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

Capacité d'accueil

30
Langue(s) d'enseignement

Français
Régime(s) d'inscription

Formation initiale

Présentation

Objectifs pédagogiques de la formation

Le M2-PIE: réseaux électriques et énergies renouvelables s'appuie sur les laboratoires de Paris-Saclay pour proposer une formation à fort contenu scientifique, garante d'une réelle compréhension des enjeux propres aux technologies de l'énergie.
En brossant un panorama très complet de l'ensemble des problématiques liées à la production, la distribution et le stockage de l’énergie avec une forte intégration des énergies renouvelables. Cette formation apporte aux étudiants les connaissances et les compétences nécessaires dans un domaine en constante évolution. Certaines UEs sont mutualisées avec les M2-PIE (PIE : systèmes électrique pour l'énergie et la mobilité et PIE : nouvelles technologies de l'énergie) et le cursus 3A de CentraleSupélec. La formation permet aux élèves la possibilité d'adapter leur formation à leurs objectifs de carrière. Afin de donner une véritable dimension d'ingénierie, les étudiants suivent obligatoirement une formation en gestion de projet et en anglais professionnel. Ils suivent également des sessions dédiées à la prise de contact professionnelle et à la recherche de stage. Ils réalisent des travaux pratiques utilisant des outils numériques variés. À l'exception des sessions liées à la recherche de stage, tous les modules professionnalisant font partie intégrante de l'évaluation de l'année.

Lieu(x) d'enseignement

ORSAY

GIF SUR YVETTE

Compétences

Utiliser et développer les modèles adaptés, choisir la bonne échelle de modélisation et les hypothèses simplificatrices pertinentes pour traiter le problème .
Résoudre le problème avec une pratique de l'approximation, de la simulation et de l'expérimentation.
Approfondir un domaine ou une discipline relative aux sciences fondamentales ou aux sciences de l'ingénieur.
Créer de la connaissance, dans une démarche scientifique.
Identifier, formuler et analyser un problème dans ses dimensions scientifiques.
Être clair sur les objectifs et les résultats attendus. Être rigoureux sur les hypothèses et la démarche. Structurer ses idées et son argumentation. Mettre en évidence la valeur créée.

Profil de sortie des étudiants ayant suivi la formation

à l'issue de la formation, les étudiants auront un profil large couvrant le domaine des réseaux électriques et les énergies renouvelables. Ils pourront poursuivre en thèse ou rejoindre le monde industriel.

Débouchés de la formation

Les débouchés de la formation sont extrêmement variés : ingénieur dans l'industrie ; doctorant ; chercheur ou enseignant‐chercheur (après une thèse) ; ingénieur d'étude ; ingénieur en calcul scientifique ; ingénieur qualité ; ingénieur sécurité ; expert technique pour des organismes ; journaliste scientifique

Collaboration(s)

Laboratoire(s) partenaire(s) de la formation

Laboratoire de Génie Electrique et Electronique de Paris
Systèmes et Applications des Technologies de l'Information et de l'Energie.

Programme

PIE : Réseaux électriques et énergies renouvelables (R2ER) se divise en trois sous parcours ( réseaux électriques, énergies renouvelables et un sous- parcours hybride, à la carte). Pour les sous parcours réseaux électriques et énergies renouvelables, un tronc commun est prévu avec 15 ECTS. Cet enseignement est commun avec le M2-PIE: Système électrique pour l'énergie et mobilité. Dans la seconde partie, les élèves devront choisir 5 UEs, équivalent à 15 ECTS, correspondant à un choix thématique avec la possibilité de choisir des modules transverses. Certaines UEs sont communes avec les M2 PIE:NTE et PIE:SEEM.
Le dernier sous-parcours hybride, à la carte, accueille en priorité les élèves de Centralesupélec en double cursus. Dans ce sous-parcours, les élèves devront choisir 10 UEs pour parvenir à un total de 30 ECTS.

