Congrès - Recherche d'activité

La géothermie utilise le sous-sol comme un immense réservoir de chaleur. Pourquoi ajouter un petit réservoir thermique secondaire constitué d’une citerne d’eau à l’immense réservoir qu’est le sous-sol de la géothermie? Cela peut paraître bien futile. 

Ces réservoirs se distinguent pourtant par leurs impédances très différentes. Cette caractéristique permet une gestion d’énergie beaucoup plus flexible et de ce fait plus économique, et cela en toutes saisons.

L’impédance thermique d’un système caractérise la variation de température liée au flux thermique. Ainsi le sous-sol a une grande capacité, mais une impédance plus élevée. La température moyenne du sous-sol est de l’ordre de 8 °C. Mais, quand on y pousse de la chaleur en période de climatisation, la température de l’eau de retour monte significativement si bien qu’une climatisation directe (sans compresseur) devient vite impossible.

C’est l’inverse pour le réservoir d’eau qui a une faible capacité, mais une impédance nulle. En effet, c’est directement cette eau qui pourra circuler dans les radiateurs de chauffage.

Cette complémentarité des deux types de réservoirs permet :

de diminuer le nombre de puits

d’augmenter le facteur d’utilisation de l’électricité

de climatiser principalement en mode “ Free cooling” (sans thermopompe)

une meilleure gestion d’énergie dans les mi-saisons

une gestion anticipative selon les prévisions météo

récupération optimisée de l’énergie solaireaugmentation du COP des thermopompes. 

Cette étude cherche à améliorer la performance énergétique et le confort thermique des bâtiments résidentiels au Canada en intégrant des matériaux réfléchissants et des systèmes de végétation verticale à base de mousse. Les matériaux réfléchissants réduisent l'absorption de chaleur des surfaces des bâtiments, diminuant ainsi les besoins en climatisation, les coûts énergétiques et les émissions de gaz à effet de serre. Ces matériaux sont particulièrement efficaces dans les zones urbaines pour atténuer l'effet d'îlot de chaleur. Les systèmes de végétation à base de mousse, avec peu d'entretien, améliorent la qualité de l'air et fournissent une isolation naturelle, augmentant l'efficacité énergétique des bâtiments. La recherche utilise des simulations basées sur les archétypes de Ressources naturelles Canada (RNCan) et de la norme ASHRAE pour des bâtiments construits en 1980 et 2020 dans trois grandes villes : Montréal, Toronto et Vancouver. Les géométries des bâtiments sont modélisées dans Rhino3D, permettant d'évaluer les impacts énergétiques sous des conditions climatiques variées. Les tests en laboratoire auront lieu à l'Université Concordia pour évaluer ces systèmes dans des environnements réels. Cette recherche vise à démontrer la viabilité de ces approches innovantes pour promouvoir la durabilité urbaine et améliorer la qualité de vie.

Durant la dernière décennie, les recherches ont été orientées vers les matériaux de type LiFe_1-xMn_xPO₄ en tant qu’électrode positive pour les accumulateurs au Li. L’intérêt s’est porté sur ce type de matériaux qui permettent de combiner à la fois la bonne cyclabilité et la capacité réversible élevée de LiFePO₄, au potentiel élevé de LiMnPO₄ (4,1 V vs. Li⁺/Li). Le présente travail vise à préparer des matériaux actifs LiFe_1-xMn_xPO₄ (x = 0, 0,3 , 0,5 et 0,7) par une nouvelle méthode de synthèse colloïdale et à étudier l’influence de la teneur en manganèse sur les propriétés de ces composés. La diffraction des rayons X montre qu’une calcination entre 600°C et 650°C permis de produire un composé de structure orthorhombique, pur et cristallisé. La microscopie électronique à transmission confirme la présence des nanoparticules recouvertes par une couche de carbone d’épaisseur variant entre 3 et 6 nm, contribuant à améliorer la conductivité électronique des matériaux synthétisés (de 1,4.10^-3 S cm^-1 pour LiFePO₄ jusqu’à 9,7.10^-2 S cm^-1 pour LiFe_0.3Mn_0.7PO₄). Des piles bouton de configuration LiFe_1-xMn_xPO₄/C | LiPF₆ 1 M-EC/DMC | Li ont été caractérisées. Les études voltampérométriques indiquent une bonne stabilité électrochimique de chaque matériau actif utilisé. Les mesures galvanostatique cyclées à un régime de courant C/10 présentent respectivement une capacité spécifique massique de 167, 168, 169 et 160 mAh g^-1 en fin de décharge.

