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École de technologie supérieure
Département de génie mécanique
Responsable(s) de cours : Daniel Rousse


PLAN DE COURS

Automne 2019
ENR810 : Énergies renouvelables (3 crédits)



Préalables
Aucun préalable requis




Descriptif du cours
À la fin de ce cours, l’étudiant sera en mesure :
• d’identifier les principales sources d’énergie renouvelable et leurs modes d’exploitation;
• de réaliser des bilans énergétiques de base mis en œuvre pour la conversion des énergies renouvelables ;
• de modéliser la production de différentes technologies d'énergies renouvelables;
• d’identifier les convertisseurs constituant l’interface entre la source d’énergie renouvelable et le réseau électrique auquel elle sera connectée.

Types d’énergies renouvelables. État actuel des énergies renouvelables dans le monde et perspectives futures. Cycle énergétique sur la terre. Énergie solaire : disponibilité, conversion et applications de l’énergie solaire, capteurs thermiques et photovoltaïques. Énergie éolienne : disponibilité et développement. Énergie des marées et des vagues : disponibilité et modes de conversion. Énergie hydroélectrique : impact environnemental. Biomasse : sources de résidus agricoles, forestiers, urbains. Modes de transformation. Énergie du sol : types de systèmes géothermiques. Stockage thermique et stockage d’énergie à haute qualité : piles à combustibles, super-condensateurs, volant d’inertie, hydrogène, bassins hydrauliques. Dispositifs de conversion de l’énergie: alternateurs, convertisseurs d’électronique de puissance, réseau électrique. Analyse socio-économique et analyse de cycle de vie de systèmes à énergies renouvelables.

Séances de travaux pratiques couvrant les aspects mécaniques et électriques : problèmes typiques touchant les énergies renouvelables, utilisation de logiciels reliés aux énergies renouvelables. Projet de session.

Offert en vidéoconférence si un nombre suffisant d’inscriptions provenant de l’UQAR ou de l’UQAC le justifie.



Objectifs du cours

1.    Comprendre les enjeux énergétiques mondiaux et québécois.

1.1          Connaître la distribution géopolitique des différentes sources d’énergie;

1.2          Comprendre tous les impacts liés à l’utilisation des carburants fossiles;

1.3          Identifier les opportunités d’implantation des énergies nouvelles;

1.4          Identifier les principales sources d’énergies renouvelables et leurs modes d’exploitation;

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

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

2.1          Analyser les cycles thermodynamiques de base et les bilans énergétiques mis en œuvre pour la conversion des énergies renouvelables;

2.2          Effectuer des analyses de performance énergétique et économique de base pour des équipements ou des installations ayant trait aux énergies renouvelables;

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 sociaux, économiques et techniques.

3.    Connaître les diverses applications en ingénierie où les énergies nouvelles peuvent 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 de différentes technologies d'énergies renouvelables;

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

3.4        Identifier les convertisseurs électroniques de puissance constituant l’interface entre la source d’énergie renouvelable 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 au XXIe siècle.




Stratégies pédagogiques

 

En classe :

Hors classe (le dossier de cours) :

Capsules de formation thématiques (professeurs)

Modules de formation en ligne (à partir de 2019)

Capsules de formation thématiques (invités)

Lecture complémentaire, étude et recherche bibliographique

Évaluation formative (discussions, questions/réponses)

Évalution formative en ligne en direct (discussions, questions) 

Évaluation sommative (présentation et examen)

Préparation des examens, d'un article et d'une présentation

Les capsules de formation thématiques s’étendent, en moyenne, sur la moitié du temps de classe.  Elle sont soutenues par des documents visuels, particulièrement des transparents, notes de cours, projections électroniques, bandes vidéos, démonstrations et exercices.  Elles visent à exposer la théorie mais surtout à en présenter les applications, à préciser des concepts et enfin à stimuler l’intérêt pour cette discipline.  Le cours fonctionne en assumant que les étudiants se préparent avant de se présenter en classe lorsque les capsules sont présentées en classe ou en direct à partir de sites distants.  Certaines capsules sont disponibles en ligne et d'autres sont présentées en direct mais en ligne à partir de sites distants. Il faut compter environ 3 heures par semaine de travail pour assimilier les capsules en supplément de leur durée en classe ou en ligne).

