Table des matières
1. Mise en place de la salle
- Client : Java 17 ou plus récent et JavaFX 21 (
mvn clean javafx:run, ou une version empaquetée). - Serveur de calcul : hébergé à distance (VPS) ; rien à installer sur les postes. Saisir sur chaque poste (ou distribuer aux étudiants) la clé d'accès de l'établissement : Simulation › Paramètres du calcul et du serveur, « Connexion chiffrée » cochée. Une clé par établissement, valable pour l'année universitaire ; signaler au fournisseur toute clé diffusée hors de l'établissement (elle sera révoquée et remplacée). Vérifier avant la séance que la salle a accès à Internet et que le pare-feu de l'établissement laisse passer le port du serveur (Tester la connexion depuis un poste : il doit afficher « clé valide »). Une classe entière qui calcule en même temps ne pose pas de problème : chaque calcul pèse quelques kilo-octets et dure moins d'une seconde (quelques secondes pour les études DER du niveau 5).
- Connexion instable : placer les séances de réseau (niveaux 1, 2 et 5) aux heures où la connexion est fiable ; les séances photovoltaïque, éolien et économie (niveaux 3 et 4) se font hors ligne. Les résultats de référence du tutoriel permettent de corriger même sans serveur.
- Exemples : à la première ouverture du tutoriel, ils sont copiés dans
~/.nrjxpert/aide/tutoriel/exemples/; un étudiant qui les modifie garde sa version. - Données météo : leur téléchargement demande aussi Internet ; préparer les fichiers CSV à l'avance pour une séance hors ligne.
2. Progressions
| Formation | Volume | Contenu | Évaluation |
|---|---|---|---|
| BTS / DUT électrotechnique, licence pro énergies renouvelables | 40 h (12 h cours, 28 h TP) | Niveau 1 ; niveau 3 § 3.1 à 3.4 ; niveau 4 § 4.1 à 4.3 ; étude de cas 1 (partie décentralisée) | 2 TP notés + 1 dossier de dimensionnement |
| Licence génie électrique (L3) | 60 h | Niveaux 1 et 2 ; niveau 3 complet ; niveau 4 | Examen écrit + TP notés |
| Cycle ingénieur / master (M1) | 60 h | Niveau 2 approfondi (load flow, court-circuit) ; niveaux 3 et 4 ; études de cas 1 à 3 | Projet en binôme + examen |
| Master énergies renouvelables / réseaux (M2) | 40 h | Niveau 5 ; études de cas 2 et 4 ; projets A à C du niveau 5 | Projet + soutenance |
| Spécialisation Smart Grids (M2, mastère spécialisé, ingénieurs de gestionnaires de réseau) | 30 h + projet | Niveau 6 complet : SGAM, FLISR et fiabilité, IVVC/r, VPP, micro-réseaux, VE, CIM et IEC 61850, AMOA ; projet de synthèse | Rapport de mission AMOA + soutenance |
| Expert Smart Grids (après la spécialisation) | 24 à 30 h + mission | Niveau 7 : essais IEEE 2030.8, comptage évolué et pertes non techniques, télérelève DLMS/COSEM, effacement OpenADR 2.0b, cybersécurité IEC 62443 ; mission d'expertise § 7.6 | Procès-verbal d'essais + audit des pertes + analyse de risque, soutenance |
