Le secteur agricole mondial est confronté à des enjeux complexes : répondre aux impératifs de souveraineté alimentaire tout en faisant face à une pénurie structurelle de main-d’œuvre qui fragilise les exploitations. Pour maintenir une production agricole compétitive, l’automatisation des tâches agricoles par des outils robotisés se présente comme un levier stratégique clé. Elle offre la promesse de libérer l’agriculteur des tâches les plus pénibles, répétitives ou chronophages, lui permettant de se recentrer sur la gestion agronomique et la valeur ajoutée de son exploitation.
Cette transition vers une agriculture de précision ne vise pas seulement l’efficacité quantitative : elle cherche à rationaliser chaque intervention et à optimiser l’usage des intrants, pour construire un modèle de production plus durable.
En agriculture, les systèmes robotisés évoluent dans des environnements ouverts et très variables (sols, cultures, météo, luminosité, …) qui imposent des contraintes techniques importantes. Les fonctions de détection et de localisation sont au cœur de ces systèmes : elles garantissent la sécurité des personnes et des biens, permettent la précision des interventions et fournissent des données exploitables pour l’analyse et la planification.
L’objectif de cet article est d’aborder en particulier trois sujets : les enjeux de la localisation dans un contexte robotique, ceux de la détection dans un milieu agricole et nous ferons ensuite un focus sur les bus de communication terrain, largement utilisés dans l’agricole.
Cet article a été construit de manière collaborative, avec la participation de plusieurs experts au sein de l’entreprise Agreenculture. Fondée en 2016 et basée à Toulouse, la startup fournit aux constructeurs de machines et de tracteurs des solutions permettant de rendre autonomes des machines travaillant en milieu extérieur et hors-route. Grâce à l’AGCbox, les machines et tracteurs deviennent intelligents, communicants et capables de se déplacer avec précision et sécurité, en conformité avec la réglementation européenne, pour travailler dans une zone délimitée sans nécessiter la présence d’un opérateur sur site.

Les sciences pour l’ingénieur jouent un rôle central en combinant connaissances théoriques et savoir-faire pratiques pour concevoir des systèmes complexes. Cependant, la contrainte de temps dans les formations limite parfois l’apprentissage expérimental, d’où l’intérêt d’outils comme la réalité augmentée pour enrichir les activités pratiques. La réalité augmentée permet de superposer des éléments virtuels au réel et trouve de nombreuses applications, notamment en industrie et en enseignement. Elle peut être utilisée via différents supports (projection, écrans, lunettes) pour faciliter l’apprentissage, illustrer des phénomènes complexes et accompagner les étudiants en difficulté.
Les deux articles présentés dans ce numéro pour les équipes de Yann Quinsat de l’Université Paris- Saclay et de Pascal Vrignat de l’IUT de Châteauroux visent à évaluer l’intérêt de ces outils dans l’enseignement des sciences pour l’ingénieur dans les formations du supérieur. Ces articles présentent un retour d’expérience issu de projets menés avec des étudiants de BUT et plus généralement de l’enseignement supérieur.

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.