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. Les impacts de l'industrialisation mondiale et des comportements sociaux (humains) sont multiples : émissions de gaz à effets de serre, pollution de l'environnement, déforestation, ... Nos sociétés sont actuellement confrontées à des défis énergétiques majeurs. 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.

L'ingénieur·e d'aujourd'hui doit favoriser les politiques de transition socio-écologique. Les matières vues dans le cadre du cours d'Energie Electrique lui permettront d'acquérir certains outils pour trouver et analyser des solutions, en terme de production et de consommation d’énergie, plus écologiques (moins polluantes et plus durables) que les solutions actuelles.

Le but de l’unité est quadruple :

• Se familiariser avec les différentes machines, les étudier, les modéliser et prédéterminer leur fonctionnement en charge.
• Les câbler, les instrumenter, analyser et utiliser les résultats des essais.
• Les utiliser dans une application concrète, justifier les choix réalisés.
• 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 compétences du profil cadre visées par cette UE sont les suivantes :

• SA3 Servir les enjeux de la transitions écologiques
• SA5: Développer un projet interdisciplinaire
• SA6: Assurer une expertise critique de recherche

Le niveau de développement attendu relève de l’“Apprenti·e ingénieur·e”, car il s’agit de maîtriser finement, manipuler, choisir et dimensionner des machines électriques complexes comme il sera attendu de leur part dans leur futur métier d'ingénieur·e.

Les composantes essentielles visées sont les suivantes :

• 3.4. En justifiant les choix de responsabilité, solidarité, sobriété et précaution intégrés aux solutions techniques (E/O - Fr/An) 
• 3.5. En rendant compte des impacts sociaux, économiques et écologiques d'une solution technique sur base de données et de modèles probants 
• 5.4. En justifiant les choix posés à l’aide de connaissances scientifiques (techniques et managériales) (E/O) 
• 5.2. En définissant les besoins, les objectifs et les méthodes des différentes étapes du projet
• 5.3. En proposant des solutions, des dynamiques de gestion et des processus innovants 
• 6.1. En définissant une problématique polytechnique  
• 6.6. En présentant sa recherche à des professionnel·les (E/O - Fr/An) 
• 6.3. En proposant une méthodologie rigoureuse et adaptée à la problématique 

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 faisant les liens avec leurs domaines d’utilisation.
• Situer les machines électriques dans leur contexte en terme d'impact environnemental et de transition énergétique.
• Modéliser les machines sur base des mesures provenant d’essais pour prédéterminer leur fonctionnement dans une situation donnée, et en particulier leur bilan de puissance et leur rendement

Laboratoire d'énergie électrique

• Etablir un protocole de mesures et un schéma de câblage en vue de caractériser une machine électrique
• Discuter les résultats d'une campagne de mesures sur une machine électrique.

Projet d’électricité

• Effectuer et justifier le choix et le dimensionnement d'équipements électriques en tenant compte des bonnes pratiques intrinsèques à une installation électrique
• Analyser et réinterpréter un cahier de charge pour arriver à une solution adaptée
• Réaliser un schéma électrique industriel original tout en respectant les règles de l'art
• Déterminer et comparer l'impact environnemental d'une machine électrique
• Evaluer les différentes solutions possibles en fonction de plusieurs points de vue (énergie, finance, installation, durée de vie,...)
• Ecrire un rapport scientifique (avec note de calcul) complet, cohérent et exact
• Formuler oralement des réponses pertinentes à des questions précises sur un travail technique

Sustainable energy

• Expliquer le principe, les ordres de grandeurs et les enjeux majeurs des principales sources d'énergies renouvelables et des consommations énergétiques actuelles (EN)
• Formuler et critiquer une politique de transition énergétique basée sur des éléments chiffrés (EN)
• Collaborer dans un groupe pour réaliser des exposés synthétiques (EN)
• Analyser différentes questions liées aux politiques énergétiques en utilisant des raisonnements formels basés sur des exemples (EN)

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.

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 rendu avant la séance suivante.

Projet :

Par petite classe, pour chaque séance, les étudiant·es sont avant tout autonomes. L'enseignant donnera quelques mots d'explications et guidera et encadrera les étudiants dans leur travail. Les étudiant·es travaillent par groupe et avancent sur le projet autant que possible en classe. Un partie du travail devra être réalisée en dehors des heures de cours.

Sustainable energy :

Par groupes, les étudiant·es sont chargés premièrement de présenter une source d'énergie renouvelable au reste de la classe (technical meeting), et ensuite d'élaborer et critiquer une stratégie de transition énergétique basée sur des données chiffres en matières de production et de consommation sur base d'un cahier des charges. Les échanges et présentations se feront oralement en classe et en 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 étudiant·es 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.

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.