La quatrième partie de ce guide est consacrée à la présentation d'une série d'activités pédagogiques d'approfondissement des notions présentées dans les seconde et troisième parties.

A ce stade l'élève est devenu très autonome et est souvent capable de naviguer seul dans les ressources qui sont à sa disposition. A l'instar de ce qui a été fait dans la troisième partie, nous passerons brièvement en revue ces ressources, en fournissant quelques indications sur leur contenu.

Sur le plan conceptuel, les trois plus grandes difficultés que l'on peut introduire dans cette étape de la formation concernent les études d'intégration thermique par la méthode du pincement, la création des classes externes et les aspects dimensionnement technologique et étude du comportement en régime non-nominal. Pour le reste, il s'agit surtout d'étudier des cycles plus complexes que ceux qui ont été vus auparavant.

1 Fiches thématiques

Les fiches thématiques des systèmes suivants peuvent être étudiées à ce stade.

Installations de cogénération et de trigénération

Piles à combustible

Cycles nucléaires à haute température (HTR)

Centrales nucléaires à Eau Pressurisée (REP)

Cycles au CO2 supercritique pour réacteurs nucléaires HTR

Cycle de turbine à gaz à air humide HAT

Cycle de Kalina

Cycles à oxycombustion (Oxy-fuel, Water cycle, Graz, Matiant, AZEP, CLC)

Cycles de réfrigération à absorption

Cryogénie

2 Fiches-guides de TD

Les fiches-guides de TD suivantes peuvent être étudiées à ce stade.

FG7 Oxycombustion (AZEP)

Sujet seul

Complet avec corrigé

Cette fiche-guide présente un cycle de capture du CO2 par oxycombustion appelé cycle AZEP pour Advanced Zero Emission Power. Elle a été préparée en partenariat avec l'EPFL.

Elle fait appel à trois classes externes, "MIEC_Inlet", "MIEC" et "ColdBattery".

FG11 Optimisation des cycles combinés par la méthode du pincement

Sujet et corrigé

L'objectif du TD est d'étudier la mise en œuvre de la méthode du pincement pour l'optimisation de centrales électriques à cycle combiné et de montrer comment on peut les modéliser de manière réaliste avec Thermoptim. Pour pouvoir faire ce TD, il est nécessaire que vous ayez accès à la version Professionnelle ou Industrielle de Thermoptim.

FG12 Trigénération par micro turbine à gaz et cycle à absorption

Sujet et corrigé

Cette fiche guide explique comment modéliser une installation de trigénération, le cycle à absorption étant à simple effet

FG13 Absorption du CO2 dans du méthanol

Sujet et corrigé

Cette fiche guide permet d'étudier la capture du CO2 dans une centrale électrique par absorption dans du méthanol, et de montrer comment on peut la modéliser de manière réaliste avec Thermoptim

FG20 Modélisation et pilotage d'un moteur Diesel

Avec corrigé

L'objectif de ce travail est de reprendre la modélisation du moteur Diesel qui fait l'objet de la séance Diapason S38 , puis de présenter la manière dont peut être construit un pilote externe pour automatiser le paramétrage du cycle.

FG21 Extraction d'air au condenseur par éjecteurs d'un système propulsif à vapeur de la Marine Marchande

Sujet seul

Complet avec corrigé

L'objectif de ce travail est de faire découvrir aux élèves la technologie et le fonctionnement d'installations de maintien du vide dans des condenseurs de cycles de propulsion à vapeur. Auteurs : R. Gicquel, P. Y. Larrieu.

3 Guides méthodologiques

3.1 Optimisation systémique par la méthode du pincement

L'intégration thermique, ou méthode du pincement , est une méthode relativement récente (elle date des années 80) qui permet de déterminer le réseau d'échangeurs et d'utilités le plus performant dans une installation énergétique ou une usine de procédés. Elle est basée sur des principes thermodynamiques et sur l'étude des échanges thermiques entre les fluides à refroidir (disponibilités) et à réchauffer (besoins).

3.2 Analyses exergétiques

L'exergie ayant été introduite uniquement pour étudier les cycles simples, il peut être opportun d'effectuer un approfondissement de cette notion, et de voir comment elle peut en particulier être mise en œuvre pour générer des structures productives et automatiser l'établissement des bilans exergétiques.

3.3 Extensions de Thermoptim

L'interfaçage de Thermoptim avec des classes (éléments de code Java) externes permet à des utilisateurs de pouvoir définir leurs propres éléments ou leurs propres corps et facilite l'inter-opérabilité du progiciel avec l'extérieur, notamment avec d'autres applications développées sous Java.

Au cours de la deuxième étape de leur formation (troisième partie de ce guide), les élèves ont appris comment utiliser des classes externes, mais pas à les concevoir . Cette activité, qui ouvre de nombreuses possibilités, suppose une certaine connaissance du développement informatique avec le langage Java. L'ensemble des étapes qui permettent de créer de nouvelles classes externes est documenté, mais il est dans toute la mesure du possible préférable que les élèves intéressés soient accompagnés par un encadrant informaticien en complément de leur enseignant en thermodynamique.

3.4 Etudes de dimensionnement technologique et de régime non nominal

Les études de dimensionnement technologique et de régime non nomina l [3] constituent un dernier domaine particulièrement intéressant, mais assez difficile, réservé à des élèves ayant à la fois de bonnes compétences en énergétique et familiers avec la création de pilotes externes.