Matières	ECTS	Cours	TD	TP
Actionneurs électriques	3	21	4.5
Actionneurs électriques Langues d’enseignement : FR ECTS : 3 Détail du volume horaire : Cours : 21 Travaux dirigés : 4.5 Modalités d'organisation et de suivi : Coordinateur : Equipe pédagogique : Mohamed GABSI Eric MONMASSON. Déroulement et organisation pratique : -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. Objectifs pédagogiques visés : Contenu : 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. Prérequis : Bases de conversion électromécanique et statique. Bibliographie : "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. Période(s) et lieu(x) d’enseignement : Période(s) : Septembre - Octobre - Novembre. Lieu(x) : GIF-SUR-YVETTE
Electronique de puissance	3	21	7.5
Electronique de puissance Langues d’enseignement : FR ECTS : 3 Détail du volume horaire : Cours : 21 Travaux dirigés : 7.5 Modalités d'organisation et de suivi : Coordinateur : Equipe pédagogique : Tanguy Phulpin Pierre-Etienne Levy. Déroulement et organisation pratique : -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. Objectifs pédagogiques visés : Contenu : 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. Prérequis : 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. Bibliographie : Composants à semi-conducteurs (O. Bonnaud) Du composant magnétique à l'électronique de puissance (D. Sadarnac) http://www.composelec.com. Période(s) et lieu(x) d’enseignement : Période(s) : Septembre - Octobre - Novembre. Lieu(x) : GIF-SUR-YVETTE
Matériaux du Génie électrique	3	26	4
Matériaux du Génie électrique Langues d’enseignement : FR ECTS : 3 Détail du volume horaire : Cours : 26 Travaux dirigés : 4 Modalités d'organisation et de suivi : Coordinateur : Equipe pédagogique : Frédéric Mazaleyrat Jean-Paul Kleider Sylvain Le Gall. Déroulement et organisation pratique : -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. Objectifs pédagogiques visés : Contenu : 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. Période(s) et lieu(x) d’enseignement : Période(s) : Septembre - Octobre - Novembre. Lieu(x) : GIF-SUR-YVETTE
Méthodes d'optimisation	3	18	6
Méthodes d'optimisation Langues d’enseignement : FR ECTS : 3 Détail du volume horaire : Cours : 18 Travaux dirigés : 6 Modalités d'organisation et de suivi : Coordinateur : Equipe pédagogique : Philippe Dessante Hamid Ben Ahmed Maya Hage Hassan. Déroulement et organisation pratique : -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. Objectifs pédagogiques visés : Contenu : 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). Période(s) et lieu(x) d’enseignement : Période(s) : Septembre - Octobre - Novembre. Lieu(x) : GIF-SUR-YVETTE
Modélisation numérique de phénomènes physiques	3	21	3	3
Modélisation numérique de phénomènes physiques Langues d’enseignement : FR ECTS : 3 Détail du volume horaire : Cours : 21 Travaux dirigés : 3 Travaux pratiques : 3 Modalités d'organisation et de suivi : Coordinateur : Equipe pédagogique : Lionel Pichon Xavier Mininger. Déroulement et organisation pratique : -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. Objectifs pédagogiques visés : Contenu : 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 Eléments 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. Prérequis : Dérivées partielles, opérateurs vectoriels, équations différentielles du 1er ordre et 2ième ordre, éléments d'algèbre linéaire. Période(s) et lieu(x) d’enseignement : Période(s) : Septembre - Octobre - Novembre. Lieu(x) : GIF-SUR-YVETTE
Multi-physique	3	22	13
Multi-physique Langues d’enseignement : FR ECTS : 3 Détail du volume horaire : Cours : 22 Travaux dirigés : 13 Modalités d'organisation et de suivi : Coordinateur : Equipe pédagogique : Laurent Daniel Martino Lo Bue Morgan Almanza. Déroulement et organisation pratique : -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. Objectifs pédagogiques visés : Contenu : 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. Prérequis : Thermodynamique de premier cycle, bases de la mécanique de milieux continus, d'électromagnétisme et de thermique. Bibliographie : 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. Période(s) et lieu(x) d’enseignement : Période(s) : Septembre - Octobre - Novembre. Lieu(x) : GIF-SUR-YVETTE - BURES-SUR-YVETTE
Réseaux d'énergie électrique	3	21	3
Réseaux d'énergie électrique Langues d’enseignement : FR ECTS : 3 Détail du volume horaire : Cours : 21 Travaux dirigés : 3 Modalités d'organisation et de suivi : Coordinateur : Equipe pédagogique : Martin Hennebel Marc Petit Loïc Queval Jing Dai Trung Dung LE. Déroulement et organisation pratique : -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. Objectifs pédagogiques visés : Contenu : 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. Prérequis : Éléments généraux d'électrotechniques (systèmes triphasés, puissances, machine synchrone). Période(s) et lieu(x) d’enseignement : Période(s) : Septembre - Octobre - Novembre. Lieu(x) : GIF-SUR-YVETTE

