LP Techniques Physiques des Energies Bas Carbone

Enseignement académique (cours/TD : 21h)

Introduction à la physique de l’somme(énergie
    les différentes formes de l'énergie et ses principales transformations, rendement et facteur de charge, unités et conventions, ordres de grandeur
    tour d'horizon des sources : principes de base, utilisations, potentiels, ordres de grandeurs
    contexte énergétique mondial actuel et futur, réserves en combustibles fossiles, contrainte climatique, ordres de grandeur
    concepts physiques de base : conservation de l'énergie et ses transformations, exemples d'installations et de chaînes énergétiques
Efficacité / Analyse Cycle de Vie
    présentation et définitions, méthodologie, outils et bases de données

Enseignement professionnel (cours/TD : 35h)

Economie de l'énergie
    compétitivité des filières énergétiques, taux d'actualisation, approche technico-économique, comparaison entre les filières de production électrique, les externalités
Législation de l’énergie
    le droit : définition, normes, outils et les différents ordres
    cadre juridique des entreprises : les règles, les interlocuteurs, les instances
    cadre juridique du bâtiment : règlementations, bâtiments HQE, THPE, BBC, diagnostics de performance énergétique, les partenaires
    installations classées
Valorisation du biogaz et biométhane

Connaître les principales sources d'énergie, leur principe et leurs caractéristiques (rendement, facteur de charge, ordre de grandeur de leur production) Savoir calculer les besoins énergétiques dans différentes situations et élaborer une solution globale adaptée Appréhender une chaîne énergétique dans son ensemble Savoir calculer les émissions de CO2 liées à l'utilisation des combustibles fossiles Prendre en compte le contexte économique, environnemental, législatif Connaître la méthodologie et les outils pour l’analyse de l’efficacité des procédés énergétiques Connaître les principales filières de la biomasse, leur production et leurs usages

Compléments d'électrotechnique (cours/TD : 22h)

introduction à l'électricité, grandeurs électriques, ses composants élémentaires et analogie, champs électromagnétiques
modélisation des circuits électriques (Thévenin, Norton...)
introduction aux régimes sinusoïdaux, systèmes monophasés et triphasés
formation à la prévention et risques électriques
installations électrotechniques
introduction à l'étude des systèmes

Dessin industriel (cours/TP : 15h)

Initiation au logiciel de CAO CATIA : exécution de modèles à partir d'esquisses, assemblages et mises en plan
Modélisation des pièces mécaniques, assemblage d'un étau d'usinage et d'un vérin pneumatique d'après des plans fournis

Electrotechnique :

Connaître les grandeurs électriques,les systèmes et les composants électrotechniques
Savoir modéliser les circuits électriques
Etre capable d’interagir avec les électriciens, électrotechniciens et automaticiens
Connaître la réglementation et les habilitations électriques

Dessin industriel :

comprendre un plan technique
maîtrise d’un logiciel de conception assistée
réalisations simples

Méthodes et simulations numériques (cours/TP : 30h)

interpolation polynomiale : ordre de précision et phénomène d'instabilité
dérivation et intégration spatiale – équations différentielles ordinaires
équations aux dérivées partielles et méthode des différences finies, consistance et stabilité
initiation au logiciel de programmation MATLAB : rédaction de codes de simulation d'équations aux dérivées partielles
simulation numérique appliquée aux phénomènes d'advection et de diffusion 1D et 2D

Remise à niveau en mathématiques (cours-TD : 20h):

fonctions de base : polynôme, exponentielle, logarithme, trigonométrique
dérivation, intégration
opérations vectorielles
résolution d'équations différentielles du 1er et 2ème ordre
développement limité
gradient, opérateurs vectoriels

Connaître les différentes méthodes de simulation numérique Savoir résoudre des problèmes numériques simples Etre capable d'interagir avec un ingénieur ou un informaticien utilisant l’analyse numérique Maîtriser un logiciel de simulation (Matlab) Etre capable de se former rapidement à des codes industriels Connaître les fonctions mathématiques de base Savoir dériver et intégrer Savoir résoudre des équations différentielles du 1er du du 2d ordre Connaître les opérateurs vectoriels Savoir faire des développements limités

