M2 Physique et ingénierie de l'énergie (PIE) : Réseaux électriques et énergies renouvelables

Martin Hennebel Marc Petit Loïc Queval Jing Dai Trung Dung LE.

-Présentation et organisation du secteur de l'énergie électrique (production, transport et distribution), architecture des réseaux de transport et distribution. Modélisation des éléments du réseau : Cours -Méthode de calcul des transits de puissance (Load.

Présentation et organisation du secteur de l'énergie électrique (production, transport et distribution), architecture des réseaux de transport et distribution. Modélisation des éléments du réseau

Méthode de calcul des transits de puissance (Load-flow)

Réglage de tension sur un réseau électrique

Réglage de fréquence sur un réseau AC

Réglage du réseau.

Éléments généraux d'électrotechniques (systèmes triphasés, puissances, machine synchrone).

Septembre - Octobre - Novembre.

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Laurent Daniel Martino Lo Bue Morgan Almanza.

-Introduction aux couplages multiphysiques: enseignant Daniel ; cours 3h -Introduction à la thermodynamique : enseignant Lo Bue ; cours 3h -Introduction des potentiels thermodynamiques : enseignant Lo Bue ; cours 3h -Efficacité des couplages en lien ave.

Introduction aux couplages multiphysiques : Applications, systèmes. Notion de loi de comportement. Introduction des variables d'état pour décrire le comportement (découplé) des matériaux. Comportement des matériaux

Comportement des matériaux (Mécanique / magnétique / diélectrique)

Introduction à la thermodynamique, principes de la thermodynamique (à l'équilibre)
Introduction des potentiels thermodynamiques
Efficacité des couplages (Rendement de Carnot) en lien avec la conversion d'énergie

Exemples d'applications sur des systèmes de réfrigération et rôle des échangeurs dans le cadre de la thermodynamique hors équilibre

Besoin d'une description locale et modèle de conduction thermique Equilibre thermodynamique local

Exemple de couplage multiphysique : la piézoélectricité

Essai de force bloquée sur les céramiques piézoélectriques

Cas du comportement magnéto-mécanique. Introduction de la dissipation.

Modélisation simplifiée de la déformation de magnétostriction

Les contraintes équivalentes en plasticité.

Thermodynamique de premier cycle, bases de la mécanique de milieux continus, d'électromagnétisme et de thermique.

Le cours de physique de Feynan vol Mécanique 2, chapitres 44 et 45

E. Fermi, Thermodynamics, Dover

D. L. Goodstein, States of Matter, Dover, chapitre 1 pp. 1-26

J. Lemaitre, J.L. Chaboche, Mécanique des matériaux solides, Dunod.

Septembre - Octobre - Novembre.

GIF-SUR-YVETTE - BURES-SUR-YVETTE

Lionel Pichon Xavier Mininger.

-Exemples de problèmes aux limites de la physique : enseignant Pichon ; cours 3h -Différences finies : enseignant Pichon ; cours 6h -Éléments finis : enseignant Pichon ; cours 3h -Mise en application de la méthode des éléments finis pour la résolution d'u.

Définir et formaliser un problème des sciences de l'ingénieur impliquant électromagnétisme, thermique et/ou mécanique ; choisir un outil de modélisation numérique et de simulation pour analyser et dimensionner un dispositif

Contenus :
- Exemples de problèmes aux limites de la physique (électromagnétisme, thermique,...); équations de Maxwell, équation de diffusion de la chaleur,...
- Différences finies : schémas classiques pour la diffusion, FDTD
- Éléments finis : formulation variationnelle, éléments nodaux, éléments d'arête. Application aux problèmes statiques
- Mise en application de la méthode des éléments finis pour la résolution d'un problème académique
- Magnétodynamique et ondes, modélisation numérique de problèmes temporels
- Équations intégrales pour problèmes électrostatiques en 2D
- Modélisation numérique des couplages multiphysiques : du matériau vers le système (piézo-électricité, problèmes magnéto-mécaniques, vibroactoustiques...). Résolution de problèmes linéaires et non-linéaires
- Séances de travaux pratiques : mise en application d'une modélisation numérique sous un outil commercial, et application des points traités en cours pour un paramétrage adapté de l'outil.

Dérivées partielles, opérateurs vectoriels, équations différentielles du 1er ordre et 2ième ordre, éléments d'algèbre linéaire.

Septembre - Octobre - Novembre.

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Philippe Dessante Hamid Ben Ahmed Maya Hage Hassan.

-Eco-optimisation : impacts environnementaux de ressources renouvelables et non-renouvelables, analyse sur cycle de vie, éco-conception et éco-optimisation : enseignant Ben Ahmed ; Cours 3*3h -Formulation d'un problème d'optimisation, application des méth.

L'objectif de cette UE est de présenter les démarches pour formuler un problème d'optimisation et les méthodes et/ou les outils pour le résoudre. Les applications traiteront de problèmes liés aux systèmes de conversion d'énergie.

Contenus :
- Eco-optimisation. Cette partie du cours aborde les notions d'impacts environnementaux, de ressources ren. et non-renouv., d'analyse sur cycle de vie, d'éco-conception et enfin d'éco-optimisation. Cette dernière notion est relative à l'optimisation du dimensionnement des systèmes électrique sur la base des performances classique mais aussi des performances environnementales. Des exemples et cas d'études sont détaillés.
- Formulation d'un problème d'optimisation, application des méthodes d'optimisation.
- Optimisation système des systèmes d'énergie. Optimisation avec et sans gradient. Cours d'optimisation stochastique (recuit simulé, génétique, évolution différentielle), cours sur les principes d'optimisation multiobjectifs (front de pareto, calcul classique, NSGA).

Septembre - Octobre - Novembre.

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Frédéric Mazaleyrat Jean-Paul Kleider Sylvain Le Gall.

-Matériaux magnétiques; origine du magnétisme, moment magnétique des ions et des métaux, ordre magnétique : Enseignant Mazaleyrat ; Cours 3h -Matériaux magnétiques; magnétisme macroscopique, aimantation, hystérésis, anisotropie : Enseignant Mazaleyrat ; C.

Matériaux magnétiques; origine du magnétisme, moment magnétique des ions et des métaux, ordre magnétique

Matériaux magnétiques; magnétisme macroscopique, aimantation, hystérésis, anisotropie

Matériaux magnétiques; structure en domaines

Matériaux magnétiques; familles de matériaux doux et durs

Électronique des Solides: Structure de bande électronique, électrons dans un solide et transport

Électronique des Solides: matériaux semi-conducteurs: généralité et diagramme des bandes

Électronique des Solides: Dispositifs pour microélectronique et optronique : Jonction PN, Schottky, Hétérojonction, Métal-Oxyde-Semiconducteur, Diode Laser.

Septembre - Octobre - Novembre.

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Tanguy Phulpin Pierre-Etienne Levy.

-La cellule de commutation principe et technologie : enseignant Lévy ; cours 3h -Exemples d'applications des convertisseurs électronique de puissance : enseignant Lévy ; cours 2x3h, TD 2x1,5h -Semiconducteurs pour l'électronique de puissance : enseignant.

La cellule de commutation principe et technologie

Exemples d'applications des convertisseurs électronique de puissance ; étude des structures (Onduleur photovoltaïque (Boost + onduleur) ; alimentation isolée (Flyback) ; Ballast électronique pour éclairage (PFC) ; Drive pour moteur brushless

Semiconducteurs pour l'électronique de puissance

Les composants passifs en électronique de puissance (technologie)+dimensionnement

Réalisation et le dimensionnement des composants magnétiques (inductance et transformateur)

Modélisation des convertisseurs en vue de la commande.

Bases de l'électronique de puissance avec les différents calculs de puissances, le facteur de puissance, la représentation de Fresnel. Notions de base sur les inductance et les transformateurs.

Composants à semi-conducteurs (O. Bonnaud)

Du composant magnétique à l'électronique de puissance (D. Sadarnac)

http://www.composelec.com.

Septembre - Octobre - Novembre.

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Mohamed GABSI Eric MONMASSON.

-Introduction et principes de la conversion électromécanique : enseignant Gabsi ; cours 3h -Classification des machines électriques : enseignant Gabsi ; cours 3h -Structures de machines synchrones à simple excitation : enseignant Gabsi ; cours 3h -Modèles.

Présenter les différents types de machines électriques et les différentes manières de les modéliser et commander.

