Pour qui - Mines Nancy

Pour quoi ? Pour qui ?
Comment en 1A ?
en 2A ?
en 3A ?
Présentation du
département Énergie : Production, Transformation
Emmanuel Plaut,
Mathieu Jenny, Vincent Schick & Philippe Sessiecq
0 Pourquoi ? Pour qui ?
L’énergie, un contexte « brûlant », des problématiques d’avenir
pour la France et ses futurs ingénieurs...
1 Ce que l’on vous propose en fin de 1A
2 en 2A
3 en 3A
4 Complément, conclusion & questions
֒→ http://energie.mines-nancy.univ-lorraine.fr ←֓
Conclusion
Pour quoi ? Pour qui ?
Comment en 1A ?
en 2A ?
en 3A ?
Énergie : Production, Transformation... Pourquoi ?
◮
Croissance démographique + développement de l’espèce humaine
⇒ besoins sans cesse croissant en énergie
◮
Crise environnementale : réchauffement climatique,
suites de Fukushima, etc...
⇒ besoins de + en + difficiles à satisfaire durablement
◮
Crise économique
⇒ réduire notre facture énergétique
France : facture×3 entre 2005, 23 G=
C et 2012, 68 G=
C
⇒ de − en − de capacités d’investissements ?..
⇒ les secteurs de l’énergie (production - transformation - transport...),
difficilement délocalisables,
◮
auront besoin d’ingénieurs managers, en production,
◮
d’ingénieurs R&D&É aptes à faire face à de nombreux défis.
Conclusion
Pour quoi ? Pour qui ?
Comment en 1A ?
en 2A ?
en 3A ?
Conclusion
Énergie : Production, Transformation... Un sujet d’actualité !
Site web du Ministère de l’écologie, du développement durable et de l’énergie :
◮
Diviser par 2 la consommation d’énergie finale en 2050 (/réf. 2012) ;
◮
Réduire de 40% les émissions de gaz à effet de serre d’ici 2030 (/réf. 1990)
et les diviser par 4 en 2050 (/réf. 1990) ;
◮
Porter à 32% la part des énergies renouvelables dans la consommation
énergétique finale en 2030 ;
◮
Réduire la part du nucléaire dans la production d’électricité à 50% en 2025.
Pour quoi ? Pour qui ?
Comment en 1A ?
en 2A ?
en 3A ?
Conclusion
Énergie : Production, Transformation... Pour qui ?
Le secteur de l’énergie a besoin d’ingénieurs compétents
capables de relever de nombreux défis.
Le département Énergie : Production, Transformation
se propose de former un certain nombre de ces ingénieurs...
plutôt ceux qui sont convaincus que passer
par la case Recherche & Développement & Études est judicieux...
◮
Cela conforte votre identité d’ingénieur - scientifique,
même si celui-ci pourra plus tard devenir manager.
◮
C’est bon pour la France et pour l’Europe...
Pour quoi ? Pour qui ?
Comment en 1A ?
en 2A ?
en 3A ?
Conclusion
Recherche & Développement & Études : quels métiers ?
science
Recherche
- chercheur dans établissement public ou privé
& Développement
- ingénieur expert
& Études
- ingénieur d’études
Production
technique
- responsable mécanique, systèmes thermiques, ...
- pilote de centrale, de réseau, ...
- ingénieur chargé d’affaires
- manager
Pour quoi ? Pour qui ?
Comment en 1A ?
en 2A ?
en 3A ?
Conclusion
Recherche & Développement & Études : quelles questions ?
science
Recherche
- remplacer l’électricité par un autre vecteur ?
- contrôler le plasma dans ITER et ses frères ?
& Développement
- développer des réseaux électriques intelligents
- développer des turboréacteurs de nelle génération
& Études
- améliorer la sécurité du réseau électrique
Production
technique
- gérer la mise à niveau d’une centrale
- gérer la maintenance de façon optimale
- piloter une centrale, un réseau, ...
- manager la sécurité au quotidien...
Pour quoi ? Pour qui ?
Comment en 1A ?
en 2A ?
en 3A ?
Conclusion
Comment se préparer afin de réussir son début de carrière (ou au − son stage 3A)
en Recherche & Développement & Études
dans les secteurs de l’Énergie : Production, Transformation ?
1. En continuant à acquérir des bases dans les sciences de l’ingénieur du
domaine
2. En suivant des approfondissements dans certaines d’entre elles pour être
plus pertinent
bases et approfondissements donnés par des enseignants-chercheurs
du Laboratoire d’Énergétique
et de Mécanique Théorique et Appliquée et de l’Institut Jean Lamour
Emmanuel Plaut, Mathieu Jenny, Vincent Schick
et d’autres...
