Objectifs par rapport aux acquis d'apprentissage du programme

• Imaginer, concevoir, réaliser et exploiter des machines, des équipements et des procédés pour apporter une solution à un problème complexe de production, de conversion et de transmission d'énergie en intégrant les besoins, les contraintes, le contexte et les enjeux techniques, économiques, sociétaux, éthiques et environnementaux.
• Concevoir et dimensionner des machines, des équipements ou des procédés de production, de conversion et de transmission d'énergie répondant au problème posé, en se basant sur l'état de la technique, une étude ou une modélisation ; les évaluer au regard des différents paramètres du cahier des charges.
• Mettre en oeuvre une solution choisie sous la forme d'un dessin, d'un schéma, d'un diagramme ou d'un plan conforme aux normes, d'un modèle, d'un prototype, d'un logiciel et/ou d'une maquette numérique.
• Intégrer la gestion rationnelle de l'énergie.
• Évaluer la démarche et les résultats en vue de l'adaptation ou de l'optimisation de la solution proposée.
• Mobiliser un ensemble structuré de connaissances et de compétences scientifiques et de techniques spécialisées permettant de répondre, avec expertise et adaptabilité, aux missions de l'ingénieur civil en génie de l'énergie.
• Maîtriser et mobiliser de manière appropriée les connaissances, modèles, méthodes et techniques liés à la mécanique des solides et des fluides, les échanges d'énergie, le comportement dynamique et vibratoire des systèmes, la fabrication et la production mécanique, le fonctionnement des machines, les phénomènes physiques, les machines, équipements et procédés liés à la production, la conversion et la transmission de l'énergie.
• Étudier une machine, un équipement ou un processus de production, de conversion ou de transmission d'énergie en sélectionnant de manière critique les théories, les modèles et les approches méthodologiques, et en tenant compte des aspects pluridisciplinaires.
• Identifier et discuter des applications possibles des technologies nouvelles et émergentes dans le domaine de l'énergétique.
• Évaluer la validité des modèles et des résultats compte tenu de l'état de la science et des caractéristiques du problème.
• Planifier, gérer et mener à bien des projets compte tenu de leurs objectifs, ressources et contraintes, en assurant la qualité des activités et des livrables.
• Respecter les échéances et le plan de travail et se conformer au cahier des charges.
• Communiquer et échanger des informations de manière structurée - oralement, graphiquement et par écrit, en français et dans une ou plusieurs autres langues - sur les plans scientifique, culturel, technique et interpersonnel, en s'adaptant au but poursuivi et au public concerné.
• Argumenter et convaincre, tant à l'oral qu'à l'écrit, vis-à-vis d'un client, d'un collègue, des enseignants et des jurys.
• Agir en professionnel responsable, faisant preuve d'ouverture et d'esprit critique, inscrit dans une démarche de développement professionnel autonome.
• Faire preuve d'ouverture et d'esprit critique en mettant en regard aspects techniques et enjeux non-techniques des problèmes analysés et des solutions proposées.

Acquis d'apprentissage de l'UE

Acquis AA I-GELE-002
Faire preuve d'expertise et de polyvalence dans le domaine des sciences et techniques -Formuler et analyser des problèmes complexes -Adopter une démarche scientifique appliquée - Maîtriser la communication scientifique et technique - Etre une personne responsable, en prise avec les enjeux de la société.
Acquis AA I-TRMI-012
Production d'énergie éolienne :
Quantifier le potentiel de récupération d'énergie éolienne. Maitriser les principes de fonctionnement et de conception aérodynamique des éoliennes. Mener un avant-projet de conception d'une éolienne à axe horizontal.
Production d'énergie solaire:
choisir un capteur solaire thermique adapté à une situation donnée ; calculer la fraction solaire d'un système thermique particulier.
Acquis AA I-FLMA-010
Expliquer la conception et le fonctionnement des technologies de centrales électriques thermiques, ainsi que leurs défis futurs, et relier ces aspects aux concepts thermodynamiques de base.
Effectuer des calculs de base liés à la conception d'équipements de centrales thermiques ;
Élaborer un plan pour une étude de faisabilité liée à une nouvelle centrale électrique ou à un projet de modernisation.
Acquis AA I-GELE-040
Etre capable de réaliser un calcul de sécurité d'approvisionnement en électricité intégrant la notion de risque
Etre un professionnel critique et réflexif dans le contexte de la transition énergétique des réseaux électriques 

