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Cette modélisation présente la partie de contrôle d'une pile à combustible à membrane d'échange de protons (PEMFC). L'objectif du modèle de représenter la chaîne de contrôle de la tension de la PEMFC. Ce modèle est basé sur une représentation macroscopique énergétique (REM) de la pile à combustible, puis conduit à une structure dite de contrôle maximal (SCM). La SCM est une inversion étape par étape de la REM (structure de contrôle basée sur un modèle d'inversion). Le processus de conception de la commande est basé sur une définition explicite du problème. Par exemple, les entrées de réglage, les objectifs du système ou les contraintes sont mises en évidence pour organiser la commande. De plus, le SMC montre les endroits où les capteurs sont nécessaires et où les contrôleurs sont requis. Malheureusement, le SCM n'est qu'une structure de contrôle théorique. Par conséquent, une structure réaliste nécessite certaines simplifications, ce qui conduit à une structure de contrôle dite pratique. This modeling presents the control part of a proton exchange membrane fuel cell (PEMFC). The objective of the model is to represent the voltage control chain of the PEMFC. This model is based on an energetic macroscopic representation (EMR) of the fuel cell and then leads to a so-called maximum control structure (MCS). The SCM is a step-by-step inversion of the REM (control structure based on an inversion model). The control design process is based on an explicit problem definition. For example, control inputs, system objectives, or constraints are highlighted to organize the control. In addition, the MSC shows where sensors are needed and where controllers are required. Unfortunately, the SCM is only a theoretical control structure. Therefore, a realistic structure requires some simplifications, which leads to a so-called practical control structure. AdditionnalInformation: Modèle créé lors d'une thèse en génie électrique, par Loïc Boulon (ses recherches portent sur la modélisation et le contrôle des véhicules électriques hybrides, des sources d'énergie et d'énergie et de puissance, et des systèmes de piles à combustible). Il a travaillé en vue de l'obtention du diplôme de doctorat à l'Université de Franche-Comté, Belfort, France, où sa thèse de doctorat a été réalisée en collaboration avec le FEMTO-ST, Belfort, et les Laboratoires L2EP, Lille. Co-encadrement par Daniel Hissel (PU au laboratoire FEMTO-ST), Alain Bouscayrol (PU au laboratoire L2EP) et Marie-Célie Péra (PU au laboratoire FEMTO-ST) AdditionnalInformation: Model created during a thesis in electrical engineering, by Loïc Boulon (his research focuses on the modeling and control of hybrid electric vehicles, energy and power sources, and fuel cell systems). He worked towards his Ph.D. degree at the University of Franche-Comté, Belfort, France, where his dissertation was complet in collaboration with the FEMTO-ST, Belfort, and the L2EP Laboratories, Lille. Co-supervision by Daniel Hissel (PU at FEMTO-ST laboratory), Alain Bouscayrol (PU at L2EP laboratory) and Marie-Célie Péra (PU at FEMTO-ST laboratory) Données computationnelles ou de simulation: - Langage de programmation : Langage Matlab - Plate-forme/OS : Microsoft Windows, Mac OS, Linux,... - Version : MATLAB R2018a - Statut de développement : Actif Simulation or computational data: - Programming language: Matlab language - Platform/OS: Microsoft Windows, Mac OS, Linux,... - Version: MATLAB R2018a - Development status: Active Project: Thèse de doctorat en génie électrique - Loïc Boulon, Contrat doctoral (Region Bourgogne Franche-Comté) Label: PHE (Plateforme Hydrogène-Energie) Audience: Research

Le projet PHM-PAC vise principalement le développement de méthodes intelligentes de détection, diagnostic et pronostic des défaillances de piles à combustibles. Ce projet doit permettre l'optimisation des performances des systèmes pile à combustible ainsi qu'une meilleure compréhension des phénomènes électrochimiques en affectant la durabilité. The PHM-PAC project is mainly aimed at developing intelligent methods for the detection, diagnosis and prognosis of fuel cell failures. This project should allow the optimization of the performance of fuel cell systems as well as a better understanding of the electrochemical phenomena affecting the durability. Données expérimentales: 2 800 heures de fonctionnement à charge constante sur une pile à combustible à membrane échangeuse de protons d'une puissance de 500W Experimental data: 2,800 hours of operation at constant load on a 500W proton exchange membrane fuel cell Project: PHM PAC, Région Bourgogne Franche-Comté (Region Bourgogne Franche-Comté) Audience: University: master, Research, University: licence Label: PHE (Plateforme Hydrogène-Energie) Label: Plateforme UBFC (Plateforme UBFC) UpdatePeriodicity: no update

[Paper in French] The European public policy in favor of the biodiesel consumption is highly debated. Available estimates of the induced land use changes conclude that this policy is inefficient to reduce emissions of GreenHouse Gas. We show that the crop yield evolutions in these estimates are significantly lower than the observed and expected evolutions. This difference is directly related to biased calibration choice of behavioral parameters. We show using the GTAP-BIO framework that a consistent calibration of these parameters leads to a strong reduction (by around 80% in the long run) of the land use changes and induced emissions.

