MOOC ÉNERGIES RENOUVELABLES PROGRAMME. SEMAINE 1 La transition énergétique. Contexte. Coût des ENR

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1 MOOC ÉNERGIES RENOUVELABLES PROGRAMME Xavier PY, professeur à l'université Perpignan Via Domitia, est le référent scientifique de ce MOOC Énergies renouvelables. Cela signifie que les thématiques des 8 semaines de cours ainsi que les experts scientifiques associés à ces thématiques ont été identifiés avec son concours. Les contenus et les intervenants de chaque semaine de cours ont pour leur part été choisis par l'expert scientifique de la semaine en question. SEMAINE 1 La transition énergétique Expert : David Giband (Université de Perpignan Via Domitia) Cette première semaine de cours porte sur la transition énergétique de nos sociétés. L'objectif est de bien comprendre le contexte international et historique dans lequel cette transition se met en place, mais aussi d'en observer les modalités de mise en œuvre, que ce soit au niveau local, national ou international. Les questions de politiques publiques, de faisabilité économique et d'acceptabilité sociale sont notamment abordées. Contexte Les énergies renouvelables : remise en contexte historique (R. Olivès, UPVD) Les énergies renouvelables : enjeux et défis sociétaux (D. Giband, UPVD) Coût des ENR L'économie des sources renouvelables d'énergies dans les stratégies d'atténuation du changement climatique (F. Ricci, Université de Montpellier) Les problèmes économiques posés par l'intermittence d'électricité d'origine éolienne et solaire (J. Percebois, Université de Montpellier) MOOC UVED ÉNERGIES RENOUVELABLES Programme 1

2 Mise en œuvre, du local au global Villes et énergies renouvelables (S. Rode, UPVD) Énergies renouvelables et aménagement du territoire : des enjeux renouvelés (D. Giband, UPVD) Géopolitique des énergies renouvelables (M.-A. Lefevre, UPVD) Acceptabilité sociale Les énergies renouvelables, source de conflits (K. Grijol, UPVD) SEMAINE 2 L'énergie solaire Expert : Didier Mayer (Mines ParisTech) Cette deuxième semaine de cours porte sur l'énergie solaire. Après une présentation de la ressource solaire sur terre, de sa répartition, et de ses moyens de caractérisation, plusieurs voies d'utilisation de cette énergie sont évoquées. En complément de la production de chaleur et d'autres procédés comme le traitement des eaux usées, la production d'électricité fait l'objet d'une attention toute particulière, à travers l'étude de la conversion photovoltaïque, de la performance de ces systèmes, mais aussi de technologies comme l'exploitation de l'énergie solaire sous concentration. La ressource solaire : importance et moyens de caractérisation (P. Blanc, Mines ParisTech) Production d'électricité La conversion photovoltaïque de l'énergie solaire (D. Lincot, CNRS) Photovoltaïque : performance du système (D. Mayer, Mines ParisTech) La conversion thermodynamique de l'énergie solaire sous concentration (Q. Falcoz, UPVD) Production de chaleur Chauffe-eaux solaires individuels et collectifs (J.-M. Mancaux, UPVD) Autres applications Comment traiter nos eaux par voie solaire? (G. Plantard, UPVD) MOOC UVED ÉNERGIES RENOUVELABLES Programme 2

