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Année scolaire : 2007-2008 Formation initiale d’ingénieurs TITRE DE L’UV : …Energie - Environnement : Enjeux et stratégies REFERENCE : SCT07SE SEMESTRE : S7 OPTIONS : GE/GSE CREDITS ECTS : 7 NOM DU RESPONSABLE : Bernard BOURGES TEMPS A L’EMPLOI DU TEMPS : 90 heures LANGUE (oui/non) : ……….. FR : Oui TEMPS TRAVAIL PERSONNEL : 40 heures ANG : …Non 1. CONTEXTE ET DESCRIPTION SOMMAIRE Autour de l'énergie et de l'environnement se jouent aujourd'hui des enjeux majeurs pour les sociétés humaines du XXIème siècle, pour leur développement économique et social, dans un contexte fortement marqué par les limitations des ressources naturelles et les atteintes à l'environnement, les contraintes économiques, les inégalités entre sociétés ou groupes sociaux et les conflits qui en découlent. Le concept de "développement durable" est une tentative de réponse globale à ces enjeux. Cette UV est une introduction à l'étude des systèmes énergétiques et des procédés de l'environnement, en les replaçant dans ce contexte, et constitue à ce titre un premier module commun aux options GE et GSE. L'UV aborde à la fois - des dimensions scientifiques et technologiques, à travers la présentation de certains concepts et outils fondamentaux (bilan énergétique, bilan carbone, techniques de simulation), mais aussi de technologies énergétiques spécifiques (le vecteur électricité, l'énergie solaire par ex.) ou les mécanismes physiques des grands problèmes environnementaux ; - des bases et des outils sur les aspects économiques, juridiques, institutionnels, que l'ingénieur en situation doit pouvoir maîtriser (par ex., le calcul en coût global) en même temps que des calculs et des modèles physiques et techniques. Elle vise ainsi à donner une vision globale des grands enjeux associés aujourd'hui à l'énergie et à l'environnement, et de la manière dont ils peuvent être appréhendés et traités par les acteurs de terrain à différentes échelles, dans l'entreprise par exemple. A cet effet, une grille d'analyse systémique est proposée à travers le concept de "système énergétique", incluant à la fois les dimensions physico-techniques et les jeux d'acteurs. Les enseignements de cette UV sont regroupés en trois modules homogènes, mais fortement liés entre eux 1 - "Problèmes énergétiques et environnementaux" (PEE) 2 - "Filières de production d'énergie et impacts environnementaux" (FPE) Fiche pédagogique UV E3S S7 -1/5- 03 sept 2007 3 - "Droit, économie et marchés de l'énergie et de l'environnement" (DEME) L'évaluation comportera simultanément une évaluation partielle et séparée des enseignements et une évaluation globale de l'UV à travers un projet intégrateur qui se déroulera tout au long du semestre. Ce projet intégrateur consacré à l'étude d'une filière énergétique ou environnementale particulière sera l'occasion d'appliquer la vision globale d'un système "soutenable". 2. OBJECTIFS A la fin de l'UV, l'élève ingénieur devrait être capable - - - de resituer les principaux enjeux énergétiques et environnementaux, d'en expliquer les causes, mécanismes et conséquences ; d'analyser les caractéristiques d'une filière énergétique, existante ou nouvelle, du point de vue technique, énergétique, économique et environnemental, et d'en évaluer des indicateurs caractéristiques, en s'appuyant sur les concepts et les outils développés dans le cours (concept de système énergétique, outils de bilans, calcul en coût global) ; d'apprécier la place actuelle ou future de cette filière au sein d'un système énergétique global (national par ex.) au regard des enjeux principaux, du jeu de contraintes et de la dynamique des acteurs (notamment de resituer les enjeux et les marges de manœuvre technologiques des filières actuelles ou futures, dans une perspective d'ingénieur) ; de réaliser un travail de synthèse pour répondre à une question concrète (d'acteur de terrain) liée à un ou des enjeux énergétiques et/ou environnementaux. Il devrait être capable d'identifier les sources d'information adaptées, de les citer, de les contrôler, d'en faire une analyse et une synthèse pertinentes par rapport à la question posée et de rendre compte de ce travail par écrit et par oral. 3. CONDITIONS D’ENTREE COURS REQUIS : titre et réf :…………………………………………………………………………………………………….. Les pré-requis sont relativement élémentaires : Bases de l'énergétique physique (unités et grandeurs physiques, 1er et 2ème principes de la thermodynamiques, bases de transferts thermiques). Cette UV fait par ailleurs largement appel à la culture générale, au bon sens, aux qualités d'analyse et de synthèse, à l'esprit critique, à la capacité à trouver et à traiter les informations pertinentes. Fiche pédagogique UV E3S S7 -2/5- 03 sept 2007 4. CONTENU ET ORGANISATION PEDAGOGIQUE Période : Semestre S7 (Septembre à Décembre) 4.1. Contenu Le contenu est détaillé ci-dessous. Les trois modules de l'UV sont très liés entre eux et ne font pas l'objet d'une fiche pédagogique indépendante. 