This work focuses on the refinement of sea-states spectral characterisation in the frame of the development of wave energy converters (WECs). Until now, this characterisation has been limited to the consideration of basic global parameters such as the significant wave height and mean wave period. The present work namely underlines - thanks to simplified numerical models - that such a description is not sufficient to account for the performance of WECs, for they still exhibit a large variability in terms of mean production while wave energy and period are fixed. It is therefore needed to refine this description by introducing new wave characteristics, such as the wave groupiness, which is itself related to the sea-state's spectral bandwidth. The classical - spectral - approaches, allowing a statistical analysis of wave groups along with other works in the literature, permit to draw a set of relevant spectral parameters. The sensitivity of simplified offshore WEC models (linear in the frequency domain) to these parameters is then observed. The question of deterministic mean power estimation - namely in the case of non-linear models - is also raised, for it is also related somehow to the bandwidth of the wave field. A sea-state is actually made of a superimposition of various wave systems (as swells and wind-sea). It is then possible to refine even more its description, namely through the multi-system approach. The latter enables indeed to track in time and space the wave systems independently of each other. An algorithm for the automatic spatiotemporal analysis is proposed and illustrated to this end. Lastly, the influence of such description refinements (wave groupiness and multi-system approach) is observed at several locations (Portugal, North Sea, California) by considering various WEC models (linear axi-symmetric heaving devices, 3D SEAREV with non-linear hydrodynamics): in all cases, it is shown that both extended descriptions allow for a better characterisation of the mean WEC performance at both short and long term. Ces travaux portent sur la caractérisation spectrale des états de mer dans le cadre du développement de systèmes récupérateurs de l'énergie des vagues (SREVs). Jusqu'alors, cette caractérisation s'est limitée à des paramètres globaux basiques tels que la hauteur significative et la période moyenne des vagues. Les présents travaux soulignent notamment, à l'aide de modèles simplifiés, que cette description est insuffisante car un SREV montre encore une grande variabilité en termes de production moyenne, ces deux paramètres étant fixés par ailleurs. On s'intéresse donc à raffiner cette description en considérant des caractéristiques de vagues nouvelles, comme le groupement de vagues, lui-même lié à la largeur de bande de l'état de mer. Les approches classiques - spectrales - sur l'étude descriptive des groupes de vagues et la littérature permettent de dégager un certain nombre de paramètres spectraux. On observe ensuite la sensibilité de modèles de SREVs offshore simplifiés (modèles fréquentiels linéaires) à ces paramètres de largeur globale. La question de l'estimation déterministe de performance moyenne (dans le cas de convertisseurs non-linéaires) est également abordée, étant elle-même liée à cette caractéristique. Un état de mer étant constitué de plusieurs systèmes de vagues (houles, mer de vent), il est encore possible de raffiner sa description grâce à une approche multisystème. Celle-ci permet en outre de suivre ces systèmes indépendamment dans le temps et l'espace. Un algorithme d'analyse spatio-temporelle est proposé et illustré à cet égard. Enfin, l'influence de ces raffinements est observée en différents sites (Portugal, Mer du Nord, Californie) sur des cas de SREVs divers (systèmes axi-symétriques linéaires, SEAREV 3D d'hydrodynamique non-linéaire), et montre que dans tous les cas, le raffinement apporté permet de mieux caractériser la production à court et long terme de ces dispositifs.