Les questions sont adressées dans les deux sens.  D’une part, le professeur ou son invité effectue des pauses pour permettre de vérifier la transmission de la matière et adresse aussi des questions spécifiques à des individus.  D’autre part, les étudiants sont invités à interrompre le cours des énoncés (en classe ou en ligne en direct) dès qu’une difficulté survient.  Pour les capsules en ligne, les questions sont posées sur le web.

Des capsules de mise à niveau permettent à un ingénieur électrique de s’initier aux concepts fondamentaux de thermo-fluide (thermodynamique, écoulements, pertes de charge, échangeurs, rayonnement solaire, aérodynamique, etc.) en vue de greffer ce savoir aux notions d’énergies renouvelables présentées dans le cours.  Inversement, elles permettent à un ingénieur mécanique de se familiariser avec les notions de base en électricité (puissance, transmission, conversion, impédance, courant DC et AC, etc.). 




Utilisation d’appareils électroniques

Permise même pendant les examens mais avec les fonctions de communication fermées




Horaire
Groupe Jour Heure Activité
01 Mercredi 13:30 - 17:00 Activité de cours
02 Mercredi 18:00 - 21:30 Activité de cours



Coordonnées de l’enseignant
Groupe Nom Activité Courriel Local Disponibilité
01 Daniel Rousse Activité de cours Daniel.Rousse@etsmtl.ca A-2140
02 Daniel Rousse Activité de cours Daniel.Rousse@etsmtl.ca A-2140



Cours

Pour débuter, ce cours présente une introduction à l’énergie et à l’évolution de son utilisation dans la société industrielle. Par la suite, des notions économiques, politiques, géopolitiques et historiques sont discutées afin de présenter la situation énergétique mondiale et celle du Québec. Le reste du cours est consacré aux technologies des énergies renouvelables. Des liens sont effectués avec les autres cours du cursus de la concentration en énergies nouvelles et en efficacité énergétique.




Laboratoires et travaux pratiques

Aucun, hormis un débat sur un enjeu sociétal relatif à l’énergie




Évaluation

Évaluation

Rôle de l’évaluation des apprentissages

  • Sommative : jugement à terme ou somme des connaissances, jugement définitif sans rétroaction possible.  BUT : prise de décision
  • Formative : jugement en cours d'apprentissage, jugement qui permet la rétroaction et les correctifs.  BUT : amélioration de l'apprentissage

Évaluation formative

Il s’agit des activités de contrôle et de régulation de la compréhension, orientées vers l’atteinte des objectifs du cours et vers la réussite des activités d’évaluation sommative, qui consistent en :

  • des questions orales adressées à l’auditoire et commentées par l’enseignant (en classe, en direct sur le web et posées par écrit si le contenu est une capsule sur le web);
  • des discussions en classe (en classe, en direct sur le web);
  • des lectures individuelles, des tests en ligne où chacun peut améliorer sa compréhension du sujet;
  • des séminaires où chacun peut s’exprimer et corriger sa perception d’un enjeu particulier.

Évaluation sommative

Examens partiels : Ces évaluations sont de type livre ouvert où l’usage de la calculatrice est permis, hormis celle qui peut être installée sur un téléphone ou ordinateur portables.  Lors de ces évaluations, les étudiants ont accès à leur dossier de cours et à tout autre outil de référence.  En plus de résoudre le problème (80%), les étudiants sont invités à d’abord décrire brièvement leur méthodologie pour obtenir la solution (10%) et par la suite à commenter leur solution (10%). Ces examens ne sont pas cumulatifs.  Leur pondération est de 35% chacun pour un total de 70%. Il faut obtenir 50% à chacun des examens pour passer le cours.

Séminaire : Une équipe d’étudiants (4-5) prépare une recherche sur un sujet déterminé en début de session. Le sujet sera choisi à la semaine 2 et approuvé à la semaine 3.  Le sujet sera présenté devant la classe lors de la période réservée à l’examen final.  Chaque participant est appelé à noter toutes les présentations orales. Les professeurs évaluent les présentations de même que la qualité des discussions qui suivent les présentations.  La pondération de cette présentation est de 10%.

Article scientifique : L’équipe remet à l’équipe professorale une recherche (copie papier recto-verso) et une version électronique (respectant le format demandé) de la recherche qu’ils ont rédigée sur le sujet qu’ils ont abordé.  Cette recherche, présentée sous forme d’article scientifique, compte pour 20% de la note totale obtenue.

