Durée
50h Th
Nombre de crédits
| Master : ingénieur civil en chimie et science des matériaux, à finalité | 5 crédits | |||
| Master : ingénieur civil électromécanicien, à finalité | 5 crédits |
Enseignant
Langue(s) de l'unité d'enseignement
Langue française
Organisation et évaluation
Enseignement au premier quadrimestre, examen en janvier
Horaire
Unités d'enseignement prérequises et corequises
Les unités prérequises ou corequises sont présentées au sein de chaque programme
Contenus de l'unité d'enseignement
Le cours aborde deux grands aspects associés à la gestion durable des combustibles, la production et les propriétés des combustibles d'une part et la gestion de leur combustion d'autre part, avec un focus sur les moyens de réduire la pollution atmosphérique.
Le cours commence par une introduction aux sources et vecteurs d'énergie, tant d'origine fossile que renouvelable. Les différentes techniques de conversion des énergies chimique et nucléaire en énergie thermique sont abordées. Les différentes formes d'énergie renouvelables et technologies associées sont décrites. Le cours a également pour but de susciter la réflexion quant à la manière d'assurer l'approvisionnement en énergie de manière durable, compte tenu de l'épuisement des ressources fossiles et des conséquences de la pollution atmosphérique, particulièrement l'intensification de l'effet de serre. Un partie sera consacrée à l'utilisation du CO2 dans ce contexte ("power to fuel'").
La pollution atmosphériques sera traitée de manière large en abordant à la fois les aspects liés à la production des polluants et à leur impact environnemental (pluies acides, réchauffement climatique, production d'ozone troposphérique, ...) et les aspects liés à la prévention (méthodes primaires) ou au traitement de la pollution (méthodes secondaires). Les techniques d'épuration des gaz de combustion sont présentées pour les grandes installations de combustion ainsi que pour les véhicules.
Principaux polluants étudiés : dioxyde de carbone, monoxyde de carbone, oxydes d'azote, oxydes de soufre, composés organiques oxydés, hydrocarbures aromatiques polycycliques, suies et cendres.
Méthodes primaires : modification du mix énergétique, réduction de la quantité d'énergie primaire consommée, épuration du combustible, optimisation des conditions opératoires, ...
Méthodes secondaires : épuration des fumées (désulfuration, dénitrification, dépoussiérage, captage et utilisation du CO2, pot catalytique 2 voies et 3 voies, ...).
Le cours est divisé en quatorze chapitres:
- Introduction
- Aspects géopolitiques, économiques, industriels et environnementaux de l'énergie.
- Les combustibles fossiles conventionnels
- L'énergie nucléaire
- Les sources d'énergie renouvelable 'conventionnelles'
- Les combustibles 'nouvelle génération' : gaz de synthèse, e-fuels
- La combustion
- La pollution atmosphérique et le rôle joué par la combustion
- Inventaire des polluants de la combustion : mécanismes d'émission et quantités émises
- Normes réglementaires relatives à la pollution de l'air
- Techniques de réduction des émissions de polluants de la combustion
- Cas particulier de la réduction des émissions de CO2
- Impact environnemental suivant une approche 'cycle de vie'
- Les défis de la recherche pour les prochaines années
Acquis d'apprentissage (objectifs d'apprentissage) de l'unité d'enseignement
Au terme du cours, l'étudiant sera capable
1) de montrer sa compréhension des concepts théoriques vu au cours ;
2) d'expliquer les relations entre consommation d'énergie, démographie et développement économique et sur cette base discuter l'évolution de la consommation énergétique mondiale
3) de définir les notions de réserves et ressources en combustibles fossiles et d'en fournir des ordres de grandeur
4) d'expliquer de manière simplifiée la manière dont se sont formés les combustibles fossiles ainsi que les moyens de les exploiter et des les convertir en combustibles
5) d'expliquer la contribution de l'utilisation des énergies fossiles à divers phénomènes de pollution atmosphérique
6) d'expliquer de façon simplifiée le fonctionnement d'une centrale nucléaire, le phénomène de fission, la notion de filière nucléaire.
