'effet de ces dernières sur le transfert thermique entre l'échangeur et la suspension dense de fines particules le traversant. La modélisation par 3 approches du transport ascendant de la suspension dense a également été réalisée. Une approche corrélative 1D basée sur le formalisme du modèle Bulle-Emulsion, adapté afin de tenir compte de l'entraînement des particules dans le sillage des bulles. Ce modèle permet de représenter la structure diphasique de l'écoulement. Une autre approche 1D a été utilisée. Elle repose sur la résolution des équations locales de conservation de masse et de quantité de mouvement sur chaque phase gaz et solide. Cette méthode permet de s'affranchir des hypothèses du modèle Bulle-Emulsion. Enfin, la simulation numérique 3D a été réalisée sur un maillage complet du système, de telle sorte que les conditions aux bornes imposées son identiques à celle imposée par l'opérateur (débit de fluidisation, débit d'aération, débit de solide, pression de la nourrice). Cette dernière apporte des informations sur la structure locale de l'écoulement, dont les caractéristiques permettent d'expliquer l'efficacité du transfert thermique entre la suspension et la paroi observé expérimentalement. ABSTRACT : Among concentrating solar power plants, solar tower technology is one of the more power efficient. Nevertheless, their efficiency and safety can be improved. Indeed, molten salts, commonly used as heat transfer fluid, have a limited range of operating temperature (470-820K), thus lowering the thermal-electrical conversion efficiency, and increasing parasitic power consumption. Moreover, they are corrosive and combustion agent, leading to severe safety constraints. A new concept of solar receiver is presented in the present study, the characteristics of which avoid most of the molten salts drawbacks. It uses dense gas-particle suspension as heat transfer and storage fluid. This concept and the associated technology has been patented by Flamant et Hemati in the frame of a collaboration between the PROMES-CNRS Laboratory of Odeillo and the Polytechnic National Institute of Toulouse. Its development has been first supported by the CNRS, and later by the European Commission. Thermal properties of silicon carbide have determined the choice of this solid. The mean diameter of particles is around 64 microns (A group). These particles have excellent fluidisation properties at low gas velocities. The construction and the operation of a transparent cold mockup allowed demonstrating the hydrodynamic feasibility of this concept. This mockup is composed of two passes. Each pass is composed of two tubes in parallel. One pass is upward flow of solid, the other is downward flow. A steady, stable and evenly distributed solid flow has been set inside the tubes. The global behaviour of the system and the hydrodynamics of the suspension has been evaluated as a function of operating parameters on the upward pass. The construction and the operation of a hot mockup allowed estimating the heat transfer efficiency of this new kind of exchanger. On this mockup, the dense suspension flows upward inside a single tube, heated by three ovens of 5.6 kW total power. Thanks to the control and stability of the operating parameters, their effects on the heat transfer between the tube and the dense gas-solid suspension has been accurately determined. Modelling of the suspension upward flow has been performed using 3 approaches. The first one is based on the 1D Bubble-emulsion formalism, adapted to take into account the solid entrainment by the bubble wakes. It allows modelling the diphasic structure of the flow. The resolution of the local mass and momentum balance equation on each phase has also been performed. It allows to sidestep the Bubble-Emsulion assumptions, and to study the effects of drag models. 3D simulation has been performed on a complete mesh of the system, so that the boundary conditions are the same as those imposed by the operator (fluidisation flow rate, aeration flow rate, solid flow rate, dispenser pressure). These simulations give information on the local structure of the suspension flow, influencing on the heat transfer efficiency between the exchanger wall and the suspension

Optimisation d’un micro réseau intelligent vert EOLIENNE/PV/BATTERIES/GROUPE ELECTROGENE connecté au réseau

Dans cette étude, un contrôleur de gestion de l’énergie (SGE) amélioré est proposé pour un système d’énergie hybride (SEH), d’un système d’énergie hybride, qui est constitué de deux sources d’énergie renouvelable, d’un générateur diesel, et d’un système de stockage, batteries en mode connecté au réseau et en mode charge isolée. Nos principales contributions dans cette étude sont les suivantes : premièrement, nous avons développé un système de supervision , en utilisant les réseaux de neurones récurrent Elman ( ENN), pour atténuer la complexité et l’exigence d’une structure basée sur des règles ou d’une modélisation mathématique préalable. Deuxièmement, nous avons conçu une stratégie de gestion de l’énergie (SGE) en utilisant l’approche le simulateur Stateflow pour extraire les ensembles des données d’apprentissage et de test du contrôleur ENN. Diverses techniques de commande ont été appliquées pour assurer la stabilité et la fiabilité du SEH qui peuvent être résumées comme suit : La commande du bus continu a été réalisé à l’aide de logique floue, ce dernier a été appliqué pour contrôler les puissances active et réactive du réseau. Ensuite, la commande prédictive (MPC) a été utilisé pour contrôler le courant de la batterie et le convertisseur bidirectionnel afin de contrôler les opérations de charge et de décharge. L’MPPT par mode glissant a été utilisé pour extraire la puissance maximale de l’éolienne. Le contrôleur prédictif utilisé pour générer le courant de référence pour l’éolienne en régulant la vitesse mécanique à la valeur de référence. Les résultats obtenus démontrent que la stratégie proposée offre les fonctionnalités de modélisation les plus avancées pour les SGE afin d’atteindre une fiabilité élevée et de minimiser la complexité de calcul. Par rapport aux stratégies classiques. L’SGE propose est comparé à une stratégie de réseau de neurones perceptrons multicouches (MLP) pour évaluer leurs performances. Les résultats ont montré que le contrôleur ENN est plus précis que le MLPNN. Ainsi, la stratégie proposée est une solution appropriée pour un contrôle efficace de la gestion de l’énergie basée sur un modèle prédictif, car elle n’est pas très complexe et ne nécessite pas une machine de traitement élevée