Il existe actuellement sur le marché deux types de concentrateurs de sirop d’érable.

1)    Les évaporateurs au bois ou plus généralement au mazout léger. Plus de 17 Méga litres de mazout léger ont été consommés en 2010 au Québec pour cela. Pour produire 1 litre de sirop d’érable il faut presque 1 litre de mazout. Cela représente près de 1,2 kg CO²/ L sirop.

2)    Les séparateurs à osmose inversée. Ces derniers ne permettent qu’une concentration partielle; typiquement de 2 à 10 brix. Il est alors nécessaire de compléter la concentration jusqu’à 66 brix par un évaporateur classique.

Nous avons développé au CSTPQ un nouveau type de concentrateur à évaporation qui peut faire passer la concentration de 2 à 66 brix (ou 10 à 66brix) avec une efficacité énergétique de plus de 20 fois supérieure à celle d’un évaporateur au mazout. Cela représente un coût énergétique négligeable.

En plus de l’immense gain en efficacité énergétique, notons les avantages suivants :

-            Ne consomme plus de mazout léger

-            Aucune émission de CO²

-            Pas de problèmes de suie qui agit comme isolant et réduit de façon notable le transfert de chaleur

-            Pas besoin de cheminée

-            Production d’eau distillée

-            Excellente qualité du sirop

-            Impossibilité de brûler les pannes

-            Facilité de nettoyage

-            Automatisation complète possible.



La constante augmentation de la demande en énergie et l'intérêt vis-à-vis de la décarbonisation de la génération d'électricité pour lutter contre les changements climatiques ont grandement favorisé le développement des énergies renouvelables, telles que les énergies éolienne et photovoltaïque.  Cependant, ces dernières amènent des changements majeurs au fonctionnement des réseaux électriques, ceux-ci n’ayant pas changé depuis près de cent ans. En effet, basées sur des convertisseurs à électronique de puissance (redresseur et onduleur), celles-ci vont contribuer aux courants de défauts lors d’un court-circuit de façons très différentes des centrales traditionnelles. Leur contribution nettement plus faible et non linéaire rend difficile la détection des défauts par les systèmes de protection.

Ainsi, une modélisation sur EMPT et une analyse transitoire des courants de défaut seront effectuées. Cette dernière créera des fichiers qui pourront être lus par les relais numériques de la même façon dont ils lisent les défauts réels sur les réseaux. L'objectif ici est d'étudier les réponses non conventionnelles de ces sources d'énergie dans l'optique d'identifier les limitations des relais numériques. Les résultats obtenus permettront par la suite la modification et l’adaptation des méthodes d’analyse actuelles des réseaux afin de les optimiser, ainsi que le développement de nouveaux outils. 

Dans la transition énergétique du Québec, l’utilisation des énergies renouvelables est de plus en plus proéminente pour atteindre la carboneutralité. Par conséquent, une utilisation efficiente devient un enjeu stratégique. En vue de maximiser le rendement énergétique, de réduire les délais de maintenance et de minimiser les coûts opérationnels, la maintenance prédictive et la PHM pourraient offrir de solutions intéressantes.  

Le traitement des données massives provenant des capteurs et l’analyse de ses comportements complexes et parfois non linéaires nécessitent une nouvelle approche pour relever ces défis. Dans cette recherche, l’implémentation des méthodes d’apprentissage profond pour la détection d’anomalies est étudiée. L’intérêt de la présente étude, basée sur l’autoencodeur, est de tenter de quantifier le degré d’incertitude inhérent à un diagnostic spécifique. L’autoencodeur est un algorithme très intéressant pour signaler la présence d’une défaillance, cependant il n’a pas la capacité de modéliser l’incertitude de ce diagnostic. Cette information est essentielle pour prendre une décision basée sur le risque. Ce projet vise le développement d’un outil pour déterminer un indice de probabilité-occurrence pour un diagnostic. Les avancements à jour de ce projet ainsi qu’un état de l’art seront d’abord présentés. Pour terminer, le présentateur offrira une idée sur le développement d’un tel outil de diagnostic ainsi que les prochaines étapes du projet. 

