Dr. Aurélien JEAN

(Soutenance de thèse le 8 décembre 2015)

Thèse de doctorat en Physique du bâtiment intitulée :"Contribution à l’Étude des Parois Complexes Végétalisées (PCV): Évaluation de la Performance Énergétique Globale en Climat Tropical Humide", sous la direction de Monsieur Frédéric MIRANVILLE.

Composition du jury :

• Monsieur Alain BASTIDE, Professeur, Université de La Réunion
• Monsieur Stéphane GUICHARD, Chercheur, Ecole d’Ingénieurs CESI
• Monsieur Teddy LIBELLE, Docteur, Université de La Réunion
• Monsieur Fréderic MIRANVILLE, Professeur, Université de La Réunion
• Monsieur Belkacem ZEGHMATI, Professeur, Université de Perpignan Via Domitia
• Monsieur Georges ZISSIS, Professeur, Université Paul Sabatier Toulouse 3

Résumé :

Contexte du sujet : Le changement climatique d’origine anthropique, mis en exergue par le GIEC, conduit à revoir les politiques énergétiques à toutes les échelles de la société Française. Parmi celles-ci, le parc immobilier est l’un des postes les plus énergivores (47%). Ce constat est également valide à l’échelle de l’île de La Réunion (département français dans l’océan Indien), dont le climat tropical humide induit une forte utilisation de la climatisation. Dans le but de limiter les consommations énergétiques, et en vue d’atteindre le confort thermique par des systèmes passifs, l’une des actions majeures est la réduction de la surchauffe des bâtiments. L’utilisation des Parois Complexes Végétalisées (PCV) représente une solution potentielle à cette problématique.

Objectifs : Nous savons que les toitures végétales intensives (PCVThci ) sont présentes depuis plusieurs millénaires dans les pays scandinaves, mais cette solution est-elle adaptable à La Réunion? Et dans l’affirmative, quelle solution technique permettrait d’adapter les PCV au mode constructif réunionnais? (structures légères). D’autre part, comment prévoir de façon fiable et reproductible le comportement et la performance énergétique des PCV ? Afin de répondre à ces questions, une méthode basée sur l’expérimentation et la modélisation est mise en œuvre.

Expérimentation : Une étude à échelle réduite in situ a été menée afin de tester l’adéquation des PCV avec le climat réunionnais. Puis, suite à divers développements métrologiques, associés à la superficie de la surface d’observation, la PCV testée a été adaptée aux structures légères. Deux approches ont été utilisées: la réduction de masse d’une toiture végétalisée extensive classique (PCVThce), et la création d’une approche innovante (PCVX).

Modélisation numérique : Un code de calcul dédié a été créé : PcvBât. Fort de ses 28 000 lignes de code, PcvBât modélise les transferts thermiques, hydriques et hygriques considérés ainsi que leurs interactions. La modélisation du bâtiment est effectuée par la plateforme d’expérimentation numérique nodale Isolab à laquelle il est intégré sous forme de module. À cette fin, la gestion de la résolution couplée des champs thermiques, hydriques et hygriques et de leurs convergences fut nécessaire.

Résultats : Il ressort de cette étude que les PCV sont adaptables à La Réunion. À cette fin, une approche innovante a permis de développer un prototype (la PCVX) ayant la capacité d’ouvrir un nouveau secteur d’activité : les PCV sur structures légères (exportables dans toute la ceinture tropicale). Il fait l’objet d’une procédure de dépôt de brevet. Enfin, il ressort que les modèles mis en œuvre considèrent l’ensemble des phénomènes physiques prépondérants.


Mots-clés :
Paroi Complexe Végétalisée (PCV) ; Efficacité énergétique ; Expérimentation in situ à échelle réduite ; Métrologie ; Modélisation semi-détaillée ; Système d’état ; PcvBât

Dr. Christelle HATIK

(Soutenance de thèse le 11 décembre 2015)

Thèse de doctorat en Mécanique et Environnement intitulée :"Proposition de scénarios de gestion raisonnée des déchets en vue de leur valorisation énergétique en milieu insulaire", sous la direction de Madame Lætitia ADELARD.

