Haute Ecole de la Province de Liège

> Energies renouvelables :

Au terme de l'activité d'apprentissage, l'étudiant ingénieur sera capable de :

• expliquer les principales théorie communément rencontrées et employées dans le domaine du solaire et leurs principales limitations ;
• réaliser une étude de préfaisabilité d'une installation d'énergies renouvelables de type solaire photovoltaïque;
• modéliser un process au niveau énergétique;
• calculer la position d’un point quelconque de la surface terrestre par rapport au soleil et créer une animation cette trajectoire en 3D;
• créer un modèle simplifié de la position du soleil, analyser et comparer celui-ci avec un modèle de référence;
• dimensionner une installation photovoltaïque ;
• créer un modèle avancé d’une cellule photovoltaïque, d’un module PV et d’un système PV (inverter & MPPT) et le simuler ;
• coder un algorithme capable de réaliser un MPPT (Perturb and Observe) ;
• créer un modèle simplifié à partir d’un modèle avancé ;
• créer un modèle d’éoliennes;
• résoudre un problème lié à une ou plusieurs sources d’énergies durables, interpréter des résultats de mesures industrielles, formuler à l’aide d’un vocabulaire technique adéquat les modifications, améliorations et/ou réglages à apporter;
• réaliser un projet relatif à une filière d'énergie renouvelable et l'approfondir par lui-même;

  > Maîtrise énergétique des bâtiments

Au terme de l'activité d'apprentissage, l'étudiant ingénieur sera capable :

• définir et comprendre le vocabulaire de base;
• expliquer les principes communément rencontrés dans ce domaine et  leurs principales limitations;
• réaliser des simulations thermiques et aérodynamiques en utilisant des outils  numériques;
• calculer, par exemple, par analogies électriques des modèles simplifiés pour résoudre des problèmes liés à la maîtrise énergétique des bâtiments ;
• créer un modèle énergétique d'un bâtiment (thermique : conduction, convection et rayonnement ; ventilation, eau chaude sanitaire, etc.) et réaliser des simulations ;
• coder un ensemble d’algorithmes capable de gérer celui-ci de manière « intelligente » ;
• évaluer les performances énergétiques d'un bâtiment et de proposer des améliorations de son isolation et de ses systèmes pour optimiser celles-ci.

>Stockage d'énergie 

Au terme de l'activité d'apprentissage, l'étudiant ingénieur sera capable de :

• définir et comprendre le vocabulaire de base;
• expliquer les principes communément rencontrés dans ce domaine et  leurs principales limitations;
• expliquer les concepts de base des technologies de stockage;
• modéliser et simuler une source de stockage;
• mesurer l'efficacité d'une source de stockage;
• comparer des sources de stockage entre-elles, les analyser et critiquer ;
• dimensionner une source de stockage sur base de profil de consommation ;
• intégrer une source de stockage dans un réseau électrique.

> Production d'énergie décentralisée et réseaux électriques :

Au terme de l'activité d'apprentissage, l'étudiant ingénieur sera capable de :

• définir et comprendre le vocabulaire de base;
• maîtriser les principes communément rencontrés dans ce domaine et  leurs principales limitations;
• simuler un réseau constitué de plusieurs busbars avec des ressources renouvelables variables;
• calculer la fonction coût des éléments constitutifs d’un réseau électrique ;
• modéliser un réseau électrique et le réguler en appliquant les concepts de l'Optimum Power Flow, en prenant en compte à la fois les contraintes de sécurité et les contraintes économiques et, diminuer ainsi optimiser celui-ci en termes de coûts ;
• maîtriser le fonctionnement des principales technologies utilisées dans le cadre des FACTS (Flexible Alternating Current Transmission Systems), de créer un modèle de ceux-ci; de les simuler et de réaliser une analyse critique ;
• modéliser un éco-quartier, modéliser les éléments qui le constituent (ex.: habitations, éoliennes, panneaux photovoltaïques, réseaux électrique, convertisseurs, etc.) et réaliser des simulations;
• piloter une microgrid à l'aide de techniques dites "smart" (ex.: logique floue, machine learning, etc.) ;
• évaluer les performances d’un EMS (energy managmenet system), comparer, analyser et critiquer.