3 SEMAINE 3 L'énergie éolienne Expert : Jacky Bresson (Université de Perpignan Via Domitia) Cette troisième semaine de cours porte sur l'énergie éolienne. Après une présentation de la ressource éolienne sur terre, de sa répartition, et de ses moyens de caractérisation, plusieurs voies d'utilisation de cette énergie sont évoquées, comme les éoliennes à axe horizontal et à axe vertical. Un effort tout particulier est consenti pour bien comprendre les notions d'aérodynamique qui permettent d'appréhender la structure et le fonctionnement de ces différents types d'éolienne. En complément, les notions de performance, de technologie, de conversion en énergie électrique et d'impacts environnementaux sont abordées. Le potentiel éolien (J. Bresson, UPVD) Qu'est-ce qui fait tourner les éoliennes? Notions d'aérodynamique (J. Bresson, UPVD) Les éoliennes à axe horizontal (J. Bresson, UPVD) Essai en soufflerie : vrillage d'une pale d'éolienne (J. Bresson & D. Duclos, UPVD) Les éoliennes à axe vertical (J. Bresson, UPVD) Performance et technologie Puissance d'une éolienne (J. Bresson, UPVD) Technologie des éoliennes (J. Bresson, UPVD) SEMAINE 4 L'énergie hydraulique Expert : François Collombat (EdF) Cette quatrième semaine de cours porte sur l'énergie hydraulique. Après une présentation de l'histoire de son exploitation, des éléments sont apportés pour quantifier la quantité d'énergie qui peut être extraite des cours d'eau. Plusieurs types d'aménagements hydrauliques vous sont montrés; vous découvrirez où ils sont installés, ce que sont leurs éléments constitutifs, comment ils sont exploités et surtout à quel moment ce qui renvoie à la question de la place de l'hydraulique dans le mix énergétique. Ils sont enfin appréhendés au travers des risques qu'ils présentent pour les personnes et l'environnement et des moyens mis en œuvre pour les réduire. MOOC UVED ÉNERGIES RENOUVELABLES Programme 3

4 Historique et ressource Énergie hydraulique : historiques et ressources (F. Collombat, EdF) Caractéristiques fondamentales Énergie hydraulique : historiques et ressources (F. Collombat, EdF) Aménagements hydrauliques Éléments constitutifs d'un aménagement hydraulique (F. Collombat, EdF) Énergie hydraulique : exploitation des aménagements (F. Collombat, EdF) La turbine VLH, un nouveau concept (J. Fonkenell, MJ2 Technologies) hydroélectrique et mix énergétique Hydroélectricité : ressources et "mix énergétique" (F. Collombat, EdF) Impacts sociaux et environnementaux La sûreté hydraulique (F. Collombat, EdF) Énergie hydraulique : historiques et ressources (F. Collombat, EdF) SEMAINE 5 Les énergies marines Experts : Jean-Yves Pradillon (ENSTA Bretagne) & Jean-Frédéric Charpentier (École Navale) Cette cinquième semaine de cours porte sur les énergies marines. Dans un contexte national et international de transition énergétique, les intérêts de cette ressource sont mis en avant surtout au regard de son importante disponibilité. Les différents types d'énergies marines, marées, houle, vent, température, etc., sont caractérisés puis mis en relation avec les aménagements qui permettent de les exploiter au mieux. Les contraintes techniques liées à ces aménagements et les questions d'exploitation sont ensuite abordées, tout comme les risques qu'ils font peser sur l'environnement. Contexte Contexte national et international des énergies marines renouvelables (Y.-H. De Roeck, France Énergies Marines) Caractéristiques et dynamique des énergies disponibles en milieu marin (J.-F. Filipot, France Énergies Marines) MOOC UVED ÉNERGIES RENOUVELABLES Programme 4

5 Technologies Contexte technologique des énergies marines renouvelables (J.-Y. Pradillon) Éoliennes marines et énergie thermique des mers (J.-Y. Pradillon) L'énergie marémotrice (J.-F. Charpentier) L'énergie houlomotrice (J.-F. Charpentier) Installation et maintenance Installation des éoliennes offshore : généralités (J. Ruer) Éolien flottant et hydroliennes : câblage électrique et maintenance (J. Ruer) Impacts environnementaux Impacts environnementaux des dispositifs d'exploitation des énergies marines (G. Veron) SEMAINE 6 Géothermies Experts : Sandrine Pincemin (EPF École d'ingénieurs) & Jean Schmittbuhl (CNRS, Université de Strasbourg) Cette semaine de cours porte sur la géothermie. La caractérisation de cette ressource en fonction de la température permet d'identifier plusieurs types de géothermies, chacune étant associée à des usages, à des technologies, à des risques et à des niveaux de maturité variables. Après une présentation des géothermies très basse température et basse/moyenne température, une attention importante est portée à la géothermie haute température, notamment à la non conventionnelle, à ses expérimentations actuelles et à ses enjeux en matière de développement. Contexte et ressource Origine de la chaleur exploitée en géothermie (J. Schmittbuhl) Généralités sur la géothermie (S. Pincemin) Les différents types de géothermies et leur maturité (J. Schmittbuhl) Géothermie très basse température La géothermie très basse température (S. Pincemin, EPF) Les pompes à chaleur géothermique (S. Pincemin, EPF) Géothermie basse et moyenne température La géothermie basse/moyenne température (J. Schmittbuhl) MOOC UVED ÉNERGIES RENOUVELABLES Programme 5

