Le cours abordera les points suivants
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| COMBUSTION AVANCEE Coordonnateur(s) : Denis Veynante (CNRS) Intervenant(s) : Nasser Darabiha (ECP), Denis Veynante (CNRS) Durée : 15h hors contrôle Descriptif : Un cours intitulé « combustion », coordonné par Benoît Fiorina (ECP), est dispensé dans le tronc commun et est consacré aux notions de base de la combustion. Le cours « combustion avancée » fait suite à ce cours « combustion » ; son objectif est d’approfondir certains sujets pour apporter des connaissances plus proches de l’état de l’art actuel. Une large partie est portée sur la combustion en écoulements turbulents et sa modélisation, régime rencontré dans la quasi-totalité des applications industrielles de la combustion (turbines à gaz aéronautiques et terrestres, moteurs automobiles, fours industriels, …). La prise en compte de schémas cinétiques détaillés, peu importante en termes de performances globales mais cruciale pour décrire l’inflammation et l’extinction de flammes ou la formation d’espèces chimiques polluantes, est abordée. Les équations de transport multi-espèces sont également présentées. Enfin, quelques notions de base sur la combustion diphasique sont introduites, ainsi que les hydrocarbures les plus couramment utilisés car présentant un excellent rapport énergie disponible par unité de volume et / ou de masse (essence, gasoil et kérosène liquide). TURBOMACHINES Coordonnateur(s) : Isabelle Trébinjac (Ecole Centrale Lyon) Intervenant(s) : Isabelle Trébinjac (Ecole Centrale Lyon) Durée : 18h hors contrôle Descriptif : Cet enseignement a essentiellement pour but de familiariser l’étudiant avec le fonctionnement et le calcul de l’écoulement dans une turbomachine. Après avoir situé la turbomachine dans l’ensemble du propulseur, on détaillera les principaux outils permettant de dessiner une turbomachine, c’est-à-dire de déterminer la géométrie d’un compresseur et d’une turbine répondant à un objectif de performance précis. A cet effet, les notions d’aérodynamique et de thermodynamique seront appliquées aux turbomachines afin d’établir les différentes modélisations de base et d’appréhender les différentes méthodes de calcul (1D, 2D ou 3D, Euler ou Navier-Stockes, stationnaire ou non) utilisables lors d’un dessin de machine. Le cours abordera les points suivants :
Les séances de bureau d’étude auront pour but de réaliser la conception d’une machine pour un cahier des charges donné (performances, encombrement, …). ENJEUX DE L'ENERGIE Coordonnateur(s) : Pascal Da Costa (ECP), Estelle Iacona (ECP) Intervenant(s) : Pascal Da Costa (ECP), Estelle Iacona (ECP) ; des représentants de plusieurs entreprises et organismes d’envergure internationale interviendront par des conférences thématiques. Durée : 30h hors contrôle Descriptif : Ce cours a pour ambition de présenter un large panorama des différentes problématiques d’ordre technologique, économique, politique, géographique directement liées au contexte énergétique aux échelles mondiale, nationales et locales :
CARBURANTS DU FUTUR Coordonnateur(s) : Xavier Montagne (IFP Energies Nouvelles) Intervenant(s) : Xavier Montagne (IFP Energies Nouvelles) Durée : 15h hors contrôle Descriptif : Le contexte énergétique est en pleine évolution, quel que soit le secteur, et la mutation est tout aussi difficile, voire plus, pour le transport. Depuis de nombreuses années, le monde du transport dépend quasi-exclusivement du pétrole (en 2008, à hauteur de 96%), mais les besoins de mieux contrôler les rejets polluants, de réduire significativement les rejets de gaz à effet de serre et de s’inscrire dans une diversification des ressources bouleversent le paysage du transport. De plus, un arsenal réglementaire de plus en plus contraignant accompagne cette mutation en impactant le transport routier mais aussi le transport aérien et le transport maritime. Le cours dispensé au travers de ces 15h a la mission de présenter succinctement le contexte énergétique global puis de rapidement s’orienter vers les contraintes du transport. Après avoir décliné ce que signifient les notions de carburants et d’exigences carburants, on travaille selon 3 axes :
