Développer une expertise dans le domaine de la technologie éolienne. Acquérir les connaissances nécessaires pour travailler au sein d’entreprises de développement de projets éoliens, d’exploitation de centrales éoliennes et de conception de systèmes de production énergétique éoliens. Acquérir les connaissances de base nécessaires pour tout ingénieur désirant travailler dans la conception détaillée des éoliennes.

Énergie éolienne moderne et ses origines. Caractéristiques de la ressource éolienne (couche limite atmosphérique; structure verticale de l’atmosphère; vents géostrophiques; température potentielle; notions de stabilité). Aérodynamique des éoliennes (aérodynamique des profils; aérodynamique des ailes; théorie de quantité de mouvement; théories de l’élément de pale; forme optimale des pales). Centrales éoliennes. Rentabilité de l’énergie éolienne. Composantes électriques des éoliennes (concepts de base de la puissance électrique; machines électriques; transformateurs; convertisseurs de puissance). Design et contrôle des éoliennes.

L'objectif principal de ce cours est de développer chez l'étudiant une expertise dans le domaine des technologies de l'énergie éolienne en abordant plusieurs des aspects essentiels de cette technologie dont l'histoire de l'énergie éolienne, les constructeurs, l'évaluation de la ressource éolienne, l'aérodynamique des éoliennes, la conception et les essais, la mécanique et la dynamique, les aspects électriques et le contrôle, etc. À la conclusion de ce cours, l'étudiant aura acquis les connaissances requises pour œuvrer au sein des entreprises de développement de projets éoliens, d'exploitation de centrales éoliennes et de conception de systèmes éoliens. Cette formation fournit également une connaissance de base pour tout ingénieur désirant travailler dans la conception détaillée des éoliennes.

1. Comprendre les enjeux énergétiques mondiaux à travers la production d’énergie éolienne.

1.1 Mettre à niveau son bagage en connaissance fondamentale de l’énergie éolienne;

1.2 Comprendre tous les impacts liés à l’utilisation de l’énergie éolienne;

1.3 Identifier les opportunités d’implantation de l’énergie éolienne;

1.4 Comprendre les mécanismes derrière la production de l’énergie éolienne et ses modes d’exploitation;

1.5 Expliquer l’histoire de l’énergie éolienne, de son utilisation et les enjeux qui découlent de celles-ci.

2. Résoudre des problèmes simples d’implantation de projets en énergie éolienne.

2.1 Analyser la ressource, proposer des analyses aérodynamiques ou mécanique ou dynamique des éoliennes, réaliser des conceptions simples.

2.2 Effectuer des analyses de performances énergétiques et économiques de base pour des équipements ou des installations ayant trait à l’énergie éolienne;

2.3 Formuler correctement un problème :

• identifier les données pertinentes et les quantités demandées;
• exécuter un schéma du problème;
• formuler des hypothèses pour résoudre;
• effectuer les calculs pertinents;
• interpréter le résultat.

2.4 Présenter la solution de problèmes ayant des impacts environnementaux, sociaux, économiques et techniques.

3. Connaître les diverses applications en ingénierie où l’énergie éolienne peut jouer un rôle important.

3.1 À partir de mises en situation, identifier le ou les projet(s) pertinent(s);

3.2 Modéliser la production et les étapes de conversion ;

3.3 Identifier les moyens possibles pour réduire la consommation, réduire les pertes, mieux employer l’énergie, recycler l’énergie, stocker l’énergie;

3.4 Identifier les convertisseurs électroniques de puissance constituant l’interface entre la source et le réseau électrique auquel elle sera connectée.

4. Démontrer un sens de l’analyse des projets énergétiques.

5. Connaître le travail de l’ingénieur en énergie éolienne au XXI^e siècle.

Un cours hybride : Ce cours est conçu selon une approche pédagogique propre à la formation hybride. Une formule pédagogique hybride comporte des séances en classe (en présence de l'enseignant mais disponible à distance) et à distance (seulement à distance). Le matériel didactique et la formule utilisée vous permettent d'adopter une démarche d'apprentissage relativement autonome. Vous pouvez ainsi gérer votre temps d'étude et prendre en charge votre formation en modulant vos efforts sur une période de 6 ou de 13  semaines. En 2022, le cours sera majoritairement donné à distance, sauf si les directives de la santé publique changent.

Support humain: Au moins une personne demeurera disponible pour vous soutenir pendant toute la durée du cours, 5 jours / 7. Le rôle de cette personne assumant l'encadrement du cours est de vous faciliter les conditions d'apprentissage et de vous aider dans votre démarche, de façon à ce que vous atteigniez les objectifs du cours. Vous pouvez communiquer avec cette personne par différents moyens :

• En classe : lorsque le cours est donné en présence d’un enseignant;
• Par logiciel de vidéoconférence : lorsque le cours est donné à distance par un enseignant;
• Par courrier électronique : pour les questions plus personnelles;
• Par le forum (Questions/Réponses) pour les questions d'intérêt général qui profiteront à toute la classe.

Support web: Le site web du cours contient (en date de 2022, le cours est en construction, des éléments sont encore à pourvoir) tout ce qu'il faut pour réussir ce cours : présentations, vidéos, démonstrations, exemples, exercices, etc.  Chaque semaine, vous êtes invité à consulter les onglets/modules décrivant les activités d'apprentissage et d'évaluation au programme. De façon générale, l'horaire proposé est adaptable selon vos disponibilités. Vous demeurez, bien sûr, la seule personne gestionnaire de votre temps, mais vous devez toutefois vous engager à effectuer les évaluations sommatives aux moments prescrits (Sections  Évaluation et Cours).