Contenus
- Introduction et principes de la conversion électromécanique
- Classification des machines électriques
- Structures de machines synchrones à simple excitation
- Modèles usuels
- Modélisation dynamique et base du contrôle vectoriel
- Bureau d'étude MATLAB.

Bases de conversion électromécanique et statique.

"Electrotechnique industrielle", G. Séguier, F. Notelet, Tec&Doc Lavoisier éditeur. "Introduction à l'électrotechnique approfondie", G. Séguier, F. Notelet, J. Lesenne, Tec&Doc Lavoisier éditeur. "Modélisation des machines électriques en vue de leur commande", ouvrage collectif sous la direction de J.P. Louis, traité EGEM, Lavoisier éditeur.

Septembre - Octobre - Novembre.

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Loïc Quéval Jing Dai.

Réseaux HVDC : définition, modélisation, réglage, intégration dans les réseaux AC
- Principales familles de convertisseurs électroniques, structure, modélisation
- Intégration dans les réseaux électriques: fonctions et contrôle, inertie synthétique.

Fonctionnement des réseaux électriques, bases en électronique de puissance.

Novembre - Décembre - Janvier - Février.

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Marc Petit Alban Thomas Emmanuel Saron Eric Devilliers.

Parmi les points abordés : Technologies : électrochimie, éléments de du stockage de gaz et de chaleur. Caractérisation en énergie et en puissance. Données économiques, gestion des capacités. hybridation du stockage valorisation du stockage pour le réseau électrique (stockage stationnaire et mobile).

Ce cours vise à présenter les différents systèmes de stockage utilisés pour donner de la flexibilité aux réseaux électrique. Il s’agit de donner une vision technologique des moyens de stockage mais aussi une vision système pour leur intégration dans des réseaux d’énergie. Les systèmes présentés concernent des applications embarquées ou stationnaires, et les systèmes de stockage peuvent être gérés de manière centralisée, décentralisée ou distribuée. le stockage dans les systèmes électriques renvoie aussi aux couplages entre réseaux d'énergie (réseaux de gaz et réseaux de chaleur). Les stockage de gaz et chaleur seront vus pour identifier les degrés de flexibilité qui peuvent être apportés au système électrique. Enfin, les réflexions portent aussi sur les synergies entre stockage mobile (véhicules électriques) et services pour le réseau électrique.

Novembre - Décembre - Janvier - Février.

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Trung-Dung Le Marc Petit Ye Wang Jing Dai.

Stabilité transitoire des réseaux électriques : 3h de cours Bureau d’étude sur la stabilité transitoire : 3h Protection – principes et généralités : 2x3h de cours Calcul du courant de défaut : 3h de cours Étude de cas : 3h de cours Qualité de l’énergie : 3h de cours.

L’objectif du cours est de donner aux étudiants des notions de base sur la stabilité transitoire des systèmes électriques ainsi que la modélisation des sources de production pour les études de stabilité. De plus, les étudiants comprendront l’origine et les impacts des défauts sur le réseau ainsi que la méthode de calcul de courant de défauts. Les différentes stratégies de protection contre les défauts seront également étudiées. Le cours abordera également la qualité de l’énergie en donnant une description des principales perturbations affectant le réseau et leur impact sur les dispositifs raccordés. Il met l'accent sur les sources d’harmoniques et la modélisation de leur propagation sur le réseau.

Connaissance du fonctionnement et du réglage des réseaux, modélisation de la macghine synchrone en régime transitoire.

Novembre - Décembre - Janvier - Février.

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Romaric Landfried Philippe Molinié Emmauel Odic.

- Arc électrique : Cours 12h - Décharges électriques : Cours 9h ­- Électrostatique et fiabilité des diélectriques : Cours 3h.

Arc électrique
­
La physique de l’arc électrique :
o notion de plasma
o modèle d’arc électrique
o phénomènes dans la colonne d’arc et aux électrodes
o grandeurs caractéristiques
o les différents moyens d’amorçage
­
L’arc électrique en tant que défaut :
o Arc série/arc parallèle
o applications/systèmes concernés
o exemple de la montée en tension dans le milieu aéronautique : influence de la pression (détection, arc tracking)
­
La coupure :
o Problématique/contexte
o les dispositifs existants (disjoncteur, contacteur,…)
o études détaillée de 2 systèmes : un disjoncteur et un contacteur

Décharges électriques
­
Physique des décharges :
o Phénomènes élémentaires : modèle collisionnel, source d’électrons-germe
o Loi de Paschen
o Caractérisation électrique - Modèle de la décharge couronne
o Streamer – Modélisation et approche mathématique
o Décharges partielles
o Détection de décharges électriques : méthodes et cas pratiques
­ Propriétés physicochimiques des décharges électriques à pression atmosphérique :
o Produits de décharges, transfert de matière
o Interaction décharge électrique / isolant

Électrostatique et fiabilité des diélectriques

­Phénomènes à champ élevé :
o Bandes d’énergie
o Charges électriques dans les isolants réels, considérations énergétiques
­
Claquage électronique et thermique
­
Charge d’espace :
o Injection de charge
o Techniques de mesure
­
Vieillissement :
o Transferts d’énergie
o Volumes libres, exemple.

Physique des plasma-Cours et Application » J.M. Rax, Dunod 2005

« L’arc électrique et ses applications – Tome 1 : étude physique de l’arc » Serge Vacquié, éditions du CNRS 1984

« Plasmas froids de décharge - Propriétés électriques » A-M. Pointu, J. Perrin, J. Jolly, Techniques de l’Ingénieur, traité Génie électrique D 2 830 – 1-21

« Gaz isolants » P. Ségur, Techniques de l’Ingénieur, traité Génie électrique D 2 530 ? 1-33

J.M. Meek et J.D. Craggs, Electrical breakdown of gases, Wiley Science, 1978

« Les diélectriques » R. Coelho, B. Aladenize, Hermès 1993

“Electrical degradation and breakdown

Novembre - Décembre - Janvier - Février.

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Marc Petit Bernard Bonafis Xavier Delanoy.

- Avionique : architectures, conversion, usages, - stockage, qualité de l’énergie et perturbations - Automobile : le rôle technico économique de - Electrification, gestion d’énergie, - Dimensionnement - Marine : architecture, qualité, stockage, contrôle.

Si la gestion de l’énergie dans les systèmes embarqués présente des similitudes à celle des grands systèmes interconnectés, la taille de ces systèmes, les contraintes de masse et de performances nécessite des architectures, des dimensionnements, et des gestions adaptées. Les cas spécifiques de l’aéronautique, de l’automobile, et du secteur naval seront abordés. Cela permettra aux étudiants d’évaluer les similitudes et différences entre ces domaines de mobilité.

Généralités sur les réseaux électriques AC et DC.

Novembre - Décembre - Janvier - Février.

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M. Hennebal JN Marquet (EDF), R. Soler (EDF), O. le Galudec (Alstom), H. Cordier (EDF).

Après une introduction au système électrique, les principales filières de production d'électricité seront étudiées. - Production nucléaires - Production thermique à flamme - Production hydraulique - performances dynamiques des technologies de production - programmation optimale d'une parc de production pour satisfaire la demande.

Cette unité d'enseignement traite les principales filières de production d'électricité.

Bases d'électrotechnique et notions de sciences thermiques.

Novembre - Décembre - Janvier - Février.

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1. Introduction à l'exergétique / application : récupération de chaleur (2h CM / 1h TD) 2. Application : pompes à chaleur (1,5h CM, 1,5h TD) 3. Application : cogénération (1,5h CM, 1,5h TD) 4. Ressource Solaire /mesure (1,5h CM, 1,5h TD) 5. Capteurs insolateurs, CESI, SSC (1,5h CM, 1,5h TD) 6. Dimensionnement en fonction du lieu – logiciel PVGIS (3h TP/ 12 étudiants) (possiblement déporté vers le module photovoltaïque) 7. Systèmes concentrateurs (1,5h CM, 1,5h TD).

Sur la Terre dont l'environnement est profondément dégradé par les activité humaines et dont les ressources seraient rapidement épuisées par la poursuite des modes de vie et de développement actuels dans le cadre d'une pression démographique insoutenable [1], il est urgent d'adopter des méthodes permettant de faire des choix réalistes pour la conversion et l'utilisation de l'énergie sous contrainte de ressources énergétiques, minérale, agricoles, et environnementales [2, 3].
Ce module vise à donner aux étudiants les bases permettant une approche rationnelle des problèmes posés par la transition énergétique. Il est plus spécifiquement centré sur l'analyse exergétique des procédés de récupération de chaleur (intégration thermique dans les procédés, pompe à chaleur, cogénération…), sur la conversion " lumière-chaleur " (solaire thermique ou hybride) et sur la gestion optimum de l'énergie dans les réseaux incluant des sources renouvelables, des consommateurs, des sources auxiliaires de secours et des moyens de stockage (smartgrid).
Il s'agit pour les étudiant-e-s d'acquérir les connaissances et les méthodes pour la conception et l'analyse des systèmes énergétiques modernes.

