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Licence Sciences, Technologies, Santé
MENTION MÉCANIQUE

Energie et Environnement (2A110)

Descriptif de l'Unité

Volumes horaires globaux : CM : 20h, TD : 32h et TP : 8h

Nombre de crédits : 6 ECTS

Parcours et Période : Complémentaire mécanique : S4

Objectifs de l'Unité d'Enseignement

Sans énergie abondante et peu onéreuse, le niveau de vie en Europe au sens large (éducation, santé, alimentation, espérance de vie, protection sociale, loisirs) serait très inférieur à ce qu’il est aujourd’hui. Or, l’utilisation croissante et intensive de l’énergie fossile depuis plus de cent cinquante ans, aujourd’hui encore accélérée par la forte croissance démographique mondiale et l’élévation significative du niveau de vie dans les pays émergents, conduit à envisager l’épuisement des sources les plus faciles d’accès d’ici une à deux générations. Au péril économique s’ajoute le péril environnemental lié à l’augmentation de la concentration des gaz à effet de serre due, entre autres, à l’emploi des combustibles fossiles, dont les conséquences pourraient être considérables pour le climat, l’agriculture, la santé, etc. Il est donc urgent de changer de mode de production et de consommation de l’énergie. Les énergies renouvelables sont susceptibles de répondre à une partie de la demande énergétique en Europe, dans un contexte d’économie et de gestion intelligente de l’énergie.

Les objectifs que fixe l'UE sont destinés à introduire ces problématiques et à mieux cerner les réponses à apporter aux défis mêlant simultanément enjeux énergétiques et environnementaux :

  • Reprendre les notions de base de thermodynamique et de transferts d’énergie pour les appliquer à des questions liées aux préoccupations environnementales.
  • Recenser les besoins énergétiques actuels et potentiels dans le monde, les différentes sources d’énergie, décrire et comprendre les performances de chaque source.
  • Étudier le dimensionnement de différentes installations (solaires, système géothermal, centrale nucléaire...). Evaluer leur impact sur l’environnement.
  • Appréhender la physique des transferts de chaleur pour modéliser au premier ordre leur implication dans des phénomènes vitaux tel que l’effet de serre.
  • Comprendre les limitations inhérentes aux modèles proposés.

Contenu de l’Unité d’Enseignement

  • Rappels sur le concept d’énergie (définitions – rappels sur l’énergie – unités – équivalences – ordres de grandeur – conservation de l’énergie totale / dégradation de la qualité de l’énergie).
  • Présentation des besoins énergétiques et potentiels dans le monde : consommation, panorama des sources d’énergie, implications et prévisions.
  • Analyse de 3 chaînes de conversion d’énergies : 1) mécanique vers électrique (exemple de l'éolienne) ; 2) thermique vers mécanique puis électrique (exemple de la géothermie) ; 3) solaire vers électrique (exemple du photovoltaïque). Fondements physiques – avantages – inconvénients – cycle de vie – ordres de grandeur – étude de cas – efficacités globales et rendements de transformation
  • Introduction à la physique des transferts thermiques. Applications aux transferts dans le domaine de l’énergétique.
  • Thermodynamique et environnement : effet de serre, le climat comme machine thermique.

Travaux pratiques : 2 TP parmi les 3 installations suivantes :

  • chambre de combustion industrielle (énergie primaire)
  • mini-centrale hydroélectrique
  • mini-centrale photovoltaïque

Pré-requis

UE « Eléments de Thermodynamique et Thermique » (LA200) du 1 er semestre

Références bibliographiques

  • J.-P. Perez, "Thermodynamique, fondements et applications", Ed. Masson.
  • Y.A. Cengel et M.A. Bones, "Thermodynamics, an engineering approach", Ed. MacGraw-Hill College
  • F. Meunier, "Domestiquer l'effet de serre: énergies et développement durable", Ed. Dunod

Compétences développées dans l’unité

  • Formaliser la démarche de résolution d'un problème thermodynamique
  • Quantifier et qualifier (notion de dégradation d'énergie) des bilans énergétiques
  • Développer un sens critique sur les notions de gestion de l'énergie

La fiche UE est disponible ici.

Tony Valier-Brasier - 20/11/15

Traductions :

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