7) de décrire les technologies mises en œuvre pour exploiter les sources d'énergie renouvelables
8) de discuter la place des énergies fossiles et renouvelable pour assurer l'approvisionnement en énergie, à l'échelle belge et européenne, à l'heure actuelle et à l'horizon 2020.
9) de discuter les options pressenties dans le futur pour diminuer la consommation d'énergie et assurer l'approvisionnement énergétique
10) d'expliquer les principaux phénomènes environnementaux liés à la pollution atmosphérique (pluies acides, destruction de la couche d'ozone, production d'ozone troposphérique, intensification de l'effet de serre, ...) ;
11) de réaliser l'inventaire des principaux polluants de la combustion, d'en expliquer les mécanismes de production, d'en décrire leur impact sur l'environnement et de restituer les moyens permettant soit de prévenir leur émission, soit de les éliminer des fumées de combustion ;
12) de réaliser un calcul de débit et de composition de fumées lors de la combustion d'un combustible fossile réalisée en excès d'air incluant la détermination du pouvoir comburivore, fumigène, ainsi que la vérification des teneurs en oxydes de soufre et d'azote en accord avec la régulation en vigueur.
Les 11 premiers points font l'objet d'une liste détaillée de questions qui seront communiquées en début de cours.
Savoirs et compétences prérequis
Le cours s'appuie sur des connaissances de chimie de base, telles qu'enseignées dans les cours de bachelier ingénieur civil ou en sciences chimiques.
Activités d'apprentissage prévues et méthodes d'enseignement
Le cours est constitué de séances 'ex-cathedra' dont l'une est consacrée à la réalisation d'un exercice pratique de calcul de composition de fumées lors d'une combustion.
Une visite de site industriel sera également prévue.
Mode d'enseignement (présentiel, à distance, hybride)
Cours en présentiel + disponible à distance ou en podcast selon les possibilités techniques
Adaptations organisationnelles liées au contexte sanitaire
Le cours passera en mode à distance à partir du 21/10, via collaborate.
Lectures recommandées ou obligatoires et notes de cours
Les présentations projetées pendant le cours théorique sont mises à disposition de l'étudiant via le portail eCampus.
Modalités d'évaluation et critères
Vous trouverez ci-dessous les modalités d'évaluation envisagées pour les examens en présentiel et à distance ainsi que celle souhaitée en cas de session hybride. En fonction de l'évolution sanitaire, la modalité choisie vous sera communiquée au plus tard un mois avant le début de la session d'examen.
L'examen comporte deux parties orales et une partie écrite.
Pour la partie orale avec M. G. Léonard, la ou les questions porteront sur la matière vue dans les sections suivantes: gazéification, combustibles de synthèse, captage et utilisation de CO2, techniques avancées d'utilisation du charbon en vue de la production d'électricité. Pour la partie orale avec Mme A. Léonard, chaque étudiant reçoit trois questions ouvertes issues d'une liste communiquée au préalable. Dans les deux cas, il s'agit pour l'étudiant de faire preuve à la fois de leur connaissance et de leur compréhension des concepts, technologies vus dans le cours théorique.
La partie écrite consiste en la réalisation d'un calcul de composition de fumées lors d'une combustion. L'utilisation d'une calculatrice est permise.
En code orange ou rouge, la partie écrite sera réalisée via e-campus et les oraux via lifesize ou collaborate.
Stage(s)
Remarques organisationnelles
Le cours est dispensé au premier quadrimestre, le mercredi matin, de 8h30 à 12h00 (8h30-10h, pause de 30 min, 10h30-12h). Le premier cours débutera à 8h30 le 16 septembre.
Salle de cours : S39 (B37) (Sart Tilman)
Contacts
Prof. Angélique LEONARD
Dpt of Chemical Engineering
PEPs - Products, Environment, Processes
Quartier Agora
Institut de Physique, B5a, Bureau 1/51
Tél. 04/366.44.36
A.Leonard@uliege.be
Prof. Grégoire LEONARD
Dpt of Chemical Engineering
PEPs - Products, Environment, Processes
Quartier Agora
Institut de Physique, B6a, Bureau 0/68
Tél. 04/366.35.13
G.Leonard@uliege.be