Outils de communication: Le cours utilisera le logiciel Zoom pour dispenser certains contenus sur la toile et pour les rencontres de toute la classe avec l’enseignant à distance en direct. Que ce soit pour des cours en classe, des cours en directs sur la toile ou pour du dépannage (Q&R), les séances contact auront lieu pendant les heures de cours programmées à votre horaire.  Vous pourrez ainsi poser des questions en direct en classe, particper aux débats, aux discussions.  De plus, plusieurs sinon tous les cours de type magistral seront disponibles en ligne à votre entière convenance (en formule asynchrone). Le cours emploie aussi Socrative et des Activités interactives en sous-goupe pour animer certaines discussions, tester les connaissances et susciter l'intérêt. L'enseignant emploie l'adresse de communication générale suivante: S20221-SYS847@etsmtl.ca pour communiquer avec tout le monde.

Durée et somme de travail théorique: La durée prévue du cours est de 6 ou 13 semaines. Le cours technologies des systèmes d’énergie éolienne est divisé en MODULES, où un ou plusieurs THÈMES spécifiques sont abordés. Généralement, les modules ont une durée d'une semaine ou deux semaines.  La somme de travail exigée pour l'étude des modules et la réalisation des évaluations est de 135 heures par session. En moyenne, la charge de travail hebdomadaire est donc d'environ

• COURS SUR 6 SEMAINES : 22,5 heures (dont 7,5 le jour du cours)
• COURS SUR 13 SEMAINES : 11,25 heures (dont 3,0 le jour du cours)

incluant cours, études, recherche, auto-évaluations, quiz, visionnements et travaux.

Structure des modules: À l'intérieur de chacun des modules, vous retrouverez les informations suivantes :

• INFORMATION GÉNÉRALE : Chaque module comporte une section Moodle qui permet de consulter les informations suivantes:

1. Introduction : Texte introduisant le contenu du module
2. Objectifs spécifiques : Présentation des objectifs spécifiques directement rattachés aux apprentissages à faire pour chacun des modules.
3. Activités d'apprentissage : Directives détaillant le travail à faire pour un module donné.
4. Calendrier de disponibilité : Durée de la disponibilité des évaluations sommatives en ligne sur le site Moodle.

• THÈMES : Chacun des thèmes d’un module comporte des liens qui permettent de télécharger :

1. Ressources didactiques : Les ressources didactiques (présentations, textes, vidéos, clips, consignes spécifiques, etc.) sont regroupées dans cette section.
2. Évaluations formatives (exercices) : L'évaluation formative n'est pas notée. Ces activités d'évaluation formative vous préparent à l'évaluation sommative. Les évaluations formatives permettent un jugement en cours d'apprentissage, une rétroaction et des correctifs. Leur but consiste à favoriser une amélioration de l'apprentissage pour mieux performer aux évaluations sommatives, mais surtout de mieux comprendre les enjeux liés au cours. Il est donc très important de les faire consciencieusement.  Les exercices sont tirés d’anciens examens. Les énoncés et les solutions sont disponibles.
3. Évaluations formatives (auto-évaluations) :  Ce sont des tests faits en lignes pour lesquels vous avez deux occasions de répondre à un questionnaire comportant 5 questions. Par la suite, vous pouvez passer à l’évaluation sommative.
4. Évaluations sommatives (Quiz) : Ce sont des tests identiques aux précédents, mais dont le résultat comptera dans la pondération de votre résultat final. Ces évaluations ne seront disponibles que les semaines où vous devrez compléter une évaluation sommative.

Déroulement d’un cours type d’une journée (en version 6 semaines)

1. Début de matinée : Les cours commencent en matinée par une revue de l'actualité énergétique et une présentation par l'enseignant. Une discussion générale vient clore cette première activité de la journée.
2. Matinée : Ensuite, si besoin est et si le temps le permet, l’enseignant présente un des thèmes du module plus ou moins exhaustivement, en fonction du temps disponible. Une discussion s’en suit. Parfois, ce sont des invités qui interviennent dans cette partie du cours.
3. Fin de matinée : Les participants sont invités à réfléchir et à discuter en petits groupes sur un sujet, à réaliser une étude.
4. Début pm : Cette discussion résulte en une courte présentation préparée par les étudiants. Au retour des petits groupes, chaque équipe présente le résultat de sa réflexion sous la forme d'une présentation de 3-4 pages. Chaque présentation est suivie d'une période discussion.
5. Fin pm : Comme il est impossible de déterminer combien de temps tout cela va durer en raison de la variabilité des discussions, peut-être qu’une autre présentation de l’un des thèmes du module à l'étude sera ajoutée en fin de journée. Parfois aussi, une discussion sera incluse pour discuter l'actualité du domaine de l'énergie, une annonce gouvernementale. Enfin, un problème soumis AVANT le cours pourra être résolu en classe en fonction du temps qui restera en fin de journée.

Déroulement d’un cours type d’une journée (en version 13 semaines)

1. Début du cours : Les cours commencent par une séance de questions/Réponses. Puis, par une revue de l'actualité énergétique. Enfin, par une présentation "résumé" de l'enseignant qui aborde plusieurs thèmes d'un module. Une activité de durée variable est réalisée. Une discussion générale vient clore cette première activité du cours. La réflexion se poursuit pendant la pause.
2. Après la pause: L’enseignant poursuit l'activité ou continue le résumé du module ou commence le résumé d'un autre module. Une activité de durée variable est réalisée. Une discussion générale vient clore cette seconde activité du cours. Parfois, ce sont des invités qui interviennent le cours.
3. Fin du cours : Comme il est impossible de déterminer combien de temps tout cela va durer en raison de la variabilité des discussions, cette période sera de durée variable en fin de journée. Elle concerne des réponses aux questions des étudiants (En plénière ou en sous-groupe ou en particulier).