Génie de la Transition - 5PMPGTR2

Le plan du cours se répartit comme suit :

Chapitre I : définitions, outils et enjeux.

Le but de ce chapitre est d'appréhender les ordres de grandeur énergétiques, les concepts de base de la recherche bibliographique, de la thermodynamique technique, des marchés de l'énergie, du coût de l'énergie et des théories macro-économiques actuelles. Le concept d'EROI sera abordé puis repris au fil de l'eau des chapitres suivants. Enfin les concepts liés à l'environnement (ACV, équivalent CO2, quantification des différents impacts, etc.) seront introduits comme support pour les chapitres suivants.

Chapitre II : les méga-problèmes.

Nous aborderont ici successivement :

• Le problème de la croissance exponentielle de la consommation d'énergie et les différents facteurs y contribuant. Nous analyseront le profil des consommations d'énergie de par de le monde puis le cas particulier de la France.
• Les facteurs expliquant la croissance ou la décroissance de la population à travers l'histoire de l'humanité. Nous verrons les paramètres expliquant la soudaine croissance de la population humaine sur terre à l'échelle de l'histoire récente, les effets de différents facteurs sur le ralentissement récent de cette croissance ainsi que les projections et conséquences probables de l'augmentation de la population.
• Le problème de la consommation exponentielle des ressources. Nous aborderons ici les concepts de finitude des ressources et du couplage entre la criticité des ressources et l'EROI. Les ressources renouvelables, énergétiques et minières seront abordées comme un tout lié. Les grands enjeux de la substitution des matériaux critiques seront exposés ici. Les aspects géopolitiques de l'accès aux ressources seront le point clef de ce chapitre.
• Le problème de la croissance exponentielle de la concentration des gaz à effet de serre. Nous analyserons ici sur la base des rapports du GIEC et de la bibliographie scientifique les probables effets du réchauffement climatiques. Ce chapitre ne vise pas à dramatiser la situation mais à exposer de manière scientifique, factuellement, ce que l'on sait ou pas sur le réchauffement climatique. Le cas du futur climat mondial, puis européen, sera abordé.

Chapitre III : les solutions actuelles.

Ce chapitre abordera une synthèse des connaissances actuelles sur le stockage de l'énergie, sa production au moyen de procédés n'utilisant plus directement de ressources fossiles (Energies dites "renouvelables") et les avantages et inconvénients probables des nouveaux vecteurs énergétiques que seront la biomasse, l'hydrogène et l'électron. Le chapitre commencera par le stockage, puis étudiera les vecteurs, et fera enfin un bilan des énergies non carbonées par grands secteurs (solaire thermique, photovoltaïque et géothermie, éolien et hydroélectrique, nucléaire). Ces énergies seront abordées sous le biais de leur EROI, de leur densité énergétique, de leur consommation de ressources, de leur coût actualisé et enfin de leur ACV). Ce chapitre sera technique et fera appel à l'essentiel des prérequis du cours (Transfert de chaleur, électrochimie, thermodynamique technique, bases de physique et de science des matériaux).

Chapitre IV : la Transition pour l'ingénieur.

Ce chapitre abordera tout d'abord pourquoi il faut changer de perspective dans la résolution du problème de la non durabilité ou non-soutenabilité du développement de l'humanité, pourquoi les solutions simplistes sont pires que ne rien faire. Ici seront abordées quelques erreurs énormes qu'ont entraîné un traitement émotionnel du problème de la Transition. Enfin plusieurs méthodologies rationnelles pour élaborer des projets de transition seront exposées (Méthode InTIME, méthode SACS, méthode du crash-test). Un focus scientifique sur la décroissance, ses principes et ses motivations sera proposé. Le concept de "croissance verte" sera débattu avec les élèves sur une base bibliographique. Nous essayerons donc de dessiner un futur probable de l'humanité basé sur les faits et connaissances actuels et de voir comment le métier d'ingénieur sera clef dans la transition vers ce futur.

Le cours sera volontiers agrémenté de discussions avec les étudiants. Ils seront invités à soumettre leur propre vision de la Transition et à en débattre, le sujet de la Transition étant un projet de société avant tout. Ce cours sera abordé sans œillères politiques car la transition n'est pas un projet politique, c'est LE projet politique.

• Transferts thermique
• Bases d'électrochimie
• Grandes classes de Matériaux
• Thermodynamique technique

DS - 2h avec documents

Final exam with documents (2 hours) on a case study.

S. Krumdieck : Transition Engineering - Building a sustainable future.
S. Michaux : Assessment of the Extra Capacity Required of Alternative Energy Electrical Power Systems to Completely Replace Fossil Fuels.
D. Meadows : The limits to growth.
T. Parrique : The political economy of Degrowth.
P. Bihouix : Quel futur pour les métaux ?

+ Reports from the ADEME, the IPCC, the IEA, the Shift Project and a hundred references of scientific articles transmitted to the students.