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  • L'accident nucléaire de Fukushima a entraîné une remise en question de la sûreté nucléaire, poussant même plusieurs pays à renoncer complètement à cette source d'énergie. Fiabilité de l'énergie renouvelable et nucléaire examine les dangers potentiels, réels ou imaginaires de l'énergie nucléaire, au regard de ceux de plusieurs autres sources d'énergie, notamment le charbon, le pétrole, le gaz et les énergies renouvelables telles que les énergies solaire, hydraulique, éolienne et marine. Ce livre étudie les avantages et les inconvénients de ce vaste choix de sources d'énergie. Il détaille également les politiques relatives aux technologies, aux ressources énergétiques, à la protection de l'environnement et à la sécurité au travail, en insistant sur le besoin d'améliorer la compréhension du grand public vis-à-vis du concept de fiabilité. Cet ouvrage propose une mise en perspective exhaustive des atouts relatifs et de l'état des différentes sources d'énergie. Cette analyse prend en compte l'exploitation, les émissions, la maintenabilité, les coûts impliqués, la sécurité et la sûreté énergétiques.

  • La série Thermodynamique - Energie, Environnement, Economie est un outil pluridisciplinaire qui s'intéresse au domaine de l'énergie (conversion et usage) en relation avec les problématiques environnementales et économiques. Elle traite également des aspects fondamentaux actuels liés à l'évolution de notre Monde et de l'Univers. La théorie de l'émergie, de l'anglais embodied energy, caractérise la valeur intrinsèque d'une ressource ou d'un produit en partant du principe que tout objet fabriqué par l'Homme est issu de l'exploitation de ressources naturelles. Alors que la prise de conscience de l'activité anthropique sur l'environnement est de plus en plus prégnante, le concept holistique d'émergie permet de comparer différentes solutions techniques et leur impact énergétique et environnemental sur une même base : l'énergie solaire équivalente. Rappelant les paradigmes fondamentaux de l'émergie, cet ouvrage décrit les règles et les calculs nécessaires à l'analyse émergétique de la géobiosphère. Il présente également différents exemples d'application dans le cadre de la politique énergétique de l'Union européenne. Ces solutions applicables aux énergies renouvelables (réseau de chaleur bois, éolienne, solaire thermique et photovoltaïque, huile de palme, algue) et au recyclage continu ou discontinu avec ou sans perte de matière (aluminium, acier, verre, etc.) permettent de limiter le recours aux ressources terrestres.

  • Si chacun est conscient de l'aspect crucial que revêt aujourd'hui le développement de nouvelles technologies énergétiques, l'importance de leur évaluation commence seulement à être pleinement reconnue.

    Cet ouvrage, nourri d'exemples tirés de cas réels, se donne deux objectifs. Le premier est de fournir aux chercheurs, aux ingénieurs et à toute personne active dans le secteur énergétique une synthèse sur les méthodes d'évaluation des systèmes énergétiques, résultat de plusieurs décennies de travaux dans ce domaine. Le second objectif est de briser le cercle vicieux qui fait que l'évaluation in situ reste encore aujourd'hui quelque peu négligée, car parfois considérée comme un « travail ingrat », long, apparemment cher, difficilement valorisable et peu valorisé.

    En tentant d'organiser scientifiquement l'expérience acquise durant plus de trente ans, Transition énergétique et innovation a pour but de convaincre de l'utilité considérable de la démarche, à la fois sur le plan économique et sur le plan humain.

  • Métropole, ruralité, désert : trois types d'espace qui nécessitent une approche différenciée pour la transition énergétique.

    Cet ouvrage présente des études détaillées de terrains à Riyad, Lille, Fayence, Bokhol, Ouarzazate et dans le désert arabique. Il analyse également les actions locales et les bonnes pratiques en fonction des ressources et des contraintes pour lever les freins à la transition énergétique. Les solutions sont recherchées par type d'espace pour les bâtiments, les transports, l'industrie et les services. Des objectifs sont fixés pour la zone Europe, Moyen-Orient, Afrique, dans le cadre des engagements de l'accord de Paris sur le climat.

    Pédagogique, Transition énergétique dans les métropoles, la ruralité et le désert s'adresse aux élus politiques, aux professionnels et à tout public désirant s'informer sur les modifications des modes de production et de consommation d'énergie.

  • Les développements actuels dans le domaine des énergies renouvelables, ainsi que la tendance à l'autoproduction et à l'autoconsommation d'énergie, ont suscité un intérêt accru pour les moyens de stockage de l'énergie électrique, devenus un élément clé du développement durable.

