Introduction
Durée d'apprentissage : 40 minutes
Description
Ce module est consacré au bilan énergétique d'une chaîne de transformation de l'énergie, à petite ou moyenne échelle, dont l'état change au fil du temps (système dynamique). L'exemple utilisé est celui d'un réseau de chauffage urbain alimenté par plusieurs sources d'énergie. Les différents usages de ce bilan sont décrits ainsi que les données nécessaires, selon leur origine (mesures ou modèles). Trois outils de présentations spécifiques des données de bilan dynamique sont introduits : profils temporels de puissance, bilan d'énergie cumulée sur une période, monotone de puissance. Ils font l'objet d'exercices d'application.
Ce module complète le module 1_5 avec des outils plus destinés aux techniciens et ingénieurs.
Public / niveau
L1, L2 ou L3 scientifique ou technologique, écoles d'ingénieur
L1, L2 ou L3 en économie/gestion, écoles de commerces (disposant des pré-requis techniques)
Ce module introduit des outils pour évaluer, sous l'angle du bilan énergétique (exploitable ensuite comme entrée du bilan économique et environnemental)
des projets concrets d'installations fondées sur différentes technologies énergétiques,
ou, de manière prospective plus large, la place de ces technologies dans une perspective de transition énergétique.
Prérequis
Bonne maîtrise des unités de puissance et d'énergie. Connaissance de base sur le fonctionnement et les calculs élémentaires d'au moins un grand type d'installation énergétique (systèmes électriques ou thermiques ; moteurs).
Il est nécessaire d'avoir suivi les modules 1_1 (Bases physiques de l'énergie), 1_2 (Concept de chaîne énergétique) et 1_5 (Description et analyse d'une chaîne énergétique à partir de son bilan)
Objectifs pédagogiques
Définir le bilan énergétique dynamique en puissance, ses principes, les objets auxquels il s'applique, et ses utilisations
Identifier les facteurs de variabilité temporelle d'une chaine énergétique (pourquoi elle est le plus souvent dynamique)
Etablir et analyser le profil temporel des puissances d'une installation énergétique. En déduire des informations sur le fonctionnement de l'installation
Exploiter le profil temporel de puissance d'une installation pour construire un bilan des quantités d'énergies échangées au cours d'une période donnée
Analyser le bilan énergétique d'une installation pour en déduire des quantités d'énergie non mesurées (pertes, ...) ou des indicateurs pertinents (rendement ; taux ou facteur de charge, ...)
Exploiter le profil temporel de puissance pour construire la monotone des puissances ; analyser la monotone des puissances pour en tirer les informations principales (par exemple, durée et intensité des périodes de base et de pointe).
Proposition d'utilisation
Les exercices proposés peuvent être réalisés en auto-apprentissage, mais peuvent aussi être exploités en classe (cours ou travaux dirigés/travaux pratiques/projets). Les données utilisées sont disponibles dans un format Feuille de calcul.
Des exercices similaires peuvent être imaginés facilement sur la base de données analogues, réelles ou fictives pour d'autres types de chaines énergétiques que les réseaux de chauffage urbain :
réseaux électriques et centrales de production avec les données RTE ;
consommation électrique individuelle avec données Enedis/Linky ;
besoins de chauffage d'un bâtiment estimés par simulation thermique dynamique (Ex TRNSYS, COMFIE/PLEIADES)
Ce module 2_1 est un pré-requis des modules 2_2 et 2_3 (analyse technico économique et coût global) et 2_5 (Evaluation environnementale d'un système énergétique : l'ACV), qui s'appuient sur les différents outils de bilan énergétique présentés ici.