Une pondération sur les graphes (simples, finis) est la donnée d’une fonction, dite de poids, définie sur les graphes, qui prend des valeurs scalaires ou polynomiales et qui est invariante sous les isomorphismes, c’est-à-dire sous les réétiquetages des sommets du graphe. Étant donné que la plupart des concepts de base de la théorie des graphes partagent cette propriété d’invariance, les exemples de pondérations sur les graphes sont très nombreux. On s’intéresse ici au poids de Mayer, wM(c), d’un graphe connexe c, sur l’ensemble [n] = {1, 2, . . ., n} de sommets, dans le contexte d’un gaz non idéal dans un volume V.

L’intérêt de la somme totale des poids de Mayer de tous les graphes connexes sur [n] = {1, 2, . . ., n}, en mécanique statistique, provient du fait que la pression P du système est donnée par sa fonction génératrice exponentielle. Puisque, il est bien connu que le poids de Mayer wM est multiplicatif sur les composantes 2-connexes. Il suffit donc de calculer les poids de Mayer wM(b) pour les graphes 2-connexes b ∈ B[n] (B pour blocs). De plus, ce poids apparaît dans le développement du viriel proposé par Kamerlingh Onnes, en 1901.

Tandis que les physiciens s’intéressent à la somme de tous les graphes connexes ou 2-connexes d’un ordre donné, le présent travail se concentre sur les contributions individuelles de graphes et leur signification combinatoire.

Suite au grand intérêt porté pour la production d’éthanol et de diésel, le biobutanol est devenu l’un des combustibles renouvelables le plus étudié au cours de la dernière décennie. Le biobutanol est typiquement produit par le procédé de fermentation ABE (acétone-butanol-éthanol). Ce procédé est toutefois affecté par des coûts élevés de récupération en raison de la faible concentration finale en butanol due à l'inhibition du produit. Pour pallier ce problème et augmenter la productivité, des techniques de récupération in situ du butanol à partir du bouillon de fermentation ont été proposées. Cette présentation analyse et compare la faisabilité économique d'un procédé de fermentation ABE en continu avec et sans l'intégration d'une unité de séparation sous vide pour extraire le butanol de façon préférentielle du bouillon de fermentation. Il est montré que le procédé de fermentation intégrée est économiquement viable pour des taux d'actualisation pouvant aller jusqu'à environ 45%. L'ajout d'une unité de vaporisation sous vide rend ce procédé rentable par rapport au procédé de fermentation traditionnel analysé selon deux scénarios: (1) même volume du fermenteur et (2) taux de production de butanol constant. La valeur actualisée nette (VAN) du procédé traditionnel s’est avérée négative pour les deux scénarios alors que le procédé intégré à une unité d’évaporation sous vide montre une VAN de US$ 87.0M à la fin de 10 ans de fonctionnement sur la base d'un taux d’actualisation de 10%.

Dans la dernière décennie, plusieurs chercheurs ont démontré un intérêt concernant la possibilité de récupérer de l'énergie mécanique provenant de structures vibrantes. Il a été démontré dans la documentation scientifique qu'un récupérateur d'énergie vibratoire excité par une source harmonique est efficace sur une faible bande de fréquences qui doit coïncider avec sa fréquence de résonance. En effet, les performances chutent radicalement lorsque l'excitation s'éloigne de la fréquence de résonance. En pratique, les sources d'excitation sont rarement harmoniques et s'étendent plutôt sur une large bande de fréquences. Dans ce cas, les architectures traditionnelles de récupérateurs sont peu performantes et des conceptions alternatives doivent être proposées afin d'élargir la bande de fréquences où le récupérateur est efficace. Différentes stratégies ont déjà été proposées afin d’améliorer les performances de récupération quand la source vibratoire a un contenu fréquentiel à large bande. Cette étude présente donc une revue critique des stratégies proposées dans la documentation scientifique et suggère de nouvelles façons de faire.