1 - Cours "Problèmes énergétiques et environnementaux" (PEE) Conférence introductive [B.Bourges] 7,5 h - Introduction. Objectifs de l'UV et approche pédagogique. - Principes physiques de l'énergétique et concepts-clés de l'analyse des systèmes énergétiques - Des exemples historiques - L'énergie en France et dans le monde: bilan énergétique, demande et ressources. Principaux modes de production. Enjeux en matière de ressources et aspects géopolitiques. - Les grands problèmes environnementaux : mécanismes et enjeux, les solutions - Les grandes filières de production, conversion et utilisation de l'énergie: caractéristiques technicoéconomiques et environnementales. - L'énergie et l'économie : L'énergie dans l'économie (qualitativement et quantitativement). L'économie dans l'énergie (mécanismes économiques) - Les grands acteurs de l'énergie et de l'environnement. Mécanismes institutionnels et juridiques. Aspects géopolitiques. - Synthèse : enjeux et défis, moyens d'action et stratégies Remarque : il est important de mettre en évidence les interactions entre les différents aspects, si bien que les différents éléments du cours doivent être introduits presque en parallèle; de ce fait, l'ordre ci-dessus peut être modifié. Projet (22 heures, dont soutenances 2 h) Une séance d'une heure est prévue, en outre, pour la présentation des outils de recherche documentaire par Nathalie BLANC (CDI) 2 - Cours "Filières de production d'énergie et impacts environnementaux" (FPE) Bilan énergétique : définitions, analyse et utilisation [BB/R.Ouarghi], (7,5 h TD) - Principes et conventions du bilan énergétique - Le bilan énergétique national : extraction d'information (TD) - Le bilan énergétique : calcul d'indicateurs et analyse (TD) - Application à l'évaluation des émissions (TD) Les grands problèmes d'environnement : les questions de l'eau (5 h) [V.Héquet, EMN] - Autres défis environnementaux : la question de l'eau Filières de production d'énergie : caractéristiques technico-économiques (20 h dont TD 7,5h) - Hydrocarbures et charbon [I.Séjourné, Total] 3,75 h - Production, transport et distribution d'électricité [G.Poullennec EDF] 5 h Fiche pédagogique UV E3S S7 -3/5- 03 sept 2007 - Le coût de production de l'électricité selon les filières [BB/RO], TD, 3,75 h Energie solaire et autres ENR [BB] 7,5 h dont 3,75 h TD 3 - Cours "Droit, économie et marchés de l'énergie et de l'environnement" (DEME) Droit et institutions (15 h) [J.F.Struillou, S.Rousseaux, CNRS-Université de Nantes] - Introduction au droit : organisation des juridictions, grands principes du droit, les contrats…. - Sources et principes du droit de l'environnement - Assises institutionnelles du droit de l'environnement - Politiques sectorielles : droit des pollutions et protection de l'atmosphère; eau; déchets; urbanisme, aménagement et protection de la nature Economie et marchés (11,25 h) L'environnement et la théorie économique : mécanismes et modélisation [D.Brécard, Univ. Nantes] 7,5h Droit européen et ouverture des marchés de l'énergie [D.Schlumberger, Total] 3,75h 4.2. Situations d’apprentissage et activités pédagogiques Cours : 39 h Travaux Dirigés : 15 h Projets: 22 h Activités pratiques :………h Conférences : 12.5 h Evaluations : 1,5 h En dehors des cours proprement dits, faits par des enseignants de l'Ecole ou des intervenants extérieurs, plusieurs conférences seront proposées par des acteurs du monde de l'énergie. Les travaux dirigés portent sur la manipulation et l'analyse de bilans énergétiques régionaux et de bilan carbone, ainsi que sur les outils de calcul économiques appliqués aux filières énergétiques. Le projet intégrateur reprend une problématique concrète d'acteur de terrain auquel il s'agira de répondre essentiellement à partir d'informations et de ressources extérieures déjà existantes. Le travail portera sur - l'identification des sources d'information pertinentes, - leur contrôle et leur analyse, - la sélection, le traitement et la mise en forme des informations adaptées à la question posée - leur synthèse. 4.3. Supports pédagogiques Documents de cours et éléments de bibliographie fournis pendant le cours. Fiche pédagogique UV E3S S7 -4/5- 03 sept 2007 5. MODES ET CRITERES D’EVALUATION Nombre d’évaluations : Individuel écrit : A fixer……………… Individuel oral : A fixer éventuellement……………… Collectif écrit : 1……………… Collectif oral : - …1…………… TD évalués Examens écrits, portant sur certaines parties Rapport et soutenance de projet Un premier critère essentiel de validation de l'UV sera l'utilisabilité du document de synthèse du projet par un "client" (pertinence des informations trouvées et qualité de la bibliographie, des analyses et des synthèses par rapport à un problème à résoudre : le rapport produit est-il un outil de travail utilisable par le client ?). Un deuxième critère sera la pertinence de la vision système proposée (la capacité à dépasser les aspects physiques et techniques du problème posé, et à identifier les mécanismes et les interactions à l'œuvre). Ces deux critères seront validés en tout-ou-rien par rapport aux objectifs pédagogiques. Le travail sera réalisé en groupes de 4 ou 5 élèves, mais un travail individuel sera clairement identifié pour chacun des membres et évalué comme tel. Des jalons intermédiaires d'évaluation seront prévus. Fiche pédagogique UV E3S S7 -5/5- 03 sept 2007