Anglais (Cours/TD : 28h)

mise à niveau en anglais général
formation à l'anglais scientifique et technique
expression orale

Communication efficace (cours : 14h)

créer un message efficace et choisir un support de communication adapté
contrôler la bonne compréhension du message reçu et mélanger efficacement mots et visuels
créer un ensemble captivant de messages, parler efficacement en public
mise en situation sur de nombreux exemples de la vie quotidienne et de l'entreprise.
travail personnel et en petits groupes, participation active de l'ensemble de la classe

Formation à l'entreprise (cours : 11h)

organisation des entreprises
cadre juridique, administratif, économique
certification, normalisation, procédure qualité

Anglais :

Maîtriser le vocabulaire technique et industriel
Etre capable de tenir une conversation
Savoir analyser des textes techniques et culturels

Communication efficace : Savoir créer un message efficace et contrôler la bonne compréhension du message reçu.

Formation à l'entreprise :

Connaître l’organisation des entreprises, leur cadre juridique, administratif et économique
Etre capable de s’intégrer rapidement dans l’entreprise

Enseignement académique (cours/TD : 26h, TP : 20h)

rappels sur le triphasé : représentation de Fresnel, nombres complexes, puissances, couplages
transformateur : utilisation, constitution, établissement de son modèle
alternateur synchrone
    description des parties tournantes et fixes
    obtention d'une fem pour une spire et pour un bobinage
    fonctionnement à vide et en charge
    modèle et bilan de puissance
machine asynchrone
    description du fonctionnement et établissement du modèle équivalent
    fonctionnement en moteur et en génératrice
étude d'une micro centrale hydroélectrique : étude de faisabilité et de la génératrice ainsi que son l'impact sur l'environnement
électricité éolienne
    origine du vent et sa répartition en France
    calcul de la puissance transmise par une éolienne
    étude de l'éolienne du site de Guitrancourt
stockage électrochimique

Travaux pratiques

sécurité électrique
mesures de puissance : déphasage, puissances active, réactive et apparente
mesure de puissances et rendement d'une machine tournante
hacheur en pont, conversion continu-continu et continu-alternatif
étude complète d’une installation photovoltaïque

Enseignement professionnel (cours/TD : 24h)

sécurité, transport et distribution de l’énergie électrique
raccordement d’installations de production sur le réseau de distribution
stockage électrochimique pour la gestion des réseaux électriques
visite installation électrique bâtiment Condorcet Paris7 - Diderot
visite poste de distribution CRA et d’un parc éolien - Picardie EDF

Comprendre les bases de l’électrocinétique et les puissances en régime sinusoïdal, monophasé et triphasé. Etre capable d’appréhender un système électrique : production, conversion, utilisation, stockage Connaître les structures, les caractéristiques et la protection des réseaux de production Comprendre l'impact d'une production décentralisée sur le réseau Connaître les différentes technologies de stockage et leur utilisation pour la gestion des réseaux

Enseignement académique - Thermique et technologies associées (cours/TD : 28h, TP : 20h)

 Modes de transfert
    rayonnement : Corps Noir, Corps Gris, radiosité, analogie électrique
    conduction : loi de Fourrier, nombre de Biot, équation de la chaleur, modèle de l'ailette, résistance thermique, résistance de contact
    convection : convection forcée, adimensionnement de l'équation de la chaleur et origine des corrélations, utilisation des corrélations
étude des échangeurs thermiques cylindrique co- et contre-courant par les méthodes DTLM (Différence de Température Logarithmique Moyenne) et NUT (Nombre d'Unités de Transfert)
Imagerie thermique : rayonnement infrarouge, thermographie, (bolomètre) et photoélectrique (cellules photovoltaïques, photodiodes, phototransistors MOS)

Travaux pratiques

Rayonnement du corps noir
Echangeurs à tube et à plaque : mesure des performances en mode courant parallèle et contre-courant
Chauffage solaire / ballon de stockage : montage et installation, bilan d'énergie et pertes thermiques, performances
Imagerie thermique : caméra infrarouge bolométrique, diagnostic énergétique