Avec la croissance de l’électrification des transports, une compréhension et une modélisation prédictive des risques d’incendie liés à la surchauffe des batteries sont essentielles pour assurer la sécurité des occupants. Les feux de batteries incluent la combustion de gaz chauds, turbulents et dont la composition évolutive est peu connue. La chaleur dégagée par de tels feux de batteries n’est pas suffisamment caractérisée pour le développement de modèles prédictifs, même pour des batteries standard de type Li-ion. Les mesures résolues temporelles précises sont difficiles à obtenir avec les méthodes traditionnelles, car le dégazage est court et violent. Nous avons donc développé un banc d’essai expérimental permettant la mesure précise de cette évolution temporelle, à l’aide d’une technique de calorimétrie avancée. Notre technique permet une captation de 10 Hz de la température des gaz confirmée par une captation vidéo et une caractérisation de ceux-ci avec un spectromètre de masse. Pour modéliser l'allumage, la composition du mélange doit être connue précisément afin de créer un brûleur avec les caractéristiques de la flamme standard du feu de batterie. Notre recherche porte sur la réalisation d'expériences de calorimétrie avancée caractérisant ce phénomène afin de créer un brûleur standard de flamme Li-ion. Cette avancée permettra la certification de la nouvelle génération de matériaux ignifuges, permettant ainsi un avancement sécuritaire de l'électrification des transports.

Le Canada, riche en ressources hydriques, offre des opportunités pour l'installation de systèmes photovoltaïques flottants (FPVS), qui consistent en des panneaux photovoltaïques montés sur des structures flottantes sur des plans d'eau. Cela contribue à réduire les conflits d'utilisation des terres agricoles pour les cultures, le logement ou d'autres usages. Cette étude compare les performances des systèmes photovoltaïques terrestres (OPVS) aux FPVS sur le lac de l'Université de Sherbrooke, intégré dans son complexe de recherche multiscalaire en hydrologie, hydraulique et environnement, en simulant leurs comportements thermiques et électriques.
Les résultats montrent que les FPVS bénéficient d'une réduction de l’évaporation et d'un effet de refroidissement naturel, avec une température moyenne des modules inférieure à celle des OPVS, ce qui améliore leur efficacité énergétique. De plus, les FPVS produisent davantage d'énergie grâce à la réflexion de la lumière sur l'eau. Cependant, l'analyse met en évidence des défis, tels que les besoins en ancrage pour résister aux rafales de vent et l'impact potentiel sur l'écosystème aquatique. Cette étude souligne les opportunités offertes par les FPVS pour des environnements tels que les réservoirs et les bassins hydroélectriques au Canada, tout en évaluant les contraintes spécifiques à leur installation et à leur exploitation.

Dans ce travail, nous nous sommes intéressés à préparer et à caractériser un nouveau matériau composite à base de nanoparticules de PbS combinées à des nanotubes de carbone mono-parois (SWCNT: Single-Walled Carbon Nanotubes) en vue d’une application comme matériau actif dans une cellule photovoltaïque organique contenant le polymère conjugué poly(3-hexylthio phène-2,5-diyl) (P3HT). Le choix de PbS a été fait en raison de ses propriétés optiques et électroniques intéressantes (dont l’absorption directe dans la région IR), combinées à celles des SWCNT incluant une mobilité électronique très élevée. Le matériau PbS/SWCNT a été préparé à l’aide d’une méthode chimique originale employant l’oléylamine (OLA) comme ligand organique. L'analyse cristallographique montre que ce matériau croît dans une structure cubique à face centrée. L’analyse par MET a permis de visualiser des particules semi-sphériques ayant un diamètre d'environ 10 nm, adsorbées en surface de SWCNT. L’analyse chimique montre la présence des éléments Pb et S (PbS), et C et O (OLA et SWCNT). Les spectres UV-Vis-IR sont caractérisés par deux pics principaux à environ 1500 nm et 1650 nm associés au PbS. Les mesures de spectroscopie d'impédance électrochimique montrent que l’ajout de SWCNT à la composition d'un film de PbS réduit considérablement la résistance de transfert de charge. Les mesures de capacité en fonction du potentiel révèlent un comportement de type n pour le PbS et de type p pour le P3HT.

