Search

In front of the challenges concerning the energy and environmental sectors, the electrical grid faces some limitations. A major issue of the current power network is the lack of communication and coordination between its actors to fully exploit its potential.To overcome those limitations, and offer new services to the actors of the electrical grid, we are moving toward the Smart Grid. The deployment of an additional infrastructure is necessary to enable the Smart Grid. This infrastructure, known as the Advanced Metering Infrastructure (AMI), aims to enhance the monitoring and communication capabilities of the actors of the electrical grid.The goal of this thesis is to quantify the performance degradation of some new services of the Smart Grid, due to the quality of service of the AMI. We explore several parameters of the communication infrastructure and observe through co-simulation how those parameters influence the efficiency of those services. One of the main objectives of the Smart Grid is to reduce energy consumption.In a second stage, we model the end-to-end energy consumption of an AMI at a large scale to assess its own consumption.The proposed co-simulation framework and consumption models are all license free.; Face aux défis concernant les secteurs de l’énergie et de l’environnement, le réseau électrique est confronté à certaines limites.Un problème majeur du réseau électrique actuel est le manque de communication et de coordination entre ses acteurs pour exploiter pleinement son potentiel. Pour surmonter ces limites et offrir de nouveaux services aux acteurs du réseau électrique, nous nous dirigeons vers un réseau plus intelligent, la Smart Grid. Le déploiement d’une infrastructure supplémentaire est nécessaire pour réaliser cette transition. Cette infrastructure, Advanced Metering Infrastructure (AMI), vise à améliorer les capacités de surveillance et de communication des acteurs du réseau électrique.L’objectif de cette thèse est de quantifier la dégradation de performance de certains nouveaux services de la Smart Grid, due à la qualité de service de l’AMI. Nous explorons plusieurs paramètres de l’infrastructure de communication et observons par co-simulation comment ces paramètres influencent l’efficacité de ces services. Un des objectifs principaux de la Smart Grid est aussi de réduire la consommation d’énergie.Dans un deuxième temps, nous modélisons la consommation énergétique de bout en bout de l’AMI afin d’évaluer sa propre consommation.Les outils de co-simulation proposés ainsi que les modèles de consommation sont tous disponibles sans restrictions.

Les réseaux de capteurs sans fil (WSN) trouvent de plus en plus des applications dans des domaines tels que la ville intelligente, l'agriculture intelligente, la santé, la fabrication, le monitoring environnemental, etc. Pour de telles applications, des noeuds sont déployés dans des endroits éloignés pour collecter des informations à partir de capteurs et transmettre des données aux stations de base via communication sans fil. Cependant, en raison de la quantité limitée d'énergie dans les batteries des noeuds, ces applications ne peuvent pas fonctionner en continu ou sur une grande durée. La réduction de la consommation énergétique des réseaux de capteurs sans fil est donc un problème crucial. Le développement de l'Intelligence Artificielle (IA) a permis l'émergence de nombreuses approches innovantes pour répondre à diverses problématiques. Grâce aux progrès de la technologie, l'intégration de l’IA dans des systèmes embarqués de plus en plus contrains est désormais possible. Ceci permet de rapprocher le calcul le plus possible des données et donc plus près du capteur. Cela peut réduire le besoin de communication dans un réseau de capteurs sans fil, et peut être une solution pour augmenter son autonomie. Ce stage s’inscrit au coeur de cette problématique. L’objectif est d’explorer d’une part les réseaux de capteurs sans fil à travers leurs caractéristiques, les protocoles de communications et les techniques de réduction de la consommation énergétique existantes, et d’autre part l’intelligence artificielle à partir de ces nombreuses approches innovantes afin de proposer une architecture logicielle-matérielle faible consommation pour la réduction de la consommation énergétique dans les WSN. Sur la base de ces lignes directrices et d’une étude des modèles de réseaux de neurones embarqués sur microcontrôleurs, nous avons choisi le protocole LoRaWAN pour la communication dans un réseau de capteurs sans fil et les réseaux de neurones convolutifs (CNN) pour la prédiction des données des capteurs afin de réduire le nombre de transmissions au sein d’un tel réseau pour ainsi gagner en autonomie. Ensuite, nous avons présenté notre architecture faible consommation pour les réseaux de capteurs sans fil. Cette dernière s’appuie sur une approche matérielle basée sur la topologie et la communication entre les noeuds et une approche logicielle basée sur la prédiction de données avec des réseaux de neurones convolutifs pour la réduction du nombre de transmissions. Les modèles neuronaux construits et déployés avec MicroAI sont alors embarqués au niveau d’un cluster-head ou noeud puit dans une topologie de réseau hiérarchique en étoile. Plusieurs simulations ont par la suite été effectuées avec des données environnementales de capteurs et les résultats montrent que le réseau de neurones est bien capable d'apprendre à prédire les données réelles des capteurs avec une marge d'erreur satisfaisante. Enfin, nous avons implémenté la solution proposée et évalué la consommation énergétique d’une communication de données par rapport à une prédiction. Cela valide notre approche car la différence de consommation énergétique observée d’une part entre les modes actif et IDLE des cartes électroniques utilisées (Carte UCA) et d’autre part entre une prédiction et une communication montre qu’en prolongeant le mode de repos des noeuds capteurs avec la prédiction des données, la durée de vie du réseau est augmentée.

Nowadays, applications need access to data across the world. And the volume growth of these data leads to availability and performance issues, especially when these data are heavily requested. A way to answer issues is data replication, a commonly used technique in distributed systems, but also in large scale ones. Many data replication strategies have been proposed for these kinds of systems. They seek to choose which data to replicate, how many replicas, when and where to replicate them. In this thesis, we propose a data replication strategy for the Cloud systems. Nowadays, environmental issues are becoming more and more important in our society. Several companies seek to have positive impacts on these issues. For IT companies and Cloud providers, these issues are being answered reducing carbon footprint by reducing their energy consumption and the use of greener energy resources. In the context of this thesis, we propose a data replication strategy that considers both energetic and economic issues. It starts with an initial placement to answer availability and fault tolerance issues while taking into account energy consumption and expenditure. This placement uses heterogeneity between data centers and the use of technologies that puts server into sleep mode to reduce energy consumption of unused servers. This placement permits to let the administrator choose the policy they want to apply according to the provider's interest. Un dynamic replica management, supported by the initial placement, is then studied which permits to adapt to workload variations. These workload variations are detected through Control Charts, which uses probabilities to rise warnings. When the workload increases, the proposed data replication will create new replicas while taking into account energy consumption. Then, when the workload decreases, the strategy will delete replicas to reduce storage energy consumption and expenditure. Performance evaluations, through simulation, permits to validate the proposed data replication strategy while comparing its performances with other strategies proposed in the literature. For the initial placement, these evaluations permits to highlight the impact of different suggested choices, and also show the positive impact of an "intelligent" initial placement on availability and performance, while reducing energy consumption and expenditure. Then we added the dynamic data management to the evaluations. Results show that we achieve to have better performance compared to the initial placement, while keeping reducing energy consumption and expenditure. It also highlights the importance of choices and methods used when creating or deleting replicas., Les applications d'aujourd'hui nécessitent l'accès à des données réparties à travers le monde. De plus, l'augmentation du volume de ces données conduit à des problématiques de disponibilité et de performance, surtout lorsque ces données sont fréquemment requêtées. Une manière de répondre à ces problèmes est la réplication de données, une technique très utilisée dans les systèmes distribués classiques, mais également dans les systèmes à grande échelle. De nombreuses stratégies de réplication de données ont été proposées dans de tels systèmes. Elles visent à déterminer les données à répliquer, combien de répliques créer, quand créer les répliques et où les placer. Dans ce manuscrit, nous proposons une stratégie de réplication de données dans les systèmes Cloud. De nos jours, les enjeux environnementaux deviennent des problématiques majeures dans notre société. Certaines entreprises cherchent à avoir un impact positif sur ces enjeux. Pour les fournisseurs de services numériques et de Cloud, cela se traduit par une réduction de l'émission de gaz à effet de serre en réduisant la consommation énergétique et en utilisant des ressources énergétique plus vertes. Dans le cadre de cette thèse, nous proposons une stratégie de réplication de données qui prend en compte ces problématiques économiques et énergétiques. Un placement initial, statique, est mis en place pour répondre aux objectifs de disponibilité et de tolérance aux fautes tout en tenant compte de la consommation énergétique et de la dépense. Ce placement s'appuie sur l'hétérogénéité entre les centres de données et sur l'utilisation de technique de veille permettant de réduire la consommation énergétique de serveurs inutilisés. Un tel placement permet de choisir la politique à mettre en place selon l'intérêt du fournisseur. Une gestion dynamique des répliques, s'appuyant sur le placement initial, est ensuite proposée. Elle permet de s'adapter aux variations de la charge de travail, détectée à l'aide de Cartes de contrôle qui s'appuient sur des probabilités pour lever des alertes. Ainsi, de nouvelles répliques sont créées lorsque la charge augmente, tout en tenant compte de la consommation énergétique. D'un autre côté, des répliques sont supprimées lorsque cette charge diminue. Cela permet de réduire les coûts et la consommation énergétique liés au stockage. Une évaluation de performances, via une simulation, a permis de valider la stratégie proposée tout en comparant ses performances à celles d'autres stratégies proposées dans la littérature. Pour le placement initial, ces évaluations ont permis de mettre en avant l'impact des différents choix proposés, mais aussi de montrer qu'un placement initial des répliques plus "intelligent" peut avoir un impact positif sur les performances et la disponibilité, tout en réduisant la consommation énergétique et les dépenses. Puis, nous l'avons évalué en intégrant la gestion dynamique des répliques. Les résultats de la partie dynamique montrent qui nous arrivons à améliorer les performances par rapport au placement initial, tout en réduisant à la fois les dépenses et la consommation énergétique. De plus, cela permet de mettre en avant l'importance des choix et des méthodes mises en place lors de l'ajout ou de la suppression des répliques.