    En mettant particulièrement l'accent sur leur gestion et leur valorisation, cet ouvrage analyse le potentiel offert par le stockage de l'électricité dans le cadre des bâtiments, îlots de bâtiments et quartiers intégrés dans un large réseau électrique intelligent (ou smart grid) ou formant un microréseau électrique intelligent (ou micro grid). Il montre les nombreux services que le stockage peut apporter et examine les facteurs socio-économiques importants liés à l'émergence de bâtiments intelligents et de réseaux intelligents. Enfin, il présente les outils méthodologiques nécessaires à la mise en place d'un système de gestion de l'énergie de ces technologies de stockage, illustrés par des exemples concrets et pédagogiques.

  • Sujets majeurs d'actualité et d'importance sociétale, la transition énergétique et la préservation de l'environnement ont bénéficié de l'apport des nanotechnologies et des nanomatériaux. Les nanomatériaux, avec de nouveaux venus carbonés, ont particulièrement contribué à améliorer les performances des dispositifs de stockage et de conversion de l'énergie.

    Certains de ces nanomatériaux ont été découverts bien avant les années 2000 (fullerènes, nanotubes de carbone, nanodiamants, Carbon Dots) ; d'autres, tels que le graphène, le matériau phare du XXIe siècle, ainsi que de nombreux matériaux minéraux élaborés à l'échelle nanométrique (clusters atomiques, nanoparticules métalliques ou semi-conductrices, matériaux inorganiques bidimensionnels, Metal Organic Framework - MOF, Quantum Dots Luminescents) sont plus récents, mais tous sont impliqués dans la réalisation de dispositifs à finalité énergétique.
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    Nanotechnologies et nanomatériaux pour l'énergie offre une analyse critique des derniers travaux dans les domaines des batteries, du photovoltaïque, des piles à combustibles et de la catalyse, ainsi que dans le champ de l'éclairage avec l'avènement des diodes électroluminescentes.

  • Autonomie énergétique des systèmes embarqués sans fil et sans batterie examine la question de l'autonomie énergétique des systèmes embarqués sans fil, en particulier dans le contexte aéronautique où la problématique du poids et de la complexité du câblage électrique sont essentiels alors que de nouveaux besoins en termes de réseaux de capteurs apparaissent.

    Cet ouvrage propose des éléments de réponse aux problématiques concernant l'autonomie énergétique utilisant la récupération de l'énergie ambiante. Il décrit tout d'abord le cadre général des réseaux de capteurs sans fil et de l'autonomie énergétique.

    Les architectures de circuits de traitement de l'énergie sont ensuite abordées. Fruit d'une collaboration ancienne avec un avionneur, cet ouvrage présente enfin des applications réelles et concrètes et traite aussi bien des aspects généraux que pratiques - principes physiques, architectures, choix et qualification des composants.

  • L'autonomie énergétique est une notion montante mal identifiée. Elle peut signifier le fait de s'approprier certaines questions liées à l'énergie, de produire, voire même s'apparenter à l'autarcie, et concerner indifféremment les individus, les territoires ou lesbâtiments. Alors que les changements sont nombreux - énergies renouvelables, réseaux intelligents, autoconsommation -, il devient difficile de savoir ce que cette autonomie recouvre, tout comme il est malaisé de comprendre précisément ce que sont l'indépendance et l'autosuffisance qui lui sont souvent associées. Ces trois concepts sont pourtant cardinaux pour penser le système énergétique et gouverner sa destinée. Recouvrant des réalités distinctes, souvent réduits à des facteurs productifs, leur imprécision est à l'origine d'incompréhensions, d'illusions ou deblocages portant préjudice à la mise en oeuvre de la transition énergétique.

    Cet ouvrage propose de déconstruire la notion vernaculaire d'autonomie au profit d'un groupe de concepts plus opératoires. Il démontre que ces notions ne sont pas interchangeables mais qu'elles représentent au contraire des outils opérationnels et structurants pour l'action. Le monde de l'énergie change, il faut repenser l'autonomie énergétique.

  • 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.

  • Les défaillances induites par les décharges électrostatiques (ESD) constituent un problème majeur de fiabilité et de robustesse des circuits intégrés et des systèmes électroniques.

    Dans certaines applications comme celles de l'automobile, ce pourcentage peut être proche de 20 %. Les problèmes de défaillance catastrophiques induits par des décharges électrostatiques n'ont commencé à être sérieusement pris en compte qu'avec l'avènement des technologies microélectroniques et la large diffusion de leurs applications dans notre vie quotidienne.