Composition du jury :

• Madame Laëtitia ADELARD, Maître de Conférences, H.D.R., Université de La Réunion
• Madame Bienvenue Ranaivo RABEHAJA, Professeur, Université d’Antananarivo
• Monsieur Jean-Claude GATINA, Professeur, Université de La Réunion
• Monsieur Dominique MORAU, Maître de Conférences,  Université de La Réunion
• Monsieur Henritiana RAKOTONDRAMIARANA, Maître de Conférences, Université d’Antananarivo
• Monsieur Belkacem ZEGHMATI, Professeur, Université de Perpignan

Résumé:

La société de consommation dans laquelle, nous évoluons est génératrice de beaucoup de pollutions notamment de déchets. Cette croissance exponentielle de détritus, nous amène à reconsidérer nos habitudes de consommation et notre vision du système actuel. C’est dans une réelle prise de conscience des dégâts occasionnés que nous pourrons agir pour améliorer ces failles dans un but optimisation et de performances. C’est pourquoi, nous avons choisi d’étudier la gestion des déchets afin de pouvoir répondre à ces objectifs et proposer des scénarios de gestion et de traitement des déchets adaptés aux territoires étudiés. Pour mener à bien cette étude, nous nous sommes intéressés à l’île de la Réunion permettant ainsi à contribuer au développement des territoires insulaires.
Autour de cette problématique, nous nous sommes attachés principalement à développer une démarche méthodologique permettant de composer différents scénarios de déchets. Afin de réaliser la création des scénarios, nous avons mis en oeuvre un outil de simulation et de modélisation de traitement et de gestion des déchets.
Pour cela, nous avons développé une méthode, une approche descriptive qui nous permet de présenter de manière intelligible toutes les entités qui composent le système de traitement des déchets ainsi que les flux de matière et d'énergie qui interfèrent avec les systèmes observés. Nous commençons par une phase d'identification où toutes les entités observées (flux et systèmes) sont clairement définies, nous poursuivons la description par une phase de caractérisation où nous définissons et renseignons tous les paramètres d'observation des flux et des systèmes.
Sur cette base, nous avons mis au point un outil de simulation de gestion et de traitement des déchets. La conception de l’outil, nécessite donc une connaissance précise des éléments constituant chacun des niveaux d’observation étudiés. Cette observation du système par l’observation des flux, nous a permis de mettre en évidence les phases de traitement autour des étapes de stockage, de transport et de transformation. C’est notamment au travers de ces indices qu’il nous a été possible d’identifier les paramètres de gestion à considérer afin de répondre à nos problématiques de coûts et d’environnement. A ce stade, l’outil permet une acquisition de données détaillées à toutes les phases de gestion afin d’établir un certain nombre de scénarii de gestion des déchets.
Une fois, les scénarios mis en oeuvre dans l’outil, une analyse multicritères développée à partir de l’outil de calcul PROMETHEE est réalisée afin permettre le classement des différentes alternatives possibles dans un but d’aide à la décision. Cette analyse s’est avérée pertinente dans le choix des meilleurs scénarios de gestion et de traitement des déchets. Et nous permet de conduire une réflexion la moins orientée possible afin d’assurer une bonne crédibilité des choix et décisions à retenir.

Mots-clés :
Gestion raisonnée des déchets ; Scénarios ; Analyse systémique ; Outil de simulation, Analyse Multicritères.

Dr. Hadja Maïmouna DIAGNE

(Soutenance de thèse le 28 avril 2015)

Thèse de doctorat en Énergétique intitulée : " Gestion intelligente du réseau électrique Réunionnais. Prévision de la ressource solaire en milieu insulaire ", sous la direction de Monsieur Alfred Philippe LAURET.

Composition du jury :

• Monsieur Philippe BLANC, Ingénieur de Recherche, MINES ParisTech
• Monsieur Rémy COURDIER, Professeur, Université de La Réunion
• Monsieur Mathieu DAVID, Maître de Conférences, Université de La Réunion
• Monsieur Philippe LAURET, Professeur, Université de La Réunion
• Monsieur Richard PEREZ, Professeur, University at Albany, State University of New York
• Monsieur Philippe POGGI, Professeur, Université de Corse