In this thesis we deal with energy Collective Self-Consumption (CSC) modelling in the residential sector. While CSC is today seen as a new way to consume locally produced energy, we propose a multi-agent and multi-level approach to simulate and study CSC. Our model is based on the use of the SMACH platform. This is a multi-agent simulation of the human activity combined with an energetic building model which enables to simulate the electricity consumption of households. Indeed, in order to obtain a precise simulation of the electricity consumption, the literature has already shown the necessity to consider the human activity of the inhabitants and the thermal behaviour of the building. However, this consideration is not taken into account by the current research on the CSC simulation. Moreover, these studies do not distinguish the physical operation on the electricity (consumption, production, storage…) and the energy exchanges between the households which are, in reality, contractual and counting operations. In our work, we clearly distinguish between these two domains (physical and contractual) and we focus on the modelling of the contractual energy exchanges between the households so that our model can be adapted to any way of producing, consuming or storing energy. Therefore, we propose the association model which makes it possible to simulate the CSC and energy exchanges between households. Our model is based on the establishment of a collective organisation of energy exchanges in which a centralised entity is responsible for the allocation of energy between households. Our model also enables to model technical solutions related to energy self-consumption such as storage systems or decision-making by inhabitants following the addition of CSC. Thus, our model enables the simulation of a large number of CSC configurations, either in terms of population, equipment or energy exchange policies. In order to illustrate these possibilities, we expose the results of different case studies which answer important and related collective self-consumption questions for energy experts. For each case study, we illustrate the impact of the exchange policies or of different technical solutions, such as storage, on the exchanges and consumption of energy, but also on energy bills and financial gains within a group of households practising CSC.; Nous abordons dans cette thèse la modélisation de l’AutoConsommation Collective d’énergie (ACC) au sein du secteur résidentiel. Alors que l’ACC est vue aujourd’hui comme une nouvelle manière de consommer l’énergie produite localement, nous proposons une approche multi-agent et multi-niveau pour permettre la simulation et l’étude de l’ACC. Notre modèle est basé sur l’utilisation de la plateforme SMACH, une plateforme de simulation multi-agent des activités humaines couplée à un modèle d’énergétique du bâtiment qui permet de simuler la consommation électrique de foyers. En effet, afin d’obtenir une simulation précise de la consommation électrique des foyers, la littérature a montré l’importance de considérer l’activité humaine et le comportement thermique du bâtiment. Néanmoins, cette considération n’est pas prise en compte par les recherches actuelles portant sur la simulation de l’ACC. De plus, ces travaux ne font pas de différences entre les opérations physiques sur l’énergie (consommation, production, stockage…) et les échanges d’énergie entre les foyers qui sont, en réalité, des opérations contractuelles de comptage. Dans nos travaux, nous établissons une distinction claire entre ces deux univers (physique et contractuel) et nous nous concentrons sur la modélisation des échanges contractuels de l’énergie entre les foyers de telle sorte que notre modèle puisse être adapté à n’importe quelle manière de produire, de consommer ou de stocker l’énergie. Nous proposons ainsi le modèle de groupement qui permet de simuler l’ACC et les échanges d’énergie entre les foyers. Notre modèle repose sur la mise en place d’une organisation collective des échanges d’énergie où une entité centralisée est responsable de l’allocation de l’énergie entre les foyers. Notre modèle permet également de modéliser des solutions techniques liées à l’autoconsommation d’énergie comme le stockage ou encore des prises de décision d’habitants à la suite de l’ajout de l’ACC. Notre modèle permet ainsi donc de simuler un grand nombre de configurations d’ACC d’énergie que ce soit en termes de population, d’équipement ou encore d’organisation des échanges de l’énergie. Afin d’illustrer ces possibilités, nous présentons les résultats de différents cas d’étude qui répondent à chaque fois à une question métier, en lien avec l’autoconsommation collective, pour des experts du domaine de l’énergie. Nous montrons pour chaque cas d’étude, l’impact de l’organisation des échanges d’énergie ou de différentes solutions techniques, comme le stockage, sur les échanges et la consommation d’énergie, mais aussi sur les factures d’électricité et les gains financiers au sein d’un groupement de foyers pratiquant l’ACC.

Le gouvernement a publié le 23 février 2021 sa feuille de route « Numérique et environnement », dont le sous-titre est : « Faisons converger les transitions ». Disons-le d’emblée : si quelques avancées sont notables, les ambitions sont très en deçà de ce qui serait nécessaire.Un tel positionnement est malheureusement cohérent avec les reculades successives du gouvernement, notamment au regard des objectifs de l’accord de Paris, raison pour laquelle il a été récemment condamné pour « carences fautives » dans la lutte contre le réchauffement climatique dans le cadre de l’Affaire du siècle.[...]

Assessment (LCA) study dedicated to Madagascar's road platforms offers great opportunities to revitalize the development of the environmental file of its road projects. LCA is a method for evaluating impact indicators, governed by ISO 14040-14044 standards. The originality of this study focuses on geotechnical aspects during the Life Cycle Inventory. Impact factors specific to Malagasy road materials were established during this study. Based on well established mathematical models, a tool called PLARCE has been developed to solve the environmental equations of a road project. The dynamism of the tool makes it possible to elucidate a national as well as a global case study. Particular observations on the structural typologies of the Malagasy road platform based on the key figures put forward in PLARCE will certainly emerge. The comparative analysis of scenarios and the multi-criteria analysis of alternatives combine to serve road planners in the need for rational decision-making., Les infrastructures routières constituent des facteurs primordiaux pour le développement d’un pays. Cette première étude d’Analyse de Cycle de Vie, ACV destinée aux plateformes routières de Madagascar, offre des grandes opportunités de redynamisation à l’élaboration du dossier environnemental des projets routiers. L’ACV est une méthode d’évaluation des indicateurs d’impacts, régie par les normes ISO 14040-14044. L’originalité de cette étude se fonde sur le fait de mettre l’accent sur les aspects géotechniques au cours de l’Inventaire de Cycle de Vie. Des facteurs d’impacts spécifiques aux matériaux routiers malagasy ont été établis. En partant des modèles mathématiques judicieusement élaborés, un outil dénommé PLARCE a été développé pour résoudre les équations environnementales d’un projet routier. Le caractère dynamique de l’outil permet de traiter rapidement un cas d’étude aussi bien national qu’international. A partir des chiffres clés avancés dans PLARCE, des constats particuliers sur les typologies structurelles de la plateforme routière malagasy ne manqueront pas de surgir. L’analyse comparative des scénarios et l’analyse multicritère des alternatives se conjuguent afin de mieux servir les projeteurs routiers, si besoin sera, dans la prise de décision rationnelle.

This thesis is dedicated to the design, manufacturing and characterization of a reconfigurable antenna array in the 3.4-3.8 GHz band. The active array is composed of 16 dual polarized dipoles that are able to radiate a beam steerable from ± 45° in a plane. Thanks to an arbitrary waveform generator, two beams can be radiated in two directions at two different frequencies simultaneously and can be reconfigured at will. This array can be seen as a candidate for future terrestrial communication systems. Two mobile network operators could then share the same antenna array. The steps of the array design are detailed showing the progression from the single antenna, to the passive array, the reconfigurable array by cluster to finish with the fully reconfigurable array. The array design has been driven by the reduction of the energy consumption. For that purpose, array synthesis tools have been developed to leverage at best the consumption characteristics of amplifiers. A number of measurement results validate experimentally the array radiation performances at each step of the design. Moreover, they demonstrate the achieved reduction of energy consumption and thus validate experimentally the practical interest of the developed synthesis tools., Cette thèse présente la conception, réalisation et mesure d’un réseau d’antennes reconfigurable dans la bande 3,4-3,8 GHz. Le réseau actif est composé de 16 dipôles à double polarisation qui peuvent rayonner un faisceau pouvant dépointer dans un plan sur un secteur angulaire de ±45°. Grâce à l’utilisation d’un générateur de signaux arbitraires, deux faisceaux pointant dans deux directions peuvent être rayonnés simultanément à deux fréquences différentes et reconfigurés à souhait. Ce réseau peut être vu comme un candidat pour de futurs systèmes de communication terrestre. Deux opérateurs mobiles pourraient alors partager le même réseau d’antennes. Les étapes de la conception du réseau sont détaillées progressivement, de l’élément unitaire, vers le réseau passif, puis reconfigurable par paquets, pour finir par le réseau complètement reconfigurable. La conception du réseau a eu pour ligne directrice la réduction de consommation d’énergie. Ainsi, des outils de synthèse ont été développés pour exploiter au mieux les caractéristiques de consommation des amplificateurs utilisés. De nombreux résultats de mesure valident les performances en rayonnement du réseau à chaque étape intermédiaire. De plus, ils montrent la réduction de consommation d’énergie réalisée et valident ainsi expérimentalement l’intérêt pratique des outils de synthèse développés.

International audience; We present a multi-level multi-agent simulation of collective energy selfconsumption. The first level of this model is a multi-agent simulation of human activity coupled with an energy simulation of the building, calculating the household's energy consumption. The second level is a model of a group of households practising collective selfconsumption of energy. We present a formalisation of this notion of grouping as well as different organizations to exchange energy. Last, we study these different organisations and show their strong impact on the distribution of energy when production is low compared to consumption.

Séminaire AME, Evaluation des impacts environnementaux de la mobilité : problématiques de changement d'échelles, chainage/couplage des outils et méthodes de simulation. Séminaire transversal AME, Marne-la-Vallée, FRANCE, 19-/09/2019 - 19/09/2019; Cette conférence invitée décrit les éléments méthodologiques constitutifs et les potentialités de l'outil DEEM pour les diagnostics environnementaux des mobilités locales, issu de la recherche Betti. Différentes illustrations sont données sur différents territoires, y compris pour les résultats des deux thèses du projet Betti.

The Equilibre project was a comparative study of the consumption and the emissions of trucks in real operating situation. Diesel and natural gas vehicles to the Euro VI standard have been compared. The study was focused on the effect of the road.; Le projet Equilibre a été une étude comparative de la consommation et des émissions de poids-lourds en situation réelle d'exploitation. Des véhicules diesel et gaz naturel à la norme Euro VI ont été comparés. L'étude a été focalisé sur l'effet de la route.

The Equilibre project was a comparative study of the consumption and the emissions of trucks in real operating situation. Diesel and natural gas vehicles to the Euro VI standard have been compared. The study was focused on the effect of the road.; Le projet Equilibre a été une étude comparative de la consommation et des émissions de poids-lourds en situation réelle d'exploitation. Des véhicules diesel et gaz naturel à la norme Euro VI ont été comparés. L'étude a été focalisé sur l'effet de la route.

International audience; Cet article présente un modèle de simulation multi-agent de l'autoconsommation collective de l'énergie. Le modèle associe une simulation multi-agents de l'activité humaine, une simulation thermique du bâtiment et de l'eau chaude sanitaire (ECS), et une simulation de production locale d'énergie électrique photovoltaïque. Nous étudions différentes situations de consommation collective de l'énergie et nous montrons comment l'utilisation de cette énergie peut être optimisée à l'échelle du quartier en prenant en compte l'activité des occupants et les échanges d'énergie entre les foyers. Cette article est une traduction et une réécriture d'un article soumis à la conférence Building Simulation 2019.