    Cet ouvrage examine les diverses méthodologies de protection ESD et montre par le biais de cas concrets que la meilleure approche en termes de robustesse et de coût consiste à mettre en oeuvre une stratégie globale de protection ESD. Cette approche est déclinée du composant au système pour proposer des techniques d'investigation et des méthodologies de simulation prédictive associées, validées sur différents cas d'étude.

  • La consommation de nombreux métaux et de ciment a doublé depuis le début du XXIe siècle, et si la tendance continue, il faudra produire plus de métaux d'ici 2050 que l'humanité n'en a produit au cours de toute son histoire.

    C'est dans ce contexte que se place la transition vers les énergies bas-carbone et renouvelables, qui nécessite de bâtir une nouvelle infrastructure de production et d'utilisation d'énergie, source additionnelle de consommation de nombreuses matières premières et d'énergie pour les produire.

    Matières premières et énergie discute ces différents aspects et propose une modélisation dynamique des besoins et de la production future de matières premières primaires et recyclées, pour différents scénarios mondiaux d'évolution du mix énergétique de production d'électricité.

  • En ce début de XXIe siècle, les professionnels du bâtiment sont confrontés à la montée en puissance d'une injonction forte, celle de construire, rénover et gérer les constructions en intégrant les défis énergétiques et environnementaux contemporains.

    À partir d'une enquête interdisciplinaire menée auprès des professionnels de la construction en France, cet ouvrage présente la manière dont ces acteurs composent concrètement avec les défis énergétiques et environnementaux. Une première partie propose une analyse transversale des problèmes effectifs rencontrés sur le terrain par ces professionnels, des leviers et ressources qu'ils mobilisent. Elle explore les dynamiques d'apprentissage et de transition, et les caractéristiques des pionniers en matière de construction économe en énergie et écologique. Au travers d'extraits d'une sélection d'entretiens, la seconde partie laisse la parole aux professionnels.

    Cet ouvrage offre aux praticiens, enseignants, chercheurs, étudiants des écoles d'architecture, des écoles d'ingénieurs et des universités de différents horizons disciplinaires, des retours d'expériences et des efforts réflexifs d'acteurs dont certains apparaissent comme précurseurs.

  • Les échanges d'énergie dans les fours industriels et dans les foyers des chaudières s'effectuent essentiellement par rayonnement. De même, l'énergie émise par le soleil se propage par rayonnement à travers différents milieux pour arriver jusqu'à la terre.

    La compréhension des lois qui régissent le transfert par rayonnement est ainsi essentielle à l'établissement des règles de dimensionnement des équipements industriels et à l'utilisation de l'énergie solaire. Elle se trouve également à la base de l'explication des phénomènes climatiques tels que l'effet de serre. De nature duale, ondulatoire et corpusculaire, ce type de transfert d'énergie s'accompagne de l'émission d'ondes électromagnétiques qui peuvent transporter des photons entre surfaces.

    Transferts d'énergie par rayonnement traite de la quantification de ces échanges qui obéit à des lois spécifiques, ainsi qu'à des considérations liées aux positions relatives des surfaces dans l'espace.

  • L'hydrogène, l'élément le plus abondant dans l'Univers, a définitivement sa place dans le bouquet énergétique du futur et plus particulièrement dans la technologie des piles à combustible (PAC).

    Parmi les différents types de PAC, cet ouvrage étudie la technologie PEMFC (Proton Exchange Membrane Fuel Cell) qui offre des perspectives remarquables pour les applications transports et stationnaires. Néanmoins, de nombreux verrous technologiques et scientifiques restent à lever pour atteindre un niveau industriel de développement.

    Hybridation, diagnostic et pronostic de piles à combustible présente ces verrous et examine les solutions qui permettraient de rendre cette technologie plus fiable à court terme. Trois axes principaux sont étudiés : le premier concerne le système des PAC et sa mise en oeuvre expérimentale, le deuxième traite de l'hybridation des générateurs PAC et le dernier analyse les diagnostics et pronostics des PAC.

  • Les techniques de protection de l'environnement, les méthodes de dépollution, la dialyse ou plus généralement, les élaborations et les purifications de produits agroalimentaires ou pharmaceutiques, mettent en oeuvre des transferts de matière.