Résumé :
L’intégration de la production des énergies renouvelables intermittentes dans le mix énergétique est aujourd’hui limitée à un seuil de 30 % de la puissance totale produite. Cette mesure vise à assurer la sécurité de l’alimentation électrique des réseaux insulaires en France. La levée de ce verrou technique ne pourra se faire qu’en apportant des solutions au caractère intermittent des sources d’énergies éolienne et photovoltaïque. Les difficultés énergétiques auxquelles sont confrontés aujourd’hui les milieux insulaires préfigurent celles que rencontrera la planète à plus ou moins long terme. Ces territoires sont des laboratoires uniques pour éprouver les nouvelles technologies de stockage, de gestion et de prévision de l’énergie. La contribution de ce travail de thèse se focalise sur la prévision du rayonnement solaire global à différents horizons de temps car la puissance photovoltaïque produite découle directement de l’intensité du rayonnement solaire global.

Dans un premier temps, l’étude bibliographique a permis de classer les modèles de prévision numériques et les modèles de prévision statistiques en fonction de la résolution spatiale et temporelle. Par ailleurs, elle montre que les meilleurs performances sont obtenues avec les modèles hybrides.

Dans un deuxième temps, un modèle de prévisions à court terme (J+1) est proposé avec le modèle Weather Research and Forecasting (WRF) et un réseau de neurone bayésien. L’hybridation de ces deux méthodes améliore les performances de prévisions à J+1.

Dans un troisiÈme temps, un modèle de prévision à très court terme (t+h) est proposé avec le modèle hybride de Kalman. Cette méthode produit d’une part une prévision énergétique et d’autre part une prévision multi-horizon. La comparaison de la performance de ces modèles avec la méthode de référence dite de persistance montre une amélioration de la qualité de la prévision. Enfin, la combinaison du filtre de Kalman avec le modèle numérique WRF permet une mise en oeuvre opérationnelle de la prévision

Dr. Emeric TAPACHES

(Soutenance de thèse le 29 avril 2015)

Thèse de doctorat enPhysique énergétique intitulée : " Estimation du Potentiel de la Technologie Solaire Thermodynamique à Concentration en Climat Non Désertique — Application à La Réunion ", sous la direction de Monsieur Franck LUCAS.

Composition du jury :

• Monsieur Jean-Jacques BEZIAN, Ingénieur de Recherches, H.D.R., École de Mines d’Albi
• Monsieur Philippe BLANC, Ingénieur de Recherche, MINES ParisTech
• Monsieur Philippe LAURET, Professeur, Université de La Réunion
• Monsieur Franck LUCAS, Maître de Conférences, H.D.R., Université de Polynésie Française
• Monsieur Gabriel OLALDE, Directeur de Recherche, CNRS-PROMES- ODEILLO
• Monsieur Richard PEREZ, Professeur, University at Albany, State University of New York
• Monsieur Michel PONS, Directeur de Recherches, CNRS-LIMSI Orsay

Résumé :
Cette thèse porte sur l’étude de la ressource solaire directe reçue à La Réunion et sur la modélisation numérique d’une centrale solaire thermodynamique constituée : 1/d’un champ de capteurs linéaires de Fresnel dans lequel circule une huile de synthèse ; 2/de deux stocks de chaleur sensible ; 3/ d’un cycle organique de Rankine. L’objectif est d’évaluer les performances d’une telle centrale fonctionnant dans une région de l’île identifiée comme favorable.
Pour répondre à cet objectif, plusieurs travaux ont été menés : (i) une carte de l’ensoleillement direct normal reçu en moyenne au cours d’une année a été réalisée à partir des images du satellite MeteoSat 7 pour le territoire de la Réunion. Cette carte a permis d’évaluer la disponibilité de cette ressource ; (ii) un nouveau modèle de décomposition du rayonnement global en rayonnement diffus a été développé à partir de mesures effectuées à Saint-Pierre. Ce modèle se base sur la représentation des plus fortes probabilités d’occurrence de la fraction de diffus ; (iii) La géométrie du capteur et le rayonnement direct qu’il concentre ont été modélisés à partir d’un code de lancer de rayons existant. Ce code a été utilisé, d’une part, pour dimensionner le capteur à l’aide d’une méthode d’optimisation. Et d’autre part, pour mettre en place une méthode de simulation « rapide » des distributions de flux absorbé par les éléments du récepteur linéaire à l’aide d’abaques ; (iv) Le comportement thermique du capteur solaire a été modélisé en dynamique avec une approche nodale ; (v) Le productible annuel d’une centrale fonctionnant dans le sud de l’île a été simulé selon des procédures de régulation et de contrôle commande mise en place pour une stratégie de production adaptée aux besoins de l’île.
Les modèles qui ont été développés durant cette thèse sont des outils d’aide au dimensionnement et permettent l’étude des stratégies de contrôle commande d'une centrale solaire thermodynamique à capteur linéaire de Fresnel.