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

This doctoral work addresses three themes: (i) the scheduling of multi-path production systems and more specifically the Job-shop subjected to a power threshold; (ii) the resolution of a scheduling and assignment problem in the context of a flexible production system modelled as a Flexible Job-shop; (iii) the coupling methods between simulation and optimisation in the context of Job-shop problems with uncertainty. Different resolution approaches are applied for each problem: a mathematical formalisation is proposed as well as several metaheuristics (GRASP×ELS, VNS, MA, hybrid NSGA-II and iterated GRASP×ELS) for the Job-shop with power requirements. An extension of the GRASP×ELS, denoted GRASP-mELS, is then proposed to solve a Flexible Job-shop problem; different neighbourhood systems used during the diversification and intensification phases of solutions are also presented. The results show that the performances of the GRASP-mELS are comparable to the methods presented in the literature both in terms of quality of solutions and computation time. The last topic concerns the coupling methods between optimisation and simulation with two problems: 1) a Stochastic Job-shop and 2) a Reactive Flexible Job-shop. The resolution methods are based on metaheuristics and the SIMAN simulation language integrated in the ARENA environment. The results show that both approaches allow to better take into account the random aspects related to the reality of production systems.; Ce travail de doctorat aborde trois thématiques: (i) l’ordonnancement des systèmes de production à cheminements multiples et plus particulièrement le Job-shop soumis à un seuil de consommation énergétique ; (ii) la résolution d’un problème d’ordonnancement et d’affectation dans le contexte d’un système flexible de production sous la forme d’un Job-shop Flexible ; (iii) les méthodes de couplage entre la simulation et l’optimisation dans le cadre des problèmes de Job-shop avec incertitude. Différentes approches de résolutions sont appliquées pour chaque problème : une formalisation mathématique est proposée ainsi que plusieurs métaheuristiques (GRASP×ELS, VNS, MA, NSGA-II hybride et GRASP×ELS itéré) pour le Job-shop avec contrainte énergétique. Une extension du GRASP×ELS, notée GRASP-mELS, est ensuite proposée pour résoudre un problème de Job-shop Flexible ; différents systèmes de voisinages utilisés lors des phases de diversification et d’intensification des solutions sont également présentés. Les résultats montrent que les performances du GRASP-mELS sont comparables à celles de la littérature à la fois en terme de qualité et de temps de calcul. La dernière thématique concerne les méthodes de couplage entre optimisation et simulation avec deux problèmes étudiés : 1) un Job-shop Stochastique et 2) un Job-shop Flexible Réactif. Les méthodes de résolution reposent sur des métaheuristiques et sur le langage de simulation SIMAN intégré dans l’environnement ARENA. Les résultats montrent que les deux approches permettent de mieux prendre en compte les aspects aléatoires liés à la réalité des systèmes de production.

Todays, industries are compelled to innovate and improve their sustainability under economic, political and social pressure in a highly competitive market and within an increasing societal conscience towards environmental issues. In this context, several initiatives have been carried out at both academic and industrial levels to improve energy performance in the production phase. In parallel with technological advances, energy savings by production organization are not always exploited because of a lack of comprehension on the energy behavior of manufacturing systems. To solve this problem, Discrete Event Simulation is a reliable solution, but several barriers still prevent its industrial use: literature approaches lack genericity and reliable procedures for integrating energy consumption data in complex cases. The objective of our work is to propose a simulation tool allowing to predict the energy consumption of manufacturing systems, it serves as a tool to help decision-making to enhance energy performance and productivity usually considered as conflicting goals. This tool is designed following a generic and flexible approach to model and simulate workflows and energy flows in a single platform. In addition, a methodology for integrating complex energy consumption data, based on a stochastic approach, is proposed. Validation of our approach and our tool is carried out in the field of polymer processing.; Les industries sont aujourd’hui contraintes d’innover et d’améliorer leur durabilité sous une pression économique, politique et sociale accrue dans un marché très concurrentiel, avec une société de plus en plus sensible aux enjeux environnementaux. Dans ce contexte, de nombreuses initiatives ont été menées aussi bien au niveau académique qu’industriel pour améliorer la gestion de l’énergie dans la phase de production. En parallèle des avancées technologiques, les économies d’énergie liées à l’organisation de la production ne sont pas toujours exploitées du fait d’un manque de données liées au comportement énergétique des systèmes. Pour répondre à cette problématique, la simulation à évènements discrets est une solution fiable, mais plusieurs verrous empêchent encore son utilisation industrielle : les approches de la littérature manquent de généricité et de procédures fiables pour intégrer les données réelles de consommation énergétique dans les cas les plus complexes. L’objectif de notre travail est de proposer un outil de simulation permettant de prédire la consommation énergétique des systèmes de production et servir d’outil d’aide à la décision couplant des objectifs énergétiques et productivistes généralement peu conciliables. Cet outil est basé sur une approche générique et flexible permettant de modéliser et simuler les flux de production et les flux énergétiques dans une plateforme unique. De plus, une méthodologie d’intégration des données de consommation complexes, basée sur une approche stochastique, est proposée. La validation de notre approche et de l’outil a été réalisée sur des unités industrielles du domaine de la transformation des polymères et élastomères.

Todays, industries are compelled to innovate and improve their sustainability under economic, political and social pressure in a highly competitive market and within an increasing societal conscience towards environmental issues. In this context, several initiatives have been carried out at both academic and industrial levels to improve energy performance in the production phase. In parallel with technological advances, energy savings by production organization are not always exploited because of a lack of comprehension on the energy behavior of manufacturing systems. To solve this problem, Discrete Event Simulation is a reliable solution, but several barriers still prevent its industrial use: literature approaches lack genericity and reliable procedures for integrating energy consumption data in complex cases. The objective of our work is to propose a simulation tool allowing to predict the energy consumption of manufacturing systems, it serves as a tool to help decision-making to enhance energy performance and productivity usually considered as conflicting goals. This tool is designed following a generic and flexible approach to model and simulate workflows and energy flows in a single platform. In addition, a methodology for integrating complex energy consumption data, based on a stochastic approach, is proposed. Validation of our approach and our tool is carried out in the field of polymer processing.; Les industries sont aujourd’hui contraintes d’innover et d’améliorer leur durabilité sous une pression économique, politique et sociale accrue dans un marché très concurrentiel, avec une société de plus en plus sensible aux enjeux environnementaux. Dans ce contexte, de nombreuses initiatives ont été menées aussi bien au niveau académique qu’industriel pour améliorer la gestion de l’énergie dans la phase de production. En parallèle des avancées technologiques, les économies d’énergie liées à l’organisation de la production ne sont pas toujours exploitées du fait d’un manque de données liées au comportement énergétique des systèmes. Pour répondre à cette problématique, la simulation à évènements discrets est une solution fiable, mais plusieurs verrous empêchent encore son utilisation industrielle : les approches de la littérature manquent de généricité et de procédures fiables pour intégrer les données réelles de consommation énergétique dans les cas les plus complexes. L’objectif de notre travail est de proposer un outil de simulation permettant de prédire la consommation énergétique des systèmes de production et servir d’outil d’aide à la décision couplant des objectifs énergétiques et productivistes généralement peu conciliables. Cet outil est basé sur une approche générique et flexible permettant de modéliser et simuler les flux de production et les flux énergétiques dans une plateforme unique. De plus, une méthodologie d’intégration des données de consommation complexes, basée sur une approche stochastique, est proposée. La validation de notre approche et de l’outil a été réalisée sur des unités industrielles du domaine de la transformation des polymères et élastomères.

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

International audience; 4 zettaoctets de données générées en 2013, 44 à l’horizon 2020 et 185 en 2025. Ces chiffres donnent le vertige. Ils illustrent parfaitement cette nouvelle ère du déluge de données, devenues un enjeu économique et sociétal majeur et dont le traitement se fait à la vitesse du maillon le plus faible dans un système informatique : le système de stockage. Il est donc crucial d’optimiser le fonctionnement de ce dernier. Lors de la dernière décennie, ces systèmes ont connu une révolution majeure, l’avènement des mémoires flash, et d’autres bouleversements sont à venir.Les mémoires flash contribue à une meilleure compréhension de ces révolutions. Il offre un éclairage sur l’intégration de ces mémoires dans les systèmes informatiques ainsi que sur leur comportement en performance et en consommation énergétique comparé aux systèmes de stockage traditionnels.Cet ouvrage présente également, dans leur intégralité, différentes méthodes permettant de mesurer la performance et la consommation énergétique des systèmes de stockage aussi bien pour les systèmes embarqués que pour ceux généralistes. C’est enfin à une exploration des mémoires du futur que les auteurs nous convient.

International audience; La déshydratation mécanique des boues résiduaires urbaines permet d'atteindre des siccités finales comprises entre 13 et 35 % seulement. L'électro-déshydratation qui consiste à appliquer un champ électrique lors du pressage des boues permet à l'échelle du laboratoire d'augmenter considérablement la teneur finale en matières sèches de ces boues. Dans ce travail nous proposons un modèle empirique de la consommation énergétique du procédé fonctionnant à intensité constante. Ce modèle combiné à de précédents travaux (modélisation de la cinétique à intensité ou tension constantes et modélisation de la consommation énergétique à tension constante) permet de simuler des scénarios d'électro-déshydratation en commençant par un traitement à intensité constante (qui permet de contrôler la cinétique du procédé) jusqu'à un seuil de tension fixé puis en prolongeant le traitement à tension constante afin d'éviter une élévation de température trop importante.

IaaS cloud providers offer virtualized resources (CPU, storage, and network) as Virtual Machines(VM). The growth and highly competitive nature of this economy has compelled them to optimize the use of their data centers, in order to offer attractive services at a lower cost. In addition to investments related to infrastructure purchase and cost of use, energy efficiency is a major point of expenditure (2% of world consumption) and is constantly increasing. Its control represents a vital opportunity. From a technical point of view, the control of energy consumption is mainly based on consolidation approaches. These approaches, which exclusively take into account the CPU use of physical machines (PM) for the VM placement, present however many drawbacks. Indeed, recent studies have shown that storage systems and disk I/O represent a significant part of the data center energy consumption (between 14% and 40%).In this thesis we propose a new autonomic model for VM placement optimization based on MAPEK (Monitor, Analyze, Plan, Execute, Knowledge) whereby in addition to CPU, VM I/O and related storage systems are considered. Our first contribution proposes a multilevel VM I/O tracer which overcomes the limitations of existing I/O monitoring tools. In the Analyze step, the collected I/O traces are introduced in a cost model which takes into account the VM I/O profile, the storage system characteristics, and the cloud environment constraints. We also analyze the complementarity between the two main storage classes, resulting in a hybrid storage model exploiting the advantages of each. Indeed, Hard Disk Drives (HDD) represent energy-intensive and inefficient devices compared to compute units. However, their low cost per gigabyte and their long lifetime may constitute positive arguments. Unlike HDD, flash-based Solid-State Disks (SSD) are more efficient and consume less power, but their high cost per gigabyte and their short lifetime (compared to HDD) represent major constraints. The Plan phase has initially resulted in an extension of CloudSim to take into account VM I/O, the hybrid nature of the storage system, as well as the implementation of the previously proposed cost model. Secondly, we proposed several heuristics based on our cost model, integrated and evaluated using CloudSim. Finally, we showed that our contribution improves existing approaches of VM placement optimization by a factor of three.; Les opérateurs de cloud IaaS (Infrastructure as a Service) proposent à leurs clients des ressources virtualisées (CPU, stockage et réseau) sous forme de machines virtuelles (VM). L’explosion du marché du cloud les a contraints à optimiser très finement l’utilisation de leurs centres de données afin de proposer des services attractifs à moindre coût. En plus des investissements liés à l’achat des infrastructures et de leur coût d’utilisation, la consommation énergétique apparaît comme un point de dépense important (2% de la consommation mondiale) et en constante augmentation. Sa maîtrise représente pour ces opérateurs un levier très intéressant à exploiter. D’un point de vue technique, le contrôle de la consommation énergétique s’appuie essentiellement sur les méthodes de consolidation. Or la plupart d'entre elles ne prennent en compte que l’utilisation CPU des machines physiques (PM) pour le placement de VM. En effet, des études récentes ont montré que les systèmes de stockage et les E/S disque constituent une part considérable de la consommation énergétique d’un centre de données (entre 14% et 40%). Dans cette thèse nous introduisons un nouveau modèle autonomique d’optimisation de placement de VM inspiré de MAPE-K (Monitor, Analyze, Plan, Execute, Knowledge), et prenant en compte en plus du CPU, les E/S des VM ainsi que les systèmes de stockage associés. Ainsi, notre première contribution est relative au développement d’un outil de trace des E/S de VM multi-niveaux. Les traces collectées alimentent, dans l’étape Analyze, un modèle de coût étendu dont l’originalité consiste à prendre en compte le profil d’accès des VM, les caractéristiques du système de stockage, ainsi que les contraintes économiques de l’environnement cloud. Nous analysons par ailleurs les caractéristiques des deux principales classes de stockage, pour aboutir à un modèle hybride exploitant au mieux les avantages de chacune. En effet, les disques durs magnétiques (HDD) sont des supports de stockage à la fois énergivores et peu performants comparés aux unités de calcul. Néanmoins, leur prix par gigaoctet et leur longévité peuvent jouer en leur faveur. Contrairement aux HDD, les disques SSD à base de mémoire flash sont plus performants et consomment peu d’énergie. Leur prix élevé par gigaoctet et leur courte durée de vie (comparés aux HDD) représentent leurs contraintes majeures. L’étape Plan a donné lieu, d’une part, à une extension de l'outil de simulation CloudSim pour la prise en compte des E/S des VM, du caractère hybride du système de stockage, ainsi que la mise en oeuvre du modèle de coût proposé dans l'étape Analyze. Nous avons proposé d’autre part, plusieurs heuristiques se basant sur notre modèle de coût et que nous avons intégrées dans CloudSim. Nous montrons finalement que notre approche permet d’améliorer d’un facteur trois le coût de placement de VM obtenu par les approches existantes.