Contenu de l'UE : descriptif et cohérence pédagogique

Cette unité d'enseignement permet de faire le point à propos de la production classique (centrales thermiques) d'énergie électrique et de sa production renouvelable (éolienne et solaire) ainsi qu'à propos de la sécurité d'approvisionnement. L'ensemble de la chaîne : production - consommation est ainsi passée en revue. Au niveau de chaque étape, les aspects techniques (conception) seront abordés en parallèle de la problématique globale énergétique.
Contenu AA I-GELE-002
machines synchrones à pôles lisses ou saillants; étude analytique; diagramme vectoriel; caractéristiques et essais pratiques, coefficient de Potier; courbes en "V compensateurs; stabilité et oscillations; amortisseurs; mise en parallèle sur le réseau ; réactances synchrones et de fuite statorique (méthode FPMs); angle interne; couples, puissances et rendement.
Contenu AA I-TRMI-012
Production d'énergie éolienne :
Principe et potentiel de récupération d'énergie éolienne ; ressources éoliennes ; types d'éolienne, éoliennes à axe horizontal; théorie unidimensionnelle de Betz ; modélisation des performances aérodynamiques ; régulation et limitation de puissance ; nombre optimum de pales ; effets perturbateurs; conversion en énergie électrique et couplage au réseau électrique; avant-projet d'une HAWT ; éoliennes à axe vertical.
Production d'énergie solaire:
la ressources solaire; méthodes de captage du rayonnement solaire et conversion thermique (capteurs solaires plans, tubulaires et à concentration - performances des capteurs solaires) ; conversion photovoltaïque du rayonnement solaire - les capteurs photovoltaïques
Contenu AA I-FLMA-010
Le cours est une introduction aux technologies de centrales électriques thermiques. Le rôle de la génération thermique dans la fourniture d'électricité, ainsi que les interfaces avec les réseaux et le marché sont brièvement décrits. Une description technique des différents types de centrales électriques est donnée. Les centrales électriques au charbon, au gaz, à la biomasse, aux déchets et nucléaires sont décrites (la description d'un réacteur nucléaire et de la physique des réacteurs n'est pas incluse). Une attention particulière est accordée à l'impact environnemental et aux méthodes de réduction des émissions de gaz de combustion des centrales électriques thermiques. Pour tous les éléments, l'intention du cours est de donner l'évolution et de décrire également la technologie d'aujourd'hui ainsi que celle qui sera utilisée demain. Des références aux constructeurs et aux éléments de coût sont données.
* Aspects économiques de la production d'énergie
* Contexte : le paysage électrique
* Génération d'électricité thermique et types de centrales électriques
* combustibles solides : combustion sur grille / combustible pulvérisé / CFB
* alimentées au gaz : turbines à gaz / CCGT
* nucléaire
* circuits de refroidissement
* Contrôle des processus
* Aspects environnementaux :
o réglementations
o réduction primaire des NOx, DeNOx, DeSOx, Dépoussiérage, Mercure
* Aspects de coûts
Contenu AA I-GELE-040
Calcul de sécurité d'approvisionnement (adéquation) : des critères déterministes N-k au calcul basé sur la notion de risque (principaux indices, modélisation de la production et de la charge)
Calcul analytique des indices (hypothèses, mise en oeuvre, application chiffrée et limitations
Méthodes numériques (algorithme Monte Carlo, approches non-séquentielles versus séquentielles)
Application (mini-projet) au cas belge

