Description
Étude détaillée de l'analyse du cycle de vie (ACV). Normalisation ISO 14040 et 14044. Définition des objectifs et du champ de l'étude. Analyse de l'inventaire : aspects mathématiques, approches ascendante et descendante, approches attributionnelle et conséquentielle, multi-fonctionnalité. Évaluation des impacts du cycle de vie : chaînes de cause à effet, modèles et facteurs de caractérisation, méthodologies d'évaluation des impacts du cycle de vie. Impacts et indicateurs environnementaux. Classification, caractérisation, normalisation et pondération. Interprétation des résultats : analyses de contribution, de sensibilité, d'incertitude, de scénario. Utilisation des bases de données et des logiciels d'ACV. Analyse critique d'une ACV publique. Réalisation d'un projet réel d'ACV dans le domaine de compétence de l'étudiant. Types d'études ACV : interne, rapport tierce partie, assertion comparative divulguée au public.

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Structure des réseaux électriques industriels. Niveau de tension. Installations électriques, codes et normes. Court-circuits, protection et coordination. Mise à la terre. Qualité de l'onde. Facteur de puissance, tarification et gestion de l'énergie électrique.

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Rôle et impacts de la simulation dans la conception et l'opération des bâtiments. Modélisation des transferts de chaleur et de masse dans les bâtiments et avec l'extérieur. Modélisation des occupants : comportement, confort thermique, gains de chaleur internes. Modélisation des systèmes thermiques dans le bâtiment : chauffage, ventilation et conditionnement d'air et systèmes utilisant les énergies renouvelables. Stratégies de commande minimisant la consommation énergétique et les coûts d'opération. Équations de base et solveurs, types de logiciels de simulation pour les bâtiments résidentiels et commerciaux. Processus de validation des logiciels. Sources de données, stratégies de modélisation, zonage thermique des bâtiments. Analyse et interprétation des résultats, assurance de la qualité, analyse des incertitudes. Utilisation de la simulation pour la conception, l'optimisation et pour améliorer les politiques et les codes du bâtiment.

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Thermodynamique et stockage de l'énergie. Efficacité du stockage et de la récupération de l'énergie. Différentes formes de stockage énergétique. Stockage chimique : biomasse, méthane et hydrogène. Stockage électrochimique : accumulateurs, condensateurs et piles à combustible. Stockage sous forme potentielle : hydraulique et air comprimé. Stockage sous forme cinétique : volant d'inertie. Stockage thermique : chaleurs sensibles et latentes. Stockage magnétique. Capacité et rendement des différents types de stockage. Enjeux technologiques et économiques du stockage. Intégration des systèmes de stockage dans la production et la distribution de l'énergie. Éléments d'intégration des systèmes d'énergie renouvelable. Spécifications et choix des composants d'intégration. Capacité d'intégration et fiabilité du réseau. Études de cas de systèmes isolés et de systèmes intégrés à un réseau existant.

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Processus stochastiques et génération d'évènements aléatoires à partir de distributions statistiques connues. Profils de puissance des charges électriques : chauffe-eau, climatisation, véhicules électriques, électroménagers. Agrégation des charges individuelles. Échelle d'intégration et bornes d'incertitudes. Distributions de charge : paramètres météo et dépendance temporelle. Profil de production des sources d'énergie renouvelables. Algorithmes de prévision de la charge agrégée et de la production fluctuante. Gestion de la charge en temps normal et suite à une interruption. Dynamique de reprise en charge. Objectif d'un programme de gestion de la charge: nivelage de la charge, absorption de production fluctuante. Contraintes reliées au réseau de distribution électrique. Modélisation conjointe et à haut niveau du réseau de télécommunications et du réseau de distribution. Fiabilité d'une stratégie de gestion de la charge en fonction des principales contraintes du système.

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Technologies, architectures, normes, problématiques et applications des télécommunications dans les réseaux énergétiques intelligents. Architecture des réseaux de génération, distribution et consommation de l'énergie. Évolution vers des systèmes intelligents. Notions de base de multiplexage, accès au canal, adressage, acheminement, commutation. Modèles OSI et TCP/IP. Architectures des réseaux étendus, de voisinage, domestique, personnel, SCADA et Internet. Technologies et protocoles utilisés dans les réseaux intelligents. Normes des réseaux intelligents. Problématiques : interférence, performance, robustesse, fiabilité, sécurité, gestion de l'information, inter-opérabilité, extensibilité. Applications des réseaux intelligents : compteurs intelligents, réponse à la demande, véhicules électriques, automatisation des systèmes de distribution, gestion de microgénération.

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Les combustibles : description, classification, production et consommation. Notions de combustion, point de rosée des fumées, rendement de combustion. Équilibre chimique, température de flamme adiabatique, vitesse de réaction. Dynamique des jets, description et calcul des flammes. Description et calcul des brûleurs. Fours industriels, description et calculs. Classification et effets des polluants. Étude des processus générant les polluants. Effet de serre et changement climatique, impact des polluants atmosphériques sur la santé. Techniques de mesure et méthodes de réduction des polluants.

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Problématique du chauffage et de la climatisation. Environnement extérieur : températures, rayonnement solaire. Enveloppe du bâtiment : isolants, fenêtres, ponts thermiques, murs et planchers souterrains, diffusion de la vapeur d'eau, infiltration; réglementation. Calcul des charges de chauffage et de climatisation : température sol-air (température équivalente qui tient compte de la température ambiante et du rayonnement solaire), gains internes, gains solaires, ventilation, logiciels de calcul. Psychrométrie : équations de base, abaque. Qualité de l'air : principaux contaminants, norme, filtration. Confort thermique : paramètres importants, équation du confort thermique, normes.