Matières	ECTS	Cours	TD	TP	Projet
Bureau d'étude ou projet industriel	6				100
Bureau d'étude ou projet industriel Langues d’enseignement : FR ECTS : 6 Détail du volume horaire : Projet : 100 Modalités d'organisation et de suivi : Coordinateur : Période(s) et lieu(x) d’enseignement : Période(s) : Octobre - Novembre - Décembre - Janvier - Février - Mars. Lieu(x) : GIF-SUR-YVETTE
Carbonisation pour la production d'Energie	3	18	3
Carbonisation pour la production d'Energie Langues d’enseignement : FR ECTS : 3 Détail du volume horaire : Cours : 18 Travaux dirigés : 3 Modalités d'organisation et de suivi : Coordinateur : Equipe pédagogique : M. Hennebal JN Marquet (EDF), R. Soler (EDF), O. le Galudec (Alstom), H. Cordier (EDF). Déroulement et organisation pratique : 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. Objectifs pédagogiques visés : Contenu : Cette unité d'enseignement traite les principales filières de production d'électricité. Prérequis : Bases d'électrotechnique et notions de sciences thermiques. Période(s) et lieu(x) d’enseignement : Période(s) : Novembre - Décembre - Janvier - Février. Lieu(x) : GIF-SUR-YVETTE
Commande des réseaux électriques	3	15	6
Commande des réseaux électriques Langues d’enseignement : FR ECTS : 3 Détail du volume horaire : Cours : 15 Travaux dirigés : 6 Modalités d'organisation et de suivi : Coordinateur : Equipe pédagogique : Emmanuel Godoy GuillaumeSandou Jing Dai. Déroulement et organisation pratique : 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. Objectifs pédagogiques visés : Contenu : 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. Période(s) et lieu(x) d’enseignement : Période(s) : Décembre - Janvier - Février - Mars. Lieu(x) : GIF-SUR-YVETTE
Economie des réseaux	3	21	1.5
Economie des réseaux Langues d’enseignement : FR ECTS : 3 Détail du volume horaire : Cours : 21 Travaux dirigés : 1.5 Modalités d'organisation et de suivi : Coordinateur : Equipe pédagogique : Yannick Perez Vincent Rious Marcelo Saguan Adrien Atayi Martin Hennebel. Déroulement et organisation pratique : 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. Objectifs pédagogiques visés : Contenu : 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. Période(s) et lieu(x) d’enseignement : Période(s) : Novembre - Décembre - Janvier - Février - Mars. Lieu(x) : GIF-SUR-YVETTE
Efficacité énergétique et énergies renouvelables	3	11	10	3
Efficacité énergétique et énergies renouvelables Langues d’enseignement : FR ECTS : 3 Détail du volume horaire : Cours : 11 Travaux dirigés : 10 Travaux pratiques : 3 Modalités d'organisation et de suivi : Coordinateur : Equipe pédagogique : Vincent Bourdin, CNRS. Déroulement et organisation pratique : 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) 8.Introduction à la gestion des réseaux avec sources et consommation intermittente, stockage (1,5h CM, 1,5hTD). Objectifs pédagogiques visés : Contenu : 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. Prérequis : •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. Bibliographie : [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 Période(s) et lieu(x) d’enseignement : Période(s) : Novembre - Décembre - Janvier - Février. Lieu(x) : GIF-SUR-YVETTE
Réseaux d'énergie embarqués	3	18	3
Réseaux d'énergie embarqués Langues d’enseignement : FR ECTS : 3 Détail du volume horaire : Cours : 18 Travaux dirigés : 3 Modalités d'organisation et de suivi : Coordinateur : Equipe pédagogique : Marc Petit Bernard Bonafis Xavier Delanoy. Déroulement et organisation pratique : - 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. Objectifs pédagogiques visés : Contenu : 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. Prérequis : Généralités sur les réseaux électriques AC et DC. Période(s) et lieu(x) d’enseignement : Période(s) : Novembre - Décembre - Janvier - Février. Lieu(x) : GIF-SUR-YVETTE
Risques électrostatiques, décharges et arcs électriques	3	24
Risques électrostatiques, décharges et arcs électriques Langues d’enseignement : FR ECTS : 3 Détail du volume horaire : Cours : 24 Modalités d'organisation et de suivi : Coordinateur : Equipe pédagogique : Romaric Landfried Philippe Molinié Emmauel Odic. Déroulement et organisation pratique : - Arc électrique : Cours 12h - Décharges électriques : Cours 9h - Électrostatique et fiabilité des diélectriques : Cours 3h. Objectifs pédagogiques visés : Contenu : 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. Bibliographie : 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 Période(s) et lieu(x) d’enseignement : Période(s) : Novembre - Décembre - Janvier - Février. Lieu(x) : GIF-SUR-YVETTE
Stabilité, perturbations et protection des réseaux électriques	3	18	3
Stabilité, perturbations et protection des réseaux électriques Langues d’enseignement : FR ECTS : 3 Détail du volume horaire : Cours : 18 Travaux dirigés : 3 Modalités d'organisation et de suivi : Coordinateur : Equipe pédagogique : Trung-Dung Le Marc Petit Ye Wang Jing Dai. Déroulement et organisation pratique : 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. Objectifs pédagogiques visés : Contenu : 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. Prérequis : Connaissance du fonctionnement et du réglage des réseaux, modélisation de la macghine synchrone en régime transitoire. Période(s) et lieu(x) d’enseignement : Période(s) : Novembre - Décembre - Janvier - Février. Lieu(x) : GIF-SUR-YVETTE
Stockage d'énergie	3	18	3
Stockage d'énergie Langues d’enseignement : FR ECTS : 3 Détail du volume horaire : Cours : 18 Travaux dirigés : 3 Modalités d'organisation et de suivi : Coordinateur : Equipe pédagogique : Marc Petit Alban Thomas Emmanuel Saron Eric Devilliers. Déroulement et organisation pratique : 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). Objectifs pédagogiques visés : Contenu : 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. Période(s) et lieu(x) d’enseignement : Période(s) : Novembre - Décembre - Janvier - Février. Lieu(x) : GIF-SUR-YVETTE
Supergrids et réseaux à faible inertie	3	18	3
Supergrids et réseaux à faible inertie Langues d’enseignement : FR ECTS : 3 Détail du volume horaire : Cours : 18 Travaux dirigés : 3 Modalités d'organisation et de suivi : Coordinateur : Equipe pédagogique : Loïc Quéval Jing Dai. Objectifs pédagogiques visés : Contenu : 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. Prérequis : Fonctionnement des réseaux électriques, bases en électronique de puissance. Période(s) et lieu(x) d’enseignement : Période(s) : Novembre - Décembre - Janvier - Février. Lieu(x) : GIF-SUR-YVETTE