Philippe Sessiecq
http://lemta.univ-lorraine.fr
http://ijl.univ-lorraine.fr
Pour quoi ? Pour qui ?
Comment en 1A ?
en 2A ?
en 3A ?
Conclusion
Énergie : Production, Transformation... En fin de 1A, comment ?
1. Acquérir des bases dans les sciences de l’ingénieur du domaine
2. Approfondir certaines d’entre elles pour être + pertinent
Beaucoup de théorie en 1A
⇒ en fin de 1A : séminaire de TP sur la plateforme Énergie de l’ENSEM
3 TP de 4 heures : 1 TP de mécanique des fluides
Aérodynamique d’un profil d’aile
Turbine hydraulique Pelton
1 TP de transferts thermiques
Pour quoi ? Pour qui ?
Comment en 1A ?
en 2A ?
en 3A ?
Conclusion
Énergie : Production, Transformation... En fin de 1A, comment ?
1. Acquérir des bases dans les sciences de l’ingénieur du domaine
2. Approfondir certaines d’entre elles pour être + pertinent
Beaucoup de théorie en 1A
⇒ en fin de 1A : séminaire de TP sur la plateforme Énergie de l’ENSEM
3 TP de 4 heures : 1 TP d’énergétique
Éolienne
Panneaux solaires
Pédagogie : Rendus : CR de TP - exposé de TP.
Pile
à combustible
Pour quoi ? Pour qui ?
Comment en 1A ?
en 2A ?
en 3A ?
Conclusion
Énergie : Production, Transformation... En fin de 1A, comment ?
1. Acquérir des bases dans les sciences de l’ingénieur du domaine
2. Approfondir certaines d’entre elles pour être + pertinent
Beaucoup de théorie en 1A
⇒ en fin de 1A : conférences d’ouverture
◮
« La R&D à EDF sur les turbines à vapeur pour la production d’énergie »
par un ingénieur - chercheur d’EDF R&D
◮
...
Pour quoi ? Pour qui ?
Comment en 1A ?
en 2A ?
en 3A ?
Conclusion
Énergie : Production, Transformation... En 2A, comment ?
1. Acquérir des bases dans les sciences de l’ingénieur du domaine
2. Approfondir certaines d’entre elles pour être + pertinent
1er semestre S7
2ème semestre S8
Mécanique des fluides 1 & 2
Bases du génie électrique
Transferts thermiques 1 & 2
Machines à fluides - Turbomachines
Méthodes numériques
Systèmes énergétiques
Projet 1ère partie
Projet 2ème partie
Pour quoi ? Pour qui ?
Comment en 1A ?
en 2A ?
en 3A ?
Mécanique des fluides 1 & 2
par E. Plaut - 18 séances (tests compris)
• Bases fondamentales
• Principaux modèles & principales applications
Fluides parfaits, écoulements de Stokes, couches limites, turbulence
Pédagogie :
• expérience de TD
g
• utilisation d’un logiciel de calcul formel et numérique
Conclusion
Pour quoi ? Pour qui ?
Comment en 1A ?
en 2A ?
en 3A ?
Conclusion
Énergie : Production, Transformation... En 2A, comment ?
1. Acquérir des bases dans les sciences de l’ingénieur du domaine
2. Approfondir certaines d’entre elles pour être + pertinent
1er semestre S7
2ème semestre S8
Mécanique des fluides 1 & 2
Bases du génie électrique
Transferts thermiques 1 & 2
Machines à fluides - Turbomachines
Méthodes numériques
Systèmes énergétiques
Projet 1ère partie
Projet 2ème partie
Pour quoi ? Pour qui ?
Comment en 1A ?
en 2A ?
en 3A ?
Conclusion
Transferts thermiques 1 & 2
par Y. Jannot IR CNRS - 15 séances
• Comprendre et maı̂triser les phénomènes
• Modélisation physique - Résolution mathématique
• Culture ingénieur : principes de dimensionnement de systèmes thermiques
Transferts par conduction, convection, rayonnement, échangeurs de chaleur
Pédagogie participative : exposés puis mini-projets
Pour quoi ? Pour qui ?
Comment en 1A ?
en 2A ?
en 3A ?
Conclusion
Énergie : Production, Transformation... En 2A, comment ?
1. Acquérir des bases dans les sciences de l’ingénieur du domaine
2. Approfondir certaines d’entre elles pour être + pertinent
1er semestre S7
2ème semestre S8
Mécanique des fluides 1 & 2
Bases du génie électrique
Transferts thermiques 1 & 2
Machines à fluides - Turbomachines
Méthodes numériques
Systèmes énergétiques
Projet 1ère partie
Projet 2ème partie
Pour quoi ? Pour qui ?
