1I14 CONVERSION D'ENERGIE 2 - IND

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·e d'aujourd'hui doit favoriser les politiques en matières de changement du climat.

L’UE de Conversion d’Energie fournit des outils pour trouver des solutions plus écologiques (moins polluantes et plus durables que les solutions actuelles) :

• En terme de consommation d'énergie électrique (moteurs, bilan de puissance, pertes, rendement, ...)
• En terme de production et de transport d’énergie électrique (génératrices et transformateurs de puissance).

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

Trois activités d'apprentissage se complètent dans cette UE : le cours théorique de Conversion d'Energie 2, son laboratorie qui permet de mettre en pratique les notions vues au cours théorique et un projet de dimensionnement d'une installation électrique.

Le but de l’unité est donc triple : d’abord se familiariser avec les différentes machines, les étudier, les modéliser et pouvoir prédéterminer leur fonctionnement, les câbler, les instrumenter et analyser et utiliser les résultats des essais pour valider le travail fait au cours théorique et enfin les utiliser dans une application concrète, où il faudra valider les choix réalisés.

Cours théorique :

• Développer et utiliser les diverses méthodes de calcul des machines électriques (machine synchrone et asynchrone - application spécifique) en fonctionnement normal.
• Expliquer leur constitution, leur principe de fonctionnement et leurs utilisations pratiques
• Etablir les équations et les schémas qui modélisent ces machines électriques et prédéterminer leur fonctionnement pour différents cas de charges.

Laboratoire : 

• Prévoir et réaliser les câblages et l’instrumentation de machines électriques (machines synchrones et asynchrones).
• Manipuler les machines et réaliser une série de mesure en fonctionnement
• Analyser et comparer les résultats obtenus avec les concepts vus au cours théorique.

Projet d’électricité : Réaliser la note de calcul d'une installation électrique industrielle impliquant des consommateurs et des sources d'énergie renouvelable

• Choix et dimensionnement des appareillages électriques : moteurs, sources d'énergies renouvelables, batteries, câbles, contacteurs, relais thermiques, fusibles, etc. en dévelopant les calculs justifiant ces choix.
• Choix et dimensionnement des sources d'énergie renouvelable
• Simulation de la production, la consommation et le stockage d'électricité heure par heure sur l'année, analyse des résultats
• Réalisation du schéma électrique

Les acquis d'apprentissage visés par l'UE

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 :

• 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 pointues sur un travail technique

Les méthodes d'enseignement-apprentissage

Cours théorique :

Le cours est donné ex cathedra à toute la classe, basé sur la projection de slides 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-ci sera réalisé. Après le démarrage de la machine sous la surveillance de l'enseignant, une campagne de mesure pourra se faire.  En parallèle, ils commenceront la rédaction du rapport qui devra être terminé à la fin de la séance. Ce dernier fera l'objet d'une discussion avec l'enseignant en fin de séance.

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.

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. 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 fin du quadrimestre pour réaliser les exercices proposés, mais de s’y prendre au fur et à mesure, chaque semaine.

Examen oral (si l'horaire le permet, sinon écrit) 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 écrite, 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 + oral 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 + oral 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.