• connaissances mathématiques de base • connaissances de la physique macroscopique • énergétique : 1er et 2nd principes de la thermodynamique et leurs conséquences • transferts thermiques : rayonnement, convection et conduction • optique géométrique, ondes et photons.

[1] " Atlas de l'anthropocène " François Gemenne et al. Presses de Siences Po (2019) [2] " L'âge des low tech " Philippe Bihouix coll. Anthropocène - Seuil (2014) [3] " Transition énergétique pour tous, ce que les politiques n'osent pas vous dire " Jean-Marc Jancovici, éditions Odile Jacob, (2011) Selon les besoins de l'étudiant-e et au choix : " Thermodynamique de l'ingénieur " Olivier Cleynen – Framabook " Éléments de thermodynamique technique " de Joseph Martin, Pierre Wauters - UCL Presses Universitaires de Louvain – DUC (2014) " Thermodynamique " de Bernard Diu, Claudine Guthmann,

Novembre;Décembre;Janvier;Février.

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Yannick Perez Vincent Rious Marcelo Saguan Adrien Atayi Martin Hennebel.

1- La transformation du secteur électrique (9h de cours) : modèles économique liés à la transformation de cette industrie. Objectifs d’une libéralisation et ses conséquences. La problématique de la tarification de l’utilisation des réseaux (TURPE)

2- L’organisation des marchés électriques (9h de cours et 1h30 de TD) : les séquences de marchés (des marchés de gros aux marchés J-1 et intraday). La problématique des investissements et les marchés de capacité, les mécanismes d’ajustement (équilibrage et congestions), les marchés d’effacement, …

3- modélisation des prix nodaux.

Ce cours vise à présenter la structuration des marchés électriques dans un secteur qui est passé d’une structure monopolistique (un seul acteur pour la production, le transport, la distribution, et la fourniture) à une structure libéralisée avec des activités concurrentielle (la production et la fourniture) et des activités en monopole (la gestion des réseaux électriques). L’organisation des marchés électriques vise à permettre le respect fondamental de l’équilibre instantané entre l’offre et la demande qui est nécessaire pour garantir la sûreté du système.

Novembre - Décembre - Janvier - Février - Mars.

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Emmanuel Godoy GuillaumeSandou Jing Dai.

1- Régulation continue (6h de cours et 3 de TD) : régulateur PID (Proportionnel – Intégral – Dérivé) avec un rappel des objectifs de commande, les méthodes de réglage d’un régulateur PID, la commande par modèle interne, et la commande des systèmes non linéaires. Illustration avec la régulation puissance/tension d’un alternateur pour la participation aux services système (tension et fréquence), analyse des sous-fonctions de quelques régulateurs standardisés IEEE

2- Régulation numérique (3h de cours) : méthodes pour l’implantation d’une commande continue à l’aide d’un régulateur numérique. Illustration avec La régulation thermique d’un bâtiment

3- Commande par variable d’état (6h de cours et 3h de TD) : Le régulateur Linéaire Quadratique est présenté, permettant une alternative aux méthodes fréquentielles pour la synthèse de lois de commande pour les réseaux d’énergie.

La fiabilité des réseaux d’énergie nécessite une commande optimale qui permet de respecter les règles de fonctionnement et d’assurer la stabilité en cas de perturbations dont les dynamiques temporelles peuvent couvrir une large gamme. Les systèmes énergétiques sont de grandes tailles, multiphysiques et fortement couplés. La commande requiert souvent la construction de modèles réduits adaptés et l’identification des paramètres. Ce cours se propose de donner aux étudiants un aperçu relativement complet des méthodes de commande fréquemment rencontrées dans le domaine des réseaux d’énergie. Le module s’articule autour d’exposés théoriques de méthodes et de cas d’étude issus du domaine des réseaux d’énergie.

Décembre - Janvier - Février - Mars.

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Octobre - Novembre - Décembre - Janvier - Février - Mars.

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Éric LABOURÉ Mohamed BENSETTI Yann LE BIHAN Lionel PICHON.

- Principe du transfert sans contact par induction : coupleur, compensation et rendement : Cours 3h - Application au domaine automobile (recharge statique et dynamique) : Enseignant Bensetti ; Cours 3h - Méthodes et modèles de dimensionnement : Enseignan.

Les techniques de recharge sans contact trouvent un intérêt dans différents domaines: systèmes de communication (téléphone portable, tablette,..), médical (antenne implantée, stimulateur cardiaque ou pacemaker, ...) et automobile (recharge de batteries). Ce cours vise à proposer des méthodologies pour le dimensionnement d’un système de recharge sans contact par couplage inductif de la source à la charge. Les aspects fonctionnels liés au système de recharge seront abordés ainsi que la problématique de l’exposition au champ magnétique généré par le coupleur électromagnétique. L’approche de modélisation envisagée doit pouvoir prendre en compte simultanément les différents aspects du problème posé (formes géométriques du coupleur, nature des matériaux, blindage, désalignement, environnement, nature des convertisseurs de puissance, …). La méthodologie proposée s’appuiera sur la combinaison d'outils de modélisation électromagnétique avec un outil de type circuit.

Contenu des enseignements:
- Concepts de base sur les techniques de transmission d'énergie à distance (HF et BF)
- Principe du transfert sans contact par induction : coupleur, compensation et rendement
- Application au domaine automobile (recharge statique et dynamique)
- Méthodes et modèles de dimensionnement
- Électronique de puissance adaptée au système de transfert d'énergie sans contact
- Étude du rayonnement électromagnétique
- Bureau d'étude : Modélisation et validation expérimentale d'un système de recharge sans contact par induction.

Il est souhaitable d'avoir des connaissances en électromagnétisme et en électonique de puissance.

Décembre - Janvier - Février.

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Eric Monmasson Amir Arzandé Emmanuel Hoang.

-Commande des convertisseurs connectés au réseau (topologie générale + contrôle des courants + synchronisation) : Enseignant Monmasson ; Cours 12h -Association panneaux solaires et convertisseurs de puissance : Enseignant Arzandé ; Cours 3h -Association é.

L'objectif de ce module est de présenter sous l'angle électrique les deux principaux types de systèmes de génération d'énergie à base de sources renouvelables, à savoir l'éolien et le solaire photovoltaïque. Par ailleurs, une attention particulière est donnée au problème de raccordement de ces unités de génération à base de sources intermittentes au réseau électrique.

Contenus :
-Commande des convertisseurs connectés au réseau (topologie générale + contrôle des courants + synchronisation)
-Association panneaux solaires et convertisseurs de puissance
-Association éolienne et convertisseur de puissance
-Insertion des énergies renouvelables au réseau
-Convertisseurs de puissance dans les fermes éoliennes.

Connaissances de base en électrotechnique.

"Le réseau électrique dans son intégralité" https://laboutique.edpsciences.fr/produit/1069/9782759822287/Le%20reseau%20electrique%20dans%20son%20integralite.

Décembre - Janvier - Février.

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Sylvain Le Gall, Université Paris-Sud.

CM : 21H (7 séances de 3h) TP 1: 3H (sur utilisation d’un logiciel de gisement solaire) TP 2: 4H (sur mesure du productible PV en conditions réelles en extérieur).

Vision d’ensemble de ce qui se fait sur l’énergie solaire photovoltaïque : du dispositif (physique de la cellule solaire et les différents matériaux/technologie utilisée) au système (dimensionnement et installation), en passant par le marché mondial.

Chap I - Introduction Générale : énergie solaire, conversion PV, marché photovoltaïque, histoire du PV
Chap II - Fonctionnement et principe PV : rappels sur notions physique des semi-conducteurs et de la jonction PN, puis physique de la cellule solaire
Chap III - Technologie PV : présentation des différentes filières (matériaux) du photovoltaïque (technologies Silicium, couches minces, multi-jonction) ainsi que les technologie émergentes et nouveaux concept
Chap IV – Système PV : de la cellule au module au système, dimensionnement et installation PV (2H).

