Au cours de cette première étape, vous chercherez à acquérir l'ensemble des concepts et à maîtriser les outils qui vous permettront ultérieurement d'approfondir vos connaissances.

Cet enseignement ne traite pas en détail des bases de thermodynamique, supposées déjà connues. Des séances de rappels sont toutefois proposées. Il vous est recommandé de les parcourir au moins une fois rapidement, ne serait-ce que pour vous familiarisier avec les notations utilisées.

Il importe en particulier que vous compreniez bien les notions de système ouvert ou fermé et celle d'enthalpie, car elles seront utilisées en permanence ultérieurement. De la même manière, bien que les propriétés des fluides soient supposées connues, l'expérience prouve que des rappels ne sont généralement pas inutiles, notamment sur leur représentation dans les différents diagrammes thermodynamiques.

C'est aussi au cours de cette étape que vous ferez l'apprentissage du simulateur que vous utiliserez tout au cours de cet enseignement pour modéliser les systèmes énergétiques. Vous disposez pour cela d'une séance de présentation générale, qui vous fera découvrir les fonctionnalités du progiciel, et surtout de deux exemples de construction pas à pas de modèles (turbines à gaz à cycle fermé, cycle de centrale à vapeur), qui vous permettront de prendre en mains l'outil.

L'enseignement de l'énergétique comporte deux grands volets, de nature très différente mais de difficulté semblable :

• d'une part celui de la modélisation des technologies étudiées, qui relève essentiellement de la thermodynamique appliquée
• d'autre part celui de la compréhension des technologies mises en oeuvre, qui diffèrent assez profondément selon le type de machine

Dans ces séances, vous aurez à étudier des séances relevant de chacun de ces deux volets, quelquefois totalement séparés, quelquefois combinés. Prenez bien le temps d'étudier les technologies présentées, et n'hésitez pas à compléter les informations qui vous sont fournies, car elles sont nécessairement succinctes et incomplètes. Vous trouverez pour cela des références externes, notamment aux Techniques de l'Ingénieur, que nous vous recommandons de consulter.

Comme vous le verrez, les technologies énergétiques peuvent être considérées comme des systèmes mettant en jeu un nombre limité de composants, dont il importe de bien comprendre le comportement. La progression proposée consiste donc à vous faire d'abord étudier les composants, puis ensuite les systèmes.

Afin que vous puissiez entrer rapidement dans le vif du sujet, vous commencerez par étudier deux types de composants, ceux qui permettent de réaliser d'une part des compressions et détentes, et d'autre part des échauffements et refroidissements de fluides. Avec ce bagage, vous pourrez étudier les cycles de base d'une turbine à gaz à cycle fermé et celui d'une centrale à vapeur.

Au même titre que celle des technologies, l'étude des cycles de base revêt une très grande importance, car, si elle est bien faite, elle vous permettra de structurer durablement vos connaissances en énergétique. La double approche discursive et graphique qui est ici proposée vous aidera dans cette tâche.

Une séance préalable traitant des généralités sur les cycles introduira les principaux concepts utilisés dans ce contexte.

Un clic sur l'une des séances vous donne un accès direct au module Diapason correspondant.

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Consolidation des notions (deuxième étape)

La première étape vous a permis d'acquérir les concepts de base de la discipline et d'apprendre à utiliser Thermoptim pour modéliser les cycles de base.

Au cours de cette deuxième étape, vous commencerez par consolider vos connaissances en étudiant quelques compléments théoriques (notamment sur les échangeurs), et en analysant des variantes des cycles de base. Dans un second temps vous aborderez les cycles combinés et la cogénération.

Les cycles étudiés devenant plus complexes, les modèles que vous étudierez vous demanderont davantage de travail que les précédents. Des compléments de modélisation avec Thermoptim vous seront présentés.

Les échangeurs de chaleurs sont des appareils permettant de transférer de la chaleur entre deux fluides à des températures différentes. A ce titre, ils jouent un rôle fondamental dans de nombreuses technologies énergétiques.

Bien que leur mode de fonctionnement soit généralement simple, étant donné qu'il s'agit de composants fixes, sans pièces en mouvement, l'expérience montre que de nombreuses difficultés surgissent lorsqu'il s'agit de les paramétrer judicieusement.

Au cours de cette étape, vous vous familiariserez avec les échangeurs de chaleur et vous apprendrez à les modéliser.

Thermoptim est un progiciel qui permet de beaucoup faciliter (et de sécuriser) la modélisation des systèmes énergétiques. Il n'en reste pas moins que son utilisation demande un certain nombre de précautions dès lors que vous vous intéressez à des technologies complexes, notamment si elles mettent en jeu des fluides différents, avec des mélanges et des combustions, ainsi que lorsque des échangeurs interviennent.

Une séance Diapason particulière, intitulée "Trucs et astuces avec Thermoptim", vous apprendra à maîtriser ces difficultés.

Maintenant que vous maîtrisez les cycles de base, vous allez étudier leurs variantes et des cycles plus complexes. Vous étudierez ainsi les cycles des :

• turbines à gaz à régénération
• centrales à vapeur à prélèvement et régénération
• cycles combinés
• installations de cogénération