Comment en 1A ?
en 2A ?
en 3A ?
Conclusion
Méthodes numériques pour la mécanique-énergétique
par M. Jenny - 8 séances
Résolution d’équations non linéaires
Méthodes de discrétisation
de champs
et de problèmes différentiels :
20
T
15
⊲ Différences finies
10
⊲ Volumes finis
⊲ Éléments finis
Résolution de (grands) systèmes linéaires
en apprenant les algorithmes et les programmant sur
5
0
0.0
0.2
0.4
0.6
x
0.8
1.0
Pour quoi ? Pour qui ?
Comment en 1A ?
en 2A ?
en 3A ?
Conclusion
Énergie : Production, Transformation... En 2A, comment ?
1. Acquérir des bases dans les sciences de l’ingénieur du domaine
2. Approfondir certaines d’entre elles pour être + pertinent
1er semestre S7
2ème semestre S8
Mécanique des fluides 1 & 2
Bases du génie électrique
Transferts thermiques 1 & 2
Machines à fluides - Turbomachines
Méthodes numériques
Systèmes énergétiques
Projet 1ère partie
Projet 2ème partie
Pour quoi ? Pour qui ?
Comment en 1A ?
en 2A ?
en 3A ?
Conclusion
Éléments de base du génie électrique
par G. Vinsard & S. Dufour MC UL - ENSEM, B. Lévy I Rte - 9 séances
• Décrire l’essentiel des objets du génie électrique, ainsi que leurs connexions
Circuits électriques
Réseaux électriques
Convertisseurs électriques
Convertisseurs électromécaniques
Pédagogie : • 1 séance de démonstration à l’ENSEM
• 1 séance à Rte en semaine déptale
Pour quoi ? Pour qui ?
Comment en 1A ?
en 2A ?
en 3A ?
Conclusion
Énergie : Production, Transformation... En 2A, comment ?
1. Acquérir des bases dans les sciences de l’ingénieur du domaine
2. Approfondir certaines d’entre elles pour être + pertinent
1er semestre S7
2ème semestre S8
Mécanique des fluides 1 & 2
Bases du génie électrique
Transferts thermiques 1 & 2
Machines à fluides - Turbomachines
Méthodes numériques
Systèmes énergétiques
Projet 1ère partie
Projet 2ème partie
Pour quoi ? Pour qui ?
Comment en 1A ?
en 2A ?
Machines à fluides - Turbomachines
par M. Jenny - 7 séances
• Principes de fonctionnement et de modélisation globale
Équilibrage des machines tournantes
Pompes
Turbines hydrauliques
Éoliennes
en 3A ?
Conclusion
Pour quoi ? Pour qui ?
Comment en 1A ?
en 2A ?
en 3A ?
Conclusion
Énergie : Production, Transformation... En 2A, comment ?
1. Acquérir des bases dans les sciences de l’ingénieur du domaine
2. Approfondir certaines d’entre elles pour être + pertinent
1er semestre S7
2ème semestre S8
Mécanique des fluides 1 & 2
Bases du génie électrique
Transferts thermiques 1 & 2
Machines à fluides - Turbomachines
Méthodes numériques
Systèmes énergétiques
Projet 1ère partie
Projet 2ème partie
Pour quoi ? Pour qui ?
Comment en 1A ?
en 2A ?
Systèmes énergétiques
par V. Schick - 8 séances
• Principes de fonctionnement et de modélisation globale
Combustion, turbines à gaz, turbines à vapeur, moteurs
Cycles combinés : cogénération, trigénération
Production de froid
Pédagogie : utilisation du logiciel Thermoptim.
en 3A ?
Conclusion
Pour quoi ? Pour qui ?
Comment en 1A ?
en 2A ?
en 3A ?
Conclusion
Énergie : Production, Transformation... En 2A, comment ?
1. Acquérir des bases dans les sciences de l’ingénieur du domaine
2. Approfondir certaines d’entre elles pour être + pertinent
1er semestre S7
2ème semestre S8
Mécanique des fluides 1 & 2
Bases du génie électrique
Transferts thermiques 1 & 2
Machines à fluides - Turbomachines
Méthodes numériques
Systèmes énergétiques
Projet 1ère partie
Projet 2ème partie
• Projets parcours Recherche (2 cette année) lancés en octobre
• Projets parcours Artem lancés en décembre, nombreux créneaux en S8
• Projets s’appuyant sur des labos : Lemta, IJL, LRGP... (cf. notre site web)
Pour quoi ? Pour qui ?