Le LiFePO₄ est présentement utilisé comme matériau actif dans les piles au lithium en raison de sa capacité théorique de 170 mAh/g^[1], de sa non-toxicité et de sa sécurité. La structure du  LiFePO₄ est orthorhombique olivine^[1] et le lithium peut être extrait de la structure électrochimiquement ou par oxydation chimique et donc former la structure hétérosite^[1]. Le but de ce travail est d’étudier la cinétique de désinsertion du Li de la structure olivine par oxydation chimique. Le matériau actif délithié peut être utilisée par la suite dans des procédés industriels pour les revêtements de LiFePO₄ par des polymères conducteurs^[2]. La réaction s’effectue par un mélange de peroxyde d’hydrogène, de l’eau, de l’acide acétique et du LiFePO₄^[2]. Les produits formés par cette réaction sont  le Li_(1-x)FePO₄  délithié, du sel de lithium ainsi que de l’eau. Le Li_(1-x)FePO₄ est caractérisé par diffraction des rayons X (DRX) ainsi que par infrarouge à transformée de Fourier par réflexion atténuée (FT-IR-ATR).

Références :

[1] A. K. Padhi, K. S. Nanjundaswamy and J. B. Goodenough, Journal of The Electrochemical Society 1997, 144, 1188-1194

[2] D. Lepage, C. Michot, G. Liang, M. Gauthier and S. B. Schougaard, Angewandte Chemie International Edition 2011, 50, 6884-6887

Afin d’augmenter considérablement l’énergie spécifique des batteries au lithium, l’utilisation d’anode en lithium métal est envisageable (3 860 mAh/g).

Par sa réactivité importante avec l’atmosphère de stockage des boîtes à gants, le lithium métal est recouvert d’une couche de passivation. Cependant, la nature chimique de cette couche de passivation est généralement ignorée.

Le lithium métal est considéré comme réactif vis-à-vis des électrolytes solides polymères (SPEs) communément utilisés dans les batteries lithium au "tout solide". La stabilité de la couche de passivation du lithium au contact des SPEs et de leurs additifs utilisés a été peu étudiée. Pourtant cela est bien inhérent aux phénomènes chimiques se produisant à l'interface anode-électrolyte.

Notre étude se concentre d’abord sur la caractérisation de la couche de passivation par photoélectrons X (XPS) du lithium métal après exposition à différents gaz. Ensuite, l’analyse Raman à l’interface lithium métal-SPE renseigne sur la réactivité préférentielle des phases de couche de passivation, envers un des composants du mélange d’électrolyte solide polymère POE:HNBR-LiTFSI. Enfin, la réactivité mentionnée est corrélée à la cinétique de transfert de charge à l’interface dans une batterie tout solide.

L’écologie industrielle, permet d’atteindre une organisation industrielle plus rationnelle et plus équilibrée, en essayant d’imiter la structure des écosystèmes naturels. L’accomplissement de ce concept réside dans la mise en œuvre de parcs éco-industriels (EIP) : des entreprises qui se rassemblent pour partager l’utilisation des ressources, des matières premières et certains services. La modélisation et l’optimisation d’un EIP permettent de concevoir de façon optimale les échanges inter-entreprises (énergie, matières premières). Cependant, les études portant sur la conception des EIP mettent en évidence un manque important concernant la prise en compte de données territoriales sur un tel écosystème. Pourtant, le territoire qui accueille ce type de symbiose est déterminant car il impose des contraintes sur la consommation des ressources, leur type (énergies renouvelables ou non), mais également des contraintes de type économique.Cette étude vise à développer un outil innovant pour la gestion de l’énergie dans un EIP tout en prenant en compte divers critères d’optimisation. Un critère économique est formulé ainsi qu’un critère lié à la notion de risque d’intégrer une symbiose pour une entreprise.  Une méthodologie est mise en œuvre pour intégrer des données territoriales (énergie, ressources naturelles) au modèle d’optimisation multicritère.

La qualité de l’environnement intérieur des bâtiments scolaires représente un enjeu majeur de santé publique dans l’ère post-Covid. Une meilleure qualité de l’environnement intérieur augmente les capacités cognitives des élèves pour un meilleur apprentissage.

Cette étude consiste à évaluer la qualité de l'environnement intérieur d'un bâtiment scolaire des années 1970 par des mesures expérimentales déjà réalisées pendant les saisons hivernale et estivale. Les mesures concernent la qualité de l’air intérieur, le confort thermique ainsi que les consommations énergétiques.

La méthodologie déployée consiste à mener une analyse holistique des mesures expérimentales et le développement d’un modèle numérique pour la simulation thermique dynamique. L’objectif étant de proposer des solutions de réhabilitation du bâtiment afin de se conformer aux réglementations en vigueur et celles du futur en s’appuyant sur le modèle développé comme un outil d’aide à la décision.

