Description du cours

Intitulé de l'Unité d'Enseignement

Gestion et production de l'énergie

Code de l'Unité d'Enseignement

21GE060

Année académique

2019 - 2020

Cycle

MASTER

Nombre de crédits

5

Nombre heures

60

Quadrimestre

2

Pondération

Site

Anjou

Langue d'enseignement

Français

Enseignant responsable

BARTOSIEWICZ Yann

Objectifs et contribution de l'Unité d'Enseignement au programme

Le cours s’inscrit dans la suite du cours d’énergétique en se concentrant sur l’aspect cycles et technologies de production. Ainsi, l’analyse sera essentiellement faite à l’échelle système par intégration des différents composants étudiés au cours d’énergétique. De façon générale, cette partie du cours couvre l’analyse énergétique des cycles complexes de conversion de la chaleur en électricité incluant les cycles à vapeur (classique, nucléaire), les turbines à gaz et cycles combinés, la cogénération et les technologies alternatives de production. Les étudiants seront également initiés à l’analyse exergétique en complément à l’analyse énergétique. Ces analyses seront mises en parallèle avec les solutions/choix techniques.

En termes de savoir :
- Décrire le fonctionnement des différents cycles de production d’électricité (à vapeur, à gaz, combinés, à énergie alternative) et de chaleur (cogénération) ;
- Comprendre la chaine de conversion énergétique entre l’énergie primaire et l’énergie mécanique/électricité et identifier les différents types de pertes ;
- Expliquer la différence entre énergie mécanique et thermique à l’aide de la notion d’exergie ;
- Identifier et expliquer les éléments d’optimisation de performance de cycles complexes ;

En termes de savoir-faire :
- Calculer et réaliser des bilans d’énergie au niveau des éléments principaux constituant un cycle ;
- Modéliser simplement les principaux cycles de production d’électricité ;
- Définir et évaluer les différents critères de performance des installations de production ;
- Appliquer le concept d’exergie en complément à une étude énergétique pour les installations motrices thermiques ;
- Evaluer et porter un regard critique sur les performances d’une installation et les moyens mis en œuvre pour l’amélioration de celles-ci ;
En termes de savoir-être :
- Appréhender le panel des technologies mises en œuvre dans le mix-énergétique ;
- Saisir le caractère irréversible des transformations de la chaine de conversion énergie-primaire/électricité et les technologies mises en œuvre pour limiter ces irréversibilités.

Prérequis et corequis

12ST010 - Chimie II
13ST020 - Energétique

L’étudiant est supposé connaître toutes les notions de base de thermodynamique enseignées dans ces cours (premier et deuxième principes, variables et transformation élémentaires, calcul de composants-machines motrices et réceptrice, gaz parfaits, vapeurs). Au niveau mathèmatique, les étudiants devront être à l’aise avec le calcul différentiel et intégral.

Description du contenu

Le cours sera autant que possible basé sur une approche comparative énergétique/exergétique des moyens de production et des variantes/ améliorations des concepts de base en vue de l’amélioration de leur performance.

Cours #1 : Rappels : cycles thermodynamiques, critères de performance énergétique-économique. Thermodynamique des vapeurs. Introduction au concept d’exergie.
Cours #2 : Analyse exergétique : combustion, échange de chaleur, machines motrices-réceptrices, analyse exergétique de cycles.
Cours #3 : Cycle à vapeur. Cycles à soutirage. Cycles à resurchauffe, cycles complexes. Cycles nucléaires.
Cours #4 : Rappels : cycles à gaz. Cycles à compression étagés, cycles avec récupérateur. Cycles combinés.
Cours #5 : La cogénération.
Cours #6 : Technologies alternatives : éolien, hydro-électricité/stockage. Technologies en développement : nucléaire GENIV, power to gaz, etc.

Méthodes pédagogiques

Pour la partie « production » le cours sera donné de façon très interactive sollicitant la participation active des étudiants. Autour de thèmes principaux proposés par le professeur et selon le plan du cours, le dispositif pédagogique reposera sur un ensemble d’activités en trois étapes :

1) Avant le cours magistral : les étudiants seront amenés à préparer et se forger une première compréhension des notions du cours suivant, et ce à partir de différentes sources : livres de référence, recherche web, slides mis à disposition à l’avance par le professeur.

2) Pendant le cours : le professeur demandera à un groupe de synthétiser le résultat de leurs recherches sous forme d’une diapositive. Cela servira de point de départ de la discussion et du cours qui sera complété par le professeur sous forme de diapositives, explications, démonstrations et exemples/situations au tableau, etc. L’objectif est de créer une forte interactivité étudiants-professeur et étudiants-étudiants entre les différents groupes et de favoriser l’apprentissage actif.

3) Les étudiants seront charger d’organiser par petits groupes de travail le dernier cours au sujet des technologies alternatives en appliquant les approches, concepts et méthodologies définis lors des séances précédentes.

Mode d'évaluation

Pour la partie « production » : L’examen est oral et individuel, avec un temps de préparation écrit. L’évaluation portera aussi bien sur la connaissance théorique d’un concept (compréhension, explication, mise en pratique) vu au cours que son application à travers un exemple simple (calcul, évaluation).

Références bibliographiques

Pour la partie « Production » : Les diapositives du professeur constitueront le support écrit structuré du cours et seront disponibles sous forme électronique. Le livre de référence sera utilisé pour les technologies de cycles thermiques de production :

Éléments de Thermodynamique Technique, Joseph Martin, Pierre Wauters, Presses universitaires de Louvain, ISBN : 978-2-87558-317-8. ISBN pour la version pdf électronique : 978-2-87558-318-5. Parution septembre 2014.

Pour les étudiants intéressés à approfondir :

Installation Thermiques Motrices, Analyse énergétique et exergétique, Joseph Martin, Pierre Wauters, Presses universitaires de Louvain, ISBN : 978-2-87463-264-8. Deuxième édition revue, parution 2011.