1G12 GENIE ELECTRIQUE - GED

Les finalités de l'UE

La question du réchauffement de la planète (augmentation de la température moyenne mondiale) avec les changements des conditions climatiques n'est plus à discuter. En effet, les impacts de l'industrialisation mondiale et des comportements sociaux (humains) sont multiples : émissions de gaz à effets de serre, émissions de CO2, pollution de l'environnement, déforestation, ... L'ingénieur d'aujourd'hui doit favoriser les politiques en matières de changement du climat. Les matières vues dans le cadre du cours d'Energie Electrique lui permettront d’avoir certains outils pour trouver des solutions, en terme de production d’énergie électrique, qui soient plus "écologiques" (moins polluantes et plus durables) que les solutions actuelles.

Le but de l’unité est quadruple :
D’abord se familiariser avec les différentes machines, les étudier, les modéliser et pouvoir prédéterminer leur fonctionnement.
 Puis de les câbler, les instrumenter, analyser et utiliser les résultats des essais pour valider le travail fait au cours théorique.
Ensuite, les utiliser dans une application concrète, où ils devront valider les choix réalisés.
Et enfin comme nos sociétés sont actuellement confrontées à des défis énergétiques majeurs.  En effet, avec le processus de décarbonisation et de dénucléarisation qu'elles ont entamé, elles doivent réaliser une transition rapide vers un mix énergétique basé principalement sur les énergies renouvelables et utiliser de manière plus rationnelle l'énergie, mieux comprendre au travers de raisonnements formels basés sur des nombres l'ampleur des défis auxquels nos sociétés sont confrontés et d'étudier des politiques énergétiques cohérentes pour les relever.

Les contenus de l'UE

L’Unité d’Enseignement est basée sur trois activités d’apprentissages complémentaires, l’une combinant une partie théorique et une application au laboratoire et une autre liée à l'énergie nucléaire, aux réseaux électriques et à la politique énergétique belge.

L’activité "Energie électrique" qui sert à familiariser les étudiants à deux machines électriques (synchrone et asynchrone) par une étude de leurs caractéristiques : constitution, principe de fonctionnement et utilisation, de leur modélisation et de la prédétermination de leur fonctionnement.  Cette activité comporte aussi un laboratoire dans lequel les étudiants auront l’occasion de se trouver face à ces machines, de les câbler, les instrumenter et de valider ou pas ce qui a été vu au cours théorique. Ils devront également câbler une installation photovoltaïque indépendante du réseau et d'étudier la problèmatique d'un réseau en ilotage.

L'activité "Projet d'Electricité" pour laquelle les étudiants devront dimensionner une installation électrique autonome (off grid) contenant une éolienne, des panneaux photovoltaïques, un régulateur, un onduleur, une batterie et un groupe électrogène de secours.

L’activité « sustainable energy » est quant à elle centrée sur les bilans énergétique, les énergies renouvelables et la politique énergétique. De plus, un travail de groupe sur les énergies sera présenté en anglais.

Les acquis d'apprentissage visés par l'UE

Energie électrique (cours théorique)
Expliquer le principe de fonctionnement des machines électriques vues en classe, tout en identifiant les différents éléments qui les constituent et en listant les domaines d’utilisation.
Développer leurs équations caractéristiques afin de dessiner leur schéma équivalent simplifié et en déduire les courbes de fonctionnement.
Calculer les valeurs des éléments du schéma équivalent simplifié sur base des mesures provenant d’essais réalisés sur la machine pour prédéterminer le fonctionnement dans une situation donnée.
Dessiner le bilan de puissances (pertes et puissances mises en jeu dans la machine) afin de calculer le rendement pour une situation donnée.

Laboratoire d'énergie électrique
Réaliser le câblage et l’instrumentation des essais sur les machines vues au cours théorique pour calculer les éléments caractéristiques correspondant de la modélisation de celui-ci.
Prédéterminer plusieurs modes de fonctionnement des machines testées et  comparer les résultats avec ceux vus au cours théorique.
Rédiger un rapport à chaque séance en respectant les consignes données.
Collaborer avec les membres du groupe et le chef de groupe pour atteindre les objectifs fixés.
Gérer le groupe pour réaliser le rapport dans le temps imparti (3h).

Projet d’électricité
Dimensionner les différents appareils qui constituent une installation photovoltaïque en ilotage et réaliser les schémas électriques de l'installation 
Rédiger une note de calcul justifiant tous les choix effectués lors de ce projet.
Gérer son temps pour rédiger son rapport personnel au net dans le temps impartit tout en vérifiant ses résultats avec ceux obtenus par les autres étudiants.
Justifier clairement lors d’une évaluation orale le pourquoi des choix effectués.

Sustainable energy
Connaître les différents éléments jouant un rôle important dans le bilan énergétique de nos sociétés (et, en particulier, l'impact que les énergies renouvelables peuvent avoir dans ce bilan) 
Analyser différentes questions liées aux politiques énergétiques en utilisant des raisonnements formels basés sur des exemples.
Collaborer dans un groupe pour réaliser des exposés synthétiques dans la langue anglaise.

