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-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
A la fin du cours, les étudiants seront capables d'expliquer la conception et le fonctionnement des technologies de production d'énergie thermique, ainsi que leurs défis futurs, et de relier ces aspects aux concepts thermodynamiques de base.
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-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 ressource 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
Ce cours est une introduction au monde de la production d'énergie thermique. Le rôle de la production thermique dans l'approvisionnement en 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 au charbon, au gaz, à la biomasse, aux déchets et nucléaires sont décrites (la description d'un réacteur nucléaire et de la physique du réacteur 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 thermiques. Pour tous ces points, l'intention du cours est de donner l'évolution et de décrire aussi bien la technologie d'aujourd'hui 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
o aspects financiers
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

Commentaire sur les évaluations Q1 de l'UE

Les AA I-TRMI-012, I-FLMA-010 et I-GELE-040 font l’objet d’un examen écrit unique comportant 4 questions (ou ensembles de questions), organisé durant la session. Les 4 questions (ou ensembles de questions) ont la même pondération. Elles sont relatives aux 4 grandes parties de matière vues (sécurité d’approvisionnement, production conventionnelle d’énergie, énergie solaire et énergie éolienne).
Les séances de TP, exercices, mini-projet associées à ces AA font l’objet de remises de rapports avant la session.
 

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

La note globale de l’évaluation de l’UE " Conventional and renewable electricity generation " est calculée sur base des rapports de TP, exercices, mini-projet comptant pour 30% ainsi que sur un examen écrit unique comptant pour 70%.
Si une des 2 évaluations (partie pratique ou examen théorique) présente une note inférieure ou égale à 7/20, cette note constitue l’évaluation de l’UE (note absorbante).
 

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

Commentaire sur les évaluations Q3 de l'UE

Les AA I-TRMI-012, I-FLMA-010 et I-GELE-040 font l’objet d’un examen écrit unique comportant 4 questions (ou ensembles de questions), organisé durant la session. Les 4 questions (ou ensembles de questions) ont la même pondération. Elles sont relatives aux 4 grandes parties de matière vues (sécurité d’approvisionnement, production conventionnelle d’énergie, énergie solaire et énergie éolienne).
Les séances de TP, exercices, mini-projet associées à ces AA font l’objet de remises de rapports avant la session.
 

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

La note globale de l’évaluation de l’UE " Conventional and renewable electricity generation " est calculée sur base des rapports de TP, exercices, mini-projet comptant pour 30% ainsi que sur un examen écrit unique comptant pour 70%.
Si la note relative à l'évaluation de la partie pratique (rapports TP, exercices, mini-projet) est supérieure à 10/20 en première session, elle est reportée pour l'évaluation Q3. Si cette note est inférieure à 10/20 en première session, l'évaluation Q3 ne comporte que la partie "examen théorique", qui vaut donc pour 100%.
Dans le cas du report de la note relative à la partie pratique, si l'évaluation théorique (examen) présente une note inférieure ou égale à 7/20, cette note constitue l'évaluation de l'UE (note absorbante).