Enseignement académique - Thermodynamique appliquée (cours/TD : 28h, TP : 16h)

rappels des principes fondamentaux et instruments de mesures
machines thermiques (moteurs, réfrigérateurs, pompes à chaleur) : fonctionnement pratique, usages, avantages et inconvénients, performances
diagrammes de phases, de Mollier, binaires : lecture et utilisation

Travaux pratiques

Moteur de Stirling : étude du fonctionnement, tracé du cycle (P, V) et détermination du rendement à l'aide d'un frein de Prony
Vapeur saturante : caractérisation d'une thermistance Ge, mesure de la pression de vapeur saturante de l'eau en fonction de la température
Turbine à vapeur : étude du fonctionnement, mesure du rendement
 Pompe à chaleur : étude du fonctionnement, mesure du COP

Enseignement professionnel - Thermqie et technologies associées / Thermodynamique appliquée (cours/TD : 21h)

thermographie des bâtiments et diagnostic

Génie climatique
    confort hygrothermique : facteurs et évaluation du confort
    systèmes de ventilation : qualité de l’air, débits règlementaires, ventilation naturelle, mécanique simple et double flux, les différents équipements, principes de fonctionnement et dimensionnement
    chauffage/climatisation : installations, distribution de chaleur, équipements
    les générateurs « chauffage » : les chaudières « standard », basse température, à condensation et à biomasse, fonctionnement et dimensionnement
    les générateurs « ECS » : ballons de stockage, solaire thermique
    réseaux hydrauliques et régulation : boucles fermées et ouvertes, les organes de réglage (vannes, robinet thermostatique)
Visite des installations moteur de l'Institut Français du Pétrol

Savoir dimensionner les installations énergétiques (chauffage, ventilation, climatisation, échangeurs, ...) Etre capable d’effectuer un bilan thermique d’une installation, d’un bâtiment Connaitre les principes de fonctionnement et les performances des machines thermiques ainsi que leur utilisation dans le bâtiment Maitriser les outils nécessaires au choix d’une solution thermique

Enseignement académique (cours/TD : 40h)

propriétés physiques des matériaux : structure de la matière (liaisons entre atomes, solides cristallins et amorphes)
propriétés thermiques : capacité calorifique, dilatation, conductibilité
propriétés électriques : conducteurs, diélectriques, semi-conducteurs et opto-électronique, supraconducteurs
classification des matériaux : métaux et alliages, céramiques et verres, polymères, composites
propriétés mécaniques : contraintes, déformation et élasticité
propriétés élastiques des matériaux et détermination des coefficients élastiques à partir d'expériences de traction ou de compression
résistance à la corrosion des matériaux métalliques
physique des semi-conducteurs et des jonctions
technologies des panneaux photovoltaïques : principales caractéristiques et performances

Enseignement professionnel (cours/TD : 28h, TP : 6h)

matériaux sous irradiation  : rappel sur les matériaux et le rayonnement, interaction matière-rayonnement, effet des radiations sur la microstructure, effet des radiations sur les propriétés mécaniques, étude de cas d'un réacteur, choix des matériaux pour les installations nucléaires
matériaux - énergie - bâtiment : les règlementations thermiques dans le neuf et dans l'existant, les méthodes de calcul des déperditions par transmission (règles Th-U), les matériaux et produits isolants, les techniques et procédés d'isolation, les ponts thermiques et les techniques de traitement
installations photovoltaïques : utilisation d'un logiciel d’Analyse de Gisement Solaire pour le dimensionnement d’une installation photovoltaïque et le calcul de productible – coût et retour sur investissement

Etre capable de choisir les matériaux appropriés pour une utilisation énergétique (machines thermiques, bâtiments, …) Comprendre le comportement des matériaux sous des conditions extrêmes (hautes températures, irradiation, fatigue, corrosion) Etre capable de proposer des améliorations de l’efficacité énergétique d’une installation en intégrant des matériaux innovants notamment dans le bâtiment Comprendre le fonctionnement des installations photovoltaïques, savoir les dimensionner et les raccorder aux réseaux