Compétences préalables

Connaissance de la thermodynamique de base et des cycles thermiques
transfert de chaleur; calcul des échangeurs de chaleur; thermodynamique ; mécanique des fluides
notions de base d'électromagnétisme
probabilités et réseaux électriques
 

Type(s) et mode(s) d'évaluation Q1 pour l'UE

• Examen écrit - En présentiel
• Examen oral - En présentiel

Commentaire sur les évaluations Q1 de l'UE

L'AA I-GELE-002 fait l'objet d'un examen oral et d'une évaluation des rapports de TP.
L'AA I-TRMI-012 fait l'objet d'un examen mixte (une partie écrite - questions à choix multiples - pour l'éolien et une partie orale pour le solaire - 30 minutes d'examen précédées d'une préparation écrite) et d'une évaluation des rapports de TP.
Les AA I-FLMA-010 et I-GELE-040 font l'objet d'un examen écrit. Les 2 épreuves sont organisées la même demi-journée.

Méthode de calcul de la note globale pour l'évaluation Q1 de l'UE

La note globale de cette UE correspond à :
- 1/3 pour l'AA I-GELE-002 Steady-state operation of Synchronous Machines (30% de la note sont relatifs à l'évaluation des travaux pratiques - 70% de la note sont relatifs à l'examen oral)
- 1/3 pour l'AA I-TRMI-012 Renewable Energy Production - Solar & Wind (40% de la note sont relatifs à l'évaluation des travaux pratiques - 60% de la note sont relatifs à l'examen - moitié de l'examen sur les aspects solaires et l'autre moitié sur les aspects éoliens)
- 1/3 pour les AA I-FLMA-010 Conventional Energy Production et AA I-GELE-040 Security of Supply: les 2 AA ont le même poids. Les 2 AA sont évaluées le même jour via un examen écrit.

Type(s) et mode(s) d'évaluation rattrapage Q1 (BAB1) pour l'UE

• Néant - Néant

Commentaire sur les évaluations rattrapage Q1 (BAB1) de l'UE

sans objet

Méthode de calcul de la note globale pour l'évaluation rattrapage Q1 (BAB1) de l'UE

sans objet

Type(s) et mode(s) d'évaluations Q3 pour l'UE

• Examen écrit - En présentiel
• Examen oral - En présentiel

Commentaire sur les évaluations Q3 de l'UE

L'AA I-GELE-002 fait l'objet d'un examen oral et d'une évaluation des rapports de TP. La note obtenue pour les rapports de TP est conservée.
L'AA I-TRMI-012 fait l'objet d'un examen mixte (une partie écrite - questions à choix multiples - pour l'éolien et une partie orale pour le solaire - 30 minutes d'examen précédées d'une préparation écrite) et d'une évaluation des rapports de TP.
Les AA I-FLMA-010 et I-GELE-040 font l'objet d'un examen écrit. Les 2 épreuves sont organisées la même demi-journée.

 

Méthode de calcul de la note globale pour l'évaluation Q3 de l'UE

La note globale de cette UE correspond à :
- 1/3 pour l'AA I-GELE-002 Steady-state operation of Synchronous Machines (30% de la note sont relatifs à l'évaluation des travaux pratiques - 70% de la note sont relatifs à l'examen oral). Report de la note relative à l'évaluation des travaux pratiques.
- 1/3 pour l'AA I-TRMI-012 Renewable Energy Production - Solar & Wind (40% de la note sont relatifs à l'évaluation des travaux pratiques / note reportée - 60% de la note sont relatifs à l'examen - moitié de l'examen sur les aspects solaires et l'autre moitié sur les aspects éoliens)
- 1/3 pour les AA I-FLMA-010 Conventional Energy Production et AA I-GELE-040 Security of Supply: les 2 AA ont le même poids. Les 2 AA sont évaluées le même jour via un examen écrit.