Solides connaissances en : Physique du solide Physique des semi-conducteurs Physique des composants électroniques et optroniques

Alternativement, avoir suivi l'U.E « Electronique des Solides » de partie A.

- Physics of semiconductor devices, S. M. Sze - Physique des semiconducteurs et des composants, H. Matthieu - Optoélectronique, E. Rosencher - The physics of solar cell, J. Nelson - Physics of Solar Cells, P. Wurfel.

Novembre - Décembre - Janvier - Février.

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Romaric Landfried Philippe Molinié Emmauel Odic.

- Arc électrique : Cours 12h - Décharges électriques : Cours 9h ­- Électrostatique et fiabilité des diélectriques : Cours 3h.

Arc électrique
­
La physique de l’arc électrique :
o notion de plasma
o modèle d’arc électrique
o phénomènes dans la colonne d’arc et aux électrodes
o grandeurs caractéristiques
o les différents moyens d’amorçage
­
L’arc électrique en tant que défaut :
o Arc série/arc parallèle
o applications/systèmes concernés
o exemple de la montée en tension dans le milieu aéronautique : influence de la pression (détection, arc tracking)
­
La coupure :
o Problématique/contexte
o les dispositifs existants (disjoncteur, contacteur,…)
o études détaillée de 2 systèmes : un disjoncteur et un contacteur

Décharges électriques
­
Physique des décharges :
o Phénomènes élémentaires : modèle collisionnel, source d’électrons-germe
o Loi de Paschen
o Caractérisation électrique - Modèle de la décharge couronne
o Streamer – Modélisation et approche mathématique
o Décharges partielles
o Détection de décharges électriques : méthodes et cas pratiques
­ Propriétés physicochimiques des décharges électriques à pression atmosphérique :
o Produits de décharges, transfert de matière
o Interaction décharge électrique / isolant

Électrostatique et fiabilité des diélectriques

­Phénomènes à champ élevé :
o Bandes d’énergie
o Charges électriques dans les isolants réels, considérations énergétiques
­
Claquage électronique et thermique
­
Charge d’espace :
o Injection de charge
o Techniques de mesure
­
Vieillissement :
o Transferts d’énergie
o Volumes libres, exemple.

Physique des plasma-Cours et Application » J.M. Rax, Dunod 2005

« L’arc électrique et ses applications – Tome 1 : étude physique de l’arc » Serge Vacquié, éditions du CNRS 1984

« Plasmas froids de décharge - Propriétés électriques » A-M. Pointu, J. Perrin, J. Jolly, Techniques de l’Ingénieur, traité Génie électrique D 2 830 – 1-21

« Gaz isolants » P. Ségur, Techniques de l’Ingénieur, traité Génie électrique D 2 530 ? 1-33

J.M. Meek et J.D. Craggs, Electrical breakdown of gases, Wiley Science, 1978

« Les diélectriques » R. Coelho, B. Aladenize, Hermès 1993

“Electrical degradation and breakdown

Novembre - Décembre - Janvier - Février.

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Présentation des différents systèmes actifs ou passifs de production et de stockage d'énergie thermique disponibles au niveau du bâtiment. Comparaison, bilan énergétiques et optimisation des différentes solutions du point de vue énergétique et technologique.

Contenu :
1. Prospectives et stratégies énergétiques dans le bâtiment
2. Matériaux pour le stockage et la maîtrise de l'énergie thermique au niveau de l'enveloppe et du bâtiment
3. Procédés de rafraichissement via l'enveloppe de bâtimeent
4. Modélisation et optimisation des transferts dans les bâtiments
5. TD/TP numérique sur la modélisation des transferts et l'identification des paramètres thermiques

Mots-clé:
solaire, bâtiment, énergie, stockage, thermique, simulation thermique.

Transferts thermiques dans le bâtiment (parois et équipements énergétiques), systèmes de production d'énergie classiques.

, T. Duforestel (EDF R&D), U. Claude Bernard Lyon 1, 2015 M. Hendel, L. Royon, The effect of pavement-watering method on subsurface pavement temperature, Urban Climate, Urban Climate, Urban Climate , Vol 14, Part 4, 650–654, 2015 L. Royon, L. Karim, A.Bontemps, Optimization of PCM embedded in a floor panel developed for thermal management of the lightweight envelope of buildings, Energy & Buildings, 82, 385 - 390, 2014.

Novembre;Décembre;Janvier;Février.

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Pierre Millet, Professeur, Paris-Sud Yuwei Lu, Maitre de conférences, Université Paris-Sud.

8 séances de 3h (cours-TD). TP sur 6 demi-journées.

L'objectif est de passer de l'électrochimie générale au rôle de l’hydrogène dans la transition énergétique. On s'attachera à comprendre le principe de fonctionnement des batteries hydrogène/oxygène, avec la perspective de dimensionner des solutions de stockage de l’énergie.

1. Généralités sur la filière hydrogène et la transition énergétique
2. Fondements thermodynamiques et cinétiques
3. La batterie H2
4. Procédés de production d’hydrogène
5. Piles à combustibles
6. Autres technologies hydrogène – sécurité hydrogène
7. Procédés photoélectrochimiques
8. TD complémentaires et révisions

TP : mesure et analyse des performances d’une pile à combustible.

•Cours introductif d’électrochimie générale. •Eléments de génie électrochimique.

Novembre - Décembre - Janvier - Février.

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Amir Arzandé Trung-Dung Le Jing Dai.

-Cours 1: compteurs électriques, données de consommation et leur utilisation, analyse de la courbe de consommation (3h) -Cours 2: méthodes des statistiques appliquées à l’analyse de la consommation (3h) - Cours 3: méthodes de Machine learning (régressions.

L’acquisition et l’analyse statistique de données massives variables, ainsi que leur intégration dans des modèles prédictifs, occupent une place centrale dans les systèmes énergétiques. Dans l’exercice de leurs activités, les opérateurs produisent, collectent, exploitent et transmettent d’ores et déjà aux parties prenantes divers types de données pour de nombreux usages. Avec le développement des technologies « smart » et l’augmentation croissante du volume de données collectées, parfois sensibles, de nouvelles opportunités se sont ouvertes pour le secteur. Les élèves doivent apprendre à manier et analyser ces données pour répondre à des problématiques diverses, dont l'identification et l'analyse des usages pour la maîtrise de la consommation d'énergie électrique.

Connaissance de base d’électrotechnique, problème harmonique, la base statistique.

Novembre - Décembre - Janvier - Février - Mars.

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1. Introduction à l'exergétique / application : récupération de chaleur (2h CM / 1h TD) 2. Application : pompes à chaleur (1,5h CM, 1,5h TD) 3. Application : cogénération (1,5h CM, 1,5h TD) 4. Ressource Solaire /mesure (1,5h CM, 1,5h TD) 5. Capteurs insolateurs, CESI, SSC (1,5h CM, 1,5h TD) 6. Dimensionnement en fonction du lieu – logiciel PVGIS (3h TP/ 12 étudiants) (possiblement déporté vers le module photovoltaïque) 7. Systèmes concentrateurs (1,5h CM, 1,5h TD).

Sur la Terre dont l'environnement est profondément dégradé par les activité humaines et dont les ressources seraient rapidement épuisées par la poursuite des modes de vie et de développement actuels dans le cadre d'une pression démographique insoutenable [1], il est urgent d'adopter des méthodes permettant de faire des choix réalistes pour la conversion et l'utilisation de l'énergie sous contrainte de ressources énergétiques, minérale, agricoles, et environnementales [2, 3].
Ce module vise à donner aux étudiants les bases permettant une approche rationnelle des problèmes posés par la transition énergétique. Il est plus spécifiquement centré sur l'analyse exergétique des procédés de récupération de chaleur (intégration thermique dans les procédés, pompe à chaleur, cogénération…), sur la conversion " lumière-chaleur " (solaire thermique ou hybride) et sur la gestion optimum de l'énergie dans les réseaux incluant des sources renouvelables, des consommateurs, des sources auxiliaires de secours et des moyens de stockage (smartgrid).
Il s'agit pour les étudiant-e-s d'acquérir les connaissances et les méthodes pour la conception et l'analyse des systèmes énergétiques modernes.

• connaissances mathématiques de base • connaissances de la physique macroscopique • énergétique : 1er et 2nd principes de la thermodynamique et leurs conséquences • transferts thermiques : rayonnement, convection et conduction • optique géométrique, ondes et photons.

