Développement de méthodologies génériques pour la conception optimale et durable des parcs hybrides d'énergies renouvelables

Les enjeux planétaires du développement durable et du réchauffement climatique remettent en cause le fonctionnement de nos sociétés. La transition énergétique se traduit notamment par l’augmentation de l’utilisation des énergies renouvelables et constitue ainsi le contexte de nos travaux. Dans le cadre d’un contrat CIFRE avec l’entreprise VALOREM, nous proposons des méthodologies pour le développement et la conception d’installations renouvelables soutenables. L’approche d’Ingénierie Des Modèles mise en place nous permet de garder une démarche scientifique cohérente entre une vue très générale du contexte d’insertion des renouvelables et une vision plus technique et opérationnelle pour le développement d’installations renouvelables. Dans un premier temps, nous avons décrit de manière macroscopique le contexte d’insertion des énergies renouvelables en France, en proposant un cadre conceptuel pour le développement de projet d’aménagement du territoire. Il permet l’analyse des systèmes sociotechniques en transition grâce à une formalisation UML2 d’une part, et une méthode d’évaluation de la durabilité d’un processus d’autre part. Nous avons illustré ce cadre sur deux cas d’étude : le succès du développement de la centrale hydro-éolienne de l’île d’El Hierro dans les Canaries et l’échec du barrage de Sivens dans le Tarn en France. Par comparaison, nous montrons que l’implication des parties prenantes sur l’ensemble du processus de développement est cruciale pour le succès d’un projet. Nous avons ensuite proposé une implémentation logicielle permettant le suivi et le pilotage de projet d’aménagement du territoire en temps réel à l’aide d’outils d’intelligence artificielle. Conscient des limites opérationnelles de notre proposition, nous avons décidé de changer de point de vue pour adopter une vision plus technique sur les énergies renouvelables. La transition énergétique fait évoluer le système électrique français d’un modèle centralisé vers un modèle décentralisé, ce qui amène VALOREM à reconsidérer ses propositions techniques de production d’énergies renouvelables. Entre autre, l’entreprise tend vers l’hybridation de ses centrales et constate le besoin d’un outil de dimensionnement en phase d’avant-projet, afin d’identifier les opportunités d’activités. Nous faisons donc la proposition d’un prototype logiciel qui se veut flexible en termes de modélisation des centrales de production hybrides renouvelables et en termes de définition des objectifs et contraintes à satisfaire. Il est codé en C++ et basé sur des modèles d’optimisation linéaires. Nous illustrons son opérationnalité sur quatre cas d’étude : deux orientés marché électrique et deux en autoconsommation (l’un isolé, l’autre connecté au réseau). Les résultats des études montrent que les coûts de stockage batterie sont trop élevés pour pouvoir envisager l’installation de batteries dans les centrales hybrides renouvelables. Les systèmes en autoconsommation connectés au réseau semblent être plus prometteurs. Enfin, nous terminons par une analyse environnementale de différentes sources de production électrique afin de déterminer celles vers lesquelles la transition énergétique doit être axée. Les résultats montrent que la biomasse, l’éolien et le PV au sol sont les moyens de production les plus propres. La conclusion de la thèse propose une réflexion ascendante en complexité vers l’implication des acteurs dans les modèles de processus de développement territoriaux

De la pluralité au pluralisme (sahélien). Conception et expérimentation d'un modèle « orienté-acteurs » de pluralisme de régulation foncière pour le Sahel rural