    C'est dans ce cadre que le présent ouvrage revisite les principes fondateurs du transfert de la matière sur la base de la première loi de Fick qui constitue le socle des phénomènes diffusionnels. Par ailleurs, les équations de continuité qui traduisent les bilans macroscopiques sur les systèmes (deuxième loi de Fick) sont établies et appliquées à des domaines aussi pratiques que la catalyse ou la reconstitution des cartilages des articulations osseuses humaines Mais si l'importance de quantifier les transferts est cruciale, celle de disposer des données physiques nécessaires à la réalisation des calculs est clé. C'est pour cette raison que Transferts de matière et estimation des données physiques accorde une importance particulière aux méthodes d'estimation des données.

  • Ce livre est le premier de la série Stockage de l'énergie - batteries et supercondensateurs dédiée à la recherche et à l'innovation dans le domaine du stockage électrochimique de l'énergie qui permet de dompter l'électricité et de la mettre chimiquement en cage. Cet ouvrage dresse le panorama du stockage électrochimique devenu essentiel pour les objets communicants, le développement des véhicules électriques ou le stockage des énergies renouvelables. Ces applications "réseaux" ou de transport nécessitent de stocker de l'énergie puis de la restituer sous une forme électrique. Les dispositifs électrochimiques capables d'effectuer un tel stockage et conversion sont notamment les supercondensateurs et les batteries. Le stockage électrochimique de l'énergie analyse les différentes technologies du Li-ion au redox flow. Il présente le RS2E, un réseau d'entreprises et de laboratoires publics qui permet de fédérer recherche et industrie.

  • L'augmentation constante de la consommation de ressources minérales ainsi que la prise de conscience croissante des nuisances occasionnées par leur exploitation provoquent une profonde inquiétude au sein de la communauté scientifique. Cette inquiétude est d'autant plus justifiée que la transition énergétique va aggraver la pression exercée sur ces ressources, les techniques de production des énergies renouvelables nécessitant une quantité accrue et plus diversifiée de matières minérales.

    Cet ouvrage présente un panorama du contexte de l'exploitation de ces ressources minérales, où les contraintes naturelles, réglementaires et environnementales interfèrent avec les intérêts économiques, financiers et géopolitiques. En mobilisant les champs des sciences humaines, des géosciences et de l'ingénierie, il analyse également les défis que la transition énergétique nécessite de relever, des défis liés aux effets contradictoires que va entraîner l'accélération de l'extraction de ces ressources sur leur disponibilité physique, sur les économies qui les exploitent et sur les populations qui en vivent.

  • Les défis associés à l'impact environnemental des énergies renouvelables sont redoutables et multiples, tant l'exploitation de formes d'énergie diffuses va nécessiter de remodeler nos modes de vie et nos infrastructures. Réduire leur impact environnemental est un impératif qui nécessite de mobiliser l'ensemble des leviers d'action disponibles.

    Au-delà de l'analyse de ces défis, cet ouvrage présente un panorama des leviers d'action qui devraient permettre de les relever, en croisant les champs des sciences humaines, des géosciences et de l'ingénierie. Les leviers d'action examinés sont multiples : à la fois techniques (par substitution ou appel à des low tech) et économiques et sociaux (par développement du recyclage ou découplage). L'ouvrage traite également de la question de leur efficacité et de leur impact global.

  • Ce livre est le troisième de la série Stockage de l'énergie - batteries et supercondensateurs dédiée à la recherche et à l'innovation dans le domaine du stockage électrochimique de l'énergie qui permet de dompter l'électricité et de la mettre chimiquement en cage.

    Les supercondensateurs sont des systèmes de stockage électrochimique de l'énergie et permettent de délivrer ou de stocker rapidement de fortes quantités d'énergie. Suscitant l'engouement, ils sont utilisés dans de nombreux secteurs.
    Supercondensateurs à base de carbone ou de matériaux pseudocapacitifs fournit les bases scientifiques afin de mieux comprendre les caractéristiques et les apports des supercondensateurs à double couche électrochimique ou à base de matériaux pseudocapacitifs.

    Cet ouvrage détaille leurs nombreuses applications allant de l'électronique de puissance au transport (véhicule hybride, tramway, avions...) en passant par les jouets ou les petits outillages. Leur usage dans le secteur automobile avec l'alternodémarreur permet d'assurer les fonctions stop/start et de réduire la consommation de carburant des véhicules.

  • Cet ouvrage traite d'une problématique récente, celle de l'autonomie énergétique d'un système temps réel s'alimentant à partir d'une source d'énergie environnementale. Concevoir un tel dispositif nécessite de répondre à diverses questions liées à la récolte de l'énergie, son stockage temporaire et son utilisation, de façon à garantir une autonomie durable tout en respectant des impératifs d'exécution.