[1] " Atlas de l'anthropocène " François Gemenne et al. Presses de Siences Po (2019) [2] " L'âge des low tech " Philippe Bihouix coll. Anthropocène - Seuil (2014) [3] " Transition énergétique pour tous, ce que les politiques n'osent pas vous dire " Jean-Marc Jancovici, éditions Odile Jacob, (2011) Selon les besoins de l'étudiant-e et au choix : " Thermodynamique de l'ingénieur " Olivier Cleynen – Framabook " Éléments de thermodynamique technique " de Joseph Martin, Pierre Wauters - UCL Presses Universitaires de Louvain – DUC (2014) " Thermodynamique " de Bernard Diu, Claudine Guthmann,

Novembre;Décembre;Janvier;Février.

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Octobre - Novembre - Décembre - Janvier - Février - Mars.

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Éric LABOURÉ Mohamed BENSETTI Yann LE BIHAN Lionel PICHON.

- Principe du transfert sans contact par induction : coupleur, compensation et rendement : Cours 3h - Application au domaine automobile (recharge statique et dynamique) : Enseignant Bensetti ; Cours 3h - Méthodes et modèles de dimensionnement : Enseignan.

Les techniques de recharge sans contact trouvent un intérêt dans différents domaines: systèmes de communication (téléphone portable, tablette,..), médical (antenne implantée, stimulateur cardiaque ou pacemaker, ...) et automobile (recharge de batteries). Ce cours vise à proposer des méthodologies pour le dimensionnement d’un système de recharge sans contact par couplage inductif de la source à la charge. Les aspects fonctionnels liés au système de recharge seront abordés ainsi que la problématique de l’exposition au champ magnétique généré par le coupleur électromagnétique. L’approche de modélisation envisagée doit pouvoir prendre en compte simultanément les différents aspects du problème posé (formes géométriques du coupleur, nature des matériaux, blindage, désalignement, environnement, nature des convertisseurs de puissance, …). La méthodologie proposée s’appuiera sur la combinaison d'outils de modélisation électromagnétique avec un outil de type circuit.

Contenu des enseignements:
- Concepts de base sur les techniques de transmission d'énergie à distance (HF et BF)
- Principe du transfert sans contact par induction : coupleur, compensation et rendement
- Application au domaine automobile (recharge statique et dynamique)
- Méthodes et modèles de dimensionnement
- Électronique de puissance adaptée au système de transfert d'énergie sans contact
- Étude du rayonnement électromagnétique
- Bureau d'étude : Modélisation et validation expérimentale d'un système de recharge sans contact par induction.

Il est souhaitable d'avoir des connaissances en électromagnétisme et en électonique de puissance.

Décembre - Janvier - Février.

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Eric Monmasson Amir Arzandé Emmanuel Hoang.

-Commande des convertisseurs connectés au réseau (topologie générale + contrôle des courants + synchronisation) : Enseignant Monmasson ; Cours 12h -Association panneaux solaires et convertisseurs de puissance : Enseignant Arzandé ; Cours 3h -Association é.

L'objectif de ce module est de présenter sous l'angle électrique les deux principaux types de systèmes de génération d'énergie à base de sources renouvelables, à savoir l'éolien et le solaire photovoltaïque. Par ailleurs, une attention particulière est donnée au problème de raccordement de ces unités de génération à base de sources intermittentes au réseau électrique.

Contenus :
-Commande des convertisseurs connectés au réseau (topologie générale + contrôle des courants + synchronisation)
-Association panneaux solaires et convertisseurs de puissance
-Association éolienne et convertisseur de puissance
-Insertion des énergies renouvelables au réseau
-Convertisseurs de puissance dans les fermes éoliennes.

Connaissances de base en électrotechnique.

"Le réseau électrique dans son intégralité" https://laboutique.edpsciences.fr/produit/1069/9782759822287/Le%20reseau%20electrique%20dans%20son%20integralite.

Décembre - Janvier - Février.

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Loïc Quéval Jing Dai.

Réseaux HVDC : définition, modélisation, réglage, intégration dans les réseaux AC
- Principales familles de convertisseurs électroniques, structure, modélisation
- Intégration dans les réseaux électriques: fonctions et contrôle, inertie synthétique.

Fonctionnement des réseaux électriques, bases en électronique de puissance.

Novembre - Décembre - Janvier - Février.

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Marc Petit Alban Thomas Emmanuel Saron Eric Devilliers.

Parmi les points abordés : Technologies : électrochimie, éléments de du stockage de gaz et de chaleur. Caractérisation en énergie et en puissance. Données économiques, gestion des capacités. hybridation du stockage valorisation du stockage pour le réseau électrique (stockage stationnaire et mobile).

Ce cours vise à présenter les différents systèmes de stockage utilisés pour donner de la flexibilité aux réseaux électrique. Il s’agit de donner une vision technologique des moyens de stockage mais aussi une vision système pour leur intégration dans des réseaux d’énergie. Les systèmes présentés concernent des applications embarquées ou stationnaires, et les systèmes de stockage peuvent être gérés de manière centralisée, décentralisée ou distribuée. le stockage dans les systèmes électriques renvoie aussi aux couplages entre réseaux d'énergie (réseaux de gaz et réseaux de chaleur). Les stockage de gaz et chaleur seront vus pour identifier les degrés de flexibilité qui peuvent être apportés au système électrique. Enfin, les réflexions portent aussi sur les synergies entre stockage mobile (véhicules électriques) et services pour le réseau électrique.

Novembre - Décembre - Janvier - Février.

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Trung-Dung Le Marc Petit Ye Wang Jing Dai.

Stabilité transitoire des réseaux électriques : 3h de cours Bureau d’étude sur la stabilité transitoire : 3h Protection – principes et généralités : 2x3h de cours Calcul du courant de défaut : 3h de cours Étude de cas : 3h de cours Qualité de l’énergie : 3h de cours.

L’objectif du cours est de donner aux étudiants des notions de base sur la stabilité transitoire des systèmes électriques ainsi que la modélisation des sources de production pour les études de stabilité. De plus, les étudiants comprendront l’origine et les impacts des défauts sur le réseau ainsi que la méthode de calcul de courant de défauts. Les différentes stratégies de protection contre les défauts seront également étudiées. Le cours abordera également la qualité de l’énergie en donnant une description des principales perturbations affectant le réseau et leur impact sur les dispositifs raccordés. Il met l'accent sur les sources d’harmoniques et la modélisation de leur propagation sur le réseau.

Connaissance du fonctionnement et du réglage des réseaux, modélisation de la macghine synchrone en régime transitoire.

Novembre - Décembre - Janvier - Février.

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Sylvain Le Gall, Université Paris-Sud.

CM : 21H (7 séances de 3h) TP 1: 3H (sur utilisation d’un logiciel de gisement solaire) TP 2: 4H (sur mesure du productible PV en conditions réelles en extérieur).

Vision d’ensemble de ce qui se fait sur l’énergie solaire photovoltaïque : du dispositif (physique de la cellule solaire et les différents matériaux/technologie utilisée) au système (dimensionnement et installation), en passant par le marché mondial.

Chap I - Introduction Générale : énergie solaire, conversion PV, marché photovoltaïque, histoire du PV
Chap II - Fonctionnement et principe PV : rappels sur notions physique des semi-conducteurs et de la jonction PN, puis physique de la cellule solaire
Chap III - Technologie PV : présentation des différentes filières (matériaux) du photovoltaïque (technologies Silicium, couches minces, multi-jonction) ainsi que les technologie émergentes et nouveaux concept
Chap IV – Système PV : de la cellule au module au système, dimensionnement et installation PV (2H).

Solides connaissances en : Physique du solide Physique des semi-conducteurs Physique des composants électroniques et optroniques

Alternativement, avoir suivi l'U.E « Electronique des Solides » de partie A.

- Physics of semiconductor devices, S. M. Sze - Physique des semiconducteurs et des composants, H. Matthieu - Optoélectronique, E. Rosencher - The physics of solar cell, J. Nelson - Physics of Solar Cells, P. Wurfel.

Novembre - Décembre - Janvier - Février.

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Romaric Landfried Philippe Molinié Emmauel Odic.

- Arc électrique : Cours 12h - Décharges électriques : Cours 9h ­- Électrostatique et fiabilité des diélectriques : Cours 3h.