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Différents systèmes de chauffage, de climatisation et de réfrigération. Calcul de la consommation énergétique : méthode des degrés jours et des fourchettes de température, simulation horaire, tarification énergétique. Systèmes de chauffage : rappel sur les pompes, chaudières, corps de chauffe, serpentin, réservoir d'expansion, régulation, à la vapeur et radiant. Systèmes de climatisation : rappel sur les ventilateurs, dimensionnement des gaines, filtres, serpentins, régulation, diffusion d'air dans une pièce. Systèmes de réfrigération : cycle à compression, pompes à chaleur, réfrigérants, systèmes à absorption, rejet thermique. Logiciels de simulations énergétiques.

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Rayonnement solaire. Éléments de physique céleste. Durée d'insolation, propagation du rayonnement dans l'atmosphère, énergie reçue par une surface inclinée. Données et estimation de rayonnement solaire. Principe de transfert thermique. Types de collecteurs solaires et leur analyse thermique. Performance des collecteurs solaires. Systèmes de stockage d'énergie. Analyse économique, aspects environnementaux et sociaux. Chauffage et ventilation des bâtiments. Climatisation et réfrigération solaire. Conception et calcul des systèmes d'énergie solaire. Simulation des systèmes d'énergie solaire. Production de l'énergie mécanique, électrique et combustible solaire. Applications.

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Ressources géothermiques à haute et basse température. Température du sol, gradient géothermique, propriétés du sol. Notions d'hydrogéologie. Survol des différents systèmes à basse température : circuits ouverts et fermés; systèmes verticaux et horizontaux. Couplage aux bâtiments et aux pompes à chaleur. Transfert de chaleur dans le sol : méthodes analytiques et numériques. Test de réponse thermique. Résistance thermique des puits. Conception, dimensionnement et simulation des systèmes verticaux. Applications : chauffage et climatisation des bâtiments, pieux énergétiques, gel du sol, « geocooling », stockage saisonnier par puits géothermiques.

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Introduction à la mécanique des fluides numérique CFD (Computation in Fluid Dynamics). Présentation des équations de Navier-Stokes. Principe de la méthode des volumes finis. Solution numérique de l'équation de la chaleur en 1D et 2D. Solution numérique de l'équation de convection-diffusion en 1D et 2D. Schémas de discrétisation pour les termes convectifs. Solution numérique des équations de Navier-Stokes incompressible en 2D. Méthode SIMPLE. Détails de l'implémentation d'un code CFD. Perspectives d'évolution de la CFD; modélisation de la turbulence; méthodes Lattice Boltzmann, etc. Présentation d'un code commercial. Bonnes pratiques de maillage en CFD. Notions de vérification et validation. Réalisation d'un projet de calcul en 3D.

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Météorologie et régimes du vent. Potentiel éolien. Turbines à vent : définitions et principes de base. Éoliennes à axe horizontal. Éoliennes à axe vertical. Forces et moments aérodynamiques. Performances. Expériences dans les tunnels à vent, essais hydrodynamiques et sur site. Éoliennes pour le pompage de l'eau. Éoliennes pour la production d'énergie électrique. Éoliennes pour la ventilation des bâtiments. Givrage des éoliennes. Énergie éolienne : aspects économiques, sociaux et environnementaux. Systèmes de stockage d'énergie. Composantes d'un système éolien et matériaux pour la technologie éolienne.

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Rappels : équations de conservation de la masse, de la quantité de mouvement et de l'énergie, équations de Navier-Stokes. Interprétation des résultats : modèles simplifiés de couche limite et d'écoulement de potentiel. Modélisation physique d'écoulements, mise en équation du problème, spécification des paramètres. Méthodes des éléments finis pour les fluides : formulation de problèmes et choix des techniques de résolution. Discrétisation, génération de maillage, visualisation, analyse et interprétation des résultats. Études de cas : écoulements incompressibles, développement d'écoulements internes, couche limite et solution de Blasius, écoulements internes complexes, transfert de chaleur. Échangeur à courant parallèle, convection naturelle dans une pièce, ventilation d'un atelier.

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Énergie solaire photovoltaïque. Types et propriétés des matériaux utilisés pour la conversion photovoltaïque. Fabrication, principe de fonctionnement et performance des cellules selon le matériau et leur type de dispositif photovoltaïque. Évaluation et classification des cellules. Montage des modules photovoltaïques. Caractéristiques et performances selon la technologie. Lecture de la fiche technique d'un module. Caractéristiques de la batterie, du régulateur et de l'onduleur. Étapes du dimensionnement. Estimation des besoins en énergie de l'utilisateur, évaluation du gisement solaire d'un site. Équations de dimensionnement. Critères de choix du système photovoltaïque. Dimensionnement de systèmes. Installation de champs photovoltaïques. Estimation des coûts d'investissements, d'exploitation et d'entretien. Évaluation de l'impact environnemental. Maintenance, recyclage des composants.