Matières	ECTS	Cours	TD	TP	Projet
Bureau d'étude ou projet industriel	6				100
Bureau d'étude ou projet industriel Langues d’enseignement : FR ECTS : 6 Détail du volume horaire : Projet : 100 Modalités d'organisation et de suivi : Coordinateur : Période(s) et lieu(x) d’enseignement : Période(s) : Octobre - Novembre - Décembre - Janvier - Février - Mars. Lieu(x) : GIF-SUR-YVETTE
Efficacité énergétique et énergies renouvelables	3	11	10	3
Efficacité énergétique et énergies renouvelables Langues d’enseignement : FR ECTS : 3 Détail du volume horaire : Cours : 11 Travaux dirigés : 10 Travaux pratiques : 3 Modalités d'organisation et de suivi : Coordinateur : Equipe pédagogique : Vincent Bourdin, CNRS. Déroulement et organisation pratique : 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) 8.Introduction à la gestion des réseaux avec sources et consommation intermittente, stockage (1,5h CM, 1,5hTD). Objectifs pédagogiques visés : Contenu : 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. Prérequis : •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. Bibliographie : [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 Période(s) et lieu(x) d’enseignement : Période(s) : Novembre - Décembre - Janvier - Février. Lieu(x) : GIF-SUR-YVETTE
Machine learning pour la maîtrise de la consommation électrique	3	12	12
Machine learning pour la maîtrise de la consommation électrique Langues d’enseignement : FR ECTS : 3 Détail du volume horaire : Cours : 12 Travaux dirigés : 12 Modalités d'organisation et de suivi : Coordinateur : Equipe pédagogique : Amir Arzandé Trung-Dung Le Jing Dai. Déroulement et organisation pratique : -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. Objectifs pédagogiques visés : Contenu : 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. Prérequis : Connaissance de base d’électrotechnique, problème harmonique, la base statistique. Période(s) et lieu(x) d’enseignement : Période(s) : Novembre - Décembre - Janvier - Février - Mars. Lieu(x) : GIF-SUR-YVETTE
Piles à combustibles et filière hydrogène	3	16	8	4
Piles à combustibles et filière hydrogène Langues d’enseignement : FR ECTS : 3 Détail du volume horaire : Cours : 16 Travaux dirigés : 8 Travaux pratiques : 4 Modalités d'organisation et de suivi : Coordinateur : Equipe pédagogique : Pierre Millet, Professeur, Paris-Sud Yuwei Lu, Maitre de conférences, Université Paris-Sud. Déroulement et organisation pratique : 8 séances de 3h (cours-TD). TP sur 6 demi-journées. Objectifs pédagogiques visés : Contenu : 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. Prérequis : Cours introductif d’électrochimie générale. Éléments de génie électrochimique. Période(s) et lieu(x) d’enseignement : Période(s) : Novembre - Décembre - Janvier - Février. Lieu(x) : GIF-SUR-YVETTE
Production/stockage énergie	3	21		3
Production/stockage énergie Langues d’enseignement : FR ECTS : 3 Détail du volume horaire : Cours : 21 Travaux pratiques : 3 Modalités d'organisation et de suivi : Coordinateur : Equipe pédagogique : Caroline DE SA - PRAG - ENS CACHAN LMT Laurent ROYON - MCF HdR - Univ. Paris Diderot Laboratoire Matière et Systèmes Complexes Julien WAEYTENS - CR - IFSTTAR. Objectifs pédagogiques visés : Contenu : 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. Prérequis : Transferts thermiques dans le bâtiment (parois et équipements énergétiques), systèmes de production d’énergie classique. Bibliographie : A. Filloux, Intégrer les énergies renouvelables, CSTB L’énergie solaire, thermique et photovoltaïque, M. Tissot, Eyrolles Mémoire d’HDR « Des transferts couplés de masse et de chaleur à la conception bioclimatique: recherches sur l’efficacité énergétique des bâtiments », 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 Période(s) et lieu(x) d’enseignement : Période(s) : Novembre - Décembre - Janvier - Février. Lieu(x) : GIF-SUR-YVETTE
Risques électrostatiques, décharges et arcs électriques	3	24
Risques électrostatiques, décharges et arcs électriques Langues d’enseignement : FR ECTS : 3 Détail du volume horaire : Cours : 24 Modalités d'organisation et de suivi : Coordinateur : Equipe pédagogique : Romaric Landfried Philippe Molinié Emmauel Odic. Déroulement et organisation pratique : - Arc électrique : Cours 12h - Décharges électriques : Cours 9h - Électrostatique et fiabilité des diélectriques : Cours 3h. Objectifs pédagogiques visés : Contenu : 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. Bibliographie : 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 Période(s) et lieu(x) d’enseignement : Période(s) : Novembre - Décembre - Janvier - Février. Lieu(x) : GIF-SUR-YVETTE
Solaire photovoltaïque	3	21		7
Solaire photovoltaïque Langues d’enseignement : FR ECTS : 3 Détail du volume horaire : Cours : 21 Travaux pratiques : 7 Modalités d'organisation et de suivi : Coordinateur : Equipe pédagogique : Sylvain Le Gall, Université Paris-Sud. Déroulement et organisation pratique : (lorsque l'anglais est la seule langue d'enseignement de l'UE: à rédiger en anglais). 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). Objectifs pédagogiques visés : Contenu : 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. Prérequis : 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. Bibliographie : - 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. Période(s) et lieu(x) d’enseignement : Période(s) : Novembre - Décembre - Janvier - Février. Lieu(x) : GIF-SUR-YVETTE
Systèmes de production d'énergie décentralisée à base de sources renouvelables	3	27
Systèmes de production d'énergie décentralisée à base de sources renouvelables Langues d’enseignement : FR ECTS : 3 Détail du volume horaire : Cours : 27 Modalités d'organisation et de suivi : Coordinateur : Equipe pédagogique : Eric Monmasson Amir Arzandé Emmanuel Hoang. Déroulement et organisation pratique : -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. Objectifs pédagogiques visés : Contenu : 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. Prérequis : Connaissances de base en électrotechnique. Bibliographie : "Le réseau électrique dans son intégralité" https://laboutique.edpsciences.fr/produit/1069/9782759822287/Le%20reseau%20electrique%20dans%20son%20integralite. Période(s) et lieu(x) d’enseignement : Période(s) : Décembre - Janvier - Février. Lieu(x) : GIF-SUR-YVETTE
Transfert d'énergie sans contact	3	18		12
Transfert d'énergie sans contact Langues d’enseignement : FR ECTS : 3 Détail du volume horaire : Cours : 18 Travaux pratiques : 12 Modalités d'organisation et de suivi : Coordinateur : Equipe pédagogique : Éric LABOURÉ Mohamed BENSETTI Yann LE BIHAN Lionel PICHON. Déroulement et organisation pratique : - 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. Objectifs pédagogiques visés : Contenu : 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. Prérequis : Électromagnétisme et électronique de puissance. Période(s) et lieu(x) d’enseignement : Période(s) : Décembre - Janvier - Février. Lieu(x) : GIF-SUR-YVETTE

