Enjeux énergétiques et ingénierie des systèmes bas carbone (ENERGIES)

Campus

Campus Arts et Métiers d'Aix-en-Provence

Objectifs

Amener le futur ingénieur à un niveau d’expertise lui permettant de prendre des décisions pertinentes en réponse aux problèmes de conception de systèmes dans lesquels l’efficacité énergétique est plus particulièrement visée.

A partir d’une analyse et d’un bilan énergétique, il saura proposer des solutions efficaces, économiquement viables, conduisant à une réduction des consommations d’énergies primaires et à une diminution des impacts environnementaux. Il acquerra des compétences sur la compréhension des enjeux énergétiques ainsi que dans la mise en œuvre de solutions énergétiques efficaces, novatrices, renouvelables et peu carbonées, depuis la maîtrise des choix d’une technologie jusqu’à son implantation.

Cette démarche scientifique et technologique acquise par l’étudiant est indissociable d’une bonne compréhension du contexte énergétique global. C’est pourquoi, une part importante des enseignements est consacrée au contexte géopolitique mondial et à la structuration physique, économique et sociale des flux d’énergies.

Les ingénieurs de l’expertise « Enjeux énergétiques et ingénierie des systèmes bas carbone» ont les compétences spécifiques suivantes :

• Choisir et dimensionner un système de production ou de stockage d’énergie en fonction de contraintes multiples.
• Piloter des projets industriels et technologiques, de R&D et de conception dans le domaine de l’efficacité énergétique.
• Etre partie prenante dans la définition des axes stratégiques des entreprises privées ou publiques sur les domaines énergétiques et environnementaux.
• Créer et développer des entreprises et des activités innovantes.
• Mener à bien une veille technologique, économique, stratégique et prospective dans les secteurs d’avenir.

Spécificité : 2 cursus possibles

Cette formation peut être réalisée :

• Sous statut étudiant classique.

• Sous la forme d’un contrat de professionnalisation de 12 mois.
  Pendant cette période, l’apprenant est donc salarié d’une entreprise (au minimum 80% du SMIC) et alterne des périodes à l’École et en entreprise.

Programme

• Module 1 (50 h) : Bâtir une politique énergétique

Quels sont les objectifs au regard du contexte économique, juridique et sociétal ?

Présentation la plus complète possible de l’environnement dans lequel se situent les problèmes liés à l’énergie :
• Histoire de l’utilisation de l’énergie, potentiel énergétique terrestre, contexte géopolitique mondial, prospective énergétique
• Production et distribution de l’énergie (panorama des sources de production, de transport et de réseaux d’énergie),
• Régulation et dérégulation du marché de l’énergie (aspect économique),
• Cadre législatif et réglementaire,
• Biodiversité et climat (impact environnemental, sociétal et sociologique),
• Management des grands projets dans le domaine des énergies,
• La controverse scientifique (introduction à la méthode scientifique, rhétorique, structuration de l’argumentation et débats)
• Analyse du cycle de vie

• Module 2 (50 h) : Accroitre l’Efficacité Énergétique : stratégie de conception

Comment atteindre nos objectifs ?

Dans ce second module, l’accent sera mis sur l’aspect méthodologique, ou comment aborder un problème énergétique en général, le développement des principaux systèmes de production et de stockage d’énergie, ou un problème d’efficacité énergétique d’un projet.
Comment à partir d’un problème donné, aboutir aux éléments permettant de satisfaire au mieux la problématique énergétique du système. Les compétences acquises en première et deuxième année seront ici pleinement utilisées pour alimenter la réflexion.

• Moyens de production et stockage d’énergie,
Principe de fonctionnement, avantages / inconvénients, performances, enjeux et verrous scientifiques, stratégie d’implantation. Systèmes ciblés (renouvelables ou non) : éolien, photovoltaïque, hydroélectrique, nucléaire, centrales biomasses.
• L'audit énergétique,
Analyser les installations ou les systèmes en vue de déterminer le potentiel d'économies d'énergie, ceci en utilisant des méthodes et moyens adaptés à la situation (ensemble urbain. locaux, processus de fabrication, machine, composant). L’analyse des solutions intègre notamment une analyse de cycle de vie.
• L'efficacité énergétique,
A partir d’une situation évaluée par un audit, élaborer une solution permettant d’optimiser l’efficacité énergétique du système analysé basée sur une analyse technico-économique, dans un éventail de solutions possibles.
• Le renouvelable et le décarboné.
Un accent particulier est mis sur les solutions énergétiques de type renouvelable et dont l’impact (notamment carbone) est réduit, considérant les enjeux majeurs de dérèglement climatique et de problème d’approvisionnement des ressources

• Module 3 (50 h) : Intégrer des nouvelles énergies : stratégies d’optimisation

Focus sur quatre technologies et thématiques.

Dans le premier module, le problème a été posé et contextualisé sur le plan énergétique, économique, sociétal et environnemental.
Dans le second module, l’apprenant acquiert des éléments propres à structurer sa réflexion et à orienter sa prise de décision en matière de recherche d’une meilleure efficacité énergétique et de la solution énergétique pertinente vis-à-vis des objectifs.

