Durée
9h Th, 27h Pr
Nombre de crédits
| Master : bioingénieur en sciences et technologies de l'environnement, à finalité | 6 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
Transition énergétique en agriculture - projet agrivoltaïque
La transition énergétique impacte le secteur agricole qui est amené à se décarboner et parallèlement à augmenter sa contribution à la production d'énergies renouvelables. Dans ce cadre, les bioingénieurs ont un rôle déterminant pour concevoir des systèmes de production aptes à tirer les meilleures synergies possibles entre agricultures et énergies renouvelables. Les exemples sont nombreux : biométhanisation, nouveaux agrocarburants, éoliennes de protection contre le gel de printemps, remplacement des serres par des plant factories intégrées dans le réseau électrique intelligent, serres photovoltaïques,...
L'agrivoltaïque est un modèle récent de production couplée d'énergie photovoltaïque et de cultures particulièrement prometteur en terme de potentiel de production énergétique à grande échelle et d'usage rationnel des ressources foncières. Toutefois, ce concept nécessite la prise en compte de la complexité des interactions entre deux objectifs a priori antagonistes en raison du partage de la ressource lumineuse. Cette complexité doit être appréhendée par le couplage de modèles descriptifs de la physiologie des plantes (i.e. modèles de cultures) et des bilans de matière et d'énergie au sein des différents compartiments de l'environnement (modélisation environnementale).
Le cours vise une maîtrise par l'étudiant de ces systèmes complexes en vue de le former à la conception et gestion de projets énergétiques bénéfiques pour l'agriculture grâce par exemple à la protection des cultures contre les aléas météorologiques (sécheresse, vague de chaleur, grêle,..) dans le cadre du changement climatique ou à l'étalement des périodes de production. Le paradigme enseigné introduit au concept de jumeau numérique utilisé en technologies opérationnelles qui repose sur une modélisation du produit, ici la culture et de son environnement. En phase opératoire les modèles sont synchronisés avec l'observation par l'action de jumelage qui consiste à l'assimilation de données dans le modèle , ce qui permet de les améliorer en vue faciliter l'acquisition des connaissances.
Le cours est composé de :
- sessions théoriques sur la transition énergétique en agriculture dans un contexte de changement climatique ainsi que les fondements théoriques et caractéristiques techniques des composants de systèmes agrivoltaïques. Formation au framework de modélisation agrivoltaïque (Python orienté objet) développé par le Digital Energy and Agriculturte Lab
- ateliers de conception du projet agrivoltaïque avec l'équipe encadrante
Les étudiants, coachés par l'équipe pédagogique, analysent de manière théorique et critique tous les aspects de la conception d'un projet agrivoltaïque qui nécessite l'application de techniques de modélisation énergétique et biologique en travaillant en équipe comme un bureau d'étude en environnement et énergies renouvelables: analyse du contexte, étude du cahier des charges, mise en place d'une méthodologie, choix technologiques, conception assistée par ordinateur, rapport d'étude,...
Les différentes étapes d'un projet seront étudiées d'une manière approfondie et critique. Elles feront appel aux matières de la formation des bio-ingénieurs (énergie, environnement, biologie, ingénierie,...).
Acquis d'apprentissage (objectifs d'apprentissage) de l'unité d'enseignement
Au terme du cours, l'étudiant sera capable :
De modéliser en un système de production énergétique dans un contexte agricole faisant intervenir un nombre élevé de processus physiques et biologiques couplés en vue de concevoir des solutions de production multi-objectifs sous contraintes environnementales ;
De mobiliser des connaissances, appliquer des acquis et intégrer différentes disciplines de l'ingénieur par le travail en situation d'une équipe d'ingénieurs ;
De faire preuve de sa capacité à optimiser le fonctionnement d'un biosystème complexe dans un contexte environnemental spécifique, à produire une étude approfondie d'un système complexe en respectant des échéances et à faire preuve d'esprit critique dans l'analyse des résultats.
Le cours vise à former l'étudiant à l'ingénierie de la conception de systèmes complexes dans son domaine d'expertise.
Le cours forme l'étudiant à la conception de solutions technologiques visant à définir des équipements, systèmes et infrastructures de production végétale respectueux de l'environnement.
L'étudiant doit réussir à conduire un projet dont les spécifications sont complexes et imbriquées sans méthodologie prédéfinie sur la base d'informations partielles.
L'étudiant vise à atteindre des objectifs d'ingénierie dans le contexte stratégique du projet et applique des connaissances et des compétences pluridisciplinaires (dynamique des systèmes, mécanique, ingénierie du contrôle, modèles de plantes, irrigation, physiologie végétale, métrologie environnementale, analyse d'images, systèmes énergétiques...) dans un environnement numérique.
Savoirs et compétences prérequis
Physique
Mathématique
Biologie
Chimie
Activités d'apprentissage prévues et méthodes d'enseignement
Apprentissage par projet et recherche
Mode d'enseignement (présentiel, à distance, hybride)
Présentiel et enseignement à distance
projet
Lectures recommandées ou obligatoires et notes de cours
https://librairie.ademe.fr/energies-renouvelables-reseaux-et-stockage/4992-caracteriser-les-projets-photovoltaiques-sur-terrains-agricoles-et-l-agrivoltaisme.html
Modalités d'évaluation et critères
Toutes sessions confondues :
- En présentiel
évaluation orale
- En distanciel
évaluation orale
- Si évaluation en "hybride"
préférence en distanciel
Explications complémentaires:
Evaluation d'un rapport de travail et d'une présentation orale
Stage(s)
Remarques organisationnelles
Le projet nécessite un présentiel/une participation à ditance et ne fait pas l'objet d'une évaluation en seconde session
Contacts
f.lebeau@uliege.be