IaaS cloud providers offer virtualized resources (CPU, storage, and network) as Virtual Machines(VM). The growth and highly competitive nature of this economy has compelled them to optimize the use of their data centers, in order to offer attractive services at a lower cost. In addition to investments related to infrastructure purchase and cost of use, energy efficiency is a major point of expenditure (2% of world consumption) and is constantly increasing. Its control represents a vital opportunity. From a technical point of view, the control of energy consumption is mainly based on consolidation approaches. These approaches, which exclusively take into account the CPU use of physical machines (PM) for the VM placement, present however many drawbacks. Indeed, recent studies have shown that storage systems and disk I/O represent a significant part of the data center energy consumption (between 14% and 40%).In this thesis we propose a new autonomic model for VM placement optimization based on MAPEK (Monitor, Analyze, Plan, Execute, Knowledge) whereby in addition to CPU, VM I/O and related storage systems are considered. Our first contribution proposes a multilevel VM I/O tracer which overcomes the limitations of existing I/O monitoring tools. In the Analyze step, the collected I/O traces are introduced in a cost model which takes into account the VM I/O profile, the storage system characteristics, and the cloud environment constraints. We also analyze the complementarity between the two main storage classes, resulting in a hybrid storage model exploiting the advantages of each. Indeed, Hard Disk Drives (HDD) represent energy-intensive and inefficient devices compared to compute units. However, their low cost per gigabyte and their long lifetime may constitute positive arguments. Unlike HDD, flash-based Solid-State Disks (SSD) are more efficient and consume less power, but their high cost per gigabyte and their short lifetime (compared to HDD) represent major constraints. The Plan phase has initially resulted in an extension of CloudSim to take into account VM I/O, the hybrid nature of the storage system, as well as the implementation of the previously proposed cost model. Secondly, we proposed several heuristics based on our cost model, integrated and evaluated using CloudSim. Finally, we showed that our contribution improves existing approaches of VM placement optimization by a factor of three.; Les opérateurs de cloud IaaS (Infrastructure as a Service) proposent à leurs clients des ressources virtualisées (CPU, stockage et réseau) sous forme de machines virtuelles (VM). L’explosion du marché du cloud les a contraints à optimiser très finement l’utilisation de leurs centres de données afin de proposer des services attractifs à moindre coût. En plus des investissements liés à l’achat des infrastructures et de leur coût d’utilisation, la consommation énergétique apparaît comme un point de dépense important (2% de la consommation mondiale) et en constante augmentation. Sa maîtrise représente pour ces opérateurs un levier très intéressant à exploiter. D’un point de vue technique, le contrôle de la consommation énergétique s’appuie essentiellement sur les méthodes de consolidation. Or la plupart d'entre elles ne prennent en compte que l’utilisation CPU des machines physiques (PM) pour le placement de VM. En effet, des études récentes ont montré que les systèmes de stockage et les E/S disque constituent une part considérable de la consommation énergétique d’un centre de données (entre 14% et 40%). Dans cette thèse nous introduisons un nouveau modèle autonomique d’optimisation de placement de VM inspiré de MAPE-K (Monitor, Analyze, Plan, Execute, Knowledge), et prenant en compte en plus du CPU, les E/S des VM ainsi que les systèmes de stockage associés. Ainsi, notre première contribution est relative au développement d’un outil de trace des E/S de VM multi-niveaux. Les traces collectées alimentent, dans l’étape Analyze, un modèle de coût étendu dont l’originalité consiste à prendre en compte le profil d’accès des VM, les caractéristiques du système de stockage, ainsi que les contraintes économiques de l’environnement cloud. Nous analysons par ailleurs les caractéristiques des deux principales classes de stockage, pour aboutir à un modèle hybride exploitant au mieux les avantages de chacune. En effet, les disques durs magnétiques (HDD) sont des supports de stockage à la fois énergivores et peu performants comparés aux unités de calcul. Néanmoins, leur prix par gigaoctet et leur longévité peuvent jouer en leur faveur. Contrairement aux HDD, les disques SSD à base de mémoire flash sont plus performants et consomment peu d’énergie. Leur prix élevé par gigaoctet et leur courte durée de vie (comparés aux HDD) représentent leurs contraintes majeures. L’étape Plan a donné lieu, d’une part, à une extension de l'outil de simulation CloudSim pour la prise en compte des E/S des VM, du caractère hybride du système de stockage, ainsi que la mise en oeuvre du modèle de coût proposé dans l'étape Analyze. Nous avons proposé d’autre part, plusieurs heuristiques se basant sur notre modèle de coût et que nous avons intégrées dans CloudSim. Nous montrons finalement que notre approche permet d’améliorer d’un facteur trois le coût de placement de VM obtenu par les approches existantes.

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

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

National audience

In the energy consumption and environmental impact reduction goal, heat pumps emerged as an alternative to fossil fuel systems for space heating and hot water production in residential and tertiary sectors. Manufacturers still try to improve energy performance of heat pumps. However, a non-controlled phenomenon is limiting progress: frosting. Indeed, in some outdoor air temperature and relative humidity conditions, frost can form on the heat pump evaporator surface, leading to performance reduction. On the French market, almost 98 % of the heat pumps are using outdoor air as heat source and are thus affected. Despite more and more sophisticated defrosting strategies, the frosting/defrosting cyclic operation strongly reduces heat pump performance. For optimizing defrosting strategies, there is a need understanding frost appearance and growth mechanisms. This PhD work thus proposes to study frost formation and development on a cold plane plate. An in-depth bibliography study helped establishing databases gathering experimental points on frost thickness and frost density. Models and correlations of frost formation available in the literature have been reproduced and applied to the databases in order to evaluate their prediction capacity. The most performing models have been identified. Meanwhile, an experimental bench allowing visualization of frost formation and development on a cold plane plate has been set up. The sensitivity analysis on air temperature, cold plate temperature, air velocity and relative humidity allowed an evaluation of these parameters impact on frost formation, and more particularly on three of its properties thickness, density and thermal conductivity. Relative humidity and cold plate temperature have been identified as the leading parameters. One of the main results of this work was to highlight the frost crystal structure role on properties (i.e. density and thermal conductivity). Experimental data points obtained with the test bench have been compared to the results provided by literature models. Predictive methods identified as satisfying in the bibliography study gave similar results (from a statistical point of view). Perspectives for future work have also been proposed., Dans un objectif de réduction des consommations énergétiques et des impacts environnementaux, la pompe à chaleur (PAC) s'est imposée comme une alternative aux systèmes à combustion fossile pour le chauffage et la production d'eau chaude sanitaire dans les secteurs résidentiel et tertiaire. Les industriels ne cessent de chercher à accroitre la performance énergétique des pompes à chaleur. Toutefois, un phénomène encore mal maitrisé limite les progrès : le givrage. En effet, dans certaines conditions de température et d'humidité de l'air extérieur, du givre peut se former sur la surface de l'évaporateur de la PAC, provoquant ainsi une chute de performance. En France, près de 98 % des PAC du marché utilisent l'air extérieur comme source de chaleur et sont donc exposées à ce phénomène. Malgré des logiques de dégivrage de plus en plus sophistiquées mises en œuvre par les industriels, le fonctionnement cyclique givrage/dégivrage réduit fortement les performances des PAC. Pour optimiser les méthodes de dégivrage, il est nécessaire de comprendre en amont, les mécanismes d'apparition et de croissance du givre. Ce travail de thèse propose ainsi d'étudier la formation et le développement du givre sur une plaque plane refroidie. Une étude approfondie de la bibliographie a permis d'établir des bases de données regroupant des points expérimentaux de l'épaisseur et de la masse volumique du givre. Des modèles et corrélations de formation du givre disponibles dans la littérature ont été reproduits et appliqués à ces bases de données afin d'évaluer la capacité de prédiction de chacun de ces modèles. Les plus performants ont ainsi pu être identifiés. En parallèle, un banc d'essais a été conçu pour observer la formation et la croissance du givre sur une plaque plane. L'étude de sensibilité menée sur la température de l'air, la température de la plaque froide, la vitesse de l'air et l'humidité relative a permis d'évaluer l'impact de ces paramètres sur la formation du givre, et plus particulièrement sur trois de ses propriétés : l'épaisseur, la masse volumique et la conductivité thermique. L'humidité relative et la température de la plaque froide ont été identifiées comme les paramètres prépondérants. Un des résultats importants de ce travail a été de mettre en évidence le rôle de la structure du givre sur ses propriétés (masse volumique et conductivité). Les points expérimentaux obtenus sur le banc d'essais ont été comparés aux résultats issus des modèles de la littérature. Les méthodes de prédiction identifiées comme satisfaisantes dans la partie bibliographique de cette thèse ont fourni des résultats similaires d'un point de vue statistique. Des perspectives de travail ont également été proposées.