> Energies renouvelables

Solar Energy : technologies to generate energy from the sun

• Global capactity
• Solar energy conversion technologies
• Sun
  • Introdution to Photometry
  • Solar Resource
  • Exercices
    • Sun path modelization
    • Optimization of an area to maximize the energy received during a year
    • Solar oven
    • Solar tower
  • Photovoltaic systems
    • Introduction
    • The PV cell
    • PV Technologies
    • PV systems and PV modules
    • The inverter and MPPT
    • Design rules
    • Policy and price
  • Projects and exercices

Modelization of energy sources

• Introduction to Simulink (basics and advanced models)
• Photovolatic systems
  • PV Cell
  • PV Modules
  • Inverter with MPPT
  • Wind turbine

Conclusions

> Energy storage systems

1. Introduction and references
2. Energy storage systems Overview

• The need for storage
• Forms of storage
• Mechanical storage
• Electrical storage
• Chemical storage : hydrogen
• Chemical storage : solar fuels
• Integration in the electricity network and comparisons

3. Modeling energy storage systems

• Flywheel
• Pumped-storage hydroelectricity
• Battery modeling
  • Simple model
  • Advanced model with Simscape
  • Advanced battery management with fuzzy logics

4. Conclusions

> Maîtrise énergétique des bâtiments

1. Introduction
2. Bases théoriques

• L’équation de la chaleur
• L’équation de la diffusion
• Fourier-Biot Equation
• Le flux thermique et la densité de flux thermique
• La conservation de l’énergie

3. Caractéristiques des matériaux

• Choc thermique dans un mur semi-infini
• Réponse d’une paroi à un régime harmonique
• Caractéristiques des matériaux : diffusivité thermique, temps caractéristiques et effusivité

4. Analogies électriques

• La conduction
  • Qu’est-ce que la conduction ?
  • La résistance thermique et l’isolation
  • La capacité thermique et l’inertie thermique
  • La convection
    • Qu’est-ce que la convection ?
    • Modèle équivalent de Reynold
  • Le rayonnement
    • Apports solaires
    • Echanges radiatifs entre parois :
      • Loi de Stefan-Boltzmann
      • Facteurs de formes
  • Exercices

5. Introduction à la simulation thermique via les éléments finis

• Présentation des outils numériques
• Conditions initiales
• Conditions aux limites
• Régimes établis et transitoires
• Exercices : blocs bétons, parois standards, passifs, etc.
• Comparaisons avec la théorie

6. Chauffage et eau chaude sanitaire

• Production et distribution
• Exercices de modélisation :
  • chaufferie
  • radiateurs
  • planchers chauffants
  • Exercices 

7. Ventilation

• Pourquoi ventiler ?
• VMC Simple flux
• VMC Double flux
• Exercices 

8. Projets

• Modèle énergétique d’une maison
• Gestion énergétique intelligente du bâtiment
  • La logique floue
  • Optimisation de la consommation énergétique
  • Quels investissements faire ? Comparaison de différents scénarios.

9. Conclusions

> Production d'énergie décentralisée et réseaux électriques 

1. Le réseau électrique

• Qu’est-ce qu'un réseau électrique ?
• Comment fonctionne un réseau électrique ?
• La conduction du réseau électrique
• Les contraintes techniques
• La tenue aux régimes perturbés
• Blackout
• Exercices

2. La gestion des réseaux électriques

• Les coûts de production et de transport
• L’optimum Power Flow
  • Théorie
  • Algorithmes d’optimisation : PSO, algorithmes génétiques, fmin, etc.
  • Exercices

3. Quelles sont les solutions pour favoriser le développement des énergies intermittentes ?

• Stockage
• Amélioration de la prévision
• Les FACTS
• Une nouvelle approche de la gestion des réseaux : les smartgrids

4. Les smartgrids

• Qu’est-ce qu’une smartgrid ?
• Technologies
• Exercices de modélisation

5. CONTRÔLE D'UNE MICROGRID

• La logique floue
• Introduction au machine learning
• Projets

6. Conclusions

Autres méthodes