In rural Sahel, local populations have been making for centuries dynamic changes to local rules of land use and management to reduce uncertainty centred on the scarcity and the impossibility to forecast Sahelian resources. In parallel to these already complex local regulations, the official regulations set up by Sahelian States, which do not recognize the existing local ones, have used approaches inspired from Western policies strongly different from these local regulation contexts. This is in peculiar the case for the land tenure policies, which are based on land tenure and ownership framework so far away from the land regulation Sahelian frameworks that they have not succeeded in replacing them. The pluralism of land regulation resulting from this complex land tenure situation is an informal but lasting feature, continuously adapting to the different climatic and economic constraints and uncertainties of the Sahelian environment. This doctoral thesis argues that this pluralism of land regulation remains a constant feature in rural Sahel because it is meaningful for Sahelian actors who define and implement it. Rather than abandoning their practices and exclusively adopt the new land tenure policies set up successively, local populations have added these land tenure policies to their pre-existing sources of regulation. A complex situation has emerged in which stakeholders mobilise—according to their needs and diverse perspectives - the different sources of regulation that they consider are available to them: the basis of local regulation, present official regulations and even previous official regulations that are now obsolete. Established local interactions between social and ecological dynamics for the need to access (and secure access) to the different land resources participate in legitimating different land regulation sources at the macro-level of a Sahelian territory. The pluralism of regulation observed in Sahel therefore results from the gathering of this diversity of perspectives - and therefore of land practices - in space and time. The present research develops a “stakeholder-oriented” conceptual framework to help formalizing and better understanding the complexity of this pluralism of land regulation. The conceptual framework is built following the multidisciplinary and exploratory basics of a Companion Modelling approach. The conceptualization is therefore progressive and iterative based on a combination between a theoretical framework – combining Sahelian land tenure socio-anthropology with the concept of socio-ecological system - field experiment, modelling tests, and finally participatory (via a role playing-game) and agent-based simulation experiment. The field experiment is conducted in Senegal, a Sahelian country highlighting this land regulation pluralism issue. Wondering what place a pluralism of land regulation should or could have in the future of Sahelian land tenure policies begins by allowing the dialogue between a plurality of perspectives on the meaning of this concept. A choice of framework allowing the expression and understanding of a plurality of perspectives can help opening the discussion with various circles of actors (of Western as of Sahelian countries) who might take an interest in this question.Au Sahel rural, les populations développent depuis des siècles de manière dynamique et évolutive des règles locales d’usage et de gestion de l’espace qui permettent de minimiser l’incertitude sur la rareté et l’imprévisibilité des ressources sahéliennes. En parallèle, les différentes politiques foncières successivement mises en place par les Etats Sahéliens, ne reconnaissant pas ces règles locales, ont véhiculé des approches du « foncier » et de son appropriation de conceptions trop étrangères au contexte sahélien local pour parvenir à effacer les régulations originellement en place. Le pluralisme de régulation résultant de cette situation foncière complexe est certes en partie informel, mais n’en est pas moins persistant, s’adaptant dans le temps aux différentes contraintes et incertitudes économiques et environnementales particulières à la zone sahélienne.La thèse ici défendue est que si un pluralisme en matière de régulation foncière persiste dans ces contextes sahéliens de grandes incertitudes climatique et économique, c’est parce qu’il continue de faire sens pour les acteurs qui le définissent et le pratiquent. Plutôt que d’adopter exclusivement les nouvelles politiques foncières successivement mises en place et de renoncer à leurs régulations locales, les populations sahéliennes ont intégré ces politiques foncières à leurs sources locales de régulation déjà existantes. Ce pluralisme de régulation est ainsi le produit d’une situation complexe où les acteurs mobilisent de façon différente, en fonction de la situation locale et de l’usage foncier considéré, à la fois leur « fond » de régulation local et les différentes sources de régulation issues des politiques foncières (qu’il s’agisse d’une réglementation actuelle ou bien d’une réglementation officiellement obsolète), se référant ainsi dans leurs pratiques à des sources de régulation différentes en fonction de la situation donnée. Au regard des perceptions spécifiques et diversifiées que les acteurs ont des ressources de leur environnement, des manières de les réguler, et de ce qu’ils mobilisent, créent, et interprètent en conséquence, ces acteurs donnent donc sens à une pluralité de sources de régulation foncière. L’expression d’un pluralisme de régulation est ici considérée comme la résultante globale de l’assemblage de cette diversité de perceptions et de pratiques foncières dans le temps et l’espace. A travers une approche pluridisciplinaire, exploratoire et constructiviste, s’appuyant sur les fondements de l’approche de Modélisation d’Accompagnement, la thèse propose donc un cadre conceptuel permettant une lecture « orienté-acteurs » d’un pluralisme de régulation foncière au Sahel rural. La conception du cadre, progressive et itérative, assemble cadre théorique croisant socio-anthropologie du foncier sahélien et concept de système socio-écologique, travaux de terrain, essais de modélisation et expérimentation de simulation participative (via jeu de rôles) et de simulation multi-agents. Les travaux de terrain se déroulent au Sénégal, un pays sahélien cristallisant cette problématique de pluralisme de régulation foncière. Questionner quelle place peut aujourd’hui avoir un pluralisme de régulation dans les politiques foncières au Sahel rural commence par permettre le dialogue entre une pluralité de perceptions (rendue possible par le choix de cadre d’expression adopté), sur le sens que l’on donne à ce concept, le débat s’ouvrant ainsi à la participation de différents cercles d’acteurs (des pays occidentaux comme des pays d’Afrique Sahélienne) pouvant trouver un intérêt à cette question