Ces modélisations, sont associées au projet AsDeCoEUR (Analyses De Composants Energétiques en Usage Réel). Le projet souhaite s’appuyer sur une démarche menée autour d’un travail de thèse visant à comprendre le comportement dynamique, d’étudier le vieillissement et d’estimer l’état de santé des composants énergétiques, batterie et pile à combustible en usage réel. Cette démarche est basée sur l’analyse des données enregistrées sur ces composants dans le projet Mobypost (flotte de 10 véhicules Hydrogènes). La mise en œuvre des compétences et des outils d’analyse numériques développés notamment pour les batteries par le laboratoire Ampère et l’IFSTTAR vise à comprendre et à reproduire les phénomènes de dégradation des composants étudiés. Ces modèles permettent de contribuer à l’étude du vieillissement et d’estimer l’état de santé en usage réel des batteries et des piles à combustible. These models are associated with the project AsDeCoEUR (Analyses De Composants Energétiques en Usage Réel). The project is based on a thesis work aiming at understanding the dynamic behavior, to study the aging and to estimate the health status of the battery and fuel cell energy components in real use. This approach is based on the analysis of data recorded on these components in the Mobypost project (fleet of 10 hydrogen vehicles). The implementation of skills and numerical analysis tools developed in particular for batteries by the Ampère laboratory and IFSTTAR aims to understand and reproduce the degradation phenomena of the components studied. These models contribute to the study of ageing and estimate the state of health of batteries and fuel cells in real use. AdditionnalInformation: Model produced within the framework of Loic Vichard's thesis in electrical engineering (Contribution to the study of the aging of battery and fuel cell components in real use), under the supervision of Daniel Hissel (PU at the FEMTO-ST laboratory), Alexandre Ravey (MCF at UTBM) and Pascal Venet (PU at the Claude Bernard Lyon 1 University). AdditionnalInformation: Modèle produit dans le cadre de la thèse en génie électrique de Loic Vichard (Contribution à l'étude du vieillissement des composantes batteries et pile à combustible en usage réel), sous la direction de Daniel Hissel (PU au laboratoire FEMTO-ST), Alexandre Ravey (MCF à l'UTBM) et Pascal Venet (PU à l'université Claude Bernard Lyon 1). Données computationnelles ou de simulation: - Langage de programmation : Langage Matlab et Python - Plate-forme/OS : Microsoft Windows, Mac OS, Linux,... - Version : MATLAB R2018a - Statut de développement : Actif Simulation or computational data: - Programming language: Matlab language et Python language - Platform/OS: Microsoft Windows, Mac OS, Linux,... - Version: MATLAB R2018a - Development status: Active Project: Thèse de doctorat en génie électrique - Loic Vichard, Contrat doctoral - Projet AsDeCoEUR (Region Bourgogne Franche-Comté) Label: PHE (Plateforme Hydrogène-Energie) UpdatePeriodicity: no update Audience: Research

[ES] Este trabajo presenta una parte de los resultados obtenidos durante el proyecto de cooperación internacional PIRAGUA (EFA210/16), co-financiado por el Programa Interreg EFA (España-Francia-Andorra). Entre 2018 y 2021, el proyecto PIRAGUA abordó, mediante la cooperación transfronteriza, la evaluación del ciclo hidrológico y los recursos hídricos en los Pirineos, en el presente y en futuro, en el contexto del cambio climático. Para ello, los socios del proyecto unificaron y homogeneizaron la información hidrológica existente, propusieron indicadores hidrológicos, analizaron las tendencias observadas en dichos indicadores, desarrollaron modelos de simulación para conocer en detalle los distintos componentes del balance hídrico, y realizaron simulaciones numéricas a partir de proyecciones climáticas bajo distintos escenarios de emisiones de gases de efecto invernadero para evaluar las consecuencias del cambio climático sobre el ciclo hidrológico y los recursos hídricos de los Pirineos. El objetivo de este volumen es realizar una caracterización de los recursos hídricos superficiales y subterráneos de los Pirineos, así como de la gestión y uso de dichos recursos (Capítulo 1); analizar los registros de caudal, niveles de acuíferos e inundaciones para determinar patrones espaciales y determinar las tendencias temporales observadas en las últimas décadas (Capítulo 2); aplicar herramientas de simulación para ampliar el conocimiento sobre los distintos componentes del balance hídrico de los Pirineos (Capítulo 3); y realizar una serie de experimentos de simulación numérica para determinar los posibles cambios del balance hídrico y los recursos hídricos de los Pirineos a lo largo del siglo XXI, en un contexto de cambio climático (Capítulo 4). [FR] Ce