| Formation continue consultants / chefs de projet Smart Grid | 3 jours | Niveau 6 § 6.1, 6.2, 6.8, 6.9, 6.10 ; TP 6.3 et 6.9 ; fiches de cas d'usage sur un projet réel | Fiche de cas d'usage + grille d'analyse d'offres |
| Formation continue (bureaux d'études, installateurs) | 3 à 5 jours | Niveau 3, câblage, niveau 4, étude de cas adaptée au métier | Étude de cas réelle |
3. Séances de travaux pratiques
| Séance | Durée | Contenu (renvois au tutoriel) | Livrable |
|---|---|---|---|
| 1. Prise en main | 2 h | TP 1 (charge et ligne RL), exemples 1.1 et 1.2 dessinés | Tableau calcul à la main / logiciel |
| 2. Méthodes de calcul des réseaux | 3 h | TP « Les deux méthodes vérifiées par NRJXpert » (§ 1.2), exemples 1.4 et 1.5, exercice 6 du niveau 1 | Comparaison mailles / nœuds, bilan de puissances |
| 3. Triphasé, compensation et déséquilibre | 4 h | TP 2 et TP « Déséquilibre et rupture du neutre » (§ 1.6), exemples 1.8 et 1.12, exercices 7, 9 et 10 du niveau 1 | Compte rendu, mesure par deux wattmètres |
| 4. Transformateur et chute de tension | 3 h | Exemples 2.1 et 2.2 ; transformateur triphasé de la palette | Compte rendu |
| 5. Load flow | 4 h | Exemple 2.3 à la main, TP 3, exercice 3 du niveau 2 | Comparaison des 3 méthodes, plan de tension |
| 6. Court-circuit | 4 h | Exemple 2.4, TP 4, exercice 1 du niveau 2, étude de cas 3 | Choix des protections |
| 7. Répartition économique de la production | 2 h | § 2.9, exemple 2.8, exercices 6 et 7 du niveau 2, calculatrice « Répartition économique » | Coûts marginaux, limites, pertes ; comparaison avec l'OPF du niveau 5 |
| 8. Gisement solaire et météo | 2 h | TP 5, exemple 3.1 | Fiche site |
| 9. Système PV autonome | 4 h | Exemple 3.3, TP 6, exercice 1 du niveau 3 | Dossier de dimensionnement |
| 10. Câblage et coûts | 3 h | Exemple 3.4, TP 7, exercice 2 du niveau 3 | Tableau des liaisons, devis |
| 11. Éolien | 3 h | Exemples 3.6 et 3.7, TP 8, étude de cas 4 | Note de production |
| 12. Pompage solaire | 2 h | Exemple 3.8, TP 8 bis, exercice 4 du niveau 3, étude de cas 5 | Note de dimensionnement de la pompe et du champ |
| 13. Économie et viabilité | 4 h | Exemples 4.1 à 4.4, TP 9, étude de cas 2 | VAN, TRI, LCOE, sensibilité |
Pour le niveau 5, prévoir 3 séances de 4 h (TP 10 et projets A à C).
Pour le niveau 6, prévoir 5 séances de 4 h : (1) SGAM et protocoles (outils 6.1 et 6.8, TP 6.1) ; (2) FLISR et fiabilité (exemple 6.3, TP 6.3, calculatrice de fiabilité) ; (3) IVVC/r et CVR (exemple 6.4) ; (4) VPP, VE et micro-réseaux (exemples 6.5 et 6.6, TP 6.7) ; (5) AMOA : fiche IEC 62559, CCTP, TCO, plan de recette (TP 6.9). Les outils interactifs (cartographie SGAM, fiche de cas d'usage, auto-évaluation) gardent les saisies dans le navigateur de l'étudiant : faire exporter le travail (Markdown ou texte) pour le rendre.