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

4 zettaoctets de données générées en 2013, 44 à l’horizon 2020 et 185 en 2025. Ces chiffres donnent le vertige. Ils illustrent parfaitement cette nouvelle ère du déluge de données, devenues un enjeu économique et sociétal majeur et dont le traitement se fait à la vitesse du maillon le plus faible dans un système informatique : le système de stockage. Il est donc crucial d’optimiser le fonctionnement de ce dernier. Lors de la dernière décennie, ces systèmes ont connu une révolution majeure, l’avènement des mémoires flash, et d’autres bouleversements sont à venir.Les mémoires flash contribue à une meilleure compréhension de ces révolutions. Il offre un éclairage sur l’intégration de ces mémoires dans les systèmes informatiques ainsi que sur leur comportement en performance et en consommation énergétique comparé aux systèmes de stockage traditionnels.Cet ouvrage présente également, dans leur intégralité, différentes méthodes permettant de mesurer la performance et la consommation énergétique des systèmes de stockage aussi bien pour les systèmes embarqués que pour ceux généralistes. C’est enfin à une exploration des mémoires du futur que les auteurs nous convient.

Présentation des modèles de simulation énergétique de certains poids lourds du projet EQUILIBRE.

In this thesis we study the problems of implementing a UNIX-like scalable file system on a hardware cache coherent NUMA manycore architecture. To this end, we use the TSAR manycore architecture and ALMOS, a UNIX-like operating system.The TSAR architecture presents, from the operating system point of view, three problems to which we offer a set of solutions. One of these problems is specific to the TSAR architecture while the others are common to existing coherent NUMA manycore.The first problem concerns the support of a physical memory that is larger than the virtual memory. This is due to the extended physical address space of TSAR, which is 256 times bigger than the virtual address space. To resolve this problem, we modified the structure of the kernel to decompose it into multiple communicating units.The second problem is the placement strategy to be used on the file system structures. To solve this problem, we implemented a strategy that evenly distributes the data on the different memory banks.The third problem is the synchronization of concurrent accesses to the file system. Our solution to resolve this problem uses multiple mechanisms. In particular, the solution uses an efficient lock-free mechanism that we designed, which synchronizes the accesses between several readers and a single writer.Experimental results show that: (1) structuring the kernel into multiple units does not deteriorate the performance and may even improve them; (2) our set of solutions allow us to give performances that scale better than NetBSD; (3) the placement strategy which distributes evenly the data is the most adapted for manycore architectures., Cette thèse porte sur l'étude des problèmes posés par l'implémentation d'un système de fichiers passant à l'échelle, pour un noyau de type UNIX sur une architecture manycore NUMA à cohérence de cache matérielle et à faible empreinte énergétique. Pour cette étude, nous prenons comme référence l'architecture manycore généraliste TSAR et le noyau de type UNIX ALMOS.L'architecture manycore visée pose trois problèmes pour lesquels nous apportons des réponses après avoir décrit les solutions existantes. L'un de ces problèmes est spécifique à l'architecture TSAR tandis que les deux autres sont généraux.Le premier problème concerne le support d'une mémoire physique plus grande que la mémoire virtuelle. Ceci est dû à l'espace d'adressage physique étendu de TSAR, lequel est 256 fois plus grand que l'espace d'adressage virtuel. Pour résoudre ce problème, nous avons profondément modifié la structure noyau pour le décomposer en plusieurs instances communicantes. La communication se fait alors principalement par passage de messages.Le deuxième problème concerne la stratégie de placement des structures du système de fichiers sur les nombreux bancs de mémoire. Pour résoudre ce problème nous avons implémenté une stratégie de distribution uniforme des données sur les différents bancs de mémoire.Le troisième problème concerne la synchronisation des accès concurrents. Pour résoudre ce problème, nous avons mis au point un mécanisme de synchronisation utilisant plusieurs mécanismes. En particulier, nous avons conçu un mécanisme lock-free efficace pour synchroniser les accès faits par plusieurs lecteurs et un écrivain. Les résultats expérimentaux montrent que : (1) l'utilisation d'une structure composée de plusieurs instances communicantes ne dégrade pas les performances du noyau et peut même les augmenter ; (2) l'ensemble des solutions utilisées permettent d'avoir des résultats qui passent mieux à l'échelle que le noyau NetBSD ; (3) la stratégie de placement la plus adaptée aux systèmes de fichiers pour les architectures manycore est celle distribuant uniformément les données.

Cold chain safety is a key parameter for urban distribution where the frequent door-opening induces a heat infiltration. In order to reduce heat and mass transfer, air curtain have recently been installed to protect the doorway of refrigerated truck. The aim of this work is to study this type of door insulation. Two CFD numerical models were developed to simulate the temperature and velocity fields in a closed refrigerated truck. These models showed that modifying the blowing velocity does not modify the air flow structure inside the cavity. Different air chutes were modelled. Numerical results demonstrate that the configuration with a convergent and an open duct strongly improves the air renewal. A numerical investigation was performed in order to study heat and mass infiltration rates during the opening. The infiltration flow rate is well predicted by the CFD model, except at the transition between both flow regimes. An experimental truck was equipped with an air curtain setup, composed by an ambient air jet, a cold air jet or a double jet. In parallel, a numerical CFD model was developed to study the influence of various parameters. Experimental and numerical results were found to be in good agreement. The maximum efficiency of the ambient air curtain is reached when the impact point of the jet occurs in the door plane at the ground level. This configuration is only relevant for short opening times. The double air curtain efficiently maintains the temperature homogeneity for short openings. The cold air curtain is the best configuration which strongly limits the temperature increase during the opening and allows important energy savings., La préservation de la chaîne du froid est un paramètre particulièrement important dans le cadre de la distribution urbaine, où les fréquentes ouvertures de portes induisent une charge thermique d’infiltration. Afin de réduire les transferts de masse et de chaleur et de protéger l’ouverture, des rideaux d’air ont récemment été installés au niveau de l’ouverture des camions frigorifiques. L’objet de la présente étude est d’étudier ce type confinement. Deux modèles CFD ont été développés pour simuler les champs de températures et de vitesses dans un camion réfrigéré clos. Ils ont permis de montrer que la variation de la vitesse de soufflage ne modifie pas de manière significative la structure des écoulements. Différents conduits d’air sont modélisés. Les résultats numériques montrent que la configuration avec un conduit ouvert améliore fortement le renouvellement d’air. Puis, une étude numérique est réalisée dans le but d’étudier les infiltrations de chaleur et de masse au cours de l’ouverture des portes. Ces écoulements sont bien prédits par le modèle CFD, excepté à la transition entre les deux régimes d’infiltration. Une caisse expérimentale a été équipée d’un dispositif de rideau d’air composé d’un jet ambiant, d’un jet froid ou d’un jet double. En parallèle, un modèle numérique CFD a été développé pour étudier l’influence de différents paramètres. Une bonne concordance entre les résultats numériques et expérimentaux a été observée. L’efficacité du rideau d’air ambiant est maximale lorsque le point d’impact du rideau se situe dans le plan de l’ouverture. Le rideau double maintient efficacement l’homogénéité de la température pour de courtes ouvertures. Le rideau d’air froid est la meilleur configuration, il limite fortement l’augmentation de température de l’enceinte et permet des gains énergétiques importants.

Originally designed as a response to a call for research about Mobility in Regions, the BETTI project began in mid-2011 thanks to ADEME funding. It involved researchers from 3 Ifsttar and Cerema teams. Aiming at improving our methods for mobility environmental diagnosis and their integration in public policies, it is part of a strategic environmental assessment approach (as an evaluation tool for mobility urban planning). As a result the DEEM tool was developed and updated. It is meant to standardize the estimation of fuel consumption and CO2 and pollutant emissions caused by the daily mobility in urban areas, on the basis of the survey data usually collected. Tests on several cities have allowed any new survey produced by Cerema to be now enriched by such estimates of mobility externalities, and the survey files are now released with a new standard treatment of the processed results. While the initial goal was to harmonize these estimates for all kinds of traffic on any urban territory, the standardization of the method proved impossible to achieve for freight transport, since there is no standard local data collection (urban freight transport surveys or traffic simulations, and especially the necessary 'cordon surveys' counting the traffic flows crossing the boundaries of the studied area). Produced assessments are used as decision support tools for local transport policy aiming at low carbon mobility, as shown in both Ph.D. dissertations included in this project., Initialement écrit en réponse au 1ier appel d'offre du Predit4 Go3 sur la mobilité dans les régions, le projet BETTI a vu le jour mi-2011 grâce au soutien de l'Ademe et a impliqué des chercheurs de Dest, d'Ease et de l'Era Mob au Cerema. Visant l'amélioration de nos méthodologies de diagnostic environnemental des mobilités et leur intégration dans les politiques publiques, le projet s'inscrit dans une démarche d'évaluation environnementale stratégique (outil éclairant les PDU, PLU, SCoT, ...).Y a été développé et actualisé le DEEM (Diagnostic Energie Emissions des Mobilités), outil standardisant l'estimation des consommations et émissions des déplacements quotidiens de voyageurs pour les régions urbaines. Ces estimations intègrent le recueil habituel de mobilité, grâce aux tests grandeur nature sur plusieurs agglomérations. Toute nouvelle enquête diffusée par le Cerema se voit désormais enrichie des estimations des externalités des déplacements, ainsi que d'une nouvelle exploitation standard analysant ces résultats. Alors que l'objectif était d'harmoniser ces estimations pour l'ensemble des trafics sur un territoire urbain, la standardisation de la méthode pour le transport de marchandises s'est avérée plus improbable, ne serait-ce que parce que les recueils locaux de données (transports de marchandises en ville ou simulations Freturb, et même enquêtes cordons en amont) ne sont pas standardisés. Les diagnostics produits servent d'outils d'aide à la décision en matière de politique locale de transports vers une mobilité bas carbone, comme le montrent les deux thèses soutenues dans le cadre de ce projet. La 1ère thèse vise à améliorer la compréhension de l'articulation temporelle à l'année des mobilités individuelles quotidiennes, de weekend et de longue distance en fonction des localisations résidentielles. Une typologie dégage des profils-types d'émissions annuelles de CO2 montrant l'intérêt de développer offres et services adaptés aux espaces du quotidien prioritairement pour les ruraux et petits pôles puis pour les banlieues des grandes aires urbaines. La 2ième thèse s'intéresse aux politiques locales de mobilité des personnes, à articuler pour contribuer à la réduction des émissions de CO2. Traitant de choix modal, d'accessibilité à l'emploi et de péage avec des critères d'impact CO2, d'équité et d'acceptabilité, elle montre qu'il vaut mieux s'intéresser à des mesures de politique des transports plutôt qu'à des mesures directement orientées CO2.