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Transfert de chaleur en milieux poreux et fracturé, saturé et non saturé, avec et sans advection. Traçage thermique et mesures de terrain et de laboratoire en géothermie. Méthodes avancées d'interprétation des essais de réponse thermique. Conception des systèmes géothermiques utilisant des boucles ouvertes, des puits à colonne, des boucles fermées horizontales ou des piliers et fondations énergétiques. Interférence thermique et hydraulique. Efficacité énergétique, coûts de construction et optimisation financière. Modélisation couplée des processus thermique et hydraulique dans un champ géothermique. Stockage thermique souterrain. Utilisation des échangeurs géothermiques et des thermosiphons pour le refroidissement des pergélisols, des haldes et parcs à résidus, pour le chauffage des sols et la dégradation des contaminants organiques.

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Classification des structures hydrauliques : adduction d'eau, hydroélectricité, contrôle des inondations, navigation, drainage et assainissement. Acquisition de données topographiques, géologiques et géotechniques. Études hydrologiques. Conception et dimensionnement : prises d'eau, canaux et conduites, évacuateurs de crue, dissipateurs d'énergie, structures de restitution. Phénomènes transitoires et chambres d'équilibre. Modélisation et simulation numérique des conditions d'écoulement dans les passages hydrauliques. Impacts financiers, environnementaux et socio-économiques. Avant-projet d'un aménagement hydro-électrique : choix, localisation et dimensionnement des ouvrages.

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Introduction aux grands réseaux électriques. Les structures typiques, les sources de production, énergies renouvelables, transport et distribution. Les logiciels de simulation. Matrices de représentation des réseaux. Analyse nodale, équations d'état, analyse hybride. Régime permanent. Modélisation des lignes de transport, des transformateurs, des charges et des sources. Études de court-circuit à l'aide des circuits de séquence. Écoulement de puissance monophasé. Écoulement de puissance triphasé. Stabilité de tension. Introduction aux transitoires électromécaniques. Introduction aux transitoires électromagnétiques.

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Réseaux de distribution d'électricité. Concepts de base. Lignes et câbles de distribution, caractéristiques physiques. Réseau de neutre. Techniques de protection des réseaux de distribution. Coordination de la protection, défaillance des équipements. Continuité de service, normes, étendue et durée des pannes. Architectures de réseau. Production distribuée, études d'intégration au réseau, protection. Qualité de l'onde, exigences de raccordement, harmoniques, creux de tension, papillotement. Logiciels d'analyse des réseaux de distribution, écoulement de puissance déséquilibré, régime perturbé.

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Rappel de notions d'analyse de circuits triphasés et des composantes symétriques. Calcul des niveaux de défaut, rôle des différents types de protection. Mise à la terre des réseaux. Modélisation des équipements de puissance et calcul des courants de court-circuit. Technique de mesure. Protection contre les surintensités; protection des dispositifs statiques, magnétiques et électromécaniques.

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Thermodynamique et stockage de l'énergie. Efficacité du stockage et de la récupération de l'énergie. Différentes formes de stockage énergétique. Stockage chimique : biomasse, méthane et hydrogène. Stockage électrochimique : accumulateurs, condensateurs et piles à combustible. Stockage sous forme potentielle : hydraulique et air comprimé. Stockage sous forme cinétique : volant d'inertie. Stockage thermique : chaleurs sensibles et latentes. Stockage magnétique. Capacité et rendement des différents types de stockage. Enjeux technologiques et économiques du stockage. Intégration des systèmes de stockage dans la production et la distribution de l'énergie. Éléments d'intégration des systèmes d'énergie renouvelable. Spécifications et choix des composants d'intégration. Capacité d'intégration et fiabilité du réseau. Études de cas de systèmes isolés et de systèmes intégrés à un réseau existant.

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Processus stochastiques et génération d'évènements aléatoires à partir de distributions statistiques connues. Profils de puissance des charges électriques : chauffe-eau, climatisation, véhicules électriques, électroménagers. Agrégation des charges individuelles. Échelle d'intégration et bornes d'incertitudes. Distributions de charge : paramètres météo et dépendance temporelle. Profil de production des sources d'énergie renouvelables. Algorithmes de prévision de la charge agrégée et de la production fluctuante. Gestion de la charge en temps normal et suite à une interruption. Dynamique de reprise en charge. Objectif d'un programme de gestion de la charge: nivelage de la charge, absorption de production fluctuante. Contraintes reliées au réseau de distribution électrique. Modélisation conjointe et à haut niveau du réseau de télécommunications et du réseau de distribution. Fiabilité d'une stratégie de gestion de la charge en fonction des principales contraintes du système.

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Modélisation des impacts reliés à l'émission de substances toxiques dans l'environnement. Évaluation des impacts du cycle de vie. Relation avec l'analyse des risques écotoxicologiques et à la santé humaine. Cadre méthodologique de la modélisation environnementale multi-compartiments. Bilans de masse, coefficients de disparition et de transfert de premier (pseudo-premier) ordre, calcul matriciel. Modèles à l'équilibre, à l'état stationnaire et modélisation dynamique. Modélisation de l'exposition à l'homme, introduction au concept de fraction ingérée de substances toxiques par une population, exposition directe vs indirecte via la chaîne alimentaire, bioconcentration. Exposition à l'écosystème via la chaîne trophique. Notions d'effets cancérigènes et non cancérigènes, effets sur les écosystèmes. Bases de données physico-chimiques et toxicologiques (écotoxicologiques). Indicateurs de toxicité.