Matières	ECTS	Cours	TD	TP	A distance	Projet
Actionneurs non conventionnels	3	15	9
Actionneurs non conventionnels Langues d’enseignement : FR ECTS : 3 Détail du volume horaire : Cours : 15 Travaux dirigés : 9 Modalités d'organisation et de suivi : Coordinateur : Equipe pédagogique : Mohamed Gabsi Sami Hlioui Loïc Quéval. Déroulement et organisation pratique : -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. Objectifs pédagogiques visés : Contenu : 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". Prérequis : Les bases de l'électromagnétisme. Période(s) et lieu(x) d’enseignement : Période(s) : Novembre - Décembre - Janvier - Février. Lieu(x) : GIF-SUR-YVETTE
Bureau d'étude ou projet industriel	6					100
Bureau d'étude ou projet industriel Langues d’enseignement : FR ECTS : 6 Détail du volume horaire : Projet : 100 Modalités d'organisation et de suivi : Coordinateur : Période(s) et lieu(x) d’enseignement : Période(s) : Octobre - Novembre - Décembre - Janvier - Février - Mars. Lieu(x) : GIF-SUR-YVETTE
Carbonisation pour la production d'Energie	3	18	3
Carbonisation pour la production d'Energie Langues d’enseignement : FR ECTS : 3 Détail du volume horaire : Cours : 18 Travaux dirigés : 3 Modalités d'organisation et de suivi : Coordinateur : Equipe pédagogique : M. Hennebal JN Marquet (EDF), R. Soler (EDF), O. le Galudec (Alstom), H. Cordier (EDF). Déroulement et organisation pratique : 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. Objectifs pédagogiques visés : Contenu : Cette unité d'enseignement traite les principales filières de production d'électricité. Prérequis : Bases d'électrotechnique et notions de sciences thermiques. Période(s) et lieu(x) d’enseignement : Période(s) : Novembre - Décembre - Janvier - Février. Lieu(x) : GIF-SUR-YVETTE
Commande des réseaux électriques	3	15	6
Commande des réseaux électriques Langues d’enseignement : FR ECTS : 3 Détail du volume horaire : Cours : 15 Travaux dirigés : 6 Modalités d'organisation et de suivi : Coordinateur : Equipe pédagogique : Emmanuel Godoy GuillaumeSandou Jing Dai. Déroulement et organisation pratique : 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. Objectifs pédagogiques visés : Contenu : 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. Période(s) et lieu(x) d’enseignement : Période(s) : Décembre - Janvier - Février - Mars. Lieu(x) : GIF-SUR-YVETTE
Compatibilité électromagnétique des systèmes électroniques de puissance	3	24	3
Compatibilité électromagnétique des systèmes électroniques de puissance Langues d’enseignement : FR ECTS : 3 Détail du volume horaire : Cours : 24 Travaux dirigés : 3 Modalités d'organisation et de suivi : Coordinateur : Equipe pédagogique : Mohamed Bensetti Yann Le Bihan Pierre-Etienne Levy. Déroulement et organisation pratique : - 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. Objectifs pédagogiques visés : Contenu : 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. Prérequis : Connaissances en électronique de puissance et en électromagnétisme. Période(s) et lieu(x) d’enseignement : Période(s) : Novembre - Décembre - Janvier - Février. Lieu(x) : GIF-SUR-YVETTE
Composants pour convertisseurs de puissance	3	12	3
Composants pour convertisseurs de puissance Langues d’enseignement : FR ECTS : 3 Détail du volume horaire : Cours : 12 Travaux dirigés : 3 Modalités d'organisation et de suivi : Coordinateur : Equipe pédagogique : Tanguy Phulpin. Déroulement et organisation pratique : - 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). Objectifs pédagogiques visés : Contenu : 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. Prérequis : Cours de conversion électrique. Période(s) et lieu(x) d’enseignement : Période(s) : Novembre - Décembre - Janvier - Février - Mars. Lieu(x) : GIF-SUR-YVETTE
Conversion électrique en régime dynamique	3	9	6	3
Conversion électrique en régime dynamique Langues d’enseignement : FR ECTS : 3 Détail du volume horaire : Cours : 9 Travaux dirigés : 6 Travaux pratiques : 3 Modalités d'organisation et de suivi : Coordinateur : Equipe pédagogique : Jean-Claude Vannier Amir Arzandé. Déroulement et organisation pratique : 9h de cours, 6h de TD et 3h de TP. Objectifs pédagogiques visés : Contenu : 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. Prérequis : Connaissance de base des machines électriques. Période(s) et lieu(x) d’enseignement : Période(s) : Novembre - Décembre - Janvier - Février - Mars. Lieu(x) : GIF-SUR-YVETTE
Diagnostic et sûreté de fonctionnement	3	12		18
Diagnostic et sûreté de fonctionnement Langues d’enseignement : FR ECTS : 3 Détail du volume horaire : Cours : 12 Travaux pratiques : 18 Modalités d'organisation et de suivi : Coordinateur : Equipe pédagogique : Demba Diallo Claude Delpha Imen Bahri Antoni Arias. Déroulement et organisation pratique : -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. Objectifs pédagogiques visés : Contenu : 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. Prérequis : 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. Période(s) et lieu(x) d’enseignement : Période(s) : Novembre - Décembre - Janvier. Lieu(x) : GIF-SUR-YVETTE
Economie des réseaux	3	21	1.5
Economie des réseaux Langues d’enseignement : FR ECTS : 3 Détail du volume horaire : Cours : 21 Travaux dirigés : 1.5 Modalités d'organisation et de suivi : Coordinateur : Equipe pédagogique : Yannick Perez Vincent Rious Marcelo Saguan Adrien Atayi Martin Hennebel. Déroulement et organisation pratique : 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. Objectifs pédagogiques visés : Contenu : 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. Période(s) et lieu(x) d’enseignement : Période(s) : Novembre - Décembre - Janvier - Février - Mars. Lieu(x) : GIF-SUR-YVETTE
Efficacité énergétique et énergies renouvelables	3	11	10	3
Efficacité énergétique et énergies renouvelables Langues d’enseignement : FR ECTS : 3 Détail du volume horaire : Cours : 11 Travaux dirigés : 10 Travaux pratiques : 3 Modalités d'organisation et de suivi : Coordinateur : Equipe pédagogique : Vincent Bourdin, CNRS. Déroulement et organisation pratique : 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) 8.Introduction à la gestion des réseaux avec sources et consommation intermittente, stockage (1,5h CM, 1,5hTD). Objectifs pédagogiques visés : Contenu : 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. Prérequis : •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. Bibliographie : [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 Période(s) et lieu(x) d’enseignement : Période(s) : Novembre - Décembre - Janvier - Février. Lieu(x) : GIF-SUR-YVETTE