    Après avoir présenté les notions d'informatique et d'ordonnancement temps réel, cet ouvrage traite de l'état de l'art des technologies de récupération et de stockage de l'énergie applicables à l'embarqué. Il décrit également une technique d'ordonnancement optimale spécifiquement adaptée aux systèmes temps réel autonomes en énergie sur plateforme monoprocesseur.

    Destiné aux informaticiens, automaticiens ou étudiants en école d'ingénieurs, Systèmes temps réel autonomes en énergie offre une initiation à l'informatique temps réel contrainte par l'énergie.

  • L'homme a appris à apprivoiser l'énergie depuis l'aube des temps pour satisfaire ses besoins primaires et fabriquer ses outils. Mais les temps modernes ont imposé d'autres défis, créé de nouveaux besoins et induit de nouvelles contraintes.

    L'homme se trouve, plus que jamais, face à un important challenge : utiliser les ressources énergétiques, y compris renouvelables, à bon escient, sans compromettre le milieu vivable. Ceci ne peut être fait sans un retour aux principes de base qui gouvernent les transferts de l'énergie et de la matière, en vue de bien comprendre les phénomènes et d'être en mesure de les optimiser.

    C'est dans cette optique que Transferts d'énergie et de matière examine les mécanismes qui régissent les transferts de matière et d'énergie ainsi que les équations qui les gouvernent. Il présente les applications pratiques possibles de ces équations à travers des exemples concrets ainsi que, dans certains cas, les calculs économiques qui en découlent.

  • La conduction est l'un des modes les plus importants de transfert de chaleur, importance établie par la place que ce mode occupe dans les problèmes les plus pratiques d'ingénierie énergétique.

    Transferts d'énergie par conduction examine de manière détaillée la conduction de la chaleur ; il met en évidence les équations qui régissent ce phénomène, puis les applique à une série de situations pratiques. Une attention particulière est accordée aux méthodes de calcul utilisées dans les études visant une utilisation rationnelle de l'énergie. Il présente également les calculs permettant la mise en oeuvre des règlementations thermiques du bâtiment qui implique la détermination des pertes thermiques traversant les murs des bâtiments chauffés ou climatisés.

    Une série d'exercices à la fin de l'ouvrage permet au lecteur de mettre en oeuvre les concepts présentés. Ces exercices correspondent à des situations réelles relevant de la pratique industrielle ou de la vie de tous les jours.

  • Les vagues qui animent la surface des océans représentent un gisement d'énergie renouvelable aujourd'hui toujours inexploitée. Pourtant, depuis plus de deux cent ans, inventeurs, chercheurs, ingénieurs s'évertuent à imaginer des systèmes de récupération de l'énergie des vagues. Si tous ces efforts n'ont pas permis de converger vers une solution technologique satisfaisante, il en résulte une littérature scientifique et technique abondante ainsi que des retours d'expériences nombreux et divers.

    Afin de faciliter la découverte du sujet, cet ouvrage propose une synthèse de l'état des connaissances sur le potentiel de l'énergie des vagues ainsi que sur les procédés et technologies de récupération. Il met notamment l'accent sur la problématique du positionnement de l'énergie des vagues sur le marché de l'électricité, le développement des technologies de récupération dans une perspective historique et enfin les performances énergétiques des dispositifs.

    L'énergie des vagues s'adresse donc aux étudiants, chercheurs, développeurs, industriels et décideurs curieux d'acquérir une vision globale et les clefs de compréhension indispensables du domaine.

  • L'hydrogène apparaît comme une alternative intéressante aux sources d'énergies polluantes et intermittentes. Il est considéré comme un vecteur énergétique permettant de stocker et de transporter de l'énergie sous sa forme chimique.

    Bien que la pile à combustible PEMFC soit un convertisseur électrochimique fonctionnant selon le principe inverse de l'électrolyse de l'eau, elle est aussi considérée comme l'une des applications les plus courantes de l'hydrogène. L'étude et la compréhension des phénomènes physico-chimiques au coeur d'une cellule de la pile sont indispensables pour la prédiction de ses performances et même de sa durée de vie.

    Cet ouvrage contribue à l'étude des différents phénomènes de transferts couplés au coeur d'une cellule d'une pile PEM (transferts de charge, de masse et de chaleur). Il est le fruit de plusieurs années de recherche et de traduction à partir des livres et des travaux de thèse réalisés au cours des dernières années.

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