Enseignement académique (cours/TD : 25h, TP : 31h)

physique des écoulements fluides
    de la statique à la dynamique des fluides (Archimède, Euler, Navier-Stockes)
    transport diffusif et viscosité
    analyse dimensionnelle et notions de similitude
    conservation de l’énergie / équation de Bernouilli, pertes de charge
    installations hydrauliques (ENSAM)
physique de la dynamique des fluides – couches limites
    introduction à l’aérodynamique des rotors éoliens – classification des éoliennes – éléments constitutifs – profils aérodynamiques – rendement théorique de Betz
    courbes de puissance et de couple, points de fonctionnement et régulation des éoliennes

Travaux pratiques

écoulement en milieu poreux
sillage d'un cylindre en soufflerie, tube de Pitot
mesures de débits, phénomène venturi, rotamètre, diaphragme
écoulement de Poiseuille cylindrique : étude de perte de charge, transition vers la turbulence
étude de panache thermique par la méthode "Vélocimétrie par Image de Particules" (PIV)
étude du sillage d'un cylindre par la méthode "Vélocimétrie Laser-Doppler" (LDV)
étude d'une éolienne en soufflerie à axe horizontal instrumentée (ENSAM)
    mesures de couple, de puissance et de rendement
    détermination des courbes caractéristiques : coefficient de puissance et coefficient de couple en fonction de la rapidité spécifique
    étude de l’influence du calage des pales
turbo machines (ENSAM)

Enseignement professionnel (cours/TD : 14h)

technologie éolienne  : évolution des machines et état du marché, variations du vent, caractérisation de site et prédiction du productible
les étapes d’un projet éolien, construction, maintenance & exploitation d’un parc, évolution des marchés

Connaissances de base en mécanique des fluides Comprendre le rôle des écoulements dans les performances des différents systèmes ou composants d’installations énergétiques (énergie hydraulique et éolienne) Etre sensibilisé aux phénomènes d’instabilité Connaître les principales méthodes expérimentales utilisées dans l’industrie

Enseignement académique (cours/TD : 28h, TP : 16h)

Bases de la physique nucléaire
    description du noyau – réactions nucléaires – section efficace
    les différents types de radioactivité - lois de décroissance
    chaînes de décroissance - équilibre séculaire
    introduction à l'interaction particules-matière (gamma, particules chargées, neutron)
Energie nucléaire
    réaction en chaîne et criticité, dynamique du réacteur
    cycle du combustible : fabrication, production des déchets et des produits de fission en réacteur, radiotoxicité des déchets, le retraitement du combustible
Radioprotection
    différentes catégories et modes d'exposition
    effets des rayonnements ionisants
    systèmes de protection radiologique, surveillance des expositions
    dosimètres opérationnels
    différentes sondes de mesure de la radioactivité
Statistique et analyse de données
    présentation des résultats expérimentaux (graphes, histogrammes, ...)
    définitions de variable aléatoire et lois de probabilité, intervalles de confiance
    traitement des incertitudes statistiques et systématiques
    méthodes d'ajustement d'un modèle aux données
Travaux pratiques
    démonstration pratique de l'utilisation de débitmètres et dosimètres opérationnels
    mesures de flux de rayonnements/comptage
    recherche et mesure de contamination surfacique (directe et par frottis) et atmosphérique (contrôleur de frottis et de vêtements)
    mise en œuvre d’une chaîne de spectroscopie gamma : détecteur, électronique de comptage, analyseur multicanaux
    identification spectroscopique de radioéléments : étalonnage en énergie d’une chaîne de mesures, utilisation d’une bibliothèque de données d’émission de rayonnements de radionucléides (LARA, CEA-LNHB)
    mesure d'activité, étalonnage en rendement
    TP SiREP - Simulateur d’un réacteur REP (INSTN)

Enseignement professionnel (cours/TD : 25 h)

pilotage d’une tranche : effets de température, contre-réaction neutronique, neutrons retardés, effet xénon, interactions des circuits primaires et secondaires
gestion des déchets radioactifs : déchets radioactifs, stockage des déchets TFA, FMA-VC, FA-VL, HA et MA-VL – stockage profond/projet Cigéo, R&D
introduction à la sûreté des réacteurs
déconstruction nucléaire : règlementation et principales étapes, aspects techniques, gestion de la radioprotection, déroulement des travaux, identification des risques, gestion des déchets
visite centrale nucléaire - La Hague - CETIC - usine d'assemblage des équipements (2 jours)

comprendre le fonctionnement global d’une centrale comprendre le fonctionnement d’un système critique : pilotage, arrêt et démarrage d'un réacteur avoir une vue d’ensemble du cycle de la mine aux déchets être sensibilisé aux diverses contraintes de radioprotection propres à cette technologie être capable de mesurer et de caractériser des émissions de rayonnements ionisants

