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B313 CONVERSION D'ÉNERGIE 1

En pratique

  • Cette unité d'enseignement (UE) articule 2 activités d'apprentissage :
    • CONVERSION D'ÉNERGIE 1
    • LABORATOIRE DE CONVERSION D'ÉNERGIE 1
  • En 2023-2024, elle s'organise au deuxième quadrimestre et couvre 3 crédits (ECTS).
  • L'enseignement est principalement centralisé dans le campus : Gramme
  • Cette UE est remédiable d'une session à l'autre
  • Modalités d'enseignement
    • Auditoire
    • Travaux pratiques dans un local équipé spécifiquement

Activité d’apprentissage

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.

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

  • en terme de consommasion d'énergie électrique (bilan de puissance, pertes, rendement, ...)
  • en terme de production et de transport d’énergie électrique (génératrice et transformateur de puissance).

Une introduction à l’analyse du cycle de vie sera également donnée (plus spécifiquement sur les panneaux photovoltaïques).

Les contenus de l'UE

Deux activités d'apprentissage se complètent dans cette UE : le cours théorique de Conversion d'Energie et son laboratorie qui permet de mettre en pratique les notions vues au cours théorique.

Quatre types de conversion d'énergie seront étudiées dans cette UE : conversion d'une énergie électrique vers une énergie mécanique (moteur électrique), conversion d'une énergie mécanique vers une énergie électrique (générateur), adaptation de l'énergie électrique (transformateur) et conversion d'une énergie lumineuse (ou solaire) vers une énergie électrique (cellule photovoltaïque).  

Le cours théorique est divisé en 3 chapitres :

1. Les transformateurs triphasés de puissance
2. Les moteurs et les génératrices à courant continu
3. Les panneaux photovoltaïques

Pour chacune des machines électriques, les points suivants sont détaillés : description ou constitution - principe de fonctionnement - mise en équations et schéma équivalent - applications pratiques - exercices

Les applications du projet de recherche Interreg Rolling Solar (intégration des PV dans les infrastructures existantes) seront présentés : en particulier l'utilisation des panneaux photovoltaïques sur les routes et sur les murs anti-bruit. Une brêve introduction à l'analyse du cycle de vie de ces installations sera également présentée.

Les travaux pratiques consistent en 3 séances de laboratoire durant lesquels les étudiants réalisent des essais sur les machines étudiées. Ils devront réaliser :

  • le cablage de la machine et des appareils de mesure ;
  • le relever des mesures et leur interprétation ;
  • la rédaction d'un rapport qui contient le schéma électrique de l'installation (avec les protections, les appareils de mesure et la machine), les calculs et les courbes pour la prédétermination de la machine (grandeurs caractéristiques, bilan de puissance, rendement, ...).

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 listant les domaines d’application.
  • 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.
  • Analyser en groupe un problème proposé afin de choisir et dimensionner une machine.

 

Laboratoire :

  • 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.
  • Gérer le groupe durant la séance afin de réaliser le rapport dans le temps imparti (3h).

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.

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 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 écrit cours théorique Conversion d'Energie 1

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, avec des documents autorisés. La correction de cette épreuve est assurée par validation d'un.e enseignant.e.

Evaluation continue labo Conversion d'Energie 1

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.

Règles de l’UE

Comment la note globale de l’UE est-elle déterminée ?

Explication de la pondération des différentes épreuves

Cours théorique :
Examen écrit (1ère et 2ème session) : NGCours

Laboratoire (1ère session uniquement, cette note est non-remédiable) :
Pour chaque séance de laboratoire, il y aura une évaluation continue (EC) qui portera sur le câblage, le QCM, la participation et le rapport. La dernière séance est réservée à l'examen de laboratoire (NE). La note globale du laboratoire est calculée par NGLabo = (0,7*(ECLabo1 + ECLabo2 + ECLabo3)/3) + 0,3*NE

La note globale de l’EU : NG = 0,7*NGCours + 0,3*NGLabo

Quelles sont les informations administratives de cette UE ?