Le contexte économique impose des systèmes toujours plus performants, minimisant coûts d’investissement et de possession. Si les méthodes d’analyse, de synthèse et de gestion présentées dans le premier volume Conception systémique pour la conversion d’énergie électrique 1 participent à l’optimisation des systèmes énergétiques, les techniques traitées dans cet ouvrage proposent d’aller encore plus loin dans la performance. La complexité de systèmes multidisciplinaires à fort degré de couplage augmentant, le processus de conception par optimisation consistant à coupler un modèle à un algorithme d’optimisation au sein d’un environnement logiciel devient dès lors indispensable. Ce volume rassemble les points-clés permettant de représenter efficacement et de façon compacte l’environnement système et les profils de mission, mais également les méthodes, modèles et outils dédiés à l’optimisation. Les approches multiniveaux de conception et l’optimisation technico-économique des réseaux électriques sont particulièrement détaillées.

Le contexte actuel mène les concepteurs vers des systèmes toujours plus complexes et performants, intégrant un grand nombre d’éléments souvent fortement couplés et appartenant à divers champs de la physique énergétique. Après une présentation de l’approche systémique de conception, ce premier volume rassemble les points-clés permettant de modéliser et de caractériser efficacement des systèmes multiphysiques (formalismes graphiques, Bond Graphs, GIC/REM), d’analyser la qualité et la stabilité des réseaux et de contribuer à la robustesse en conception intégrée. La gestion de l’énergie des systèmes énergétiques hybrides incluant du stockage est également largement détaillée et différentes méthodes statistiques permettant de dimensionner les réseaux ou de caractériser leur sûreté de fonctionnement sont proposées (par exemple, la méthode de Monte-Carlo). Les techniques d’analyse, de synthèse et de gestion présentées dans cet ouvrage participent à l’optimisation des systèmes énergétiques. Elles sont complétées par des approches spécifiquement orientées vers la conception par optimisation, objets du second volume.

Le dimensionnement et l'optimisation d'un système hétérogène en Génie électrique nécessite une démarche globale de la conception appelée aussi " approche systémique ". Les problèmes d'optimisation résultant de cette démarche sont complexes et nous nous sommes orientés pour les résoudre vers des méthodes d'optimisation évolutionnaires multicritères de type Pareto. Une auto adaptation du choix des opérateurs de variation a été développée pour augmenter la robustesse d'exploration. A travers la conception de plusieurs dispositifs de conversion d'énergie (véhicule électrique,), nous menons une démarche de modélisation globale des systèmes, à partir de laquelle les algorithmes sont utilisés pour déterminer les meilleurs compromis par rapport aux différents critères d'optimisation (pertes, masses,). L'exploitation des résultats d'optimisation montre que ces méthodes constituent un outil de conception très efficace pour la recherche de performances et l'analyse des couplages.

L'optimisation de la conception des systèmes énergétiques nécessite la prise en compte de multiples phénomènes physiques de natures différentes. La difficulté pour simuler de tels problèmes réside dans le fait que les modèles sont couplés et interdépendants avec des constantes de temps éloignées. Ceci est donc très pénalisant pour le temps de calcul. L'objectif est alors de réduire les efforts de calcul afin de rendre possible l'optimisation de ces architectures complexes. La présente étude décrit une méthodologie de conception de systèmes multi-physiques complexes qui sont caractérisés par des dynamiques très variées. Cette méthodologie repose sur un formalisme générique et modulaire traduisant le fonctionnement du système par un ensemble de cycles et de sous-cycles. La mise en abyme des cycles, inspirée du principe des poupées russes, permet de créer une structure dite multi-couche répartie selon les échelles temporelles prises en compte. Pour réduire le coût de simulation global, des méthodes d'extrapolation à pas variables basées sur cycle ont été développées et implémentées sur chacune de ces couches. Les résultats des approximations obtenus à une couche inférieure sont ensuite utilisés pour effectuer des extrapolations sur une couche supérieure. Cette approche permet de réduire considérablement le temps de simulation en atteignant un facteur de gain supérieur à 1000, même en présence d'une grande disparité de constantes de temps du système. La méthodologie proposée a été validée sur l'étude de dimensionnement d'un navire tout-électrique et elle peut également être utilisée dans de nombreuses applications de transport et de production d'électricité.

Repackaged with a new afterword, this "valuable and entertaining" (New York Times Book Review) book explores how scientists are adapting nature's best ideas to solve tough 21st century problems. Biomimicry is rapidly transforming life on earth. Biomimics study nature's most successful ideas over the past 3.5 million years, and adapt them for human use. The results are revolutionizing how materials are invented and how we compute, heal ourselves, repair the environment, and feed the world. Janine Benyus takes readers into the lab and in the field with maverick thinkers as they: discover miracle drugs by watching what chimps eat when they're sick; learn how to create by watching spiders weave fibers; harness energy by examining how a leaf converts sunlight into fuel in trillionths of a second; and many more examples. Composed of stories of vision and invention, personalities and pipe dreams, Biomimicry is must reading for anyone interested in the shape of our future.