Sciences et techniques pour l'énergétique S9

Contenu

ECOSYSTEME TERRITORIAL

ECUE 1 : Pilotage des réseaux intelligents et interopérabilité (coef : 1) – 15 h (cours, TD) – 6h (Estimation travail personnel)

• Gestion de la charge et de la demande : techniques de gestion de la charge et de la demande, contrôle des charges connectées, tarification dynamique, gestion des pics de demande, optimisation de l'utilisation des ressources énergétiques.
• Stockage d'énergie et systèmes de conversion : technologies de stockage d'énergie, batteries, supercondensateurs, systèmes de conversion d'énergie, convertisseurs AC/DC et DC/AC, facilitation de l'intégration des sources d'énergie renouvelable, gestion des fluctuations de la demande.
• Protocoles de communication standardisés : protocoles (Modbus, DNP3 et IEC 61850) d'échange d'informations entre les différents systèmes énergétiques pour assurer une interconnexion efficace.
• Sécurité des réseaux d'énergies : mesures de sécurité nécessaires pour protéger les réseaux d'énergies interconnectés contre les cyberattaques et les failles potentielles, fiabilité et intégrité des systèmes.
• Intelligence artificielle : intelligence artificielle pour l'optimisation des réseaux d'énergies interconnectés, prévision de la demande, détection des anomalies et optimisation des flux énergétiques.

ECUE 2 : Data science et modélisation prédictive de l'énergie (coef : 3) – 45 h (cours, TD) – 22h (Estimation travail personnel)

• Analyse de séries temporelles : analyse et interprétation des données séquentielles, méthodes adaptées pour modéliser les variations temporelles, détection de motifs cycliques, saisonniers ou imprévisibles.
• Exploration et visualisation de données : techniques de visualisation et d'exploration de données avancées, visualisation interactive, cartographie, réalité virtuelle, analyse et communication des résultats.
• Analyse de réseaux et de graphes : méthodes d'analyse de réseaux et de graphes, étude des relations complexes entre les entités, détecter des communautés, des centralités ou des structures de similarité dans les données.
• Apprentissage automatique (Machine Learning) : techniques d'apprentissage automatique pour développer des modèles prédictifs et des algorithmes d'analyse des données, optimisation des performances, prise de décision.

ECUE 3 : Gestion des systèmes d'éclairage urbain et industriel (coef : 2) – 30 h (cours, TD) – 15h (Estimation travail personnel)

• La lumière : l'oeil, la vision, les sources lumineuses, le flux lumineux et l'efficacité lumineuse.
• Notions de photométrie : intensité lumineuse, éclairement, luminance.
• Les luminaires : courbe photométrique, rendement.
• Gestion de l'éclairage : aspects réglementaires et normatifs, dimensionnement d'installations d'éclairage extérieur et intérieur, diagnostic énergétique.

ECUE 4 : Normes, tarification et politiques publiques de l’énergie (coef : 1) – 15 h (cours, TD) – 10h (Estimation travail personnel)

• Introduction : définition de l’efficacité énergétique, enjeux, directives et objectifs européens.
• Cadre réglementaire et normatif français : principales lois et réglementation françaises relatives à l’efficacité énergétique, normes et labels énergétiques en France, rôle des différentes institutions et agences gouvernementales dans la mise en oeuvre de la politique énergétique.
• Technologies et solutions pour l’efficacité énergétique : différentes technologies et systèmes pour améliorer l’efficacité énergétique, analyse de cas concrets dans différents secteurs industriels.
• Sécurité électrique : principaux risques électriques et normes de sécurité en France, mesures de prévention, protection des personnes et des équipements.
• Systèmes tarifaires : structure des tarifs de l’électricité en France, mécanismes de soutien aux ENR, analyse des coûts énergétiques pour les consommateurs industriels et résidentiels.
• Intégration des ENR : politiques de développement des ENR en France, impact des ENR sur le système électrique et les défis d’intégration, mécanismes d’incitation à la production d’électricité verte.
• Mécanisme de régulation des prix de l’énergie : les principaux acteurs de la régulation des prix de l’énergie, mécanismes de fixation des prix, facteurs influençant les variations de prix sur les marchés nationaux et internationaux.
• Taxes, subventions et incitations : taxes liées à la consommation et à la production d’énergie, subventions gouvernementales, incitations financières pour la réduction des consommations, impact des taxes et subventions sur les comportements.
• Implications économiques des choix énergétiques : analyses coût-bénéfice, balance commerciale et indépendance énergétique des pays, effet des politiques énergétiques sur l’emploi, l’économie et l’innovation technologique, externalités environnementales et sociales associées.