Dr. Bruno MALET-DAMOUR

Contact : bruno.malet-damour[at]univ-reunion.remove-this.fr

(Soutenance de thèse le 7 décembre 2015)

Thèse de doctorat en Physique du bâtiment intitulée :"Contribution à l’étude des Dispositifs de Guides Lumineux Tubulaires (D.G.L.T.) appliqués au Bâtiment: expérimentation, modélisation et validation ", sous la direction de Monsieur Harry BOYER.

Composition du jury :

• Monsieur Dimitri BIGOT, Maître de Conférences, Université de La Réunion
• Monsieur Harry BOYER, Professeur, Université de La Réunion
• Monsieur Stéphane GUICHARD, Chercheur, Ecole d’Ingénieurs CESI
• Monsieur Chi Yun JIM, Professeur, Université de Hong Kong
• Monsieur Jean-Philippe PRAENE, Maître de Conférences, Université de La Réunion
• Monsieur Belkacem ZEGHMATI, Professeur, Université de Perpignan Via Domitia
• Monsieur Georges ZISSIS, Professeur, Université Paul Sabatier Toulouse 3

Résumé:

Concevoir un bâtiment avec des préoccupations de confort et de maitrise de l’énergie est un enjeu primordial. Dans le contexte mondial alarmant, tant sur le plan énergétique que climatique, le secteur du bâtiment est pointé du doigt. En France, l’éclairage fait partie des mauvais élèves comparés aux autres pays européens. Le pays accuse un certain retard dans la qualité de l’éclairage tertiaire ou résidentiel en termes de performance énergétique, confort visuel ou santé au travail.

L’organisation de « 2015, Année de la Lumière en France » par l’ONU, l’UNESCO et le CNOP montre qu’un changement tend à s’opérer dans les consciences.
L’île de La Réunion, compte tenu de son fort gisement solaire, est une terre de choix pour expérimenter des dispositifs novateurs dans l’apport de lumière naturelle au sein des bâtiments. Pour cela, l’approche physique du phénomène offre des perspectives de prédiction où l’étude théorique d’aujourd’hui fera le bâtiment de demain.
En débutant par une approche généraliste, ce manuscrit de thèse se veut être le plus exhaustif possible dans l’étude bibliographique, expérimentale et modélisation du comportement des DGLT-R (Dispositifs de Guides Lumineux Tubulaires Réfléchissants) appliqués au bâtiment.

Notre prospection bibliographique nous a révélé que ce procédé est couramment commercialisé et installé à l’échelle internationale sur les bâtiments soucieux de leur impact environnemental ou du bien-être de leurs occupants. Cependant, la littérature montre également qu’ils sont peu étudiés et que les approches ne peuvent être appliquées à tous types de climats. Dans ce cadre, une étude expérimentale à échelle réelle, comprenant de nombreux scénarios, a été menée en vue de créer une base de données de mesures expérimentales unique et comprendre les phénomènes mis en jeu.

La modélisation semi-empirique possède à la fois des atouts et des inconvénients. Forte de simplicité, elle reste toutefois limitée à une configuration ou un climat particulier.
À cette problématique, ces travaux de recherche offrent une solution : un outil numérique de modélisation dédié, assurant la génération des modèles au départ de mesures à effectuer, nommé HEMERA. Il utilise la puissance des algorithmes génétiques pour offrir une solution efficace à un problème local. Le code de calcul CODYRUN est le support de validation du modèle généré pour le climat de La Réunion. Ce code de calcul bénéficie d’une expérience et d’un développement de plus de 20 ans au sein du laboratoire PIMENT.

Mots –clés :
Éclairement naturel, Bâtiment, Économie d’énergie, Conduit de lumière, HEMERA, CODYRUN, Générateur de modèle, DGLT, SHADECO, Coefficients Empiriques Climatiques (CEC)