Comment en 1A ?
en 2A ?
en 3A ?
Conclusion
Énergie : Production, Transformation... En 3A, comment ?
1. Acquérir des bases dans les sciences de l’ingénieur du domaine
2. Approfondir certaines d’entre elles pour être + pertinent
Codes numériques
Génie nucléaire : systèmes fluides
Combustion appliquée...
...aux turboréacteurs
Advanced Fluid Mechanics:
Analyse comp. des filières énergét.
2 turbulence, turbulence & applicato
Stratégies énergétiques
Projet
Pour quoi ? Pour qui ?
Comment en 1A ?
en 2A ?
en 3A ?
Codes numériques
par B. Rémy PR UL - ENSEM & M. Jenny - 7 séances
Retour & compléments sur les méthodes numériques utilisées,
présentation de codes R & D & É :
COMSOL, FLUENT, FreeFEM, OpenFOAM (calcul parallèle)
Être capable de répondre seul aux questions
quel code choisir, pour quel usage et à quel prix ?
Pédagogie : évaluation par mini-projet
Conclusion
Pour quoi ? Pour qui ?
Comment en 1A ?
en 2A ?
en 3A ?
Conclusion
Combustion appliquée aux turboréacteurs
par G. Castanet CR CNRS & O. Penanhoat IRD Snecma - 14 séances
Flights Authorisation & Engine Certification Manager,
Pollution Certification Delegate
Bases théoriques, combustion diphasique, compressible, turbulente
TP : étude d’une flamme de prémélange en fonction de sa richesse
Technologie des chambres de turboréacteurs, réducto des émisso polluantes
Pour quoi ? Pour qui ?
Comment en 1A ?
en 2A ?
en 3A ?
Conclusion
Génie nucléaire : systèmes fluides
par O. Gascoin Ingénieur AREVA Département Systèmes Fluides - 7 séances
Étude des principaux circuits des REP, responsables de la moitié de la production
d’électricité nucléaire mondiale et de la totalité sur le sol français, et de leurs divers
modes de fonctionnement
•
•
•
•
circuit primaire
circuit secondaire
circuit tertiaire
circuits auxiliaires !
•
•
•
•
•
en production
en montée en puissance
en décroissance de puissance
à l’arrêt
dans le cas d’accidents !...
Pour quoi ? Pour qui ?
Comment en 1A ?
en 2A ?
en 3A ?
AFM: Transition to Turbulence & Turbulence
Applications to Transfers, Aerodynamics & Wind Energy
by E. Plaut & J. Peinke PR U. Oldenburg - 8 séances
Bifurcation or ‘catastrophe’ theory, formal calculus, spectral methods
Turbulence theory, statistical and stochastic modelling
Applications to thermal convection, open shear flows, wind energy
Teaching methods: use of
Conclusion
Pour quoi ? Pour qui ?
Comment en 1A ?
en 2A ?
en 3A ?
Conclusion
Analyse comparée des filières énergétiques - Stratégies énergétiques
par P. Sessiecq & N. Maı̈zi PR Mines ParisTech - 11 séances
Analyse du cycle de vie (et du coût) des filières énergétiques
utilisation du logiciel GaBi4
Stratégies : optimisation & prospective
exemple du modèle MARKAL-Times, développé en lien avec l’AIE
Séminaire « Stratégies Énergie-Climat » sur 3 jours
avec les élèves du Mastère (M3) Optimisation des Systèmes Énergétiques
Pour quoi ? Pour qui ?
Comment en 1A ?
en 2A ?
en 3A ?
Conclusion
Conclusion : un syllabus étoffé
2A : 1er semestre S7
2ème semestre S8
Mécanique des fluides 1 & 2
Bases du génie électrique
Transferts thermiques 1 & 2
Machines à fluides - Turbomachines
Méthodes numériques
Systèmes énergétiques
Projet
3A : semestre S9
Codes numériques
Génie nucléaire : systèmes fluides
Combustion appliquée...
...aux turboréacteurs
Advanced Fluid Mechanics:
Analyse comp. des filières énergét.
2 turbulence, turbulence & applicato
Stratégies énergétiques
Projet
Pour quoi ? Pour qui ?
Comment en 1A ?
en 2A ?
en 3A ?
Conclusion
Complément : naturellement, la possibilité de cursus extérieurs existe
Cette année le département Énergie : Production, Transformation
inaugure les départs en S8 via un échange avec l’EPFL !..
D’autres exemples de cursus extérieurs sur la page des anciens, accessible via
http://energie.mines-nancy.univ-lorraine.fr/1A
ou ‘mines nancy énergie’ sur