International audience; We can observe that the Open Data phenomenon is becoming increasingly important within public and private organizations. In this context a release strategy data will cause an expansion and a greater permeability digital enterprise boundary. These open data will indeed create more interactions with stakeholders who could capture and evolve the structure and function of these companies. In the first part, we present the outline of the Open Data and its impact on the business world. We then illustrate our presentation and the first results of the research project OPENRJ (PACA Labs device) which aims to build a federation of organizations who provide free and freely energy consumption in real-time to their buildings.; Nous pouvons observer que le phénomène d'Open Data prend de plus en plus d'ampleur au sein des organisations publiques et privées. Dans ce contexte une stratégie de libération des données va provoquer une extension et une plus grande perméabilité des frontières numériques des entreprises. Ces données ouvertes vont en effet créer plus d'interactions avec les parties prenantes qui vont s'approprier et faire évoluer la structure et les fonctions de ces entreprises. Dans une première partie, nous présenterons les grandes lignes de l'Open Data et ses conséquences sur le monde entrepreneurial. Nous illustrerons ensuite nos propos par la présentation et les premiers résultats du projet de recherche OPENRJ (Dispositif PACA Labs) qui vise à construire une fédération d'organisations qui mettent à disposition gratuitement et librement les consommations énergétiques en temps-réel de leurs bâtiments.

Facing the problems related to energy consumption in industrial sites, the awareness of energyconsumption takes its important. Design for energy efficiency aimed at improving the energy efficiencyproduction system has now become one of the approaches that arouses the most interest among researchers.This thesis proposes a redesign methodology for energy efficiency while keeping the manufacturingprocess unchanged. This methodology is based on two main steps: the analysis of production system and itscomponents based on an energy efficiency indicator to obtain a sufficiently precise energy consumptioncartography, the proposal of redesign scenario aimed at changing the current design based on differentguidelines. In terms of illustrations, a case study conducted in a machining center is used to illustrate themethodology proposed., Face aux problématiques liées à la consommation énergétique, les industriels prennent conscience de réduire cette consommation. Une des pistes possibles est de repenser les moyens de production qui dans la plupart des cas ont été conçus pour répondre principalement à des performances de productivité. Les solutions retenus mettent en œuvre des technologiques énergivores. En mettant en avant les contraintes énergétiques lors de la reconception des moyens de production, il est possible de réduire de manière significative la consommation énergétique sans pour autant changer le procédé.Cette thèse propose une méthodologie pour reconcevoir les moyens de production. Celle –ci s’appuie sur une approche « design for x » où x est l’efficacité énergétique. Dans un premier temps, l’analyse du moyen de production est effectuée et un indicateur d’efficacité et de gain potentiel a été défini. Cet indicateur est alors interprété lors de la reconception des moyens de production tout en s’assurant de la dépendance des actions de conception, évitant ainsi les transferts d’impacts. Ces actions sont structurées en 4 pistes de reconception. Cette méthodologie est illustrée à l’aide d’un cas d’étude.

Ce travail de Master étudie la performance et la consommation énergétique des bâtiments d'habitation pour personnes en formation. Il analyse la performance réelle d'un bâtiment Minergie-P-Eco®, compare sa consommation à d'autres résidences genevois, et met en perspective les tendances du sous-secteur d'habitation pour personnes en formation avec les valeurs moyennes du secteur résidentiel collectif. Les résultats montrent que la performance énergétique du cas d'étude est moins bonne que prévu. Tout de même, les bâtiments à très haute performance énergétique étudiés ont un IDC deux fois inférieur à la moyenne de l'échantillon de 502 MJ/m2SRE.an. La consommation d'eau dans les résidences est en moyenne de 138 litres par habitant et jour (proche de la moyenne suisse) et également plus faible dans les bâtiments neufs. La consommation électrique ménagère par habitant est deux fois plus faible (580 kWh/hab.an) dans les résidences et foyers étudiés que dans le secteur résidentiel collectif genevois. (…)

Conseil Scientifique de l'Ifsttar, CHAMPS-SUR-MARNE, FRANCE, 19-/11/2015 - 19/11/2015; Evalué positivement par le Predit4 dès 2009, le projet BETTI (2011-2015), impliquant des chercheurs de Dest, d'Ease et du Cerema, a finalement vu le jour grâce au seul soutien de l'Ademe. Le projet BETTI porte sur l'analyse des impacts environnementaux des mobilités. Il s'inscrit dans une démarche 'd'évaluation environnementale stratégique' en proposant une méthode d'élaboration de bilans locaux destinés aux politiques publiques. Grâce à plusieurs tests grandeur nature, l'outil DEEM (Diagnostic Energie Emissions des Mobilités) standardisant l'estimation des consommations et émissions de tous les déplacements quotidiens de voyageurs y a ainsi été développé pour les régions urbaines. Toute nouvelle enquête diffusée par le Cerema se voit désormais enrichie de ces estimations, ainsi que d'une exploitation standard analysant leurs résultats. La standardisation de la méthode pour le transport de marchandises n'a pas pu être réalisée, les recueils locaux de données (enquêtes transport de marchandises en ville, enquêtes cordon) n'existant pas eux-mêmes en standard. Les diagnostics produits servent d'outils d'aide à la décision en matière de politique locale de transports vers une mobilité bas carbone, comme le montrent également les deux thèses conduites dans le cadre de ce projet. La 1ère (thèse de Quang-Nguyen Nguyen) vise à améliorer la compréhension de l'articulation temporelle des mobilités individuelles sur une année en fonction des localisations résidentielles. La 2de (thèse de Claire Papaix) s'intéresse à l'évaluation économique des mesures politiques locales de mobilité à combiner pour contribuer à la réduction des émissions de CO2.

Comme il s’agit d’un travail exploratoire, nous poserons une hypothèse mais le but de ce mémoire ne sera pas de l’infirmer ou la confirmer. Il s’agira plutôt de proposer des pistes de réflexion. L’hypothèse que nous proposons est la suivante : la sociologie des pratiques alimente la réflexion sur la construction de ces outils par sa vision globale de la consommation et par son interrogation de la définition d’une consigne. Pour cela, nous établirons dans un premier temps une revue de littérature portant sur la consommation d’énergie, tant du point de vue des enjeux qui y sont reliés que des approches sociologiques utilisées pour son étude. Dans un deuxième temps, nous nous intéresserons au nouveau vecteur de changement comportemental qu’est la persuasion numérique. Dans un troisième et dernier temps, nous reviendrons sur les questions soulevées par la mise en tension de trois objets : la consommation énergétique, la sociologie des pratiques et la persuasion numérique.

International audience; Les applications récentes des réseaux de capteurs sans fil requièrent des appareils de petite taille, autonomes en énergie, et possédant une longue durée de vie. Il est donc crucial de simuler efficacement et fidèlement la durée de vie des capteurs au sein de ces réseaux. Les simulateurs de réseaux existants implémentent souvent des modèles simplifiés de consommation et de batterie. Par ailleurs, les modèles très réalistes de batterie, implémentés dans des simulateurs dédiés, sont trop complexes pour être utilisés pour la simulation de réseaux de capteurs de grande taille, et dont la durée à simuler peut atteindre des mois, voire des années. Dans ce papier nous présentons WiSeBat, un modèle de batterie et de consommation d'énergie optimisé pour les réseaux de capteurs, et son implémentation dans le simulateur WSNET. Nos résultats montrent que pour un surcoût de simulation minime, ce modèle permet d'obtenir une précision de 86 − 96% (contre une erreur supérieure à 2600% avec le modèle par défaut de WSNET) par rapport à un capteur réel. Dans un deuxième temps, nous utilisons WiSeBat pour comparer l'efficacité énergétique de X-MAC, ContikiMAC et 802.15.4.

1L'objectif principal de la thèse est une contribution à une meilleure connaissance de la consommation d'énergie et des émissions de carbone (CO2) dans le transport de marchandises. Pour cela, la thèse analyse l'efficacité énergétique et carbone de différentes formes de chaînes logistiques mises en oeuvre par les principaux distributeurs au Viêt-Nam et les compare avec des chaînes logistiques correspondantes en France. Hanoi est une ville en développement très rapide depuis l'ouverture de l'économie en 1986. Le développement de l'économie a entrainé l'augmentation de la population dans la zone urbaine dense, la motorisation du transport et une évolution importante des formes de distribution et des chaînes logistiques. Nous partons de travaux sur la quantification de l'énergie et des émissions de GES des chaînes logistiques en France et en Europe. Nous avons réalisé des enquêtes sur les chaînes de distributions vietnamiennes pour obtenir des données comparables et quantifier l'énergie consommée et les émissions en appliquant la méthode de quantification du CO2utilisée en France. Ceci nous permet de comparer l'efficacité énergétique et carbone de différentes formes de magasins sur le cas du yaourt et du blue-jeans entre le Vietnam et la France. Une enquête a été menée en face à face auprès des opérateurs (producteurs, transporteurs, distributeurs) et une enquête Web auprès des consommateurs Vietnamiens qui vont acheter ces produits aux magasins. A partir des données collectées sur le territoire de Hanoï, nous avons décrit les chaînes logistiques du yaourt et du blue-jean au Viêt-Nam depuis la matière première jusqu'au domicile du consommateur. Les différences entre types de distribution ou chaînes logistiques étudiées, portent notamment sur le type de magasin : petit magasin de centre-ville qui peut appartenir au producteur, à une chaîne de distribution ou être indépendant de l'un et de l'autre, supermarché et hypermarché des grands distributeurs Anthropic Greenhouse Gas Emissions (GHG), when concentrating in the atmosphere, cause climate change. The increase in greenhouse gases, including CO2 emissions in transport activity in general and freight transport in particular of contribute to global warming. Transportation is responsible for an increasing part of these emissions, mainly road transport and within transport; the share of goods (about one third) is increasing. Currently, a large and growing share of freight transport is organized by a few large retailers seeking to control logistics flows even further upstream and to organize theses flows for their own benefit.The main aim of the thesis is a contribution to a better understanding of energy consumption and carbon (CO2) emissions in the transportation of goods. For this, the thesis analyzes the energy and carbon efficiencies of various forms of supply chains implemented by major retailers in Vietnam and compares them with the corresponding supply chains in France. Hanoi is a very fast developing city since the opening of the economy in 1986. The economic development has drawn increasing population in the dense major urban areas, the motorization of transport and dramatic changes in the distribution and in the supply chains organization.The starting point of the thesis is a research result on quantifying energy and GHG emissions from supply chains in France and in Europe. We conducted surveys on the corresponding supply chains of Vietnamese distributions to obtain comparable data and quantify the energy consumption and emissions of CO2 by applying the quantification method used in France. This allows us to compare the energy and carbon efficiency of different forms of retail outlets in the cases studied of yoghurt and blue jeans between Vietnam and France.A survey was conducted face to face with the operators (producers, transporters, distributors) and a Web survey with consumers (in shopping trips) in Vietnam have bought these products in these retail outlets. Using the information collected in Hanoi, we describe the supply chains of yoghurt and jeans in Vietnam from the raw material up to the consumer's home. The differences between types of distribution or supply chains, relate in particular to the type of retail outlets: a shop can belong to the producer in Vietnam, a retailer in France or an independent shop and the supermarket and hypermarket to major distributors.Through these analyzes, we answer the following questions: What are the most efficient logistic organizations for energy and CO2 emissions of retail outlets? Energy consumptions in this analysis are diesel, gasoline, electricity and sometimes gas. For these different energies, we use the emission factors of the ?CO2 in transport services Information Guide? (ADEME 2012) and for electricity in Vietnam, the emission factor published by the Ministry of Natural Resource and Environment of Vietnam (2010).