Le cours servira à sensibiliser les étudiants à tous ces secteurs, à leur donner les grandes bases scientifiques, techniques et sociétales en s’appuyant sur la justification des filières, leurs potentiels de développement et leurs chances de réussite avec les échéances associées. Il s’agit d’un ensemble de cours scientifiques et techniques laissant néanmoins une part importante aux aspects sociaux et socioéconomiques. MOTEURS THERMIQUES Coordonnateur(s) : Philippe Pierre (IFP Energies Nouvelles (IFPEN)) Intervenant(s) : Philippe Pierre (IFPEN), Cyprien Ternel (IFPEN), Franck Vangraefschèpe (IFPEN), Eric Watel (IFPEN) Durée : 15h hors contrôle Descriptif : Ce cours d’introduction aux moteurs thermiques a pour objectif de donner les limitations et les contraintes théoriques thermodynamiques des moteurs à allumage commandé et Diesel. Il permet d’expliciter les modes de fonctionnement des moteurs 4 temps et 2 temps ainsi que les grandeurs essentielles à l’établissement du cahier des charges d’un moteur actuel en intégrant aussi les contraintes futures. La technologie des moteurs est abordée ainsi les notions de rendements réels et de performances via l’utilisation de systèmes de suralimentation. Les systèmes de combustion sont ensuite expliqués et permettent de donner les éléments clés de conception des chambres de combustion par technologie. Finalement, ce cours aborde le post traitement des gaz d’échappement en expliquant la formation de polluants et les contraintes d’émissions de gaz à effet de serre. Les modes de post traitement actuels et futurs sont ensuite évoqués pour différentes technologies ainsi que leur intégration et les compromis à réaliser. TRACTION ET PROPULSION ELECTRIQUES Coordonnateur(s) : Jean-Claude Vannier (Supélec) Intervenant(s) : Stéphane Callet (SNCF), Olivier Dauré (DCNS), Pierrick Guilloux (Alstom) Durée : 15h hors contrôle Descriptif : Le cours de traction et propulsion électriques permet d’aller plus loin dans la problématique de l’énergie embarquée en élevant le niveau de puissance. Ce cours met l’accent sur le besoin d’optimisation des composants et du système ainsi que de sa gestion pour atteindre les objectifs fixés par les différentes missions utilisant ces matériels. Le cours de traction traite de la constitution de la chaîne de traction et de l’infrastructure d’alimentation. Le cours de propulsion est principalement centré sur la propulsion navale électrique. Ce cours est donné par plusieurs intervenants, spécialistes des domaines concernés. Traction électrique ferroviaire (6h - Alstom Transport) :
Transports urbains (3h - SNCF) :
Propulsion navale (6h - DCNS) :
PILE A COMBUSTIBLE ET FILIERE HYDROGENE Coordonnateur(s) : Pierre Millet (Université Paris Sud) Intervenant(s) : Pierre Millet (Université Paris Sud) Durée : 15h hors contrôle Descriptif : Objectifs de cet enseignement :
Programme de l’enseignement et concepts abordés :
Savoir-faire acquis en fin de cours :
ENERGETIQUE DES BATIMENTS Coordonnateur(s) : François Cointe (ECP) Intervenant(s) : François Cointe (ECP) Durée : 15h hors contrôle Descriptif : Les transferts thermiques dans le bâtiment :
Confort thermique - Construire avec le climat :
Concevoir les bâtiments zéro énergie :
Phénomènes complexes et modélisations thermiques :
ENERGIES RENOUVELABLES Coordonnateur(s) : Marie Ruellan (Université de Cergy-Pontoise), Robert Soler (EDF) Intervenant(s) : Marie Ruellan (Université de Cergy-Pontoise), Robert Soler (EDF) Durée : 15h hors contrôle Descriptif : Première partie (M. Ruellan - 9h) : Thèmes clés abordés : ressources renouvelables, technologies de conversion en énergie électrique, aérogénérateurs (caractéristiques des turbines, solutions électrotechniques), stockage d’énergie électrique et solutions possibles. L’objectif de cette première partie est de fournir aux étudiants une vision des ressources énergétiques renouvelables et des différentes technologies de conversion des ressources primaires renouvelables vers une forme finale électrique. Les nouveaux moyens de production qui se mettent en place