6 Géothermie haute température La géothermie haute température conventionnelle (J. Schmittbuhl) La géothermie haute température non conventionnelle (J. Schmittbuhl) La géothermie haute température non conventionnelle aujourd'hui : le projet ECOGI (J. Schmittbuhl) Doit-on avoir peur de la géothermie haute température non conventionnelle (J. Schmittbuhl) Comment aller vers la maturité de la géothermie haute température non conventionnelle (J. Schmittbuhl) SEMAINE 7 La biomasse Expert : Gilles Vaitilingom (CIRAD) Cette semaine de cours porte sur la biomasse. Après une caractérisation de cette ressource, deux grandes voies d'utilisation sont présentées. D'une part la voie thermochimique pour laquelle les mécanismes fondamentaux sont présentés, une attention toute particulière étant donnée à la pyrolyse et à la gazéification. D'autre part la voie biologique, qui réunit une grande diversité de procédés d'exploitation, comme les piles microbiennes, la méthanisation ou encore la production d'hydrogène. En complément, un focus est proposé sur les carburants de la biomasse, leur historique, leur utilisation actuelle et aussi sur l'intérêt de la cogénération pour une meilleure exploitation de cette ressource. Définition, caractérisation et propriétés de la biomasse ligno-cellulosique (G. Vaitilingom) Voies thermochimiques Mécanismes fondamentaux en thermochimie de la biomasse (G. Vaitilingom) Procédés de pyrolyse et gazéification (G. Vaitilingom) Voies biologiques Gisements et filières de production de vecteurs énergétiques par voie biologique (J.-P. Delgenes, INRA) Production d'hydrogène par voie biologique (Lucile Chatellard) Systèmes bio-électrochimiques microbiens pour la production d'énergie (Maria Kronenberg) Digestion anaérobie et biogaz : une histoire ancienne pour aujourd'hui et pour demain (Jean-Philippe Steyer) MOOC UVED ÉNERGIES RENOUVELABLES Programme 6

7 Biocarburants Carburants de la biomasse : historique et utilisation actuelle (G. Vaitilingom) Carburants de la biomasse : la cogénération (G. Vaitilingom) SEMAINE 8 Le mix énergétique Expert : Xavier Py (Université de Perpignan via Domitia) Cette semaine de cours porte sur la question du mix énergétique à partir d'énergies d'origine renouvelable. Deux axes tout à fait complémentaires sont explorés : d'une part l'hybridation et la cogénération, et d'autre part le stockage de l'énergie. C'est sur ce second point, dont l'intérêt est rappelé, que porte l'essentiel du propos, à travers l'étude des différentes vois de stockage : chaleur latente, chaleur sensible, stockage chimique, stockage mécanique, stockage électrochimique. Un état des connaissances et des développements en cours est proposé pour chacune d'entre elles. Hybridation et cogénération Hybridation et cogénération (X. Py) Pourquoi stocker l'énergie? Généralités sur le stockage de l'énergie (X. Py) Eau et énergie (X. Py) Les différentes voies de stockage de l'énergie La chaleur latente (X. Py) La chaleur sensible (X. Py) L'énergie mécanique (X. Py) Le stockage électrochimique de l'énergie (X. Py) Le stockage chimique de l'énergie (X. Py) MOOC UVED ÉNERGIES RENOUVELABLES Programme 7