Barème du projet de synthèse du niveau 6 (sur 20)
| Critère | Points |
|---|---|
| Diagnostic et modèle NRJXpert du départ (load flow, capacité d'accueil) | 3 |
| Fiches de cas d'usage IEC 62559 et cartographie SGAM | 4 |
| Études : fiabilité (2, 4, 6 organes), IVVC, VPP, îlotage — interprétation des résultats | 5 |
| Spécification : interopérabilité (CIM, IEC 61850, liste des points), cybersécurité | 3 |
| Analyse des offres (TCO, grille) et plan de recette FAT/SAT | 3 |
| Qualité du rapport et de la soutenance | 2 |
4. Évaluation et barèmes
Compte rendu de TP (sur 20)
| Critère | Points |
|---|---|
| Données et hypothèses clairement énoncées (unités, sources) | 3 |
| Calcul à la main d'au moins un résultat, détaillé | 5 |
| Résultats du logiciel correctement relevés (captures, tableaux) | 4 |
| Comparaison et explication des écarts | 4 |
| Interprétation physique, réponse aux questions « que se passe-t-il si… » | 3 |
| Présentation | 1 |
Dossier de dimensionnement (sur 20)
| Critère | Points |
|---|---|
| Bilan des besoins réaliste et justifié | 3 |
| Dimensionnement du générateur, du stockage et de l'électronique (méthode et arrondis) | 5 |
| Câblage : sections, protections, chutes de tension, coûts | 4 |
| Étude économique (coût actualisé, LCOE, comparaison de variantes) | 4 |
| Sensibilité et recommandation argumentée | 3 |
| Note de calcul conforme au modèle (études de cas) | 1 |
Les QCM de fin de niveau (8 à 10 questions) se prêtent à une évaluation formative : l'étudiant les fait seul, le score s'affiche ; on peut les reprendre en évaluation sommative sur papier.
↑ Retour en haut5. Sujets d'examen (2 h, documents autorisés : formulaire des annexes)
Sujet A — Électrification d'un poste de santé (technicien)
- Établir le bilan énergétique d'un poste de santé (liste de récepteurs fournie).
- Dimensionner champ, batterie, régulateur et onduleur en 24 V pour un mois défavorable de 4,8 kWh/m²/j.
- Choisir la section du câble champ → régulateur (12 m, ΔU ≤ 3 %) et sa protection.
- Calculer l'annuité et le coût du kWh sur 15 ans à 8 %.
Corrigé : suivre l'exemple 3.3 et l'exemple 3.4 ; barème 5 + 7 + 4 + 4.
Sujet B — Réseau de distribution (ingénieur)
- Réseau à 3 nœuds (données du TP 3) : écrire Ybus en pu (base 10 MVA, 30 kV) ; faire une itération de Gauss-Seidel.
- Commenter les résultats de NRJXpert fournis (Newton-Raphson) : pertes, réactif du nœud PV.
- Court-circuit triphasé et monophasé au nœud 3 (données fournies), choix du pouvoir de coupure.
- Une centrale PV de 2 MW est ajoutée au nœud 3 : effets attendus sur la tension et les pertes ; loi de commande à proposer.
Corrigé : exemples 2.3, 2.4 ; TP 3 ; § 5.2. Barème 6 + 4 + 6 + 4.
Sujet C — Projet hybride (master)
Comparer pour un site de 100 kW de pointe : groupe seul, PV + batteries, hybride optimisé (résultats du niveau 5 fournis). Discuter le taux d'actualisation, le prix du gasoil et la part renouvelable ; conclure par une recommandation chiffrée.
6. Projets de fin d'études
- Plan d'électrification d'une commune : centralisé, décentralisé, extension de réseau (études de cas 1 et 2, niveau 5).
- Capacité d'accueil PV d'un départ HTA réel (données de l'exploitant) et règles de raccordement.
- Stabilité d'un micro-réseau insulaire (îles du Saloum) avec batteries formant le réseau.
- Mise à jour de la base d'équipements avec des prix de marché et étude de sensibilité du LCOE.
- Comparaison mesures / simulation sur une installation PV existante de l'école.
7. Conseils pédagogiques
- Exiger le calcul à la main avant l'utilisation du logiciel ; noter l'explication des écarts plus que la valeur obtenue.
- Faire varier une donnée à la fois et demander une prévision qualitative avant de relancer le calcul.
- Utiliser des données locales (météo du site, prix de fournisseurs, profils de consommation mesurés) : la motivation et la qualité des discussions s'en trouvent nettement améliorées.
- Rappeler les limites des modèles : rapport des transformateurs non représenté par le serveur, prix indicatifs, journées types.
- Les erreurs de saisie d'unités (mH/H, kV/V, kW/W) sont la première cause de résultats aberrants : faire vérifier les ordres de grandeur.
Auteur
Novembre 2026