Controlling and optimizing embedded system performance and power consumption is critical. In this context, estimation techniques are used when performing measurement campaigns is difficult due to time or financial constraints. This work targets the performance and power consumption evaluation of the secondary storage service in an embedded operating system using NAND flash memory. One way to manage flash memory is to used dedicated Flash File Systems (FFS). One can observe a lack of work in the literature concerning FFS performance and power consumption estimation techniques.The contributions presented in this thesis rely on a three steps performance and power consumption modeling methodology. During the exploration phase, we identify through micro-benchmarking the main elements of a FFS based system impacting performance and power consumption of the embedded system. In the modeling phase, this impact is represented by building models of various types. The main models types are the functional, performance and power consumption models. Models parameters are extracted through measurements on a real platform. During the simulation phase the models are implemented in a simulator. This tool allows obtaining performance and power consumption estimations concerning a flash-based storage system processing a given I/O workload.; Maitriser et optimiser les performances et la consommation énergétique dans les systèmes embarqués est aujourd'hui crucial. Pour ce faire, des techniques d'estimation de ces métriques sont utilisées dans des environnements où la réalisation de mesures est difficile. Ce travail cible l'évaluation des performances et de la consommation énergétique du service du stockage secondaire dans un système d'exploitation embarqué utilisant une mémoire flash NAND. L'un des moyens de gérer ce type de média est l'utilisation de systèmes de fichiers dédiés (Flash File Systems, FFS), pour lequel on peut constater un manque de travaux dans la littérature concernant les techniques d'estimation des performances et de la consommation. Les contributions apportées dans cette thèse s'articulent autour d'une méthodologie de modélisation pour l'estimation des performances et de la consommation des systèmes de stockage embarqués de type FFS. Cette méthodologie est divisée en trois phases. En phase d'exploration on identifie, via des micro-benchmarks, les éléments du système de stockage impactant les performances et la consommation du système embarqué. En phase de modélisation, cet impact est représenté sous la forme de modèles de différents types, dont les principaux sont les modèles fonctionnels, de performances et de consommation. Les paramètres de ces modèles sont extraits via des mesures. En phase de simulation, les modèles sont implémenté dans un simulateur, développé dans le cadre de cette thèse, permettant d'obtenir des estimations concernant les performances et la consommation d'un système de stockage à base de mémoire flash soumis à une charge d'entrées / sorties donnée.

National audience

Technological trends towards high-level integration combined with the increasing operating frequencies, made embedded systems design become more and more complex.The increase in number of computing resources in integrated circuit (IC) led toover-constrained systems.In fact, SoC (System on Chip) designers must reduce overall system costs, including board space, power consumption and development time.Although many researches have developed methodologies to deal with the emerging requirements of IC design, few of these focused on the power consumption constraint.While the highest accuracy is achieved at the lowest level, estimation time increases significantly when we move down to lower levels.Early power estimation is interesting since it allows to widely explore the architectural design space during the system level partitioning and to early adjust architectural design choices.EDPE estimates power consumption at the system levels and especially CABA (Cycle Accurate Bit Accurate) and TLM (Transaction Level Modelling) levels.The EDPE have been integrated into SoCLib library.The main goal of EDPE (Early Design Power Estimation) is to compare the power consumption of different design partitioning alternatives and chooses the best trade-off power/ performance.Experimental results show that EDPE (Early Design Power Estimation) method provides fast, yet accurate, early power estimation for MPSoCs (MultiprocessorSystem on Chip).EDPE uses few parameters per hardware components and is based on homogeneous and easy characterization method.EDPE is easily generalized to any virtual prototyping library., Depuis quelques années, les systèmes embarqués n’ont pas cessé d’évoluer. Cette évolution a conduit à des circuits de plus en plus complexes pouvant comporter plusieurs centaines de processeurs sur une même puce.Si la progression des techniques de fabrication des systèmes intégrés, a permis l’amélioration des performances de ces derniers en terme de temps et de capacité de traitement, elle a malheureusement amené une nouvelle contrainte de conception. En effet, cette nouvelle génération de systèmes consomme plus d’énergie et nécessite donc la prise en compte, pendant la phase de conception, des caractéristiques énergétiques dans le but de trouver le meilleur compromis (performance / énergie). Des études montrent qu’une estimation précoce de la consommation – i.e. au niveau comportemental – permet une meilleure diminution de l’énergie consommée par le système.L’outil EDPE (Early Design Power Estimation), objet de cette thèse, propose en réponse à ce besoin, une procédure permettant la caractérisation énergétique précoce d’une architecture de type MPSoC (MultiProcessor System on Chip) dans la phase de prototypage virtuel en System C. EDEP s’appuie sur des modèles de consommation par composant pour en déduire l’énergie dissipée par le système global lorsque le système est simulé au niveau CABA(Cycle Accurate Byte Accurate) ou encore TLM (Transaction Level Model). Les modèles proposés par EDPE, ont été intégrés dans la bibliothèque de prototypage virtuel SoClib. Ainsi, pendant la phase d’exploration architecturale, le concepteur dispose en plus des caractéristiques temporelles et spatiales de son circuit, d’une estimation précise de sa consommation énergétique.L’élaboration de modèles de consommation pour les différents composants matériels d’un système, à l’aide d’EDPE, est simple, homogène et facilement généralisable.Les résultats obtenus montrent la capacité d’EDPE à prédire la consommation énergétique de différentes applications logicielles déployées sur une même architecture matérielle de manière précise et rapide.

National audience

Le financement territorial de la recherche scientifique offre l’opportunité de développer de la recherche appliquée au sein de consortiums pluridisciplinaires. Sous les injonctions de transparence et de participation citoyenne, et dans le cadre de la promotion de technologies innovantes redynamisant un territoire, un laboratoire en SIC, et plus largement les laboratoires de recherche en sciences sociales interrogeant la question des usages, ont intérêt à intégrer de tels consortiums. Il s’agit alors de rester vigilant quant à la réception et la compréhension de notre méthodologie d’enquête et d’analyse sur les usages et les usagers, qui légitime notre positionnement scientifique. Il s’agit encore d’adopter une distance critique face aux attentes différenciées des nombreux acteurs, face au terrain et aux retours d’usages auxquels nous sommes confrontés et qui remodèlent nos « manières de faire » de la recherche au cœur d’un dispositif où interagissent les objets, les techniques, les usagers et les chercheurs.Dans le cadre du projet Pacalabs OpeNRJ, financé par la Région PACA, nous avons engagé une recherche sur les usages axée sur l’ouverture de données et le partage d’expériences liées à la consommation énergétique de bâtiments à usage collectif. Notre consortium réunit des acteurs pluridisciplinaires : le CSTB, Centre Scientifique et Technique du Bâtiment à Sophia Antipolis, le laboratoire I3M de recherche en Sciences de l’Information et de la Communication de l’Université de Nice Sophia Antipolis, en partenariat avec des acteurs professionnels et territoriaux : QUALISTEO, une entreprise qui développe des solutions de mesure et d’analyse des consommations énergétiques des bâtiments et une collectivité territoriale : la CASA, Communauté d’Agglomération de Sophia Antipolis. Nous visons le recrutement et l’équipement d’organisations publiques et privées régionales, prêtes à s’engager dans la collecte et la diffusion libre de données énergétiques de leurs bâtiments, sur un serveur dédié. L’« Open Data », l’ouverture ou la libération de données, peut être rapprochée du mouvement plus général de l’Open Knowledge, de la diffusion de connaissances libres. Elle s’est aussi rapidement instaurée sur le socle de l’ouverture de données publiques. Renouvelant la question de la transparence démocratique, le mouvement n’est encore adopté que par un nombre restreint de collectivités territoriales, en France, mais suscite un réel intérêt du côté des différents acteurs publics et privés du territoire. La perspective principale de la connaissance, dimension qui s’attachera plus précisément à définir ce que sont les données, quelles sont les pratiques professionnelles, de recherche et citoyennes qu’elles génèrent et qui peuvent se constituer en connaissance, construit notre approche amont de l’accès public à un dispositif sociotechnique de diffusion de données ouvertes, données qu’il s’agira encore de réutiliser, en visant leur appropriation par les usagers. Cette approche par les usages vise la construction d’un écosystème de la libération de données. D’un point de vue méthodologique, notre communauté d’usagers, typologisée en offreurs et utilisateurs de données, est soumise à différents questionnaires, entretiens semi-directifs, recueil de témoignages par le biais de récits d’expérience et pratiques de focus group, instaurant une approche ethnographique qualitative de ces usagers et de leurs usages. Nos outils d’enquête et d’analyse visent une démarche de co-conception, en appelant aux retours d’usages des différents utilisateurs, et visant l’évaluation et la co-construction de services, générés par l’ouverture des données énergétiques et territoriales, services qui produiront de nouveaux usages. Or, les premières avancées de la recherche sur les innovations et les usages liés à l’ouverture de données, montrent la place prépondérante qu’occupent les Leader Users ou usagers-concepteurs aux fortes compétences techniques (Von Hippel, 2005 ; FING, 2011), dans la catégorie des usagers innovants. Notre programme de recherche comprend d’ailleurs l’organisation d’un Hackathon, s’adressant nécessairement à ce type d’usagers, afin de co-construire ces nouveaux services générés par la libération des données. Il est intéressant de croiser la « domination » des compétences techniques de cet environnement à nos premiers éléments d’enquête. Ceux-ci suggèrent, parmi la communauté d’experts interrogés, un manque d’aisance vis-à-vis des données ouvertes et de leur utilisation. Notre interrogation devient plus aiguisée : en quel sens l’usage d’une technique n’est-il pas limité à un groupe primaire, mais peut s’inscrire dans un collectif plus large (Cf. Flichy, 2008) ? En quel sens l’ouverture de données peut-elle donner accès à une connaissance pratique, c’est-à-dire articulant savoirs, savoir-faire et compétences, en vue d’usages sociaux partagés ? De manière plus générale, nous aspirons à ce que la question de l’ouverture des données sous l’angle des usages nous permette de réinterroger la dimension pratique et sociale de différents processus de reconfiguration des savoirs au sein d’un écosystème ouvert.

Une nouvelle méthode standardisée de diagnostic environnemental des déplacements urbains est proposée suite à un travail collaboratif incluant l'Ifsttar, l'Ademe et le Cerema. Centrée sur l'analyse des mobilités, la démarche relie les comportements de mobilité à leurs consommations énergétiques et émissions de polluants. Les résultats aident à l'élaboration et à l’évaluation des politiques de transports et d'aménagement.