aujourd’hui, ou qui vont s’imposer, exploitent des ressources renouvelables ou fossiles. Une partie sera consacrée plus particulièrement aux aérogénérateurs, qui exploitent des systèmes de conversion électrotechniques (machines électromagnétiques, électronique de puissance, électrochimie, …). Une autre partie de cet enseignement traitera plus spécifiquement des techniques de stockage de l’énergie électrique associées aux systèmes de conversion de l’énergie. Une séance de TD viendra mettre en pratique le cours. Deuxième partie (R. Soler - 6h) : Thèmes clés abordés : la conversion photovoltaïque de l’énergie solaire et la filière solaire thermodynamique à concentration. L’objectif de cette deuxième partie est de présenter aux étudiants les deux filières de production électrogène à base d’énergie solaire. Un premier volet est consacré au PhotoVoltaïque (PV) et permettra d’aborder la ressource solaire et sa variabilité, les principes de conversion du rayonnement solaire en électricité, l’état de l’art des différentes technologies, les voies actuelles de R&D, l’exploitation des centrales PV et les enjeux liés à l’intégration au réseau. Le deuxième volet traite du solaire thermodynamique et aborde les principes de conversion du rayonnement en chaleur puis en électricité, l’intérêt de la concentration, les différentes options technologiques et en particulier le stockage thermique et les possibilités d’hybridation. PROCEDES DE PRODUCTION D'ENERGIES RENOUVELABLES Coordonnateur(s) : Jean-Claude Vannier (Supélec) Intervenant(s) : Amir Arzandé (Supélec), Emilien Boucher (Enertime), Xavier Montagne (IFP Energies Nouvelles), Benoît Pueyo (Arcadis), Matthieu Versavel (EDF) Durée : 15h hors contrôle Descriptif : Le cours sur les procédés EnR est l’occasion d’aborder la globalité de la chaîne de mise en œuvre des principales énergies renouvelables abordables sur le plan économique. Les systèmes solaires photovoltaïques, les biocarburants, la génération éolienne et la production de chaleur et d’électricité à partir de la biomasse sont les formes d’énergie sur lesquelles se concentre ce cours. Pour chaque thème, après un rappel des principes fondamentaux de la génération d’énergie, sont présentés les différents composants de la chaîne de transformation de l’énergie nécessaires à sa mise en œuvre en tenant compte des cadres techniques et environnementaux. La majorité des intervenants sont des professionnels des secteurs représentés. FILIERE NUCLEAIRE Coordonnateur(s) : Hervé Cordier (EDF) Intervenant(s) : Hervé Cordier (EDF), Nicole Dellero (Areva), Pascal Yvon (CEA) Durée : 18h hors contrôle Descriptif : Le but de ce cours est de fournir aux étudiants les bases techniques permettant d’appréhender le domaine de la production d’énergie nucléaire dans sa globalité. Cet objectif est atteint :
Bien que la filière REP serve de base au cours, d’autres filières sont abordées (UNGG, REB, RNR, Gen IV). Le point de vue adopté est de considérer l’étudiant comme un futur chef de projet de l’industrie nucléaire et de lui donner les éléments permettant de discuter avec les spécialistes des différents domaines techniques de cette industrie (ex : neutronicien, thermohydraulicien, électricien, chimiste, spécialiste de l’environnement, ...). A l’issue de ce cours, les élèves possèdent les bases indispensables pour appréhender, s’ils le désirent, les autres cours à dominante nucléaire de l’Option Energie (ex : ingénierie thermohydraulique nucléaire, cycle du combustible nucléaire, …). Ce cours est structuré en 3 parties distinctes : « réacteurs nucléaires », « irradiation des matériaux » et « cycle du combustible ». A l’issue de ce cours, l’étudiant est capable :
CYCLE DU COMBUSTIBLE NUCLEAIRE Coordonnateur(s) : Jean-Luc Salanave (Areva), Pascal Yvon (CEA) Intervenant(s) : Jean-Luc Salanave (Areva – parties 1, 2, 3 et 5), Pascal Yvon (CEA – partie 4) Durée : 15h hors contrôle Descriptif : Ce cours a pour ambition de fournir les connaissances techniques de base sur le(s) cycle(s) du combustible nucléaire. Il est organisé en 5 parties (de 3h chacune) :
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