Les principaux résultats préliminaires ont montré que la ventilation nocturne est une technique efficace pour améliorer la qualité de l’air intérieur du bâtiment. L’isolation de l’enveloppe du bâtiment par l’extérieur et une meilleure exploitation de l’inertie thermique demeurent de bonnes stratégies pour maintenir le confort thermique des élèves. Enfin, l’hybridation du système de chauffage actuel avec une pompe à chaleur permettra de diminuer la consommation énergétique tout en maintenant un bon confort thermique.

La production photocatalytique d’hydrogène à partir d’une solution aqueuse et d’un matériau semi-conducteur constitue une méthode de conversion de l’énergie solaire en énergie chimique très intéressante. Plusieurs travaux réalisés dans l’ultra-violet ont conduit à des rendements prometteurs. Le défi majeur réside dans la mise au point d’un photocatalyseur capable de fonctionner de façon efficace dans le visible, pour une meilleure utilisation de l’énergie solaire. Dans ce travail, nous avons réalisé la synthèse colloïdale du semi-conducteur CuGaS₂ en faisant réagir sous argon les composés GaCl₃ et Li₂S, dissous séparément dans le 1-methylimidazole (NMI), pour former le précurseur LiGaS₂ auquel a été ajoutée une solution de CuCl/NMI, menant à une suspension de CuGaS₂ ensuite traitée à 130 °C pendant 20 h. Un ratio Cu:Ga:S de 1:1,05:2,1 a été employé et les particules filtrées ont été recuites sous vide à 500 °C durant 2 h. L’analyse chimique confirme une composition riche en gallium avec un ratio atomique Ga/Cu de l’ordre de 1,08, suggérant un semi-conducteur de type n. La diffraction des rayons X confirme la phase chalcopyrite du matériau et révèle une taille des cristallites de l’ordre de 12 nm. La bande interdite de CuGaS₂ est une transition directe, estimée à 2,10 eV par spectroscopie UV-Visible. Des caractérisations électriques permettront de confirmer le type n et de déterminer le niveau de Fermi ainsi que la densité des porteurs de charge majoritaires du semi-conducteur.

Contrairement au cas gaussien, il n’est pas évident dans le cas des particules dures, même en dimension 1, d’exprimer le poids de Mayer et de Ree-Hoover de graphes à l’aide d’une formule faisant appel à certains paramètres classiques associés aux graphes. En effet, nous illustrons la complexité des interprétations combinatoires du poids de Mayer et du poids de Ree-Hoover en montrant que pour un graphe 2-connexe général, ces poids ne peuvent pas être exprimés comme fonctions faisant appel à seulement certaines sous-familles des invariants de graphes.

Plus précisément, à l’aide d’une recherche informatisée, faisant appel à 7 662 graphes 2-connexes ayant jusqu’à 8 sommets, toutes les sous-listes des invariants ont été examinées et on a seulement gardé celles qui sont maximales.

Nous donnons des cas explicites de graphes 2-connexes dont les poids de Mayer ou de Ree-Hoover sont différents, mais ayant pourtant le même ensemble d’invariants. Ce qui montre donc que les poids de Mayer et de Ree-Hoover ne sont pas fonctions de ces paramètres seulement.

Objectifs spécifiques :

Trouver de nouvelles propriétés des familles de graphes 2-connexes qui apparaissent dans la théorie de Mayer et de Ree-Hoover.

Objectifs généraux :

Développer des outils mathématiques essentiels pour résoudre des problèmes de nature combinatoire issus de la mécanique statistique. Le besoin de tels développements a été soulevé dans diverses rencontres internationales.

La précarité des énergies fossiles et leurs impacts tant environnementaux que sanitaires ont concouru au formidable essor de l’énergie solaire dans le monde. Celle-ci fait principalement appel au solaire photovoltaïque (PV) qui convertit les rayons solaires en électricité grâce à des cellules PV. L'objectif de cette recherche est d'en dresser un portrait par l'analyse diagnostique et l'anticipation des enjeux écologico-sanitaires rencontrés le long du cycle de vie de ce secteur. Selon les données compilées, l’énergie PV qui bénéficie d'une ressource solaire inépuisable, possède une faible empreinte écologique et engendre des gains environnementaux considérables en réduisant notamment les gaz à effet de serre. L'industrie du PV adhère favorablement aux principes de développement durable contribuant entre autres à l'économie verte avec 820 000 emplois en 2011 à travers le monde, dont plus de 5000 au Canada et près de 2000 au Québec. Néanmoins, trois zones d'ombre planent sur l'industrie PV: a) l'exploitation de matériaux potentiellement toxiques pour les travailleurs ; b) des procédés de fabrication et d'exploitation à problématiques sécuritaires ; c) des risques écotoxiques potentiels, principalement en fin de vie. Des études plus poussées ainsi qu'une structuration optimale de ce secteur d'activité s'avèrent nécessaires afin de rehausser les niveaux d'éco-compatibilité, de santé et de sécurité.