Dans ce dernier module, l’attention va être portée plus spécifiquement sur des installations ENR innovantes dont l’activité se développe fortement en ce moment.
L’objectif est de donner à l’étudiant les éléments lui permettant de décrire, modéliser, commander, intégrer et enfin effectuer des essais et mesures sur ces installations ENR particulières. Ce module permet également d’appréhender les détails techniques et scientifiques des systèmes énergétiques en général.

A partir de 2022, trois thèmes seront plus particulièrement abordés. Ils sont en relation directe avec les travaux de recherche et développements industriels conduits par les équipes d’enseignants-chercheurs. Ces thèmes, sont les éléments structurants du laboratoire Lispen d’Aix-en-Provence.

• Photovoltaïque.
L’aspect lié au phénomène physique photovoltaïque étant rapidement abordé, ce sont plus particulièrement les volets liés aux choix du type de panneaux et à leur intégration qui seront étudiés. Cela nécessite de maîtriser des aspects très divers, depuis la connaissance et la détermination des structures porteuses jusqu’à la gestion de la production d’énergie.

• La cogénération.
C’est aujourd’hui un parent pauvre de la production d’électricité et de chaleur en France. Les solutions étudiées vont de la micro-centrale à l’échelle de la maison individuelle, à l’unité de plusieurs mégawatts, toutes concourent à l’accroissement important de l’efficacité énergétique d’un procédé de production d’énergie électrique.

• Pile à Combustible (hydrogène).
L’hydrogène est un vecteur de stockage important qui permet de palier les problématiques d’intermittences liées au développement des ENR. Par le biais d’un électrolyseur, on peut convertir de l’énergie électrique en hydrogène stockable et réutilisable a posteriori sous forme d’électricité par le biais d’une pile à combustible. Ainsi ces technologies constituent une des solutions à apporter à la nécessaire transition de nos moyens de production d’énergie. L’accent sera mis sur leurs aspects techniques, industriels et économique, mais également sur les perspectives à moyen / long terme de ce vecteur et les solutions de production d’hydrogène « vert ».

• Les micro-réseaux (ou microgrids).
Un micro-réseau est un système qui couple moyens de production, de stockage et réseau d’énergie. Plus particulièrement utilisés dans des endroits isolés, ils permettent d’envisager l’autonomie partielle ou complète d’un territoire et la maîtrise de ses technologies, et de ses indicateurs de performance (énergétique, environnementale, économique et sociétal). Par des effets d’échelle, ils peuvent être généralisables à la planification énergétique d’une région, et permettent de simuler l’utilisation des différents vecteurs d’énergies et moyens de production au fil de la journée. L’accent sera mis sur les micro-réseaux électriques.

Principaux animateurs scientifiques et pédagogiques de l’expertise

Enseignants-chercheurs d'Arts et Métiers : Pierre GARAMBOIS, Camille FAVAREL, Florian HUET, Julien GOMAND et Alain LAGIER

Intervenants extérieurs : EDF, CEA, VINCI Energies, ENEDIS, ENOGIA, Acelor Mittal, Alstom Hydrogen Power, diverses PME…

Plateforme technologique associée

Plateau technique du laboratoire Lispen du campus d’Aix-en-Provence

Modalités d’évaluation

Contrôle continu et tests en fin de module.

Partenaires

• Industriels

EDF, EDF EN, EDF Optimal solutions, ENEDIS, GRDF, CEA, INES, ENOGIA, AREVA, VINCI Energies, Alstom Hydrogen Power

• Institutionnels

Capénergies, Club H2 PACA

Entreprises visées

Toutes les entreprises du domaine de l’énergie ainsi que toutes les industries qui souhaitent améliorer leur efficacité énergétique.

Informations pratiques

Cursus ÉTUDIANT

• Niveau requis : Posséder un niveau « Master 1 » en Sciences et Technologies
• Niveau international équivalent : M2
• Langue de cours : Français
• Période : Fin septembre à début février en cours + février à septembre en entreprise
• Nombre d’heures
  • 150 h de cours et conférences spécifiques
  • 128 h de projet
• Crédits ECTS 13

Cursus CONTRAT DE PROFESSIONNALISATION

• Niveau requis : Posséder un niveau "Master 1" en Sciences et Technologies
• Niveau international équivalent : M2
• Langue de cours : Français
• Période : de septembre à fin août
• Nombre d’heures :
  • 150 h de cours et conférences spécifiques (identiques au cursus étudiant)
  • 40 semaines en entreprise
• En pratique, le 1er semestre est identique au cursus étudiant pour les cours, à l’exception des jours de projet de fin d’étude qui se déroulent en entreprise pour les étudiants en contrat de professionnalisation. Le deuxième semestre est identique (en entreprise) pour les deux cursus.
• Crédits ECTS : 13

Contact

Responsable pédagogique de l’expertise : pierre.garambois@ensam.eu
Direction des relations avec les entreprises : magali.fournie@ensam.eu
Service Scolarité Programme Grande Ecole et questions administratives : Christine LABBÉ et Alexandra PRANGÈRE : contrats.pros.aix@ensam.eu

Mots clés

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