Informations générales

Informations pédagogiques

Contenu (FR)

Objectifs de l’enseignement

Le but de ce cours est de présenter les principes de la conversion énergétique pour les ressources énergétiques conventionnelles et renouvelables et d’expliquer les paramètres les plus importants qui définissent l’efficacité de la conversion énergétique des technologies de conversion énergétique. Une attention particulière est portée à l’analyse exergétique, afin d’évaluer la qualité des conversions énergétiques et d’identifier les leviers d’optimisation. Après une introduction aux principes de modélisation, différents systèmes de conversion d’énergie sont présentés en détail.

Organisation

Cours

Le cours commence par un rappel des principes fondamentaux de la thermodynamique. Il introduit ensuite l’analyse exergétique appliquée aux systèmes de conversion d’énergie. Les cycles thermodynamiques classiques (moteurs, pompes à chaleur, cycles frigorifiques) sont étudiés, ainsi que la cogénération. Enfin, les principales technologies thermodynamiques d’énergies renouvelables sont présentées.

TD

Les TD ont pour but de mettre en pratique les concepts vus en cours à travers l’étude de cas concrets de systèmes énergétiques, tels que :

• Les centrales thermiques pour la production d’électricité
• Les véhicules à air comprimé
• Les bassins solaires et systèmes solaires à concentration
• La conversion de l’énergie thermique des mers
• Les Moteurs Stirling et cycles alternatifs

Les approches d’optimisation thermodynamique sont également abordées.

Content (EN)

Objectives of the unit

The aim of this course is to present the principles of energy conversion for both conventional and renewable energy resources, and to explain the key parameters that determine conversion efficiency of energy conversion technologies. Special attention is given to exergy analysis, used to assess the quality of energy conversions and identify opportunities for optimization. After an introduction to basic modeling principles, various energy conversion systems are examined in detail.

Detailed content of the unit

Lectures

The course begins with a review of the fundamental principles of thermodynamics. It then introduces exergy analysis applied to energy conversion systems. Classical thermodynamic cycles (heat engines, heat pumps, refrigeration cycles) are studied, along with cogeneration. The main thermal renewable energy technologies are also presented.

Tutorials

The tutorials aim to apply the theoretical concepts covered in lectures through case studies of real-world energy systems, including:

• Thermal power plants for electricity generation
• Compressed-air vehicles
• Solar ponds and concentrating solar power systems
• Ocean Thermal Energy Conversion (OTEC)
• Stirling engines and alternative thermodynamic cycles

Thermodynamic optimization approaches are also addressed.

Mots clés (FR)

Conversion d’énergie ; Analyse exergétique ; Efficacité énergétique ; Optimisation thermodynamique

Keywords (EN)

Energy conversion; Exergy analysis; Energy efficiency; Thermodynamic optimization

Préréquis (FR)

Connaissance des systèmes énergétiques et des fondements de la thermodynamique niveau master.

Pre-requisites (EN)

Knowledge of energy systems and fundamentals of thermodynamics at the master’s level.

Modalité d’evaluation

30% examen ecrit 1 + 70% examen écrit 2

Assessment

30% written exam 1 + 70% written exam 2

Acquis d’Apprentissage Visés

• Mobiliser des outils d’analyse thermique et exergétique pour diagnostiquer la performance énergétique d’un système
• Intégrer les enjeux environnementaux dans le choix ou la conception d’un système énergétique
• Présenter clairement une analyse technico-énergétique en s’appuyant sur des indicateurs pertinents (rendement, exergie, COP, etc.)

Learning outcomes

• Use thermal and exergy analysis tools to assess the energy performance of a system
• Integrate environmental considerations into the selection or design of an energy system
• Clearly present a techno-energy analysis using relevant indicators (efficiency, exergy, COP, etc.)

Bibliographie

• Moran M. J. and Shapiro, H. N., Fundamentals of Engineering Thermodynamics, 3rd edition, John Wiley & Sons, 1998.

• Borel L., Thermodynamique Et Énergétique, presses polytechniques et universitaires

• Atkins P.W., The Second Law: Energy, Chaos, and Form, ‎ W. H. Freeman; 2nd edition,1994

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