ECUE 5 : Expertise et Stratégies énergétique pour l’industrie et les territoires (coef : 3) – 45 h (cours, TD) – 22h (Estimation travail personnel)

• Les données énergétiques : cas de l’électricité, cas des énergies fossiles.
• Le fonctionnement des systèmes énergétiques : pompage, ventilation, production de froid, production d’air comprimée, chauffage des locaux, production de vapeur, d’eau chaude processus ou sanitaire.
• Les paramètres électriques qui caractérisent le profil utilisateur : la facture d’électricité, les pistes d’optimisation tarifaires sur sa facture d’électricité, les solutions techniques pour diminuer sa facture.
• La structuration de la démarche d’efficacité énergétique : les missions du référent énergie en industrie, la démarche de gestion de l’énergie, le rôle et responsabilité des différents acteurs y contribuant.
• Les bilans énergétiques thermiques et électriques : l’intérêt des bilans énergétiques, les différentes mesures physiques, les pertes et les talons de consommation.
• Les achats d’énergie : libéralisation des marchés de l’énergie, les leviers disponibles pour optimiser les achats d’énergie, les possibilités offertes par les contrats de maintenance (P1/P2/P3).
  Les principales pistes d’amélioration de la performance énergétique : les actions comportementales, les actions techniques, les actions organisationnelles.
• Le pilotage des projets d’économie d’énergie : les actions de réduction de la consommation d’énergie, la rentabilité économique des actions.
• La mesure et le suivi de la performance énergétique : les
  Indicateurs de Performance énergétique (IPE), le système de mesure pertinent des consommations, l’analyse des données recueillies, outils de suivi disponibles.
• Les arguments de la démarche de performance énergétique vis-à-vis de la direction et des différents services : argumentaires économique, environnemental, social et les moyens adaptés, les contextes climatiques et énergétiques et les enjeux de la maîtrise de la demande en énergie.
• La veille sur les évolutions de la maîtrise de la demande en énergie : les Meilleures Techniques Disponibles sur les utilités et sur son secteur d’activité, les spécificités réglementaires.
• La construction du plan d’actions : la hiérarchisation des pistes d’améliorations énergétiques, la construction du plan d’action prioritaire, intégrant un plan de comptage et de suivi quantifié des IPE.

VECTEUR HYDROGENE ET PERFORMANCE INDUSTRIELLE

ECUE 6 : Instrumentation et régulation des processus industriels (coef : 1) – 15 h (cours, TD) – 8h (Estimation travail personnel)

• Les principes de mesures : introduction aux capteurs de mesure, fonctionnement des capteurs et technologies courantes, erreurs de mesure et précision.
• La transmission : rôle et fonctionnement des transmetteurs dans la chaîne de mesure, conversion des signaux de mesure, les protocoles de communication.
• Les régulateurs : les différents types de régulateurs, fonctionnement et avantages de chaque type, réglage des paramètres de régulation.
• Symbolique et étude du comportement : notations et symboles utilisés en régulation, analyse des réponses temporelles et fréquentielles des systèmes régulés, méthodes de modélisation et d’analyse.
• Pratique avec Scilab et Xcos : installation et configuration, création de modèles de systèmes dynamiques, simulation de systèmes régulés, création de boucles de régulation, analyse des résultats de simulation, utilisation de Scilab pour le réglage des régulateurs, optimisation des performances de régulation, cas pratiques et exemples.
• Applications et exemples : analyse de l’impact des paramètres de régulation sur la réponse du système, études de différentes configurations de régulateurs, modélisation d’un système de chauffage régulé, simulation du comportement d’un four industriel, contrôle de la température et de la pression, étude de la régulation thermique dans les bâtiments, effets des matériaux isolants sur le déphasage thermique, conception de systèmes de régulation pour l’efficacité énergétique, autres exemples.

