Multi-stakeholder design of local and low-carbon energy system : tools, models and qualitative analysis

Les systèmes énergétiques bas-carbone sont développés pour limiter les émissions de gaz à effet de serre et lutter contre le changement climatique. Parmi les différents systèmes possibles, nous nous intéressons dans cette thèse aux systèmes énergétiques locaux bas-carbone (SELBC). Les SELBC sont des systèmes énergétiques de capture et d’échanges in situ d’énergie renouvelable intermittente ou de récupération. Analysant ces systèmes, généralement nouveaux, nous mettons en évidence deux distinctions majeures qui différencient les SELBC des systèmes énergétiques plus « classiques » : les SELBC font disparaître la distinction historique entre production et consommation, voire entre fourniture et consommation, et ils sont multiacteurs. Dans cette thèse nous nous proposons d’accompagner la conception des SELBC en phase de pré-étude. La conception des systèmes énergétiques s’appuie aujourd’hui largement sur des outils numériques d’aide à la conception. Nous considérons que les SELBC appellent une évolution de ces outils afin qu’ils deviennent supports de négociation et de synchronisation cognitive. La conception pourrait alors s’appuyer sur des métamodeleurs - outils proposant des briques de modèles préconstruites - d’optimisation qui soient open source, basés sur un langage orienté objet, avec une interface graphique. Dans ce cadre, nous avons développé une modélisation d’acteurs via leurs objectifs et contraintes. Cette modélisation est basée sur une démarche d’analyse qualitative d’acteurs impliqués dans des projets passés. Les développements proposés dans cette thèse ont été réalisés sur le métamodeleur OMEGAlpes. Les briques de modèles développées ont ensuite été appliquées à un projet d’autoconsommation électrique comparant un système d’autoconsommation collective et plusieurs systèmes d’autoconsommation individuelle.Low-carbon energy systems are developed to reduce greenhouse gas emissions and fight against climate change. In this dissertation, we focus on local low-carbon energy systems (LLCES). LLCES are energy systems catching in-situ intermittent renewable or recovery energy and exchanging it locally. Analyzing these systems, mainly new, we highlight two main differences compared to more “classic” energy systems: the fact that LLCES questions the historic distinction between energy production and consumption, and even energy supply and consumption, and the fact that they are multi-stakeholders.This dissertation aims to support LLCES design at pre-design stage based on numerical decision support tools. We consider that LLCES require transforming decision support tools as negotiation support tools and cognitive synchronization. Design could be thus based on optimization meta-modellers – tool proposing pre-designed bricks of models –, which could be open source, based on object oriented programming with a graphical interface. Based on a meta-modeller, we developed an actor model based on objectives and constraints, which are identified by a qualitative analysis of stakeholders involved in past projects. This work has been tested on the meta-modeller OMEGAlpes and applied on a collective self-consumption case study