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Revue du réacteur homogène tubulaire. Transport de matière et d'énergie à l'intérieur d'un catalyseur poreux et entre la phase fluide et la surface externe du catalyseur. Réacteur catalytique en lit fixe : le réacteur isotherme, le réacteur adiabatique, le réacteur non isotherme. Fluidisation : phénomènes et régimes de fluidisation. Hydrodynamique des lits fluidisés. Conversion catalytique en régime de bullage. Design des systèmes à lits fluidisés et à lits fluidisés circulants.

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Types de biomasse et composition. Chimie de la biomasse. Conversion de la biomasse : physique, chimique, biologique, thermique. Produits à haute valeur ajoutée. Bioraffineries intégrées. Bioraffineries de première, deuxième et troisième génération. Différents produits chimiques. Synthèses organiques. Efficacité énergétique. Simulation et modélisation des procédés avec application au bioraffinage. Contribution de la biomasse au développement durable, réduction des gaz à effet de serre, politiques réglementaires. Crédits de carbone. Viabilité économique des bioraffineries.

Description
Principes fondamentaux des outils et techniques d'intégration des procédés : complexité et défis. Simulation de procédés de toute une usine en régime permanent et dynamique. Outils de pointe : réconciliation des données, analyse du pincement thermique, analyse du cycle de vie, modélisation empirique et analyse multivariable, modélisation de la chaîne d'approvisionnement et de la chaîne logistique. Études de cas industriels et utilisation d'outils d'intégration de procédés pour la résolution de projets industriels.

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Gestion des matières résiduelles solides : déchets domestiques, déchets dangereux, rebus industriels. Enfouissement, incinération, gazéification : plasma, pyrolyse. Biométhanisation, recyclage et valorisation. Énergie gaspillée/résiduelle, énergie thermique et chimique, génération de vapeur d'eau, ressources chaudes et formation d'électricité à partir de ressources à basse température : cycle de Rankine organique, pompage thermique.

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Les combustibles : description, classification, production et consommation. Notions de combustion, point de rosée des fumées, rendement de combustion. Équilibre chimique, température de flamme adiabatique, vitesse de réaction. Dynamique des jets, description et calcul des flammes. Description et calcul des brûleurs. Fours industriels, description et calculs. Classification et effets des polluants. Étude des processus générant les polluants. Effet de serre et changement climatique, impact des polluants atmosphériques sur la santé. Techniques de mesure et méthodes de réduction des polluants.

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Rayonnement solaire. Éléments de physique céleste. Durée d'insolation, propagation du rayonnement dans l'atmosphère, énergie reçue par une surface inclinée. Données et estimation de rayonnement solaire. Principe de transfert thermique. Types de collecteurs solaires et leur analyse thermique. Performance des collecteurs solaires. Systèmes de stockage d'énergie. Analyse économique, aspects environnementaux et sociaux. Chauffage et ventilation des bâtiments. Climatisation et réfrigération solaire. Conception et calcul des systèmes d'énergie solaire. Simulation des systèmes d'énergie solaire. Production de l'énergie mécanique, électrique et combustible solaire. Applications.

Description
Ressources géothermiques à haute et basse température. Température du sol, gradient géothermique, propriétés du sol. Notions d'hydrogéologie. Survol des différents systèmes à basse température : circuits ouverts et fermés; systèmes verticaux et horizontaux. Couplage aux bâtiments et aux pompes à chaleur. Transfert de chaleur dans le sol : méthodes analytiques et numériques. Test de réponse thermique. Résistance thermique des puits. Conception, dimensionnement et simulation des systèmes verticaux. Applications : chauffage et climatisation des bâtiments, pieux énergétiques, gel du sol, « geocooling », stockage saisonnier par puits géothermiques.

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Météorologie et régimes du vent. Potentiel éolien. Turbines à vent : définitions et principes de base. Éoliennes à axe horizontal. Éoliennes à axe vertical. Forces et moments aérodynamiques. Performances. Expériences dans les tunnels à vent, essais hydrodynamiques et sur site. Éoliennes pour le pompage de l'eau. Éoliennes pour la production d'énergie électrique. Éoliennes pour la ventilation des bâtiments. Givrage des éoliennes. Énergie éolienne : aspects économiques, sociaux et environnementaux. Systèmes de stockage d'énergie. Composantes d'un système éolien et matériaux pour la technologie éolienne.

Description
Définitions de l'énergie électrochimique. Paramètres thermodynamiques et cinétiques. Différence entre piles à combustible, piles non rechargeables et rechargeables. Principe de fonctionnement des générateurs électrochimiques. Réactions aux électrodes. Tension, capacité et énergie théoriques. Effet des paramètres intensifs et extensifs. Énergie spécifique et densité d'énergie des systèmes réels. Caractéristiques et domaines d'applications des piles à combustibles : à électrolyte polymère solide, à acide phosphorique, en milieu alcalin, au carbonate fondu, à électrolyte oxyde solide, à consommation directe d'alcools. Cas de la pile à hydrogène. Bio-piles et bio-senseurs. Comparaison des performances des accumulateurs et des piles non rechargeables. Processus de charge et de décharge d'un accumulateur. Applications au véhicule électrique : enjeux technologiques et environnementaux, bilan énergétique, coût et impact sur les émissions de gaz de réchauffement.

