Structures des réseaux et dynamiques de développement - de la révolution industrielle à la transition énergétique // Network structures and development dynamics - from the Industrial Revolution to the Energy Transition

Les réseaux énergétiques sont des éléments essentiels de toute stratégie climatique et énergétique réussie. Néanmoins, ils restent peu étudiés et insuffisamment compris dans leur dynamique ainsi que dans leur relation avec la consommation des ressources et la prospérité économique.
Dans ce projet de doctorat, plusieurs cas historiques de construction et d'utilisation de réseaux physiques, liés à la consommation d'énergie, seront explorés dans une approche d'écologie industrielle, avec des liens interdisciplinaires forts vers l'histoire économique, la géographie et la physique statistique des réseaux et des systèmes complexes. Comment les investissements énergétiques et matériels dans les éléments du réseau influencent-ils le développement et l'utilisation ultérieure du système pour distribuer les ressources ? La dynamique globale de la consommation d'énergie dépend-elle du type de réseau impliqué dans la croissance physique ?
Une première cible sera les chemins de fer qui se sont développés dans le monde entier au 19ème siècle en relation avec l'extraction, l'utilisation et la commercialisation du charbon. D'autres réseaux seront également étudiés tels que : le réseau routier au 20ème siècle en relation avec le pétrole ; les oléoducs et gazoducs ; les réseaux couplés gaz-chaleur-électricité. L'étude prendra également en compte le double rôle des chemins de fer et des réseaux routiers qui assurent le transport des passagers ainsi que le fret des ressources énergétiques et matérielles.
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Networks are crucial components of complex societies and underlie successful climate-energy strategies. Nevertheless they remain relatively understudied and insufficiently understood in their dynamics as well as in their relation to resource consumption and economic prosperity.
In this doctoral project, several historical cases of physical network will be explored from an industrial ecology standpoint and in relation to energy consumption. The project will address complexity in sociotechnical network structures and uses based on a complex systems modelling approach associating statistical physics (graph theory), geography and economic history. The project will mainly focus on the transportation and energy networks and their entanglement.

A first target will be railway networks that progressively grew during the 19th century in relation to coal extraction, trade and use. Railway networks are intertwined with early-industrial sociotechnical development and paved the way to the development of road networks in the 20th century in particular on the basis of complex oil networks. The study will address the dual role of railways and road networks in the transportation of both passengers and freight of energy and materials. The growth rates, interconnections and key metrics of these networks will be jointly analyzed and compared to an equivalent analysis of electricity grids which are currently under study by members of the PhD proposal team.

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Pôle fr : Direction de la Recherche Fondamentale
Département : Institut rayonnement et matière de Saclay
Service : Service de Physique de l’Etat Condensé
Laboratoire : Systèmes Physiques Hors-équilibre, hYdrodynamique, éNergie et compleXes
Directeur de thèse : AUMAITRE Sébastien
Organisme : CEA
Laboratoire : DRF/IRAMIS/SPEC/SPHYNX
URL : https://iramis.cea.fr/pisp/herve-bercegol-francais/
URL : https://iramis.cea.fr/spec/sphynx/

Public/private mixed funding

Pôle fr : Direction de la Recherche Fondamentale
Département : Institut rayonnement et matière de Saclay
Service : Service de Physique de l’Etat Condensé