Activités

Semaine d’activités
Cours régulier sur 13 semaines

Période de cours  
Cours comprimé sur 6 semaines

Période de cours  
Cours comprimé sur 36 périodes

%

Formation des équipes

Semaine 1

Semaine 1

Jour 1, Période 3

-

Choix de projet

Semaine 3

Semaine 1

Jour 1, Période 4

-

Examen intra 1

Semaine 6

-

-

35

Examen intra 2

Semaine 12

Semaine 6

Jour 5, Période 10

35

Séminaire scientifique

Semaine 13

Semaine 6

Jour 6, Période 11-12

10

Remise de l’article

Semaine 13

Semaine 6

Jour 6, Période 11

20

Note: pour le cours comprimé, il n'y a qu'un seul examen qui devient cummulatif et compte pour 70% de la note totale.




Dates des examens intra
Groupe(s) Date
1, 2 9 octobre 2019



Politique de retard des travaux
Tout travail (devoir pratique, rapport de laboratoire, rapport de projet, etc.) remis en retard sans motif valable, c’est-à-dire autre que ceux mentionnés dans le Règlement des études (1er cycle, article 7.2.7 b / cycles supérieurs, article 6.5.4 b) se verra attribuer la note zéro, à moins que d’autres dispositions ne soient communiquées par écrit par l’enseignant dans les consignes de chaque travail à remettre ou dans le plan de cours pour l’ensemble des travaux.

Dispositions additionnelles

Une équipe ne peut invoquer le fait qu’un ou plusieurs membres n’aient pu livrer à temps une partie du travail qui leur était confié pour justifier un retard sauf si TOUS les membres de l’équipe ont un motif valable tels que ceux mentionnés dans le Règlement des études cité plus haut.




Absence à un examen
Dans les cinq (5) jours ouvrables suivant la tenue de son examen, l’étudiant devra justifier son absence d’un examen durant le trimestre auprès de la coordonnatrice – Affaires départementales qui en référera au directeur de département. Pour un examen final, l’étudiant devra justifier son absence auprès du Bureau du registraire. Toute absence non justifiée par un motif majeur (maladie certifiée par un billet de médecin, décès d’un parent immédiat ou autre) à un examen entraînera l’attribution de la note (0).



Plagiat et fraude
Les clauses du « Règlement sur les infractions de nature académique de l’ÉTS » s’appliquent dans ce cours ainsi que dans tous les cours du département. Les étudiants doivent consulter le Règlement sur les infractions de nature académique (https://www.etsmtl.ca/A-propos/Direction/Politiques-reglements/Infractions_nature_academique.pdf ) pour identifier les actes considérés comme étant des infractions de nature académique ainsi que prendre connaissance des sanctions prévues à cet effet.  À l’ÉTS, le respect de la propriété intellectuelle est une valeur essentielle et les étudiants sont invités à consulter la page Citer, pas plagier ! (https://www.etsmtl.ca/Etudiants-actuels/Baccalaureat/Citer-pas-plagier).



Documentation obligatoire

Manuel du cours : Aucun

Autre documentation obligatoire : Cette documentation est disponible sur Moodle.  De la documentation complémentaire est aussi disponible.




Ouvrages de références

Sur le site Moodle




Adresse internet du site de cours et autres liens utiles

Ena.etsmtl.ca




Autres informations

Le champ d’étude de l’énergie est en mutation constante. Ainsi, les notes de cours sont mises à jour à CHAQUE occurrence du cours afin de refléter l’évolution des disciplines qui y sont abordées.

Assurez-vous de télécharger les versions les plus récentes des notes de cours mises à votre disposition sur le site du cours par l’équipe de professeurs et d’invités.

À partir de 2019, ce cours sera en transformation pour adopter une formule hybride. L'objectif est de permettre plus de flexibilité aux étudiants qui le suivent et d'atteindre ainsi davantage de personnes potentiellement intéressées à le suivre. En bref: 1) davantage de contenu web sera développé; 2) plusieurs évaluations seront en ligne; 3) plusieurs capsules de formation seront en ligne; 4) plusieurs capsules seront diffusées en direct sur le web à partir de sites distants; 5) plusieurs séances de consultation seront réalisées en ligne. Cette transformation mènera à la création d'un second cours de 3 crédits car davantage de matériel sera aussi développé. Nous sommes désolés des inconvénients causés par cette transformation qui, bien entendu, ne pourra se faire sans quelques accrocs de parcours. Le calendrier des modifications s'échelonne de septembre 2019 à septembre 2021.