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Énergie solaire photovoltaïque. Types et propriétés des matériaux utilisés pour la conversion photovoltaïque. Fabrication, principe de fonctionnement et performance des cellules selon le matériau et leur type de dispositif photovoltaïque. Évaluation et classification des cellules. Montage des modules photovoltaïques. Caractéristiques et performances selon la technologie. Lecture de la fiche technique d'un module. Caractéristiques de la batterie, du régulateur et de l'onduleur. Étapes du dimensionnement. Estimation des besoins en énergie de l'utilisateur, évaluation du gisement solaire d'un site. Équations de dimensionnement. Critères de choix du système photovoltaïque. Dimensionnement de systèmes. Installation de champs photovoltaïques. Estimation des coûts d'investissements, d'exploitation et d'entretien. Évaluation de l'impact environnemental. Maintenance, recyclage des composants.

Description
Principes fondamentaux de l'intégration des procédés pour une utilisation efficace de l'énergie dans l'industrie. Prétraitement et analyse multivariée de données. Échangeurs de chaleur et fluides caloporteurs. Systèmes industriels de production de vapeur, de réfrigération et de compression : principaux équipements et possibilités de récupération d'énergie. Conception optimale de réseaux d'échangeurs de chaleur par analyse de pincement. Optimisation des systèmes industriels de cogénération. Analyse critique de travaux sur l'efficacité énergétique. Utilisation de logiciels de pointe pour l'analyse énergétique des procédés industriels et leur optimisation. Études de cas pratiques tirées de diverses industries.

Description
Transfert de chaleur en milieux poreux et fracturé, saturé et non saturé, avec et sans advection. Traçage thermique et mesures de terrain et de laboratoire en géothermie. Méthodes avancées d'interprétation des essais de réponse thermique. Conception des systèmes géothermiques utilisant des boucles ouvertes, des puits à colonne, des boucles fermées horizontales ou des piliers et fondations énergétiques. Interférence thermique et hydraulique. Efficacité énergétique, coûts de construction et optimisation financière. Modélisation couplée des processus thermique et hydraulique dans un champ géothermique. Stockage thermique souterrain. Utilisation des échangeurs géothermiques et des thermosiphons pour le refroidissement des pergélisols, des haldes et parcs à résidus, pour le chauffage des sols et la dégradation des contaminants organiques.

Description
Caractérisation des équipements mécaniques nécessaires à l'exploitation d'un site de production hydroélectrique. Processus de choix et de conception des équipements mécaniques, de la phase de dimensionnement de l'aménagement à la phase d'exploitation. Méthodes de caractérisation du site, d'évaluation de la puissance disponible et de choix des équipements. Enjeux de conception hydraulique et mécanique des composantes de turbine. Méthodes de simulation numérique en dynamique des fluides et pour les analyses de contraintes mécaniques. Évaluation des performances sur modèles réduits. Méthodes de mise à l'échelle vers les prototypes et normes. Conditions d'exploitation et aspects environnementaux.

Description
Organisation hiérarchisée des réseaux électriques. Fonctions de commande, surveillance, évaluation de sécurité, étude de stabilité et opération économique des réseaux. Modèles mathématiques d'équipement de génération. Problèmes particuliers de commande des génératrices hydro-électriques. Boucle de commande de puissance active. Réglage fréquence puissance. Concept d'erreur de zone. Réglage primaire, secondaire et tertiaire. Répartition économique. Estimateurs d'état. Stabilité transitoire. Analyse des systèmes non linéaires dans le plan de phase. Méthodes directes d'analyse de stabilité transitoire. Stabilité petit signal. Analyse par valeurs propres. Commande des systèmes d'excitation de machines synchrones. Stabilisateur PSS (« Power system stabilizer ») des réseaux électriques. Oscillations basses fréquences interzones.

Description
Éléments d'optimisation : fonction de coût d'une ou plusieurs variables avec ou sans contraintes. Calcul des variations. Formulation de problèmes de commande optimale : principe du minimum de Pontryagin. Solutions numériques : tir non linéaire, quasi-linéarisation, méthode du gradient. Commande en temps minimum et à énergie minimum. Formation de problèmes de commande optimale pour les systèmes linéaires. Commande optimale linéaire quadratique : propriétés, résolutions numériques, exemples d'application. Éléments de programmation dynamique. Solutions voisines par deuxième variation. Formulation du problème d'estimation optimale pour les systèmes linéaires : filtre de Kalman, filtres de Kalman étendus, propriétés et exemples d'application.

Description
Représentation du bruit dans les systèmes dynamiques discrets. Prédiction et propriété de Markov. Processus gaussiens. Évolution des statistiques principales des systèmes linéaires bruités : moyenne, covariance, et leur comportement asymptotique. Commande optimale et principe d'optimalité de Bellman. Programmation dynamique : formes déterministe et stochastique. Application aux systèmes linéaires bruités parfaitement observés : régulateur optimal linéaire quadratique. Bruit de mesure et systèmes partiellement observés : estimateurs à variance minimale et à maximum de vraisemblance; filtre de Kalman. Commande optimale des systèmes aléatoires partiellement observés. Optimalité du principe de séparation entre filtrage et commande dans les systèmes linéaires gaussiens. Chaînes de Markov commandées. Problèmes de temps d'arrêt optimal. Routage optimal en télécommunications.

Description
Introduction aux grands réseaux électriques. Les structures typiques, les sources de production, énergies renouvelables, transport et distribution. Les logiciels de simulation. Matrices de représentation des réseaux. Analyse nodale, équations d'état, analyse hybride. Régime permanent. Modélisation des lignes de transport, des transformateurs, des charges et des sources. Études de court-circuit à l'aide des circuits de séquence. Écoulement de puissance monophasé. Écoulement de puissance triphasé. Stabilité de tension. Introduction aux transitoires électromécaniques. Introduction aux transitoires électromagnétiques.