travail présente une partie des résultats d'un projet de coopération internationale du Programme Interreg EFA (Espagne-France-Andorre). Entre 2018 et 2021, le projet PIRAGUA (EFA210/16) a abordé, par le biais de la coopération transfrontalière, l'évaluation du cycle hydrologique et des ressources hydriques dans les Pyrénées, pour le présent et l'avenir, dans le contexte du changement climatique. Pour cela, les partenaires du projet ont unifié et homogénéisé les informations hydrologiques existantes, proposé des indicateurs hydrologiques, analysé les tendances observées pour ces indicateurs, développé des modèles de simulation pour connaître les détails du bilan hydrique et réalisé des expériences de simulation numérique, afin d'évaluer les conséquences de scénarios de changement climatique sur le cycle hydrologique et les ressources hydriques des Pyrénées. L'objectif de ce volume est de réaliser une caractérisation des ressources hydriques de surface et souterraines des Pyrénées, de la gestion et de l'emploi des ressources (Chapitre 1) ; analyser les registres de débit, le niveau des aquifères et les inondations afin de déterminer des schémas spatiaux ainsi que les tendances temporelles observées ces dernières décennies (Chapitre 2) ; appliquer des outils de simulation pour réaliser un diagnostic des différents éléments du bilan hydrique des Pyrénées (Chapitre 3); réaliser une série d'expériences de simulation pour déterminer les éventuels changements du bilan hydrique et des ressources hydriques des Pyrénées tout au long du XXIᵉ siècle, dans un contexte de changement climatique (Chapitre 4). [EN] This volume presents part of the results obtained during the international cooperation project PIRAGUA (EFA210/16), co-financed by the Interreg EFA Program (Spain-France-Andorra). Between 2018 and 2021, the PIRAGUA project addressed, through cross-border cooperation, the evaluation of the hydrological cycle and water resources in the Pyrenees, in the present and in the future, in the context of climate change. To do this, the project partners unified and homogenized the existing hydrological information, proposed hydrological indicators, analyzed the trends observed in said indicators, developed simulation models to know in detail the different components of the water balance, and carried out numerical simulations based on projections under different scenarios of greenhouse gas emissions to assess the consequences of climate change on the hydrological cycle and the water resources of the Pyrenees. The objective of this volume is to carry out a characterization of the surface and underground water resources of the Pyrenees, as well as the management and use of said resources (Chapter 1); analyze flow records, aquifer levels, and floods to determine spatial patterns and determine temporal trends observed in recent decades (Chapter 2); apply simulation tools to expand knowledge about the different components of the water balance of the Pyrenees (Chapter 3); and carry out a series of numerical simulation experiments to determine possible changes in the water balance and water resources of the Pyrenees throughout the 21st century, in a context of climate change (Chapter 4). This report was developed within the project EFA210/16 PIRAGUA (“Evaluación y prospectiva de los recursos hídricos de los Pirineos en un contexto de cambio climático, y medidas de adaptación con impacto en el territorio / Evaluation et prospective des ressources en eau des Pyrénées dans un contexte de changement climatique, et mesures d’adaptation avec un impact sur le territoire”), co-funded by the European Regional Development Fund (ERDF) through the Interreg V-A Spain France Andorra program (POCTEFA 2014-2020) (65%) and the project’s partners: CSIC, UPV/EHU, UB, OE, IGME, CNRS, BRGM, INRAE and OBSA (35%). [FR] Un fichier PDF avec la version pré-imprimée du document; [EN] One PDF files with the pre-print version of the document; [ES] Un archivo PDF con la versión de pre-impresión del documento. Peer reviewed

From Rio to Rio: A global carbon price signal to escape the great climate inconsistency Two decades after the 1992 Rio Conference,we must admit to collective failure in combating human induced climate change. We cannot escape serious climate disruption if we keep going down that road. We must change direction, and we must move quickly. To this end, we call in this paper for a fine tuning of the international negotiations on climate. We propose refocusing these international efforts on negotiating a global carbon price signal, harmonized in principle but flexible in practice, instead of doggedly spending the next few years attempting to convince countries to accept stricter national targets for quantitative reduction of their greenhouse gas (GHG) emissions.

