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Systèmes énergétiques (en présentiel et à distance)

Sigle: S3825, ECTS: 2

Objectifs du cours

Ce cours concerne les systèmes énergétiques basés sur la conversion de la chaleur avec un accent particulier sur les principaux types de machines à fluide compressible (compresseurs, moteurs à combustion interne, turbines à gaz, turbines à vapeur, installations frigorifiques, cycles combinés, cogénération).

Son objectif est de permettre aux élèves de comprendre les principes de conception de ces systèmes, d'avoir une vision d'ensemble des différentes technologies utilisables pour leur réalisation, et de les familiariser avec les méthodes d'analyse classiques et modernes (diagrammes, progiciels, etc.). Une séance est consacrée à introduire la méthode d'intégration thermique du pincement. 

Les concepts sont introduits pendant des cours classiques en amphi et sont ensuite mis en oeuvre en TD de modélisation des cycles dans un outil informatique dédié à la modélisation des systèmes énergétiques. Cette étape permet de fixer les concepts introduits et de développer un savoir faire en terme de modélisation.  

L'objectif des projets est de synthétiser les connaissances et méthodes acquises et de les mettre en oeuvre sur un nouveau système.

Pré-requis

Le cours demande quelques notions préalables de thermodynamique, de mécanique des fluides et de thermique. Toutefois les bases nécessaires à la compréhension font l'objet d'un rappel initial.

Programme

Les systèmes énergétiques abordés sont les suivants :
- Turbines à gaz
- Centrales thermiques
- Moteurs thermiques
- Moteurs d'avions
- Cogénérations
- Cycles combinés
- Cycles récepteurs

Le programme détaillé du cours est détaillé dans la partie programmation.



Modalités d'évaluation

Le contrôle des connaissances est effectué sur la base :

- d'un projet auquel sont consacrées deux séances de 4 h, généralement effectué en binôme,
- et d’un examen oral d'un quart d'heure portant essentiellement sur les notions qui doivent être parfaitement mémorisées et sur la compréhension des principaux concepts.

Modalités pédagogiques

Pédagogie mise en oeuvre

Pour chaque technologie énergétique présentée, le cours comporte :
- une analyse thermodynamique de son fonctionnement,
- la détermination de ses principales caractéristiques,
- une description de sa technologie spécifique
- un ou plusieurs modèles permettant d'en calculer les performances

Une analyse de cet enseignement montre qu'il présente deux principales difficultés :
- le calcul des propriétés thermodynamiques des corps mis en jeu et leurs évolutions dans les systèmes énergétiques
- la présentation de l'ensemble des explications relatives au fonctionnement des technologies énergétiques

Pour les dépasser, nous mettons en oeuvre une pédagogie novatrice. 

Les évaluations quantitatives sont facilitées grâce à l'utilisation d'un simulateur, Modelica / Dymola, pour modéliser les performances des systèmes. La librairie de modèles sur laquelle s'appuye les exercices et projets a été développé par le Centre d'Efficacité énergétique des Systèmes de Mines ParisTech (C.T. Tran). 

D'autre part, divers moyens et supports sont proposés aux élèves afin de faciliter la transmission des éléments technologiques:
- le cours est structuré de manière systématique à mettre en évidence pour chaque système, le principe de fonctionnement, l'architecture du cycle, l'analyse des rendements idéal et réel et l'origine des pertes, les points technologiques clef,
- un ouvrage très complet et des modules de formation à distance sonorisés, appelés Diapason pour Diaporamas Pédagogiques Animés et Sonorisés sont également mis à disposition des élèves pour pouvoir facilement trouver de l'information sur chaque type de système.
- de plus, les élèves sont encouragés à solliciter l'équipe enseignante chaque fois qu'ils en ressentent le besoin.

Ressources pédagogiques fournies

Les ressources pédagogiques mises à la disposition des élèves sont les suivantes :
- les tranparents des cours en amphi,
- le module Diapason (le lien vers ces séances est donné dans la partie document), donnant accès aux différentes séances sonorisées constituant le cours en ligne proprement dit
- le simulateur Modelica / Dymola,
- les trois tomes du livre "Systèmes Energétiques", fournis par la Direction des Etudes
- l'ensemble des ressources numériques accessibles depuis le portail www.thermoptim.org (voir ses principales fonctionnalités).

Référence

Prolongements du cours

L'ampleur du sujet fait que ce cours est devenu un enseignement de culture générale, quelle que soit l'orientation future de chaque élève.
Des séances diapason non utilisées pour le cours sont disponibles sur beaucoup de systèmes énergétiques (Energies Renouvelables, Piles à combustible, ...).

Les trois tomes du livre Systèmes Energétiques contiennent plus d'information que les séances de cours, qui permettent aux élèves intéressés d'approfondir les notions du cours.

Le lecteur intéressé pourra également consulter le site www.thermoptim.org, qui contient plus d'informations sur les systèmes énergétiques.

Equipe pédagogique

Responsable(s)
Philippe RIVIERE

Chargé(s) d'enseignement
Rami ABOU-EIDKarim BESBESChristophe COQUELET
Egoi ORTEGOPascal STABATCong Toan TRAN

Sigle S3825
Année 3ème année
Niveau Graduate 2nd year
Crédits ECTS 2
Coefficient 2
Nb. d'heures 26
Nb. de séances 21
Type de cours Enseignement spécialisé
Semestre 5
Période Automne
Domaines
  • Energétique
Dernière mise à jour:
04 Oct 2016 09:50 par p.riviere