Électronique de puissance avancée	3	27
Électronique de puissance avancée Langues d’enseignement : FR ECTS : 3 Détail du volume horaire : Cours : 27 Modalités d'organisation et de suivi : Coordinateur : Equipe pédagogique : François Costa Eric Labouré. Déroulement et organisation pratique : -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. Objectifs pédagogiques visés : Contenu : 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. Prérequis : 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. Bibliographie : 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 Période(s) et lieu(x) d’enseignement : Période(s) : Décembre - Janvier - Février. Lieu(x) : GIF-SUR-YVETTE
Machine learning pour la maîtrise de la consommation électrique	3	12	12
Machine learning pour la maîtrise de la consommation électrique Langues d’enseignement : FR ECTS : 3 Détail du volume horaire : Cours : 12 Travaux dirigés : 12 Modalités d'organisation et de suivi : Coordinateur : Equipe pédagogique : Amir Arzandé Trung-Dund Le Jing Dai. Déroulement et organisation pratique : -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. Objectifs pédagogiques visés : Contenu : 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. Prérequis : Connaissance de base d’électrotechnique, problème harmonique, la base statistique. Période(s) et lieu(x) d’enseignement : Période(s) : Novembre - Décembre - Janvier - Février. Lieu(x) : GIF-SUR-YVETTE
Mécanismes de défaillance des composants de l'électronique de puissance	3	13	9.5	3
Mécanismes de défaillance des composants de l'électronique de puissance Langues d’enseignement : FR ECTS : 3 Détail du volume horaire : Cours : 13 Travaux dirigés : 9.5 Travaux pratiques : 3 Modalités d'organisation et de suivi : Coordinateur : Equipe pédagogique : Zoubir Khatir Mounira Berkani Tanguy Phulpin. Déroulement et organisation pratique : -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. Objectifs pédagogiques visés : Contenu : 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. Prérequis : Composants de l'électronique de puissance. Période(s) et lieu(x) d’enseignement : Période(s) : Décembre - Janvier - Février. Lieu(x) : GIF-SUR-YVETTE
Perturbations et fiabilité des systèmes électriques	3	6	4.5	9
Perturbations et fiabilité des systèmes électriques Langues d’enseignement : FR ECTS : 3 Détail du volume horaire : Cours : 6 Travaux dirigés : 4.5 Travaux pratiques : 9 Modalités d'organisation et de suivi : Coordinateur : Equipe pédagogique : Mohamed Bensetti. Déroulement et organisation pratique : ?- 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. Objectifs pédagogiques visés : Contenu : 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. Prérequis : Électromagnétisme et électronique de puissance. Période(s) et lieu(x) d’enseignement : Période(s) : Novembre - Décembre - Janvier - Février - Mars. Lieu(x) : GIF-SUR-YVETTE
Piles à combustibles et filière hydrogène	3	16	8	4
Piles à combustibles et filière hydrogène Langues d’enseignement : FR ECTS : 3 Détail du volume horaire : Cours : 16 Travaux dirigés : 8 Travaux pratiques : 4 Modalités d'organisation et de suivi : Coordinateur : Equipe pédagogique : Pierre Millet, Professeur, Paris-Sud Yuwei Lu, Maitre de conférences, Université Paris-Sud. Déroulement et organisation pratique : 8 séances de 3h (cours-TD). TP sur 6 demi-journées. Objectifs pédagogiques visés : Contenu : 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. Prérequis : Cours introductif d’électrochimie générale. Éléments de génie électrochimique. Période(s) et lieu(x) d’enseignement : Période(s) : Novembre - Décembre - Janvier - Février. Lieu(x) : GIF-SUR-YVETTE
Production/stockage énergie	3	21		3
Production/stockage énergie Langues d’enseignement : FR ECTS : 3 Détail du volume horaire : Cours : 21 Travaux pratiques : 3 Modalités d'organisation et de suivi : Coordinateur : Equipe pédagogique : Caroline DE SA - PRAG - ENS CACHAN LMT Laurent ROYON - MCF HdR - Univ. Paris Diderot Laboratoire Matière et Systèmes Complexes Julien WAEYTENS - CR - IFSTTAR. Objectifs pédagogiques visés : Contenu : 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. Prérequis : Transferts thermiques dans le bâtiment (parois et équipements énergétiques), systèmes de production d’énergie classique. Bibliographie : A. Filloux, Intégrer les énergies renouvelables, CSTB L’énergie solaire, thermique et photovoltaïque, M. Tissot, Eyrolles Mémoire d’HDR « Des transferts couplés de masse et de chaleur à la conception bioclimatique: recherches sur l’efficacité énergétique des bâtiments », 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 Période(s) et lieu(x) d’enseignement : Période(s) : Novembre - Décembre - Janvier - Février. Lieu(x) : GIF-SUR-YVETTE
Représentation énergétique macroscopique en vue de la commande	3	4	8	8	3	3
Représentation énergétique macroscopique en vue de la commande Langues d’enseignement : FR ECTS : 3 Détail du volume horaire : Cours : 4 Travaux dirigés : 8 Travaux pratiques : 8 Cours à distance : 3 Projet : 3 Modalités d'organisation et de suivi : Coordinateur : Equipe pédagogique : Olivier Bethoux Clément Mayet. Déroulement et organisation pratique : -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. Objectifs pédagogiques visés : Contenu : 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. Prérequis : 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. Bibliographie : - 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. Période(s) et lieu(x) d’enseignement : Période(s) : Décembre - Janvier - Février. Lieu(x) : GIF-SUR-YVETTE
Réseaux embarqués	3	18	3
Réseaux embarqués Langues d’enseignement : FR ECTS : 3 Détail du volume horaire : Cours : 18 Travaux dirigés : 3 Modalités d'organisation et de suivi : Coordinateur : Equipe pédagogique : Marc Petit Bernard Bonafis Xavier Delanoy. Déroulement et organisation pratique : - 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. Objectifs pédagogiques visés : Contenu : 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. Prérequis : Généralités sur les réseaux électriques AC et DC. Période(s) et lieu(x) d’enseignement : Période(s) : Novembre - Décembre - Janvier - Février. Lieu(x) : GIF-SUR-YVETTE
Risques électrostatiques, décharges et arcs électriques	3	24