Arc électrique
­
La physique de l’arc électrique :
o notion de plasma
o modèle d’arc électrique
o phénomènes dans la colonne d’arc et aux électrodes
o grandeurs caractéristiques
o les différents moyens d’amorçage
­
L’arc électrique en tant que défaut :
o Arc série/arc parallèle
o applications/systèmes concernés
o exemple de la montée en tension dans le milieu aéronautique : influence de la pression (détection, arc tracking)
­
La coupure :
o Problématique/contexte
o les dispositifs existants (disjoncteur, contacteur,…)
o études détaillée de 2 systèmes : un disjoncteur et un contacteur

Décharges électriques
­
Physique des décharges :
o Phénomènes élémentaires : modèle collisionnel, source d’électrons-germe
o Loi de Paschen
o Caractérisation électrique - Modèle de la décharge couronne
o Streamer – Modélisation et approche mathématique
o Décharges partielles
o Détection de décharges électriques : méthodes et cas pratiques
­ Propriétés physicochimiques des décharges électriques à pression atmosphérique :
o Produits de décharges, transfert de matière
o Interaction décharge électrique / isolant

Électrostatique et fiabilité des diélectriques

­Phénomènes à champ élevé :
o Bandes d’énergie
o Charges électriques dans les isolants réels, considérations énergétiques
­
Claquage électronique et thermique
­
Charge d’espace :
o Injection de charge
o Techniques de mesure
­
Vieillissement :
o Transferts d’énergie
o Volumes libres, exemple.

Physique des plasma-Cours et Application » J.M. Rax, Dunod 2005

« L’arc électrique et ses applications – Tome 1 : étude physique de l’arc » Serge Vacquié, éditions du CNRS 1984

« Plasmas froids de décharge - Propriétés électriques » A-M. Pointu, J. Perrin, J. Jolly, Techniques de l’Ingénieur, traité Génie électrique D 2 830 – 1-21

« Gaz isolants » P. Ségur, Techniques de l’Ingénieur, traité Génie électrique D 2 530 ? 1-33

J.M. Meek et J.D. Craggs, Electrical breakdown of gases, Wiley Science, 1978

« Les diélectriques » R. Coelho, B. Aladenize, Hermès 1993

“Electrical degradation and breakdown

Novembre - Décembre - Janvier - Février.

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Marc Petit Bernard Bonafis Xavier Delanoy.

- Avionique : architectures, conversion, usages, - stockage, qualité de l’énergie et perturbations - Automobile : le rôle technico économique de - Electrification, gestion d’énergie, - Dimensionnement - Marine : architecture, qualité, stockage, contrôle.

Si la gestion de l’énergie dans les systèmes embarqués présente des similitudes à celle des grands systèmes interconnectés, la taille de ces systèmes, les contraintes de masse et de performances nécessite des architectures, des dimensionnements, et des gestions adaptées. Les cas spécifiques de l’aéronautique, de l’automobile, et du secteur naval seront abordés. Cela permettra aux étudiants d’évaluer les similitudes et différences entre ces domaines de mobilité.

Généralités sur les réseaux électriques AC et DC.

Novembre - Décembre - Janvier - Février.

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Olivier Bethoux Clément Mayet.

-Étude systémique et sa représentation : enseignant Bethoux ; Cours 2h -Structuration de la commande : enseignant Mayet ; Cours 2h -Exemples élémentaires et progressifs 1 : enseignant Bethoux ; TD 2h -Exemples élémentaires et progressifs 2 : enseignant Ma.

Étude systémique et sa représentation (étapes nécessaires à l'étude d'un système, causalité intégrale et systémique, modélisation, éléments constitutifs de la REM, résolution des conflits d'association, exemples)

Structuration de la commande (règles d'inversion, structure maximale de commande (SMC), structure pratique de commande (SPC), coefficients de distribution et de pondération de l'énergie, exemples)

Exemples élémentaires et progressifs 1 (sans nœud énergétique - ex : applications photovoltaïques)

Exemples élémentaires et progressifs 2 (avec nœud énergétique et variable de réglage surabondante - ex : véhicules hybrides)

Exemples élémentaires et progressifs 3 (avec nœud énergétique et nombre insuffisant de variables de réglage - ex : convertisseur DC-DC avec filtre d'entrée résonant)

Exemples élémentaires et progressifs 4 (de la SMC vers la SPC - ex : observateur, estimateur, etc.)

Étude et simulation d'un système multiphysique complexe en autonomie partielle (2/3 encadré, 1/3 non encadré)

Évaluation pratique

Analyse d'un article scientifique utilisant la REM.

Connaitre les modèles orientés commande des composants classiques du génie électrique

Être capable de synthétiser un correcteur de type PI;

Être familiarisé avec Matlab-Simulink.

- W. Lhomme, P. Delarue, A. Bouscayrol, P. Barrade, "La REM, formalisme multiphysique de commande des systèmes énergétiques", Techniques de l'ingénieur, 10 Novembre 2014. - A. Bouscayrol, J.-P. Hautier, B. Lemaire-Semail, "Graphic formalism for the contro.

Décembre - Janvier - Février.

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Présentation des différents systèmes actifs ou passifs de production et de stockage d'énergie thermique disponibles au niveau du bâtiment. Comparaison, bilan énergétiques et optimisation des différentes solutions du point de vue énergétique et technologique.

Contenu :
1. Prospectives et stratégies énergétiques dans le bâtiment
2. Matériaux pour le stockage et la maîtrise de l'énergie thermique au niveau de l'enveloppe et du bâtiment
3. Procédés de rafraichissement via l'enveloppe de bâtimeent
4. Modélisation et optimisation des transferts dans les bâtiments
5. TD/TP numérique sur la modélisation des transferts et l'identification des paramètres thermiques

Mots-clé:
solaire, bâtiment, énergie, stockage, thermique, simulation thermique.

Transferts thermiques dans le bâtiment (parois et équipements énergétiques), systèmes de production d'énergie classiques.

, T. Duforestel (EDF R&D), U. Claude Bernard Lyon 1, 2015 M. Hendel, L. Royon, The effect of pavement-watering method on subsurface pavement temperature, Urban Climate, Urban Climate, Urban Climate , Vol 14, Part 4, 650–654, 2015 L. Royon, L. Karim, A.Bontemps, Optimization of PCM embedded in a floor panel developed for thermal management of the lightweight envelope of buildings, Energy & Buildings, 82, 385 - 390, 2014.

Novembre;Décembre;Janvier;Février.

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M. Hennebal JN Marquet (EDF), R. Soler (EDF), O. le Galudec (Alstom), H. Cordier (EDF).

Après une introduction au système électrique, les principales filières de production d'électricité seront étudiées. - Production nucléaires - Production thermique à flamme - Production hydraulique - performances dynamiques des technologies de production - programmation optimale d'une parc de production pour satisfaire la demande.

Cette unité d'enseignement traite les principales filières de production d'électricité.

Bases d'électrotechnique et notions de sciences thermiques.

Novembre - Décembre - Janvier - Février.

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Pierre Millet, Professeur, Paris-Sud Yuwei Lu, Maitre de conférences, Université Paris-Sud.

8 séances de 3h (cours-TD). TP sur 6 demi-journées.

L'objectif est de passer de l'électrochimie générale au rôle de l’hydrogène dans la transition énergétique. On s'attachera à comprendre le principe de fonctionnement des batteries hydrogène/oxygène, avec la perspective de dimensionner des solutions de stockage de l’énergie.

1. Généralités sur la filière hydrogène et la transition énergétique
2. Fondements thermodynamiques et cinétiques
3. La batterie H2
4. Procédés de production d’hydrogène
5. Piles à combustibles
6. Autres technologies hydrogène – sécurité hydrogène
7. Procédés photoélectrochimiques
8. TD complémentaires et révisions

TP : mesure et analyse des performances d’une pile à combustible.

•Cours introductif d’électrochimie générale. •Eléments de génie électrochimique.

Novembre - Décembre - Janvier - Février.

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Jean-Claude Vannier Amir Arzandé.

L’enseignement est composé de 9h de séance de cours magistral et de 9h de TDs. Il traite la commande des machines à courant alternatif, synchrone et asynchrone en mettant l’accent sur le couplage entre le convertisseur et la machine. Dans un premier temps les comportements des machines alimentées en tension puis en courant sont analysés. Dans un second temps, les convertisseurs permettant la mise en œuvre des alimentations sont présentés et modélisés. Dans un troisième temps les différents niveaux de couplage de la machine et du convertisseur sont étudiés et reliés aux différents niveaux de performances. Les travaux dirigés portent sur la machine synchrone alimentée en courant, sur la machine synchrone à aimants et sur la machine asynchrone alimentées en tension.

