Approche multicritère pour la recherche de site et l'optimisation de technologies d'énergies marines renouvelables

Multi-criteria approach for site evaluation and marine renewable energy technologies optimization

• Auteur / Autrice : Nicolas Maslov Jayet de Gercourt
• Direction : Christophe Claramunt, Jean-Frédéric Charpentier
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Géomatique
• Date : Soutenance le 29/01/2015
• Etablissement(s) : Brest
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la mer (Plouzané, Finistère)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de recherche de l'Ecole navale (Brest)
• Jury : Président / Présidente : Mohamed Benbouzid
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Christophe Claramunt, Jean-Frédéric Charpentier, Mohamed Benbouzid, Marie Hélène de Sède-Marceau, Stéphan Astier, David Brosset
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Marie Hélène de Sède-Marceau, Stéphan Astier

Mots clés

Mots clés contrôlés

Système d'information géographique

Énergie des mers

Mots clés libres

Énergie marine renouvelable

SIG

Analyse multicritère

Aide à la décision

Potentiel énergétique

Évaluation de site

Electre III

Algorithme génétique

Marine renewable energy

GIS

Multi-criteria analysis

Site evaluation

Decision-aid system

Electre III

Genetic algorithm

Résumé

La recherche développée dans cette thèse propose une méthodologie pour faciliter la recherche d'un site favorable à I'installation d'un parc d'énergie marine, ainsi qu'un ensemble de solutions techniques appropriées au site lui-même et aux contraintes économiques. Dans le but de simplifier les processus de décisions, une approche multicritère est proposée. La méthode développée intègre un système d'information géographique, une méthode d'analyse multicritère et un algorithme d'optimisation. Cette stratégie est appliquée dans le cadre d'un projet d'implantation d'un parc d'hydroliennes. Trois critères sont utilisés : I'acceptation sociale, l'énergie produite et le coût global du projet.Le premier critère à modéliser est I'acceptation sociale qui permet de discrétiser spatialement la zone d'étude. Cette modélisation vise une segmentation de I'espace maritime suivant son potentiel à réduire les conflits. L'agrégation des différentes contraintes spatiales est obtenue en utilisant la méthode Electre III. Des modèles de coût et de production énergétique ont été ensuite intégrés en prenant en compte la possibilité de combiner plusieurs technologies. Les sites d'installations proposés sont définis par I'intersection de la carte d'acceptabilité avec les cartes relatives aux contraintes géographiques intervenant dans I'estimation du coût de l'énergie produite. La technologie utilisée, les principaux paramètres de dimensionnement des machines et les caractéristiques géographiques des sites d'installation permettent l'évaluation des deux derniers critères. Pour chaque site d'implantation, les machines offrant le meilleur compromis coût/ énergie produite sont identifiées grâce à un algorithme génétique. La méthode d'analyse multicritères Electre III est également appliquée dans le processus de décision final incluant les trois critères. Un classement des différentes régions de I'espace maritime, auxquelles une machine optimisée est associée, est obtenu. Ce classement est adapté à la vision du problème des décideurs grâce aux possibilités de paramétrage des différents critères dans Electre.

The research developed in this thesis introduces a methodological approach whose objective is to facilitate the search of a favorable site for the installation of a marine energy converter park in the maritime domain. In order to efficiently install a marine energy farm in a suitable region, two main objectives are considered. The first one is to identify the best location for a given technology, and the second one aims is to find the optimal farm configuration and the most adequate technologies for a given region.The introduced methodology is based on a combination of Geographic Information Systems (GIS), multi-criteria analysis (MCA) and an optimization algorithm. Three main criteria are considered in the approach: the global cost of the project, quantity of energy produced and social acceptance. The social acceptance criterion is evaluated by the MCA. The MCA retained is Electre III. The research develops a combination of Electre and GIS analysis that takes into account the conflicting nature of the different spatial constraints. The geographical dimension is taken into account thanks to a grid-oriented structural representation in which each elementary region is ranked according to the potentialities and the conflicts that may arise. The approach is complemented by the application of a genetic algorithm whose objective is to select the technical options for each spatial subdivision in order to optimize the criteria of cost and produced energy by the converters. The last step of the methodology applies Electre again to provide a decision-aid support. The whole approach generates a potential classification of the different sub-regions of the maritime space considered, according to the different technologies considered, and this by summarizing the three main criteria. Overall the method provides a decision-aid system based on the flexibility offered by the Electre parameters that can be used by both engineers and decisionmakers when studying the potentiality offered by the development of marine energy converters.