Risques électrostatiques, décharges et arcs électriques Langues d’enseignement : FR ECTS : 3 Détail du volume horaire : Cours : 24 Modalités d'organisation et de suivi : Coordinateur : Equipe pédagogique : Romaric Landfried Philippe Molinié Emmauel Odic. Déroulement et organisation pratique : - Arc électrique : Cours 12h - Décharges électriques : Cours 9h - Électrostatique et fiabilité des diélectriques : Cours 3h. Objectifs pédagogiques visés : Contenu : 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. Bibliographie : 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 Période(s) et lieu(x) d’enseignement : Période(s) : Novembre - Décembre - Janvier - Février. Lieu(x) : GIF-SUR-YVETTE
Solaire photovoltaïque	3	21		7
Solaire photovoltaïque Langues d’enseignement : FR ECTS : 3 Détail du volume horaire : Cours : 21 Travaux pratiques : 7 Modalités d'organisation et de suivi : Coordinateur : Equipe pédagogique : Sylvain Le Gall, Université Paris-Sud. Déroulement et organisation pratique : (lorsque l'anglais est la seule langue d'enseignement de l'UE: à rédiger en anglais). 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). Objectifs pédagogiques visés : Contenu : 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. Prérequis : 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. Bibliographie : - 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. Période(s) et lieu(x) d’enseignement : Période(s) : Novembre - Décembre - Janvier - Février. Lieu(x) : GIF-SUR-YVETTE
Stabilité, perturbations et protection des réseaux électriques	3	18	3
Stabilité, perturbations et protection des réseaux électriques Langues d’enseignement : FR ECTS : 3 Détail du volume horaire : Cours : 18 Travaux dirigés : 3 Modalités d'organisation et de suivi : Coordinateur : Equipe pédagogique : Trung-Dung Le Marc Petit Ye Wang Jing Dai. Déroulement et organisation pratique : 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. Objectifs pédagogiques visés : Contenu : 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. Prérequis : Connaissance du fonctionnement et du réglage des réseaux, modélisation de la macghine synchrone en régime transitoire. Période(s) et lieu(x) d’enseignement : Période(s) : Novembre - Décembre - Janvier - Février. Lieu(x) : GIF-SUR-YVETTE
Stockage d'énergie	3	18	3
Stockage d'énergie Langues d’enseignement : FR ECTS : 3 Détail du volume horaire : Cours : 18 Travaux dirigés : 3 Modalités d'organisation et de suivi : Coordinateur : Equipe pédagogique : Marc Petit Alban Thomas Emmanuel Saron Eric Devilliers. Déroulement et organisation pratique : 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). Objectifs pédagogiques visés : Contenu : 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. Période(s) et lieu(x) d’enseignement : Période(s) : Novembre - Décembre - Janvier - Février. Lieu(x) : GIF-SUR-YVETTE
Supergrids et réseaux à faible inertie	3	18	3
Supergrids et réseaux à faible inertie Langues d’enseignement : FR ECTS : 3 Détail du volume horaire : Cours : 18 Travaux dirigés : 3 Modalités d'organisation et de suivi : Coordinateur : Equipe pédagogique : Loïc Quéval Jing Dai. Objectifs pédagogiques visés : Contenu : 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. Prérequis : Fonctionnement des réseaux électriques, bases en électronique de puissance. Période(s) et lieu(x) d’enseignement : Période(s) : Novembre - Décembre - Janvier - Février. Lieu(x) : GIF-SUR-YVETTE
Système de production d'énergie décentralisée à base de sources renouvelables	3	27
Système de production d'énergie décentralisée à base de sources renouvelables Langues d’enseignement : FR ECTS : 3 Détail du volume horaire : Cours : 27 Modalités d'organisation et de suivi : Coordinateur : Equipe pédagogique : Eric Monmasson Amir Arzandé Emmanuel Hoang. Déroulement et organisation pratique : -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. Objectifs pédagogiques visés : Contenu : 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. Prérequis : Connaissances de base en électrotechnique. Bibliographie : "Le réseau électrique dans son intégralité" https://laboutique.edpsciences.fr/produit/1069/9782759822287/Le%20reseau%20electrique%20dans%20son%20integralite. Période(s) et lieu(x) d’enseignement : Période(s) : Décembre - Janvier - Février. Lieu(x) : GIF-SUR-YVETTE
Systèmes à vitesse variable	3	9	9
Systèmes à vitesse variable Langues d’enseignement : FR ECTS : 3 Détail du volume horaire : Cours : 9 Travaux dirigés : 9 Modalités d'organisation et de suivi : Coordinateur : Equipe pédagogique : Jean-Claude Vannier Amir Arzandé. Déroulement et organisation pratique : 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. Objectifs pédagogiques visés : Contenu : 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. Prérequis : Connaissance de base des machines électriques et modèles dans le repère d,q. Bibliographie : Modélisation et commande de la machine synchrone et de la machine asynchrone Polycopié CentraleSupélec J-C Vannier. Période(s) et lieu(x) d’enseignement : Période(s) : Novembre - Décembre - Janvier - Février - Mars. Lieu(x) : GIF-SUR-YVETTE
Systèmes de conversion électronique	3	12	6
Systèmes de conversion électronique Langues d’enseignement : FR ECTS : 3 Détail du volume horaire : Cours : 12 Travaux dirigés : 6 Modalités d'organisation et de suivi : Coordinateur : Karimi Charif Equipe pédagogique : Tanguy Phulpin Charif Karimi. Déroulement et organisation pratique : Cellule de commutation principe et technologie Convertisseurs DC/DC innovants Onduleurs et modélisation pour la commande Redresseurs et CFP. Objectifs pédagogiques visés : Contenu : 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). Prérequis : 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. Période(s) et lieu(x) d’enseignement : Période(s) : Novembre - Décembre - Janvier - Février - Mars. Lieu(x) : GIF-SUR-YVETTE
Transfert d'énergie sans contact	3	18		12
Transfert d'énergie sans contact Langues d’enseignement : FR ECTS : 3 Détail du volume horaire : Cours : 18 Travaux pratiques : 12 Modalités d'organisation et de suivi : Coordinateur : Equipe pédagogique : Éric LABOURÉ Mohamed BENSETTI Yann LE BIHAN Lionel PICHON. Déroulement et organisation pratique : - 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. Objectifs pédagogiques visés : Contenu : 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. Prérequis : Électromagnétisme et électronique de puissance. Période(s) et lieu(x) d’enseignement : Période(s) : Décembre - Janvier - Février. Lieu(x) : GIF-SUR-YVETTE