Cet enseignement vise à donner aux participants la connaissance des principes de commande des machines à courant alternatif (synchrone et asynchrone) pour réaliser des entrainements à vitesse variable. Il met l’accent sur les potentialités des convertisseurs d’électronique de puissance et sur leur association avec les machines en tenant compte des contraintes de dimensionnement et des limites de fonctionnement pour arriver aux caractéristiques mécaniques souhaitées.

Connaissance de base des machines électriques et modèles dans le repère d,q.

Modélisation et commande de la machine synchrone et de la machine asynchrone Polycopié CentraleSupélec J-C Vannier.

Novembre - Décembre - Janvier - Février - Mars.

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Zoubir Khatir Mounira Berkani Tanguy Phulpin.

-Modélisation et méthodologie de simulation de la physique de la défaillance SC : Enseignant Khatir ; Cours 3h, TD 2h -Méthodologies expérimentales de vieillissement des composants SC et composants de stockage d'énergie électrique (capas, batteries, super.

Modélisation et méthodologie de simulation de la physique de la défaillance SC

Méthodologies expérimentales de vieillissement des composants SC et composants de stockage d'énergie électrique (capas, batteries, supercaps)

Défaillances des composants SC sous régimes de fonctionnement extrêmes

Techniques d'analyse de la défaillance (destructives & non-destructives)

Risques de défaillances liés aux Décharges électrostatiques et radiatifs

Simulation d'un SEB (Single Event Burn-out) sur MOSFET.

Composants de l'électronique de puissance.

Décembre - Janvier - Février.

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Amir Arzandé Trung-Dund Le Jing Dai.

-Cours 1: compteurs électriques, données de consommation et leur utilisation, analyse de la courbe de consommation (3h) -Cours 2: méthodes des statistiques appliquées à l’analyse de la consommation (3h) - Cours 3: méthodes de Machine learning (régressions.

L’acquisition et l’analyse statistique de données massives variables, ainsi que leur intégration dans des modèles prédictifs, occupent une place centrale dans les systèmes énergétiques. Dans l’exercice de leurs activités, les opérateurs produisent, collectent, exploitent et transmettent d’ores et déjà aux parties prenantes divers types de données pour de nombreux usages. Avec le développement des technologies « smart » et l’augmentation croissante du volume de données collectées, parfois sensibles, de nouvelles opportunités se sont ouvertes pour le secteur. Les élèves doivent apprendre à manier et analyser ces données pour répondre à des problématiques diverses, dont l'identification et l'analyse des usages pour la maîtrise de la consommation d'énergie électrique.

Connaissance de base d’électrotechnique, problème harmonique, la base statistique.

Novembre - Décembre - Janvier - Février.

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Mohamed Bensetti.

?- Fiabilité - Concepts de base de CEM : sources, couplages, victimes, métrologies et normes - Modèles de sources et des chemins de propagation pour les systèmes électriques - Approches utilisées pour la réduction des perturbations – Cas d’école - Arc électrique : o généralités sur le phénomène d’arc électrique : modèle physique simple, paramètres influents o conséquences d’un arc et impact sur la fiabilité d’un système.

Cette unité d’enseignement fournit aux élèves un ensemble de connaissances permettant la compréhension des problématiques liées à la compatibilité électromagnétique, la fiabilité des composants et du convertisseur et aux arcs électriques.

Électromagnétisme et électronique de puissance.

Novembre - Décembre - Janvier - Février - Mars.

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François Costa Eric Labouré.

-Méthodologie de synthèse des convertisseurs d'électronique de puissance : enseignant Costa ; Cours 3h -Principes et mise en œuvre de la commutation douce : structures DC-DC et DC-AC : enseignant Costa ; Cours 3h -Conversion électronique de puissance basé.

Méthodologie de synthèse des convertisseurs d'électronique de puissance

Principes et mise en œuvre de la commutation douce : structures DC-DC et DC-AC

Conversion électronique de puissance basée sur les matériaux piézoélectriques

Méthodologie de simulation pour les systèmes complexes

Cem machines électriques

Courants dans les palliers

Structures de conversion DC-DC et DC-AC avancées : multiniveaux

Convertisseurs multicellulaires : structures et problématiques de commande.

Ce module est destiné à approfondir le domaine de l’électronique de puissance tant sous les aspects des structures de conversion nouvelles, des technologies des composants de puissance que des applications avancées dans des domaines variés : transports terrestres et aériens, domotique et portable, applications industrielles, énergies renouvelables.

La compatibilité électromagnétique en électronique de puissance, principes et cas d'études, coll. Sciences et technologies de l'énergie électrique

Encyclopédie technique « Les techniques de l’ingénieur », traité de Génie Électrique, vol. D4 articles D3000 à D3300.

Alimentations à découpage, convertisseurs à résonance : Principes, composants, modélisation. Éditeur: Dunod,

La commutation douce dans la conversion statique de l’énergie électrique, Tec. & Doc. Lavoisier, Paris, 1989, 312 p.

Composants semi-conducteurs pour l'électronique de puissance, Éditions LAVOISIER.

Electronique de puissance,

Décembre - Janvier - Février.

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1. Introduction à l'exergétique / application : récupération de chaleur (2h CM / 1h TD) 2. Application : pompes à chaleur (1,5h CM, 1,5h TD) 3. Application : cogénération (1,5h CM, 1,5h TD) 4. Ressource Solaire /mesure (1,5h CM, 1,5h TD) 5. Capteurs insolateurs, CESI, SSC (1,5h CM, 1,5h TD) 6. Dimensionnement en fonction du lieu – logiciel PVGIS (3h TP/ 12 étudiants) (possiblement déporté vers le module photovoltaïque) 7. Systèmes concentrateurs (1,5h CM, 1,5h TD).

Sur la Terre dont l'environnement est profondément dégradé par les activité humaines et dont les ressources seraient rapidement épuisées par la poursuite des modes de vie et de développement actuels dans le cadre d'une pression démographique insoutenable [1], il est urgent d'adopter des méthodes permettant de faire des choix réalistes pour la conversion et l'utilisation de l'énergie sous contrainte de ressources énergétiques, minérale, agricoles, et environnementales [2, 3].
Ce module vise à donner aux étudiants les bases permettant une approche rationnelle des problèmes posés par la transition énergétique. Il est plus spécifiquement centré sur l'analyse exergétique des procédés de récupération de chaleur (intégration thermique dans les procédés, pompe à chaleur, cogénération…), sur la conversion " lumière-chaleur " (solaire thermique ou hybride) et sur la gestion optimum de l'énergie dans les réseaux incluant des sources renouvelables, des consommateurs, des sources auxiliaires de secours et des moyens de stockage (smartgrid).
Il s'agit pour les étudiant-e-s d'acquérir les connaissances et les méthodes pour la conception et l'analyse des systèmes énergétiques modernes.

• connaissances mathématiques de base • connaissances de la physique macroscopique • énergétique : 1er et 2nd principes de la thermodynamique et leurs conséquences • transferts thermiques : rayonnement, convection et conduction • optique géométrique, ondes et photons.

[1] " Atlas de l'anthropocène " François Gemenne et al. Presses de Siences Po (2019) [2] " L'âge des low tech " Philippe Bihouix coll. Anthropocène - Seuil (2014) [3] " Transition énergétique pour tous, ce que les politiques n'osent pas vous dire " Jean-Marc Jancovici, éditions Odile Jacob, (2011) Selon les besoins de l'étudiant-e et au choix : " Thermodynamique de l'ingénieur " Olivier Cleynen – Framabook " Éléments de thermodynamique technique " de Joseph Martin, Pierre Wauters - UCL Presses Universitaires de Louvain – DUC (2014) " Thermodynamique " de Bernard Diu, Claudine Guthmann,

Novembre;Décembre;Janvier;Février.

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Yannick Perez Vincent Rious Marcelo Saguan Adrien Atayi Martin Hennebel.

1- La transformation du secteur électrique (9h de cours) : modèles économique liés à la transformation de cette industrie. Objectifs d’une libéralisation et ses conséquences. La problématique de la tarification de l’utilisation des réseaux (TURPE)

2- L’organisation des marchés électriques (9h de cours et 1h30 de TD) : les séquences de marchés (des marchés de gros aux marchés J-1 et intraday). La problématique des investissements et les marchés de capacité, les mécanismes d’ajustement (équilibrage et congestions), les marchés d’effacement, …

3- modélisation des prix nodaux.

