Avec le développement des énergies renouvelables, un grand nombre de petits producteurs d’énergie décentralisés ont été construits, comme par exemple les éoliennes et les installations photovoltaïques. Cela a conduit à l’émergence d’un système complexe et de nouveaux défis, comme par exemple la disponibilité fluctuante des énergies solaire et éolienne.
Systèmes énergétiques
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La conversion efficace de l’énergie disponible dans la forme la plus appropriée de l’énergie est une condition préalable essentielle pour les systèmes modernes d’énergie en réseau.
Transformation dans les systèmes énergétiques: appareils d'essai
Pile à combustible à membrane polymère refroidie à l'eau en cogénération
Contenu didactique/essais
- transformation de l’énergie chimique en énergie électrique et thermique
- structure et fonction d’un système de pile à combustible
- rapports des paramètres de fonctionnement des piles à combustible
- impacts sur la puissance électrique des piles à combustible
- enregistrement et visualisation de toutes les caractéristiques tensions / intensité correspondantes
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Disposition à double arbre avec turbine à haute pression et turbine de puissance; fonctionnement avec gaz liquide
Contenu didactique/essais
- détermination de la puissance sur l’arbre
- détermination de la consommation de combustible spécifique
- enregistrement de la courbe caractéristique de la turbine de puissance
- détermination du rendement du système
Utilisation de la chaleur ambiante pour un chauffage d'eau
Contenu didactique/essais
- structure et fonction d’une pompe à chaleur air-eau
- représentation du cycle thermodynamique sur le diagramme log p,h
- bilans énergétiques
- détermination des grandeurs caractéristiques importantes
- rapport de pression du compresseur
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Pompe à chaleur pour le fonctionnement avec différentes sources, opérer le régulateur de chauffage via écran tactile ou un navigateur web
Contenu didactique/essais
- introduction aux applications des pompes à chaleur pour chauffage domestique et préparation d’eau chaude
- utilisation de la pompe à chaleur pour le refroidissement
- avantages et inconvénients de différentes configurations d’installations (pompe à chaleur à eau glycolée, pompe à chaleur à air)
- configuration et le réglage d’un régulateur de chauffage pour la commande d’une pompe à chaleur
- comportement en service en cas d’offres et de besoins de chaleur variables
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Les systèmes énergétiques renouvelables produisent une quantité variable d’énergie en fonction de la force de vent ou du rayonnement solaire rencontrés. Pour couvrir les besoins en énergie du soir au matin, il faut donc avoir recours à des systèmes capables de stocker temporairement les surplus d’énergie de la journée lorsqu’il n’est pas possible d’avoir une mise à disposition constante d’énergie comme c’est le cas dans une installation de biogaz.
Stockage électrochimique
Stockage thermique
Étude d'un compresseur d'air avec détermination de la puissance mécanique absorbée
Contenu didactique/essais
- construction et comportement en service d’une installation de production d’air comprimé avec compresseur à piston à un étage
- détermination de la caractéristique
- détermination du rendement volumétrique
- détermination du rendement isotherme
Efficacité énergétique d'une installation industrielle pour les métiers de la métallurgie et de la mécatronique
Contenu didactique/essais
- bilan énergétique d’une installation d’air comprimé, calculer le rendement
- estimation des économies potentielles
- familiarisation et étude des composants industriels typiques de l’installation
- ajustage du comportement de commande du compresseur
- vérification d’étanchéité
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Démonstration de la fonction d'un bassin de retenue des eaux de pluie et d'un lac artificiel
Contenu didactique/essais
- présentation de processus d’écoulement non stationnaires dans deux bassins de retenue des eaux de pluie placés l’un derrière l’autre
- présentation des processus d’écoulement non stationnaires sur deux réservoirs placés l’un derrière l’autre
- enregistrement des oscillations du niveau de l’eau dans la cheminée d’équilibre après un coup de bélier
- enregistrement et représentation des variations des niveaux d’eau
Composants électriques d'une installation photovoltaïque dans la pratique; opération avec des modules photovoltaïques réels ou un simulateur photovoltaïque
Contenu didactique/essais
- analyse des éléments des systèmes modernes d’utilisation de l’énergie photovoltaïque
- fonctionnement des modules d’optimisation de la puissance (tracker MPP)
- fonctionnement des onduleurs et des régulateurs de charge
- comportement en service en cas de variation de l’éclairement et de la température
- rendement et comportement dynamique des éléments de l’installation
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Installation frigorifique industrielle avec accumulateur de glace, tour de refroidissement par voie sèche et tour de refroidissement par voie humide
Contenu didactique/essais
- structure et fonction d’une installation frigorifique efficace énergétiquement
- fonction et fonctionnement d’un accumulateur de glace
- établissement du bilan des flux énergétiques
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Conversion de l'énergie cinétique du vent en énergie électrique
Contenu didactique/essais
- conversion de l’énergie cinétique en énergie électrique
- fonctionnement et construction d’un système insulaire avec une éolienne
- détermination du coefficient de puissance de l’éolienne en fonction de la vitesse spécifique (tip speed ratio (TSR) en anglais)
- bilan énergétique d’une éolienne
- détermination du rendement d’une éolienne
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Exploitation de l'énergie du vent en îlotage dans des conditions météorologiques réelles
Contenu didactique/essais
- avec l’éolienne ET 220.01:
- transformation de l’énergie cinétique du vent en énergie électrique
- comportement en service d’une éolienne dans des conditions météorologiques réelles
- composants, fonctionnement et construction d’un système insulaire avec une éolienne
- bilan énergétique d’un système insulaire avec une éolienne
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Module avec réservoir d’accumulation et réservoir bivalent pour systèmes de chauffage avec énergies renouvelables, opérer le régulateur de chauffage via écran tactile ou un navigateur web
Contenu didactique/essais
- en fonction des associations de modules choisies du HL 320, il est possible d’étudier les contenus didactiques suivants:
- familiarisation avec les installations de chauffage modernes basées sur les énergies renouvelables
- mise en service des installations de chauffage avec solaire thermique et pompe à chaleur
- conditions de fonctionnement électriques, hydrauliques et relatives aux techniques de régulation
- propriétés des différents réservoirs de chaleur
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