Description
Réseaux de télécommunications existants et en développement. Architecture Internet et infonuage. Planification de réseaux: dimensionnement, routage, synthèse, problèmes topologiques, problèmes de pertes. Largeur de bande efficace, fiabilité, qualité de service, ingénierie de trafic. Technologies habilitantes: MPLS, notification explicite de la congestion (Explicit Congestion notification ou ECN), différenciation de services (DiffServ), Routage de segments (Segment Routing ou SR), Mise en réseau logicielle (Software Defined Networking ou SDN), Virtualisation des fonctions réseau (Network Function Virtualization ou NFV), Chaînage de fonctions service (Service Function Chaining ou SFC). Réseau 5G: architecture, problématiques du coeur, fronthaul et backhaul, réseaux en tranches (network slicing), informatique en périphérie (edge computing). Nouvelles tendances.

Description
Méthodes d'optimisation et d'apprentissage pour la gestion, l'opération et la planification des réseaux électriques modernes. Optimisation convexe: écoulement de puissance optimal et relaxations convexes. Optimisation en nombres entiers: planification de la production (unit commitment), reconfiguration du réseau et planification de l'expansion du réseau de transport. Optimisation stochastique et robuste: écoulement de la puissance et planification de la production en présence d'énergie renouvelable. Apprentissage supervisé. Régression linéaire: identification de la topologie du réseau et estimation de l'état du réseau. Classification: reconfiguration automatique du réseau. Réseaux neuronaux: identification des défauts des lignes et des fautes dans le réseau électrique. Apprentissage non supervisé. Méthode de groupement: identification des profils de consommation. Apprentissage par renforcement: gestion de la demande avec charge thermostatique, opération d'unité de stockage.

Description
Réseaux de distribution d'électricité. Concepts de base. Lignes et câbles de distribution, caractéristiques physiques. Réseau de neutre. Techniques de protection des réseaux de distribution. Coordination de la protection, défaillance des équipements. Continuité de service, normes, étendue et durée des pannes. Architectures de réseau. Production distribuée, études d'intégration au réseau, protection. Qualité de l'onde, exigences de raccordement, harmoniques, creux de tension, papillotement. Logiciels d'analyse des réseaux de distribution, écoulement de puissance déséquilibré, régime perturbé.

Description
Rappel de notions d'analyse de circuits triphasés et des composantes symétriques. Calcul des niveaux de défaut, rôle des différents types de protection. Mise à la terre des réseaux. Modélisation des équipements de puissance et calcul des courants de court-circuit. Technique de mesure. Protection contre les surintensités; protection des dispositifs statiques, magnétiques et électromécaniques.

Description
Problématiques des réseaux sans fil. Différences avec les réseaux câblés. Aspects réglementaires et standardisation. Méthodes d'accès au canal. Technologies et architectures sans fil : réseaux cellulaires, réseaux locaux et réseaux personnels. Interférence, adressage, routage, ordonnancement, transfert intercellulaire, informatique en périphérie (edge computing). Ingénierie de trafic. Conception et déploiement de réseaux. Réseau 5G: accès, transmission, coeur, réseaux en tranches (slicing), évaluation de la performance, virtualisation. Applications IoT, M2M, MTC, V2X. Qualité de service et qualité d'expérience. Au-delà du 5G. Évolution future du domaine.

Description
Performance de réseaux. Architecture Internet. Algorithmie des réseaux Internet et impact sur la performance. Commutation, multiplexage, adressage, routage, et contrôle de congestion. Problématique et protocoles des applications en temps réel. Grade de Service, qualité de service et qualité d'expérience. Mesures et indicateurs de performance. Réseaux dédiés. Réseaux P2P. Réseaux de diffusion de contenu (Content Delivery Networks). Virtualisation et réseaux de centres de données. Évolution des réseaux. Sujet spéciaux.

Description
Introduction aux concepts de réseaux électriques intelligents tels que les microréseaux électriques, le bâtiment intelligent, la centrale électrique virtuelle, le bâtiment à zéro énergie nette. Structure et composantes fondamentales des mini-réseaux : système de gestion d'énergie, production décentralisée, systèmes de stockage, infrastructure de mesure et communication, véhicules électriques, charges. Prédiction et modélisation de la production renouvelable et consommation électrique. Stratégies de réponse à la demande. Techniques d'optimisation et approches de gestion d'énergie dans les microréseaux : programmation linéaire, non-linéaire, commande prédictive, optimisation robuste. Concept d'un réseau de microréseaux intelligents : avantages, applications et topologies. Méthodes de contrôle optimal centralisées, distribuées et décentralisées. Optimisation appliquée à un réseau de microréseaux intelligents.

Description
Processus stochastiques et génération d'évènements aléatoires à partir de distributions statistiques connues. Profils de puissance des charges électriques : chauffe-eau, climatisation, véhicules électriques, électroménagers. Agrégation des charges individuelles. Échelle d'intégration et bornes d'incertitudes. Distributions de charge : paramètres météo et dépendance temporelle. Profil de production des sources d'énergie renouvelables. Algorithmes de prévision de la charge agrégée et de la production fluctuante. Gestion de la charge en temps normal et suite à une interruption. Dynamique de reprise en charge. Objectif d'un programme de gestion de la charge: nivelage de la charge, absorption de production fluctuante. Contraintes reliées au réseau de distribution électrique. Modélisation conjointe et à haut niveau du réseau de télécommunications et du réseau de distribution. Fiabilité d'une stratégie de gestion de la charge en fonction des principales contraintes du système.