Ce cours vise à présenter la structuration des marchés électriques dans un secteur qui est passé d’une structure monopolistique (un seul acteur pour la production, le transport, la distribution, et la fourniture) à une structure libéralisée avec des activités concurrentielle (la production et la fourniture) et des activités en monopole (la gestion des réseaux électriques). L’organisation des marchés électriques vise à permettre le respect fondamental de l’équilibre instantané entre l’offre et la demande qui est nécessaire pour garantir la sûreté du système.

Novembre - Décembre - Janvier - Février - Mars.

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Demba Diallo Claude Delpha Imen Bahri Antoni Arias.

-Diagnostic des systèmes complexes : approches pilotées par modèle analytique ou par les données ; Commandes tolérantes aux défauts : Enseignant Diallo ; Cours 3h, TP : 3h -Commande numérique des actionneurs : problématiques d'implémentation en temps réel.

Diagnostic des systèmes complexes : approches pilotées par modèle analytique ou par les données ; Commandes tolérantes aux défauts

Commande numérique des actionneurs : problématiques d'implémentation en temps réel sur cibles matérielles

Diagnostic des systèmes complexes : approches pilotées par modèle analytique ou par les données

Commande sans capteur des actionneurs électromagnétiques.

Modélisation des actionneurs électromagnétiques, Méthodes de commande dans les repères fixes et tournants, Représentation d'état continue et discrète, Bases du traitement du signal, Bases de statistique, Matlab/Simulink.

Novembre - Décembre - Janvier.

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Jean-Claude Vannier Amir Arzandé.

9h de cours, 6h de TD et 3h de TP.

Cette unité d'enseignement porte sur l'étude des machines à courants alternatifs (synchrone et asynchrones) et la modélisation en régime dynamique en se basant sur l'utilisation de la transformée de Park. Les enseignements de ce module se déclinent comme suit :
- Machines à courants alternatifs (synchrones et asynchrones)
- conversion d'énergie et calcul du couple électromagnétique
- Modélisation en régime permanent
- Modélisation en régime dynamique: transformée de Park
- Application: validation des modèles par simulation.

Connaissance de base des machines électriques.

Novembre - Décembre - Janvier - Février - Mars.

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Tanguy Phulpin Charif Karimi.

Cellule de commutation principe et technologie Convertisseurs DC/DC innovants Onduleurs et modélisation pour la commande Redresseurs et CFP.

Il développera les bases de l'électronique de puissance et de la conversion d'énergie afin d'en comprendre les tenants et aboutissants et quels sont les verrous qui limitent l'industrie actuelle. Nous commencerons par expliquer pourquoi le découpage dans les alimentations stabilisées, quels filtres utilisés, et comment réguler une tension de sortie. Nous verrons ainsi sur les deux premières séances les différentes possibilités de convertisseur. Nous préciserons avantages et inconvénients de différents convertisseurs avec 6h sur les DC/DC avec notamment un focus sur le fonctionnement à commutations douces, 3h sur les onduleurs (DC/AC) et 3h sur les redresseurs (AC/DC).

Bases de l'électronique de puissance avec les différents calculs de puissances, le facteur de puissance, la représentation de Fresnel. Notions de base sur les inductance et les transformateurs.

Novembre - Décembre - Janvier - Février - Mars.

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Tanguy Phulpin.

- Semi conducteurs pour l'électronique de puissance (cours - 3h) - Fiabilité des circuits ( cours - 3h) - Composants passifs inductifs en électronique de puissance - (cours 3h + TD 3h) - Capacités et l’environnement d’un convertisseur (cours - 3h).

Ce cours tournera autour des éléments constitutifs des convertisseurs. Il sera divisé en 4 parties : il développera la conception des convertisseurs, avec 1 cours sur les semi-conducteurs de puissance avec en particulier un cours sur leur fiabilité, un cours sur le dimensionnement d’un composant inductif tel qu’un transformateur et un cours sur les composants passifs et l’environnement des circuits.

Cours de conversion électrique.

Novembre - Décembre - Janvier - Février - Mars.

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Mohamed Bensetti Yann Le Bihan Pierre-Etienne Levy.

- Concepts de base de la CEM : sources, couplages, victimes et normes : Enseignant Bensetti ; Cours 3h - Modèles CEM des sources et des chemins de propagation pour les systèmes d'électronique de puissance : Enseignant Bensetti ; Cours 3h - Analyse d'un.

Cette unité d’enseignement fournit aux étudiants un ensemble de connaissances et d’outils de modélisation permettant la compréhension des problématiques liées à la compatibilité électromagnétique (CEM). Elle vise à sensibiliser les élèves sur les perturbations électromagnétiques conduites et rayinnées générées par les convertisseurs de puissance et les solutions à apporter pour les réduire. Une intervention d’un expert CEM issue de l’industrie est prévue sous forme d'une conférence sur les problématiques CEM rencontrées dans l’industrie automobile ou aéronautique.

Contenu des enseignements:
- Concepts de base de la CEM : sources, couplages, victimes et normes

- Modèles CEM des sources et des chemins de propagation pour les systèmes d'électronique de puissance

- Analyse d'un cas d'école : hacheur Buck, paramètres influents de la CEM

- Filtrage CEM des convertisseurs statiques, dimensionnement des filtres

- Etude du rayonnement électromagnétique des composants de puissance - modèles d'émissions rayonnées

-Instrumentation en CEM: Capteurs, appareils de mesure

- Bureau d'étude: Dimensionnement d'un blindage en champ proche en utilisant un outil logiciel de modélisation électromagnétique.

Connaissances en électronique de puissance et en électromagnétisme.

Novembre - Décembre - Janvier - Février.

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Emmanuel Godoy GuillaumeSandou Jing Dai.

1- Régulation continue (6h de cours et 3 de TD) : régulateur PID (Proportionnel – Intégral – Dérivé) avec un rappel des objectifs de commande, les méthodes de réglage d’un régulateur PID, la commande par modèle interne, et la commande des systèmes non linéaires. Illustration avec la régulation puissance/tension d’un alternateur pour la participation aux services système (tension et fréquence), analyse des sous-fonctions de quelques régulateurs standardisés IEEE

2- Régulation numérique (3h de cours) : méthodes pour l’implantation d’une commande continue à l’aide d’un régulateur numérique. Illustration avec La régulation thermique d’un bâtiment

3- Commande par variable d’état (6h de cours et 3h de TD) : Le régulateur Linéaire Quadratique est présenté, permettant une alternative aux méthodes fréquentielles pour la synthèse de lois de commande pour les réseaux d’énergie.

La fiabilité des réseaux d’énergie nécessite une commande optimale qui permet de respecter les règles de fonctionnement et d’assurer la stabilité en cas de perturbations dont les dynamiques temporelles peuvent couvrir une large gamme. Les systèmes énergétiques sont de grandes tailles, multiphysiques et fortement couplés. La commande requiert souvent la construction de modèles réduits adaptés et l’identification des paramètres. Ce cours se propose de donner aux étudiants un aperçu relativement complet des méthodes de commande fréquemment rencontrées dans le domaine des réseaux d’énergie. Le module s’articule autour d’exposés théoriques de méthodes et de cas d’étude issus du domaine des réseaux d’énergie.

Décembre - Janvier - Février - Mars.

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Octobre - Novembre - Décembre - Janvier - Février - Mars.

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Mohamed Gabsi Sami Hlioui Loïc Quéval.

-Principes et structures des machines non-conventionnelles : Enseignant Gabsi ; Cours 12h -Modélisation de machines électriques non conventionnelles par éléments finis : Enseignant Hlioui ; Projet 4,5h -Introduction à l'optimisation des machines non conve.

Principes et structures des machines non-conventionnelles :
? machines à réluctance à variable
? machines hybrides
? différents types de machines synchrones : machines à griffes, machines à commutation de flux, machines à double excitation..."

Modélisation de machines électriques non conventionnelles par éléments finis

Introduction à l'optimisation des machines non conventionnelles pour une application embarquée

Machines supraconductrices
- pour quelles applications ?
- machines rotatives et linéaires supraconductrices
- paliers magnétiques supraconducteurs".

Les bases de l'électromagnétisme.

Novembre - Décembre - Janvier - Février.

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Suivi de séminaires et de conférences selon calendrier.

Octobre - Novembre - Décembre - Janvier - Février - Mars.

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Frédéric Montagard Etienne PERIAL Jerome TOURDIAT.

Octobre - Novembre - Décembre - Janvier - Février.

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Atteindre un niveau équivalent B2.

Septembre - Octobre - Novembre - Décembre - Janvier - Février - Mars.

ORSAY