À l’ère de la transition et de la sobriété énergétiques, de plus en plus d’industriels ou d’agriculteurs veulent réduire leur facture d’électricité en trouvant une autre solution intelligente d’alimentation de leurs différentes charges électriques en complément du réseau électrique de distribution. Dans ce cadre, l’installation photovoltaïque (PV) apporte une bonne alternative, de plus en plus économique, pérenne, et assez simple à mettre en œuvre car exploitant la toiture des bâtiments de production et de stockage de ces utilisateurs, qui sont généralement de surface suffisante pour avoir un productible solaire suffisamment important pour que la solution soit économiquement viable. Si l’on ajoute à cela la possibilité de stockage de l’énergie solaire, elle le devient encore plus, car les utilisateurs peuvent décaler leur consommation d’électricité par rapport à la production PV qui ne se font pas nécessairement au même moment.
L’étude technique qui va suivre prendra appui sur un projet mise en œuvre dans le cadre d’une installation PV de type industriel. Ce projet consiste en la conception et le dimensionnement d’une installation photovoltaïque non îlotée (connectée au réseau de distribution public d’électricité) avec stockage d’énergie, pour un fabricant de structures dans le domaine de la construction de bâtiments métalliques. L’entreprise installatrice qui s’est occupée de l’étude est un ensemblier qui réalise la conception de l’installation PV, fournit ses éléments constitutifs, la fabrique et assure la maintenance associée. Cet installateur est un spécialiste dans la couverture photovoltaïque des hangars de type agricole. L’article illustre sa méthodologie de dimensionnement qui intègre des pratiques dictées par des raisons économiques et de fiabilité de fonctionnement : elle peut être différente d’une approche de dimensionnement académique ainsi que le lecteur pourra l’observer.
Le bâtiment de ce client, demandant une installation photovoltaïque avec stockage au vu de sa consommation énergétique importante, a une surface de toiture suffisante pour être autosuffisant, comme nous allons le voir, entre mai et septembre de chaque année. Ceci lui permettra de faire des économies d’énergie et donc pécuniaires importantes pour avoir un assez rapide retour sur investissement estimé à environ 4 ans et 3 mois.

Pour faire suite à l’article « Étude de dimensionnement industriel d’une installation photovoltaïque de 1 MWc connectée au réseau avec stockage » présentant la solution technique à une installation photovoltaïque de 1 MWc avec stockage [8], nous proposons trois exploitations pédagogiques basées sur cette étude, et ce pour trois niveaux scolaires différents :
• Terminale de BAC STI2D (Sciences et Technologies de l’Industrie et du Développement Durable) en démarche de projet ;
• 2ème année du BUT GEII (Bachelor Universitaire de Technologie en Génie Electrique et Informatique Industrielle) dans une démarche de résolution d’un problème technique ;
• 2ème année en Classe Préparatoire aux Grandes Ecoles de spécialité PTSI (Physique, Technologie et Sciences de l’Ingénieur) à travers une démarche cette fois-ci scientifique.
Ainsi, la première exploitation sera de type « projet » orientée vers la terminale BAC STI2D visant à la réalisation d’une maquette représentant le hangar de stockage du matériel d’un agriculteur désirant la version îlotée d’une installation PV, généralement économiquement plus abordable, et répondant au besoin d’être énergétiquement autonome, sans dépendance au réseau de distribution.
La seconde, de type « résolution de problèmes techniques » est dédiée à une classe de 2ème année du nouveau BUT GEII et concerne la résolution d’une problématique d’optimisation par un onduleur de l’énergie fournie par des modules photovoltaïques à un réseau électrique d’alimentation.
Enfin, la dernière, de type « démarche scientifique », vise une classe de seconde année de CPGE PTSI et est orientée vers l’évaluation des écarts entre des optimisations réelles et simulées de la production de différentes sources d’énergie renouvelable.
Certaines de ces séquences pédagogiques ont pu être testées avec des étudiants de master MEEF Sciences Industrielles de l’Ingénieur comme ce sera indiqué dans la suite.

Les sciences pour l’ingénieur ont pour finalité le développement d’un ensemble de concepts et de connaissances nécessaires aux métiers de l’ingénieur. Les aspects étudiés vont de la conception à la réalisation de systèmes pluritechnologiques dans le but de répondre aux besoins de l’Homme. Il ne s’agit pas uniquement d’une juxtaposition de différentes disciplines (mécanique, automatique, électronique, thermodynamique), mais aussi d’un ensemble de démarches d’analyse et de mise en œuvre identitaires à cette discipline.
Dans le domaine des sciences pour l’ingénieur, les savoir-faire tiennent une place importante tant pour la compréhension des objets d’études que pour la confrontation au réel des modèles utilisés. Ils sont nécessaires pour la conduite de nombreux projets, permettant une autonomie accrue des étudiants pour la conduite d’essais et de validations. Or, les besoins de formation à des concepts et outils nouveaux associés à une durée de formation bornée, contraignent fortement le temps disponible pour la formation aux savoir-faire liés à la manipulation de systèmes.
En parallèle, les travaux d’ingénierie actuels s’inscrivent dans le concept de l’industrie 4.0 (industrie du futur) issu de la convergence entre le monde virtuel et le monde réel. L’un des aspects technologiques de cette industrie du futur concerne la réalité augmentée (RA). La réalité augmentée fait partie du continuum Réalité-Virtualité et est considérée comme un outil de réalité mixte [1]. Le but de cette technologie est de mettre en scène le monde virtuel sur un écran et de permettre des interactions avec le monde réel. Ainsi, la réalité augmentée fournit en temps réel une couche d’objets générée par l’ordinateur qu’elle superpose à l’objet physique réel. Les objets virtuels apparaissent alors dans le même espace que les objets du monde réel. Apparus au début des années 1990, les champs d’application de la réalité augmentée sont en forte augmentation, en particulier dans le domaine de la fabrication