Thermal insulation is essential in several types of MEMS (Micro electro mechanical systems). Depending on the device, insulation can reduce the device’s power consumption, decrease its response time, or increase its sensitivity. Existing thermal insulation materials are difficult to integrate as thick layers in silicon-based devices. Because of this, the most commonly used approach is to integrate the areas requiring insulation on thin membranes. This provides effective insulation, but restricts the design of the device and the membrane’s fragility makes the device’s fabrication and use more complicated. Poreux silicon is easy to integrate as it is made by electrochemical etching of crystalline silicon substrates. 100 µm thick layers can easily be fabricated and its thermal conductivity is 2-3 orders of magnitude lower than that of bulk silicon. However, its porosity causes other problems : low chemical resistance, its structure is unstable above 400°C, and reduced mechanical stability. The ease of integration of porous semiconductors remains a major advantage, so we aim to reduce the disadvantages of these materials in order to help their integration in microfabricated devices. The first approach we developed was to amorphise porous Si by irradiating it with heavy ions. We have shown that amorphisation of porous Si, even partial, causes a reduction of its thermal conductivity without damaging its porous structure. In this way a reduction in thermal conductivity by up to a factor of three can be achieved. The second approach was to develop a new material. Porous SiC was chosen, as bulk SiC has exceptional physical properties which are superior to those of silicon. We carried out a systematic study of the porosification process of SiC versus HF concentration and current, which enabled us to make thick (100 µm) and uniform layers. We have implemented a system for measuring thermal conductivity using the “3 omega” technique and used it to measure the thermal conductivity of porous SiC. Our results show that the thermal conductivity of porous SiC is about two orders of magnitude lower than that of bulk SiC. We have also shown that porous SiC is resistant to all chemical commonly used in microfabrication, and is stable up to at least 1000°C., L'isolation thermique est essentielle dans de nombreux types de MEMS (micro-systèmes électro-mécaniques). Selon le type de dispositif, l'isolation permet de réduire la consommation d'énergie, diminuer le temps de réponse, ou augmenter sa sensibilité. Les matériaux d'isolation thermique actuellement disponibles sont difficiles à intégrer en couche épaisse dans des dispositifs en silicium. À cause de cela, l'approche la plus utilisée pour l'isolation est d'intégrer les zones à isoler sur des membranes minces (~ 1 µm). Cela assure une bonne isolation, mais est restrictif pour la conception du dispositif et la fragilité des membranes complique la fabrication et l'utilisation de celui-ci. Le silicium poreux est facile à intégrer puisqu'il est fabriqué par gravure électrochimique de substrats de Si cristallin. On peut aisément fabriquer des couches épaisses (100 µm) et sa conductivité thermique est 2-3 ordres de grandeur plus faible que celle du Si massif. Par contre sa porosité cause des problèmes : mauvaise résistance chimique, structure instable au-delà de 400°C, et tenue mécanique réduite. La facilité d'intégration des semiconducteurs poreux est un atout majeur, et nous visons donc de réduire les désavantages de ces matériaux afin de favoriser leur intégration dans des dispositifs en silicium. La première approche qui a été développée consiste à amorphiser le Si poreux en l'irradiant avec des ions à haute énergie (uranium, 110 MeV). Nous avons montré que l'amorphisation, même partielle, du Si poreux entraîne une diminution de sa conductivité thermique, sans endommager sa structure poreuse. On peut atteindre ainsi une réduction de conductivité thermique jusqu’à un facteur de trois. La seconde approche est de développer un nouveau matériau. Le SiC poreux a été choisi, puisque le SiC massif a des propriétés physiques exceptionnelles et supérieures à celles du silicium. Nous avons mené une étude systématique de la porosification du SiC en fonction de la concentration en HF et le courant, ce qui nous a permis de fabriquer des couches poreuses uniformes d’une épaisseur d’environ 100 µm. Nous avons implémenté un banc de mesure de la conductivité thermique par la méthode « 3 oméga » et l'avons utilisé pour mesurer la conductivité thermique du SiC poreux. Nos résultats montrent que la conductivité thermique du SiC poreux est environ deux ordres de grandeur plus faible que celle du SiC massif. Nous avons aussi montré que le SiC poreux est résistant à tous les produits chimiques typiquement utilisés en microfabrication et est stable jusqu'à au moins 1000°C.

Wireless mesh networks (WMN) are a promising solution to support high data rate and increase the capacity provided to users, e.g. for meeting the requirements of mobile multimedia applications. However, the rapid growth of traffic load generated by the terminals is accompanied by an unsustainable increase of energy consumption, which becomes a hot societal and economical challenges. This thesis relates to the problem of the optimization of network capacity and energy consumption of wireless mesh networks. The network capacity is defined as the maximum achievable total traffic in the network per unit time. This thesis is divided into four main parts. First, we address the problem of improvement of the capacity of 802.11 wireless mesh networks. We highlight some insensible properties and deterministic factors of the capacity, while it is directly related to a bottleneck problem. Then, we propose a joint TDMA/CSMA scheduling strategy for solving the bottleneck issue in the network. Second, we focus on broadband wireless mesh networks based on time-frequency resource management. In order to get theoretical bounds on the network performances, we formulate optimization models based on linear programming and column generation algorithm. These models lead to compute an optimal offline configuration which maximizes the network capacity with low energy consumption. A realistic SINR model of the physical layer allows the nodes to perform continuous power control and use a discrete set of data rates. Third, we use the optimization models to provide practical engineering insights on WMN. We briefly study the tradeoff between network capacity and energy consumption using a realistic physical layer and SINR interference model. Finally, we focus on capacity and energy optimization for heterogeneous cellular networks. We develop, first, optimization tools to calculate an optimal configuration of the network that maximizes the network capacity with low energy consumption. We second propose a heuristic algorithm that calculates a scheduling and partial sleeping of base stations in two different strategies, called LAFS and MAFS.; Les réseaux maillés sans fil sont une solution efficace, de plus en plus mise en œuvre en tant qu'infrastructure, pour interconnecter les stations d'accès des réseaux radio. Ces réseaux doivent absorber une croissance très forte du trafic généré par les terminaux de nouvelle génération. Cependant, l'augmentation du prix de l'énergie, ainsi que les préoccupations écologiques et sanitaires, poussent à s'intéresser à la minimisation de la consommation énergétique de ces réseaux. Ces travaux de thèse s'inscrivent dans les problématiques d'optimisation de la capacité et de la minimisation de la consommation énergétique globale des réseaux radio maillés. Nous définissons la capacité d'un réseau comme la quantité de trafic que le réseau peut supporter par unité de temps. Ces travaux s'articulent autour de quatre axes. Tout d'abord, nous abordons le problème d'amélioration de la capacité des réseaux radio maillés de type WIFI où l'accès au médium radio se base sur le protocole d'accès CSMA/CA. Nous mettons en lumière, les facteurs déterminants qui impactent la capacité du réseau, et l'existence d'un goulot d'étranglement qui limite cette capacité du réseau. Ensuite, nous proposons une architecture de communication basée sur l'utilisation conjointe de CSMA/CA et de TDMA afin de résoudre ce problème de goulot d'étranglement. Dans la deuxième partie de cette thèse, nous nous intéressons aux réseaux maillés sans fil basés sur un partage des ressources temps-fréquence. Afin de calculer des bornes théoriques sur les performances du réseau, nous développons des modèles d'optimisation basés sur la programmation linéaire et la technique de génération de colonnes. Ces modèles d'optimisation intègrent un modèle d'interférence SINR avec contrôle de puissance continue et variation de taux de transmission. Ils permettent, en particulier, de calculer une configuration optimale du réseau qui maximise la capacité ou minimise la consommation d'énergie. Ensuite, dans le troisième axe de recherche, nous étudions en détail le compromis entre la capacité du réseau et la consommation énergétique. Nous mettons en évidence plusieurs résultats d'ingénierie nécessaires pour un fonctionnement optimal d'un réseau maillé sans fil. Enfin, nous nous focalisons sur les réseaux cellulaires hétérogènes. Nous proposons des outils d'optimisation calculant une configuration optimale des stations de base qui maximise la capacité du réseau avec une consommation efficace d'énergie. Ensuite, afin d'économiser l'énergie, nous proposons une heuristique calculant un ordonnancement des stations et leur mise en mode d'endormissement partiel selon deux stratégies différentes, nommées LAFS et MAFS.

Les projections climatiques prévoient une amplification du réchauffement climatique, potentiellement exacerbée en milieu urbain du fait du phénomène d’îlot de chaleur urbain. La recrudescence d’évènements extrêmes comme les canicules peut avoir des conséquences écologiques, sanitaires, et économiques dramatiques à l’échelle des villes qui concentrent la population. Parmi les mesures d’adaptation visant à améliorer le confort climatique et la demande énergétique, la climatisation et le verdissement urbain constituent deux leviers d’action aux effets parfois antagonistes. Ce travail de thèse – mené dans le cadre des trois projets de recherche CLIM2, MUSCADE et VegDUD, propose d’évaluer ces effets par des simulations du climat urbain à l’échelle de l’agglomération parisienne. La modélisation repose en particulier sur le modèle de canopée urbaine TEB qui permet de simuler les échanges de chaleur, d’eau et de quantité de mouvement entre les surfaces urbaines et l’atmosphère, et depuis peu l’énergétique des bâtiments et des indices de confort thermique dans les bâtiments et dans les rues. Afin d’améliorer la prise en compte de la végétation urbaine dans TEB, un modèle de toitures végétalisées extensives a tout d’abord été développé et évalué. Différentes pratiques d’arrosage de la végétation urbaine au sol ou sur les toits ont également été paramétrées. Les scénarios d’adaptation de la ville de Paris par la climatisation, évalués dans le cadre de CLIM2 pour la canicule 2003 par des simulations couplées de TEB avec un modèle atmosphérique, ont mis en évidence que toutes les formes de climatisation qui rejettent de la chaleur dans l’atmosphère (sèche ou humide) génèrent une augmentation de la température des rues au niveau des piétons. Ce réchauffement, proportionnel à la puissance des rejets de chaleur sensible dans l’atmosphère, est en moyenne de 0.5 à 2°C, selon le niveau de déploiement de la climatisation. Différentes stratégies de verdissement ont ensuite été mises en œuvre et évaluées toujours sur Paris, en faisant varier soit la végétation au sol (plusieurs taux et types de végétation testés), soit celle en toiture (avec ou sans arrosage), soit les deux. Ces simulations, réalisées dans la configuration générale du projet MUSCADE, i.e. en mode forcé avec une version de TEB disposant d’un générateur dynamique d’îlot de chaleur urbain, ont montré que l’augmentation de la couverture végétale au sol a un pouvoir rafraîchissant plus efficace que les toitures végétalisées, et ce d’autant plus que le taux de verdissement et que la proportion d’arbres sont importants. Les toitures végétalisées quant à elles constituent le moyen le plus efficace de réduire la consommation d’énergie, non seulement estivale mais aussi à l’échelle annuelle, essentiellement grâce à leur pouvoir isolant.