Le domaine pétrochimique constitue un environnement multidisciplinaire où plusieurs professionnels travaillent ensemble. Comme ces compagnies ont souvent un budget limité qu’elles tentent d’optimiser, la tendance veut qu’elles favorisent l’embauche d’ingénieurs chimiques au détriment du nombre d’ingénieurs mécaniques présents au sein de la firme. Ceux-ci ayant plusieurs tâches et étant énormément sollicités.

La conception et l’analyse de circuits de transport de permettrait à des ingénieurs chimiques de concevoir les circuits ce qui enlèverait un poids significatif sur les épaules des quelques ingénieurs mécaniques. L’outil d’aide à l’analyse et à la conception de circuit de transport de fluides présenté dans ce rapport vise à permettre la conception d’un  circuit fonctionnel et optimal à un utilisateur peu familier avec les concepts avancés du génie mécanique. L’idée principale derrière ce projet est d’offrir un outil facile à utiliser qui nécessite aucun calcul de la part du concepteur, seulement une bonne connaissance des caractéristiques et paramètres de son circuit et certaines informations sur le fluide qui y circulera. Mise à part certains graphes devant possiblement être trouvés et consultés par l’utilisateur, l’outil effectue tout le travail à lui seul et permet d’éviter d’encombrer un bureau de documentations et de manuels techniques qui peuvent être intimidants pour une personne n’ayant pas de formation directe en génie mécanique.



Le dimensionnement des systèmes hybrides d’énergies renouvelables suscite un intérêt croissant dans la recherche, notamment pour répondre aux enjeux environnementaux, en particulier pour la réduction des gaz à effet de serre. Les études montrent que les sources d’énergie renouvelable, comme le solaire et l’éolien, peuvent contribuer à cette réduction, sachant que le secteur de l’électricité représente à lui seul 41 % des émissions totales. Cependant, leur variabilité due à l’intermittence des conditions météorologiques reste un défi. Pour pallier cette instabilité, ces sources sont souvent couplées à des systèmes de stockage d’énergie (batteries) ou à des générateurs (diesel, gaz naturel).

Le défi est de trouver un système optimisé qui réponde aux besoins énergétiques tout en tenant compte des aspects économiques, sociaux et environnementaux. Des outils comme HOMER ou des techniques comme l’optimisation par essaims particulaires (OEP) sont fréquemment utilisés. Toutefois, ces méthodes peuvent nécessiter des ajustements importants selon les besoins. Cette recherche propose une approche basée sur l’apprentissage par renforcement profond (ARP), qui utilise un système de récompenses pour optimiser le dimensionnement énergétique. Des expérimentations ont été menées sur différents profils de demande, et les résultats montrent que l’approche par ARP surpasse OEP dans plusieurs cas.

Afin de réduire l’érosion et l’agression chimique des parois de briques réfractaires par la matière en fusion au sein des réacteurs métallurgiques, on laisse croître par changement de phase solide/liquide un revêtement sur leur surface interne. Ce revêtement joue un rôle extrêmement important, car il assure l’intégrité de l’installation et prolonge sa durée de vie. De ce fait, le contrôle de celui-ci est primordial. L’environnement hostile qui règne au cœur du four interdit les mesures directes. Les sondes qu’on y plonge sont détruites. Pour remédier à ce problème, l’industriel recourt à la simulation numérique et, plus récemment, à une approche par transfert inverse.