En fin d’année universitaire, chaque étudiant remet un mémoire qui non seulement décrit son activité dans l’entreprise, mais constitue également un réel travail de synthèse et de réflexion. Il est notamment attendu de l’étudiant qu’il situe son travail dans un cadre plus général, qui peut être celui de l’entreprise ou de la problématique associée. Dans son rapport (~ 30 pages), l'étudiant s'attache à décrire ses activités, les techniques utilisées ou développées et les compétences acquises pendant toute la période dans l’entreprise. Un résumé en anglais et un résumé en français sont également demandés.

Le travail dans l'entreprise effectué par l'alternant est évalué pour partie via son comportement dans l’entreprise à travers une grille d’évaluation remplie par son maître d'apprentissage (encadrant au sein de l'entreprise).

En fin d’année universitaire, chaque étudiant remet un mémoire qui non seulement décrit son activité dans l’entreprise, mais constitue également un réel travail de synthèse et de réflexion. Il est notamment attendu de l’étudiant qu’il situe son travail dans un cadre plus général, qui peut être celui de l’entreprise ou de la problématique associée. Dans son rapport (~ 30 pages), l'étudiant s'attache à décrire ses activités, les techniques utilisées ou développées et les compétences acquises pendant toute la période dans l’entreprise. Un résumé en anglais et un résumé en français sont également demandés.

Au cours de la période en entreprise, l’alternant est suivi par un tuteur de l’université qui effectue au minimum deux visites dans l’entreprise afin de rencontrer l’étudiant et son encadrant. Un livret aide au suivi régulier de l’alternant et assure la liaison entre les trois partenaires.

D'une durée totale équivalente à 4 semaines, le projet peut constituer un complément à la formation de l’étudiant sur des besoins spécifiques recommandés par l’encadrant pour le bon déroulement de son travail dans l'entreprise. Il peut également donner à l’étudiant l’opportunité de découvrir des aspects connexes de son activité dans l’entreprise. Enfin, le projet tutoré peut consister à approfondir un point spécifique de son travail. Son déroulement est très souple et se définit au cas par cas, afin de s’adapter aux contraintes de l’entreprise d’accueil. Il peut se dérouler tout au long de l’année, à hauteur d’une journée par semaine par exemple, ou être concentré sur une ou plusieurs périodes plus longues, selon les souhaits de l’encadrant. Trois formes sont ainsi proposées :

Le projet tutoré peut se dérouler au sein de l’entreprise. Il peut permettre à l’étudiant d’élargir le spectre de ses compétences, en lui fournissant par exemple une vue plus globale des activités de son entreprise, ou en lui donnant une vision plus transversale de son travail. 
Le projet tutoré peut être au contraire un travail d’approfondissement d’un sujet donné au sein même de l’entreprise, ou correspondre à un travail personnel de l’étudiant, encadré par un tuteur universitaire. Il peut s’agir par exemple d’un travail bibliographique, ou d’une initiation à un logiciel de simulation spécifique, qui renforcerait sa spécialisation.
Il peut s’agir d’un complément à la formation de l’étudiant en vue du bon déroulement de son travail dans l'entreprise : l'encadrant indique à l’étudiant un ensemble de notions techniques spécifiques à acquérir pour lui permettre d’être opérationnel le plus rapidement possible. Dans ce cas, le projet tutoré a lieu avant la première période en entreprise, dans un laboratoire de l’université ou dans un autre organisme d’accueil (INSTN, par exemple, pour les apprentis s’orientant vers la filière nucléaire).

Selon les sujets du projet, il est envisagé de dispenser une dizaine d’heures d’enseignement spécifique. Par exemple, il est possible de regrouper les étudiants se destinant à travailler dans l’industrie nucléaire pour les initier à la problématique de la sûreté (prévention, surveillance, principe de la défense en profondeur), aspect incontournable dans cette filière.