ECUE 7 : Qualité et Maîtrise des risques industriels (coef : 1) – 15 h (cours, TD) – 12h (Estimation travail personnel

• Qualité, contrôle de la qualité, fiabilité, assurance qualité, système de management de la qualité, amélioration continue des systèmes de production.
• La qualité dans l'entreprise : du contrôle qualité à l’amélioration continue ; le carré magique de la qualité : la notion de client/fournisseur et les interactions ; écoute client, Diagramme de Kano, évaluation de la satisfaction des clients ; l’architecture des Normes, ISO 9000 et autres référentiels, la notion de processus, le PDCA ; qualité et outils simples d’aide à la réflexion et à la décision (Pareto, matrice de décision, vote, check-list, SWOT) ; qualité, organisation et productivité (5S, TPM, Takt time, Kitting, Kanban, SMED, Andon, Contrôle visuel, Poka-Yoké, Travail d’équipe, standards, TRS).
• Plan d’expériences : analyser la performance des processus ; contrôle : plan de contrôle, échantillonnage MIL SDT 105E, analyse des résultats ; indicateurs de performance globale ; analyse des processus par les couts de non qualité, les indicateurs QCDSE, l’analyse de la valeur (et la recherche des dysfonctionnements), VSM, l’audit ; variabilité des processus industriels ou administratifs : des capabilités à la MSP.
• Anticiper la qualité et la fiabilité dès la conception de nouveaux produits et services ; l’analyse de la demande client (Analyse fonctionnelle, QFD) ; l’assurance qualité du processus de conception développement.

ECUE 8 : Stockage et pilotage d'énergie électrique et thermique (coef : 4) – 60 h (cours, TD) – 30h (Estimation travail personnel)

• Énergie nucléaire : principes de base de la fission nucléaire et des réacteurs nucléaires pour la production d'électricité. 
• Stockage de l'énergie : méthodes de stockage de l'énergie, telles que les batteries, les supercondensateurs et les volants d'inertie, etc. 
• Réseaux électriques : production, distribution et gestion de l'énergie électrique au sein des réseaux électriques. 
• Gestion de l'énergie : optimisation et gestion de l'énergie pour améliorer l'efficacité et la durabilité des systèmes de production d'énergie. 
• Économie de l'énergie : les principes économiques liés à la production, à la distribution et à la consommation d'énergie, ainsi que les politiques énergétiques.

ECUE 9 : Ingénierie des flux hydrogène, production, stockage et distribution (coef : 4) – 60 h (cours, TD) – 6h (Estimation travail personnel)

• Introduction : propriété de l’hydrogène, sources de production d’hydrogène, contexte énergétique.
• Production d’hydrogène : à partir de combustibles fossiles (vaporeformage), par électrolyse de l’eau, à partir de sources renouvelables.
• Stockage de l’hydrogène : méthodes (comprimé, liquéfié, composés chimiques), avantages et inconvénients des méthodes, sécurité.
• Transport et distribution de l’hydrogène : infrastructures de transport y compris les pipelines dédiés, les camions citernes spéciaux ou le transport par navires. Pertes et efficacité lors du transport, défis et solutions.
• Conversion de l’hydrogène en énergie : piles à combustible, avantages et application des piles à combustible, combustion directe dans les moteurs thermiques, comparaison avec d’autres technologies de conversion d’énergie.
• Intégration de l’hydrogène dans les réseaux énergétiques : rôle de l’hydrogène dans les systèmes énergétiques décentralisés et centralisés, utilisation de l’hydrogène pour le stockage d’énergie et l’équilibre des réseaux électriques, systèmes énergétiques hydrogènes des bâtiments et industries.

ECUE 10 : Écosystèmes hydrogène, économie, ACV et prospective (coef : 3) – 45 h (cours, TD) – 15h (Estimation travail personnel)

• Impact environnemental : évaluation de l'impact environnemental de l'utilisation de l'hydrogène, notamment en termes de production, de transport et de rejets, afin de comprendre les aspects positifs et négatifs de cette ressource.
• Analyse économique et environnementale de l’hydrogène : coûts de production, stockage, transport, conversion, analyse cycle de vie et empreinte carbone, perspectives.
• Application de l’hydrogène dans les transports : utilisation de l’hydrogène comme carburant (véhicules lourds et légers), application dans les transports en commun et maritimes, développement de l’infrastructure de ravitaillement.
• Perspectives : développements des technologies, rôle de l’hydrogène dans la transition énergétique mondiale, possibilités de recherche et d’innovation.