Une analyse inverse qui permet de prédire l’épaisseur du revêtement interne dans un réacteur métallurgique est présentée. Dans le model inverse, le flux de chaleur, la résistance thermique de contact et le coefficient de convection thermique sont inconnus. Ceux-ci sont estimés à partir des mesures de température non-intrusives provenant d’un thermocouple situé dans les parois du réacteur. Ensuite l’épaisseur du revêtement protecteur est calculée en utilisant le model direct. Le model inverse repose sur l'algorithme de Levenberg-Marquardt combiné avec la méthode de Broyden. L'effet du bruit de mesure, la fréquence d’acquisition et la position de thermocouple sur les prévisions inverses est étudié. La précision et l’unicité de la solution sont également évaluées dans ce projet.

L’intégration des énergies renouvelables dans nos bâtiments, typiquement avec des panneaux photovoltaïques (PV), est essentielle pour accélérer leur transition vers le net-zéro et réduire nos émissions de gaz à effet de serre (GES). Toutefois, seulement 20 % de l’énergie qui atteint les panneaux PV est convertie en électricité, alors que le reste est perdu en chaleur. Les capteurs hybrides photovoltaïques et thermiques (PV/T) permettent d’extraire la chaleur normalement relâchée par les cellules PV, augmentant leur efficacité en les refroidissant, et produisant une source de chaleur pouvant être utilisée pour les bâtiments. Ainsi, les capteurs PV/T peuvent significativement réduire la consommation d’énergie, les émissions de GES et améliorer la flexibilité énergétique des bâtiments. Cependant, il est difficile de prédire leur performance, car les modèles existants sont souvent peu précis ou excessivement complexes, limitant leur adoption.

Cette étude consiste dans le développement et dans la validation d’un modèle pour les capteurs PV/T mixtes, axé sur les données et la physique, afin de simplifier et augmenter la précision de la modélisation de ces énergies renouvelables. De cette façon, le modèle est calibré et validé en utilisant les données de tests expérimentaux à la fois dans un laboratoire solaire à grande échelle ainsi qu’avec un système de PV/T installé sur un bâtiment de recherche au Québec. Finalement, les résultats sont comparés à la performance des modèles typiques.

Deux serres expérimentales de tomates biologiques cultivées en plein sol sont utilisées dans le cadre de ce projet. La serre témoin est climatisée et déshumidifiée par ventilation naturelle (serre ouverte) tandis que la serre prototype utilise un système de géothermie (serre semi-fermée). Le contrôle du climat de la serre prototype semi-fermée permet un meilleur confinement que la serre témoin. De ce fait, l’enrichissement en CO₂ est plus efficace et s’avère moins dispendieux. L’objectif du présent projet est de comparer et de quantifier les performances agronomiques des deux régies de culture étudiées. Les données de croissance des plants, le rendement et le calibre des fruits ainsi que certaines données physico-chimiques tel que le taux de lycopènes et la capacité antioxydante des fruits sont mesurés régulièrement pendant deux saisons de culture consécutives. Ces données serviront à vérifier l’hypothèse selon laquelle la production de tomates biologiques cultivées en plein sol peut être améliorée tant au niveau de la qualité que du rendement des fruits en utilisant un système de climatisation par géothermie. Si les résultats s’avèrent concluants, cette étude pourrait mener à l’instauration d’un système de climatisation par la géothermie à plus grande échelle. Ainsi, les coûts et l’émanation de CO₂ en seraient diminués.

Se chauffer et se rafraîchir par le sol est l'objet de cette étude, qui apporte la réponse pour la région de Kabylie.Une maison individuelle de surface habitable de 140 metre carrés peut etre chauffée et rafraîchie par géothermie.La dépense energétique est de l'ordre quelques watts ( de quoi faire fonctionner un ventilateur). Deux solutions sont proposées, l'une utilisant l'air et l'autre l'eau et l'air.

Cette étude est basée sur la connaissance  de la température du sol  et de la profondeur à laquelle cette dernière est constante et correspond à la moyenne annuelle de celles de surface, soit 17,4 °c . cette valeur permet d'atteindre par un système d'échangeurs enterrés la température de confort dans les locaux qui nous abritent en période estivale et necessite un appoint de l'ordre de 15% pour la période hivernale et constitue de ce fait une alternative salutaire au vu de la situation actuelle des energies fossiles, de leurs effets environementaux,  et en prévision de leur épuisement très proche.

Le travail a été mené en établissant trois bilans thermiques,  pour évaluer, les besoins thermiques hivernaux, les besoins thermiques estivaux et enfin  dimensionner les échangeurs.