[FR] Le changement climatique récent est l'une des principales menaces à la durabilité des sociétés humaines. Les rapports du GIEC, l'Accord de Paris ou les Conférences des Nations Unies sur le changement climatique attestent de l'intérêt politique mondial à agir de toute urgence pour atténuer le changement climatique. Cependant, les efforts d'atténuation ne suffisent pas à minimiser les conséquences négatives du changement climatique. Il est nécessaire, parallèlement aux mesures d'atténuation, de développer des stratégies d'adaptation qui permettent de minimiser les risques que le changement climatique fait peser sur les sociétés. Dans une optique nécessairement locale, l'élaboration de stratégies d'adaptation doit reposer sur une évaluation de la vulnérabilité de la société dans son ensemble ou de secteurs de celle-ci aux conséquences attendues du changement climatique. Ce volume explore les options d'adaptation au changement climatique en relation avec la gestion des ressources en eau dans une région transfrontalière importante telle que la chaîne de montagnes des Pyrénées. Après une évaluation générale des ressources en eau de la région et de leur gouvernance, sept études de cas locales et régionales sont présentées où, en collaboration avec les acteurs locaux, différentes options d'adaptation sont explorées. [ES] El cambio climático reciente es una de las principales amenazas para la sostenibilidad de las sociedades humanas. Los informes del IPCC, el Acuerdo de París o las Conferencias de las Naciones Unidas sobre cambio climático atestiguan el interés político global por emprender con urgencia acciones para la mitigación del cambio climático. Los esfuerzos en mitigación, sin embargo, no son suficientes para minimizar las consecuencias negativas del cambio climático. Es necesario, en paralelo a las medidas de mitigación, desarrollar estrategias de adaptación que permitan minimizar los riesgos que supone el cambio climático para las sociedades. Con un enfoque necesariamente local, el desarrollo de estrategias de adaptación debe partir de una evaluación de la vulnerabilidad del conjunto de la sociedad o de sectores de ésta a las consecuencias esperables del cambio climático. En este volumen se exploran opciones de adaptación al cambio climático en relación con la gestión de los recursos hídricos de una importante región transfronteriza como es la cordillera de los Pirineos. Tras una evaluación general sobre los recursos hídricos de la región y su gobernanza, se presentan siete casos de estudio locales y regionales donde, en colaboración con los actores locales, se exploran diferentes opciones de adaptación. [EN] Recent climate change is one of the main threats to the sustainability of human societies. The reports of the IPCC, the Paris Agreement or the United Nations Conferences on climate change attest to the global political interest in urgently taking action to mitigate climate change. Mitigation efforts, however, are not enough to minimize the negative consequences of climate change. It is necessary, in parallel to the mitigation measures, to develop adaptation strategies that make it possible to minimize the risks that climate change poses to societies. With a necessarily local focus, the development of adaptation strategies must be based on an assessment of the vulnerability of society as a whole or of sectors of it to the expected consequences of climate change. This volume explores options for adaptation to climate change in relation to the management of water resources in an important transboundary region such as the Pyrenees mountain range. After a general assessment of the region's water resources and their governance, seven local and regional case studies are presented where, in collaboration with the relevant stakeholders, different adaptation options are explored. This book has been supported by the European Regional Development Fund (ERDF) through the Interreg V-A Spain France Andorra program (POCTEFA 2014-2020), by Fundación Biodiversidad of the Spanish Ministry for the Ecologic Transition and Demographic Challenge, and the autor's institutions: CSIC, UPV/EHU, UB, OE, IGME, CNRS, BRGM, INRAE and OBSA. [EN] One PDF files with the pre-print version of the document; [ES] Un archivo PDF con la versión de pie-impresión del documento; [FR] Un fichier PDF avec la version pré-imprimée du document. Peer reviewed

To facilitate the energy transition, it is necessary to develop sustainable energy technologies. The Earth Air Heat Exchanger (EAHE) is such technology, which can reduce energy consumption by a building significantly. The Earth-Air Heat Exchanger (EAHE) is an air-soil exchanger buried under the ground that permits the use of shallow ground temperatures to decrease building's heating and cooling demands. As any energy system, EAHE is subject to the first and second law of thermodynamics. The first law well describes the performance of the system from an energetic point of view however the real behavior of the system is also related to entropy that determines energy availability (or exergy) in the system. The exergy analysis which results from combing both the first and second law of thermodynamics helps to analyze the performance of the system at its reversible limit and to estimate the departure from this limit. This leads to determining the exergetic efficiency of the system which assesses the system in reference to its best situation (reversible case). In this paper, an exergetic analysis will be carried out on the EAHE installed at ICUBE, Illkirch-Graffenstaden campus of University of Strasbourg. The EAHE is composed of a polyethylene pipe buried under the ground up to a depth of 1.2 m with a total length of 29 m. The horizontal part of the EAHE is composed of three different sections where each section is coated by a different type of coating soils; (1) sand, (2) sand-bent: a mix between sand and bentonite (3\%), and (3) initial natural earth soil. The system is equipped with thermal sensors to measures the soil and air temperature with an uncertainty of 0.1$^{\circ}$C. The objective is to assess the system and identify the parts that dissipates energy the most to optimize the system. The experimental EAHE and the measurements taken are presented in this paper as well as the equations used in the analysis and finally the derived results are analyzed.