• Langue : Anglais
• Discipline : Génie électrique
• Identifiant : 2025ULILN006
• Type de thèse : Doctorat
• Date de soutenance : 06/05/2025

Résumé en langue originale

L'industrie des télécommunications affronte un double défi : démocratiser l'accès numérique tout en réduisant son impact environnemental. Ce secteur représente 3% de la consommation énergétique mondiale et génère 430 MtCO? annuellement. Les stations de base, essentielles à la connectivité, sont responsables de 57% de cette consommation.La fracture numérique persiste, notamment au Canada où seulement 64% des ménages ruraux accèdent à une connexion Internet 50/10 Mbps, contre 99% en zones urbaines. Cette disparité s'accentue dans les communautés autochtones, où l'accès à la 5G ne concerne que 41,53% de la population.L'approvisionnement énergétique du secteur repose sur des sources variées : 46% d'énergies renouvelables, 43% du réseau conventionnel et 11% de générateurs diesel. Toutefois, moins de 1% des énergies renouvelables est produit directement sur site. D'ici 2030, le nombre de sites en réseau instable ou hors réseau devrait augmenter de 22%.Face à ces enjeux, les opérateurs télécoms visent à réduire leurs émissions de 50% d'ici 2030 et atteindre la neutralité carbone en 2050. Des acteurs majeurs comme Rogers et Bell Canada ont déjà entamé ce virage en déployant des stations alimentées par énergies renouvelables dans les zones éloignées.Ce projet de recherche propose le développement d'un outil d'optimisation des nanoréseaux hybrides associant panneaux photovoltaïques, batteries et générateurs diesel pour alimenter les stations de base isolées. L'approche cible le dimensionnement optimal et la gestion économique et environnementale de ces systèmes.L'étude intègre des innovations comme les panneaux photovoltaïques bifaciaux, qui offrent un rendement supérieur de 10-20% et devraient représenter 20% du marché mondial d'ici 2030. Elle aborde également l'impact critique de l'accumulation de neige, qui peut réduire le rendement énergétique de 3,5% à 100%.Les contributions principales s'articulent autour de trois axes : la modélisation détaillée du système, l'optimisation de la gestion énergétique face aux incertitudes, et la coordination entre modélisation et gestion pour maximiser l'intégration des énergies renouvelables.Le résultat sera un outil de dimensionnement optimisé facilitant la planification et la gestion des stations alimentées par nanoréseaux, contribuant ainsi aux politiques de réduction des émissions et à l'objectif de neutralité carbone d'ici 2050.

Résumé traduit

The telecommunications industry faces a dual challenge: democratizing digital access while reducing its environmental impact. This sector accounts for 3% of global energy consumption and generates 430 MtCO? annually. Base stations, essential for connectivity, are responsible for 57% of this consumption.The digital divide persists, particularly in Canada where only 64% of rural households have access to 50/10 Mbps Internet connections, compared to 99% in urban areas. This disparity is even more pronounced in Indigenous communities, where 5G access concerns only 41.53% of the population.The sector's energy supply relies on various sources: 46% renewable energy, 43% from the conventional grid, and 11% from diesel generators. However, less than 1% of renewable energy is produced directly on-site. By 2030, the number of sites with unstable network or off-grid is expected to increase by 22%.Facing these challenges, telecom operators aim to reduce their emissions by 50% by 2030 and achieve carbon neutrality by 2050. Major players like Rogers and Bell Canada have already begun this shift by deploying stations powered by renewable energy in remote areas.This research project proposes the development of an optimization tool for hybrid nanogrids combining photovoltaic panels, batteries, and diesel generators to power isolated base stations. The approach targets optimal sizing and economic and environmental management of these systems.The study integrates innovations such as bifacial photovoltaic panels, which offer 10-20% higher efficiency and are expected to represent 20% of the global market by 2030. It also addresses the critical impact of snow accumulation, which can reduce energy yield from 3.5% to 100%.The main contributions revolve around three axes: detailed system modeling, optimization of energy management in the face of uncertainties, and coordination between modeling and management to maximize the integration of renewable energy.The result will be an optimized sizing tool facilitating the planning and management of stations powered by nanogrids, thus contributing to emission reduction policies and the goal of carbon neutrality by 2050.