Description
Technologies, architectures, normes, problématiques et applications des télécommunications dans les réseaux énergétiques intelligents. Architecture des réseaux de génération, distribution et consommation de l'énergie. Évolution vers des systèmes intelligents. Notions de base de multiplexage, accès au canal, adressage, acheminement, commutation. Modèles OSI et TCP/IP. Architectures des réseaux étendus, de voisinage, domestique, personnel, SCADA et Internet. Technologies et protocoles utilisés dans les réseaux intelligents. Normes des réseaux intelligents. Problématiques : interférence, performance, robustesse, fiabilité, sécurité, gestion de l'information, inter-opérabilité, extensibilité. Applications des réseaux intelligents : compteurs intelligents, réponse à la demande, véhicules électriques, automatisation des systèmes de distribution, gestion de microgénération.

Description
Évaluation de performance en sécurité informatique. Performance des systèmes défensifs vs performance des outils d'attaques. Méthodes quantitatives d'évaluation de performance en sécurité informatique : modèles mathématiques, simulation et émulation. Méthodes d'expérimentation en laboratoire. Systèmes de détection d'intrusion (IDS) : recherche, déploiement commercial et limitations. Détection par règle et par anomalie. Évasion d'IDS et attaques par imitation. Détection de code malicieux : principes de base et problématiques actuelles. Réseaux de zombies : types, historique et fonctionnement. Méthode de détection et de mitigation. Attaques de déni de service : utilisation à des fins économiques et politiques, solutions proposées et utilisées. Modèles sémantiques des concepts de sécurité et attaques sémantiques. Modèles et systèmes de gestion de la confiance. Protection de la vie privée et impacts sociopolitiques.

Description
Architecture d'un système temps réel. Modélisation d'un système temps réel. Spécification temporelle. Langages de spécification et de programmation pour le temps réel. Analyse et prédiction de performance. Outils d'analyse et de conception pour systèmes temps réel. Fiabilité et tolérance aux pannes. Implémentation. Systèmes d'exploitation temps réel. Spécification et validation. Cas types.

Description
Sécurité des réseaux informatiques fixes et mobiles. Normes de sécurité des réseaux. Sécurité des technologies et des protocoles utilisés dans les réseaux informatiques fixes : réseaux Ethernet, réseaux TCP/IP (Transport Control Protocol/Internet Protocol) et particularités des réseaux IP. Sécurité des technologies et des protocoles utilisés dans les réseaux informatiques mobiles incluant les réseaux ad hoc, les réseaux de capteurs et les réseaux téléphoniques mobiles. Sécurité du système IMS (Internet Multimedia Subsystem) et des réseaux pair-à-pair. Technologies de sécurité des réseaux : réseaux privés virtuels et les réseaux locaux virtuels.

Description
Considérations générales sur les séries chronologiques. Présentation de l'approche Box-Jenkins pour la modélisation et l'analyse d'une série chronologique. Étude détaillée des modèles de type moyenne mobile, autorégressif et mixte ARIMA ainsi que ceux comportant une composante saisonnière. Approche pratique pour l'identification des différents modèles et leur utilisation pour le calcul de prévisions

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Introduction à la statistique à l'aide d'un logiciel de traitement statistique des données. Critères de sélection de variables. Régression pénalisée. Régression non paramétrique. Validation croisée. Apprentissage supervisé, semi-supervisé et non supervisé. Mélange de Gaussiennes et algorithme espérance-maximisation (EM). Apprentissage automatique. Arbres additifs. Méthodes d'ensemble en classification. Apprentissage bayésien.

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Classification des modèles statistiques, modèle de régression avec un prédicteur, analyse de la variance, tests d'hypothèses, prédictions, analyse diagnostique des résidus, mesures correctives, transformations, modèles de régression multiple, estimation des paramètres, analyse de la variance, tests d'hypothèses, prédictions, problème de multicolinéarité, méthodes de sélection de prédicteurs pour la construction de modèles, identification d'observations influentes, modèles avec prédicteurs catégoriques, modèle de régression logistique, modèles non linéaires, régression PLS, modèle d'analyse de la variance avec un facteur, analyse des moyennes, modèles d'analyse de la variance avec deux facteurs croisés, facteurs emboîtés, facteurs blocs, analyse de covariance, modèles d'analyse de variance avec trois facteurs et plus, modèles avec plusieurs variables de réponse, analyse de variance multidimensionnelle, modèle à mesures répétées, introduction à la fouille de données.

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Optimisation de fonctions avec et sans contraintes. Conditions d'optimalité et algorithmes numériques. Modélisation de problèmes concrets rencontrés en génie et résolution numérique. Méthodes à mémoire limitée. Introduction au contrôle et au calcul des variations. Résolution de problèmes de contrôle en utilisant les techniques d'optimisation. Commande de systèmes dynamiques, méthodes numériques de contrôle, exemples concrets et actuels.

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Résolution de problèmes en ingénierie à l'aide des techniques de la recherche opérationnelle : programmation linéaire et non linéaire, programmation linéaire en nombres entiers, flots dans les réseaux, méthodes heuristiques et métaheuristiques, génération de colonnes, programmation par contraintes. Langages de modélisation. Logiciels d'optimisation mathématique. Applications en ingénierie et logistique.