Matières	ECTS	Cours	TD	TP	Cours-TD	Cours-TP	TD-TP	A distance	Projet	Tutorat
Systèmes à vitesses variables	3	18	3
Systèmes à vitesses variables ECTS : 3 Détail du volume horaire : Cours : 18 Travaux dirigés : 3 Modalités d'organisation et de suivi : Coordinateur :

Matières	ECTS	Cours	TD	TP	Cours-TD	Cours-TP	TD-TP	A distance	Projet	Tutorat
Réseaux d'énergie électriques	3	21	3
Réseaux d'énergie électriques ECTS : 3 Détail du volume horaire : Cours : 21 Travaux dirigés : 3 Modalités d'organisation et de suivi : Coordinateur :

Le semestre 2 est obligatoire à l'ensemble des sous parcours (Réseaux électriques, énergies renouvelables et Hybride). Il contient un socle transverse avec 5 ECTS avec un enseignement d'Anglais, gestion de projet et initiation à la recherche. Le second semestre contient aussi le stage avec 25 ECTS.

Matières	ECTS	Cours	TD	Projet
Anglais	2	24
Anglais Langues d’enseignement : AN ECTS : 2 Détail du volume horaire : Cours : 24 Modalités d'organisation et de suivi : Coordinateur : Objectifs pédagogiques visés : Contenu : Atteindre un niveau équivalent B2. Période(s) et lieu(x) d’enseignement : Période(s) : Septembre - Octobre - Novembre - Décembre - Janvier - Février - Mars. Lieu(x) : ORSAY
Gestion de projet	2	12	12
Gestion de projet Langues d’enseignement : FR ECTS : 2 Détail du volume horaire : Cours : 12 Travaux dirigés : 12 Modalités d'organisation et de suivi : Coordinateur : Equipe pédagogique : Frédéric Montagard Etienne PERIAL Jerome TOURDIAT. Période(s) et lieu(x) d’enseignement : Période(s) : Octobre - Novembre - Décembre - Janvier - Février. Lieu(x) : GIF-SUR-YVETTE
Initiation à la recherche et séminaires	1			8
Initiation à la recherche et séminaires Langues d’enseignement : FR ECTS : 1 Détail du volume horaire : Projet : 8 Modalités d'organisation et de suivi : Coordinateur : Objectifs pédagogiques visés : Contenu : Suivi de séminaires et de conférences selon calendrier. Période(s) et lieu(x) d’enseignement : Période(s) : Octobre - Novembre - Décembre - Janvier - Février - Mars. Lieu(x) : GIF-SUR-YVETTE

Matières	ECTS	Cours	TD	TP	Cours-TD	Cours-TP	TD-TP	A distance	Projet	Tutorat
Stage	25
Stage ECTS : 25 Modalités d'organisation et de suivi : Coordinateur :

Modalités de candidatures

Période(s) de candidatures

Du 03/01/2022 au 15/06/2022

Pièces justificatives obligatoires

Curriculum Vitae.
Classement Année Précedente et taille promotion.
Copie pièce d'identité.
Tous les relevés de notes des années/semestres validés depuis le BAC à la date de la candidature.
Attestation de français (obligatoire pour les non francophones).
Lettre de motivation.

Pièces justificatives complémentaires

Dossier VAPP (obligatoire pour toutes les personnes demandant une validation des acquis pour accéder à la formation) https://www.universite-paris-saclay.fr/formation/formation-continue/validation-des-acquis-de-lexperience.

Contact(s)

Responsable(s) de la formation

Mohamed BENSETTI - mohamed.bensetti@centralesupelec.fr

Eric Laboure - eric.laboure@universite-paris-saclay.fr