Les méthodes d'enseignement-apprentissage

Cours théorique :

Le cours est donné ex cathedra à toute la classe, basé sur la projection d’un Power Point et complété par des explications données au tableau. Les étudiants sont amenés à résoudre régulièrement des exercices sous la tutelle de l’enseignant. Une mise en situation est réalisée en groupe à la fin de l’étude de chaque machine.

Laboratoire :

Le nombre de groupes d’étudiants par manipulation dépendra du nombre d’étudiants de la classe, et sera idéalement de 3. Un QCM sur la machine du jour sera effectué avant de commencer le laboratoire. Ensuite, les étudiants réalisent le câblage des machines et de leur instrumentation avec le matériel présent sur le poste. Une attention particulière sera donnée concernant le soin avec lequel celui sera réalisé. Après le démarrage de la machine sous la surveillance de l'enseignant, une compagne de mesure pourra se faire.  En palléle, ils commenceront la rédaction du rapport qui devra être terminé à la fin de la séance.

Projet :

Par petite classe, pour chaque séance, l'enseigant donnera quelques mots d'expications en début de séance, puis il guidera et encadrera les étudiants dans leur travail.

L'étudiant travaillera en autonomie et en collaboration avec ces camarades de classe. Pour la dernière séance, chacun devra terminer sa note de calcul complète dans un rapport à rendre et à defendre oralement.

Sustainable energy :

Huit lectures plénières données par Damien Ernst.
Trois lectures plénières seront données par des invités extérieurs à l'ULg sur des sujets liés à l'énergie nucléaire, aux réseaux électriques et à la politique énergétique belge.
Deux sessions de groupe de 3h chacune pendant lesquelles les étudiants présenteront en langue anglaise des sujets relatifs à l'énergie. Ces sessions seront supervisées par Damien Ernst et un professeur d'anglais.

Engagement attendu de la part de l'étudiant.e

Une participation assidue aux cours théorique est vivement recommandée car la matière se complexifie au fil des séances, des explications supplémentaires sont données oralement et les étudiants sont amenés à résoudre régulièrement des exercices sous la tutelle de l’enseignant. De plus, la matière vue au cours théorique se termine juste avant les séances de laboratoire qui y correspondent. La participation aux laboratoires et au projet est obligatoire.

Les étudiants seront encouragés à poser des questions chaque fois que cela est nécessaire.

Nous conseillons de ne pas attendre la session pour réaliser les exercices proposés, mais de s’y prendre au fur et à mesure, chaque semaine.

Examen oral cours théorique Conversion d'Energie 2

Cette épreuve présente des modalités similaires pour toutes les sessions. Elle est organisée durant la session. Il s'agit d'un examen. Cette épreuve est individuelle. Concrètement, l'épreuve repose sur une formulation orale. L'épreuve repose sur des réponses longues, réponses courtes, formulations personnelles. Elle se déroule à cours fermé, avec des documents autorisés. La correction de cette épreuve est assurée par validation d'un.e enseignant.e.

Evaluation continue Laboratoire Conversion d'Energie 2

Cette épreuve présente des modalités spécifiques à la 1re session. Elle est organisée de manière continue. Il s'agit d'une participation. Cette épreuve est individuelle et en équipe. Concrètement, l'épreuve repose sur une formulation écrite, une formulation orale, une réalisation par mise en pratique. L'épreuve repose sur des réponses courtes, réponses choisies parmi des propositions. Elle se déroule à cours ouvert, avec des documents autorisés, avec du matériel spécifique . La correction de cette épreuve est assurée par validation d'un.e enseignant.e.

Evaluation continue Projet d'Electricité

Cette épreuve présente des modalités similaires pour toutes les sessions. Elle est organisée de manière continue. Il s'agit d'un examen. Cette épreuve est individuelle. Concrètement, l'épreuve repose sur une formulation écrite, une formulation orale. L'épreuve repose sur des réponses longues, réponses courtes, formulations personnelles. Elle se déroule à cours ouvert, avec des documents autorisés. La correction de cette épreuve est assurée par validation d'un.e enseignant.e.

Examen écrit cours théorique Sustainable Energy

Cette épreuve présente des modalités similaires pour toutes les sessions. Elle est organisée durant la session. Il s'agit d'un examen. Cette épreuve est individuelle. Concrètement, l'épreuve repose sur une formulation écrite. L'épreuve repose sur des réponses longues, réponses courtes, formulations personnelles. Elle se déroule à cours fermé. La correction de cette épreuve est assurée par validation d'un.e enseignant.e.

Présentations Sustainable Energy

Cette épreuve présente des modalités similaires pour toutes les sessions. Elle est organisée avant la session. Il s'agit d'une présentation. Cette épreuve est individuelle et en équipe. Concrètement, l'épreuve repose sur une formulation orale. L'épreuve repose sur des réponses longues, formulations personnelles. Elle se déroule avec des documents autorisés, avec un support (à projeter). La correction de cette épreuve est assurée par délibération d'une équipe d’enseignant.es.