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Étude détaillée de l'analyse du cycle de vie (ACV). Normalisation ISO 14040 et 14044. Définition des objectifs et du champ de l'étude. Analyse de l'inventaire : aspects mathématiques, approches ascendante et descendante, approches attributionnelle et conséquentielle, multi-fonctionnalité. Évaluation des impacts du cycle de vie : chaînes de cause à effet, modèles et facteurs de caractérisation, méthodologies d'évaluation des impacts du cycle de vie. Impacts et indicateurs environnementaux. Classification, caractérisation, normalisation et pondération. Interprétation des résultats : analyses de contribution, de sensibilité, d'incertitude, de scénario. Utilisation des bases de données et des logiciels d'ACV. Analyse critique d'une ACV publique. Réalisation d'un projet réel d'ACV dans le domaine de compétence de l'étudiant. Types d'études ACV : interne, rapport tierce partie, assertion comparative divulguée au public.

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Définition de l'énergie. Notions de base sur l'énergie. Les différentes sources primaires de l'énergie. Énergies fossiles: charbon, pétrole, gaz naturel. Énergie nucléaire. Énergies renouvelables : énergie hydraulique, énergie éolienne, énergie solaire, biomasse, énergie géothermale, énergie des déchets, fusion thermonucléaire. Notion de vecteur énergétique : électricité, chaleur, cogénération et trigénération, hydrogène, piles à combustible. Production, stockage, transport et utilisation de l'énergie. Rendement, coût et efficacité énergétique selon le type de sources. Relation entre source d'énergie et type de pollution. Gestion de l'énergie : avantages et inconvénients de la déréglementation de la distribution de l'électricité en Amérique du Nord. Énergie et recyclage des déchets. Économies d'énergie, perspectives d'avenir.

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Consommation énergétique dans différents secteurs. Profils de consommation résidentielle et commerciale; besoins énergétiques des bâtiments. Profils de consommation des procédés industriels (moyennes et grandes industries). Profil de consommation du transport des biens et des personnes. Transport des matières énergétiques. Transport de l'énergie sous forme de chaleur: réseaux de chaleur. Électricité comme vecteur de transport d'énergie. Transport de l'énergie électrique: principe de fonctionnement d'un réseau de transport, notions d'écoulement de puissance, limites de transit et notions de stabilité. Réseaux de distribution électrique: rôle, architecture et limites d'opération. Infrastructures associées aux réseaux électriques. Défis contemporains du transport et de la distribution de l'énergie électrique: intégration des sources d'énergie renouvelables, gestion de la charge et des prix du marché. Aspects économiques.

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Formes d'énergie et grands consommateurs, concepts économiques fondamentaux, séries chronologiques et concepts de prévision, concepts de base en modélisation et optimisation mathématique. Approche techno-économique, aspects chronologique et géographique, dimensions politique et techno-économique, linéarité, équilibre de marché, compétition parfaite, apprentissage technologique endogène versus exogène, modèles multirégions, problématiques mono-objectif et multiobjectif, modélisation des systèmes électriques, aspects particuliers pour bâtiments, transports et industries à forte consommation énergétique. Outillage pour l'utilisation d'un modèle techno-économique. Analyse et interprétation des résultats, analyse de sensibilité et interprétation des solutions duales, courbes Pareto pour modèle multiobjectif. Simulation avec scénarios.

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Classification des groupes et caractéristiques d'une équipe interdisciplinaire. Types de réseaux de communication dans la gestion d'équipe interdisciplinaire. Fondements des modèles mentaux et habitus : cadres de référence, perspectives subjectives et intersubjectives de la réalité des membres d'une équipe interdisciplinaire. Stades de développement et niveaux de conscience du gestionnaire d'équipes. Organisation, techniques de créativité en équipe et processus de prise de décision. Fondements théoriques des modèles linéaires, systémiques et constructivistes de dynamique d'équipes de travail : organisation de la tâche, de la cohésion et du pouvoir. Intelligence émotionnelle du leader : caractéristiques, fonctions, émergence et stratégies. Gestion de la diversité et de la déviance dans une équipe interdisciplinaire.

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Évolution de l'environnement technologique. Modes d'organisation et de gestion. Gestion et leadership. Profil et personnalité du gestionnaire. Modes d'organisation du travail en équipe : équipes internationales, multidisciplinaires, interinstitutionnelles. Formation d'équipes dans un environnement technologique. Partage des tâches. Création d'un esprit d'équipe. Développement d'un climat de confiance. Habiletés de communication. Animation et conduite de réunion. Gestion de la créativité intellectuelle. Gestion du stress. Négociations et résolution de conflits. Recrutement, évaluation et motivation du personnel. Gestion des intérêts et de la carrière. Réseautage et mentorat.

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Relation énergie, économie et changement climatique ; mécanismes et conséquences du changement climatique ; Contextualisation au développement durable et à l'analyse de cycle de vie des systèmes énergétiques ; rendement, coût environnemental et mécanisme des différentes techniques de conversion d'énergie : énergie fossile, biomasse, nucléaire, solaire, éolienne, géothermie, éolien, hydraulique, thermopile, stockage d'énergie.

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Conversion de l'énergie. Pollution de l'espace, de l'air, de l'eau, du sol et pollution souterraine due à la production et à la conversion de l'énergie. Détection et propagation de la pollution. Étude des impacts sur l'environnement et sur la santé pour les filières du charbon, du pétrole, de l'hydro-électrique et du nucléaire. Pollution et risques associés aux modes de production d'électricité géothermique, éolienne, solaire, par fusion et par biomasse.