Bibliographie & annexes
Présentation
RÉSUMÉ
Cet article fait suite à la présentation du contexte et de la méthodologie d'écoconception en génie électrique. A travers quelques exemples d’études issues de l’état de l’art, cette partie propose des illustrations des approches d’Analyse sur cycle de vie (ACV) et d’éco-optimisation dans le domaine du génie électrique. Il s’agira, en particulier, d'analyser des comparaisons entre impacts environnementaux des matériaux, ou composants utilisés dans les systèmes électriques ou électroniques de puissance.
Enfin, un exemple d’écodimensionnement d’une machine électrique est présenté, montrant que, dans certains contextes, favoriser le rendement de fonctionnement est contraire à la minimisation des impacts.
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This article follows the presentation of the context and methodology of ecodesign in electrical engineering. Through a few examples of state-of-the-art studies, this part offers illustrations of Life Cycle Assessment (LCA) and eco-optimization approaches in the field of electrical engineering. In particular, comparisons are made of the environmental impact of materials and components used in electrical and power electronics systems.
Finally, an example of eco-sizing of an electrical machine is presented, showing that in certain contexts, favoring operating efficiency is contrary to minimizing impacts.
Auteur(s)
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Hamid BEN AHMED : Enseignant-chercheur – Département de mécatronique - ENS Rennes, laboratoire SATIE
-
Briac BAUDAIS : Ingénieur en Génie électrique, doctorant - ENS Rennes, laboratoire SATIE
-
Gurvan JODIN : Enseignant-chercheur – Département de mécatronique - ENS Rennes, laboratoire SATIE
INTRODUCTION
Bien que relativement confidentielles, quelques études ACV de composants du génie électrique sont publiées soit par des industriels, soit par des académiques. Un état des lieux spécifique pour l’électronique de puissance est proposé dans une publication par les membres d’un groupe de travail dénommé « Convertisseurs électroniques de puissance plus soutenables (CEPPS) » du GDR SEEDS.
Dans cet article, nous allons illustrer un certain nombre d’études issues de la bibliographie. Nous commencerons par des exemples liés aux matériaux du génie électrique, puis des exemples relatifs à quelques dispositifs électriques. Les premiers exemples se limitent à la phase de fabrication (hors usage). La phase d’utilisation est liée aux conditions d’utilisation et donc très spécifique à l’exemple traité, c’est-à-dire peu généralisable.
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MOTS-CLÉS
écoconception impacts environnementaux analyse cycle de vie ACV ICV inventaire sur cycle de vie circularité systèmes électriques
KEYWORDS
ecodesign | environmental impacts | live cycle impact assessment | LCA | LCI | life cycle inventory | circularity | power systems
DOI (Digital Object Identifier)
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Glossaire6. Conclusion
Cet article illustre quelques exemples d’études ACV en génie électrique et plus précisément en fabrication des métaux, des aimants permanents, des convertisseurs statiques, des machines électriques pour la traction, des batteries électrochimiques et des systèmes photovoltaïques. Un exemple d’éco-optimisation a été également proposé relatif à une application domotique. Selon le mode d’utilisation et la durée de vie du composant par rapport à la durée d’usage assignée, la phase de fabrication et de déconstruction peut peser lourdement dans le bilan environnemental global. Pour une utilisation intensive, les pertes de fonctionnement sont déterminantes mais cela implique une analyse fine de la durée de vie et des solutions de réparation. À l’inverse, pour une utilisation modérée ou occasionnelle, la fabrication et la consommation de ressources représentent le principal impact, cela implique d’intégrer les objectifs de recyclage dès la conception.
Les exemples proposés dans cet article sont très loin d’être exhaustifs et sont peu extrapolables. La raison principale est liée aux spécificités mêmes des composants et systèmes du génie électrique. Nous pouvons en citer trois principales :
-
les composants et systèmes sont consommateurs d’énergie (pertes). Leur performance et leur durée de vie sont intimement liées à leur dimensionnement, mais aussi à leur mode de sollicitation durant la phase d’usage. Les résultats ACV sont donc difficilement généralisables et la comparaison entre dispositifs est risquée ;
-
les composants et sytèmes sont complexes étant donné l’étendue des échelles géométriques et temporelles impliquées dans le processus de fabrication, d’usage et de recyclage. Cette complexité est augmentée du fait des multiples phénomènes physiques mis en jeu et de la diversité des process technologiques mis à contribution ;
-
enfin, la troisième spécificité est la « jeunesse » du regard ACV sur les composants et systèmes du génie électrique. Le rendement de fonctionnement « naturellement » élevé des systèmes électriques et leur forte densité de puissance atteinte ont jusqu’ici suffi et nous ont dédouanés d’une analyse critique sur cycle de vie. Mais les tonnes de DEEE et leur croissante exponentielle...
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Conclusion
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - FANG (L.), TURKBAY ROMANO (T.), RIO (M.), MELOT (J.), CREBIER (J.C.) - L’apport des normes et de la réglementation pour la soutenabilité en électronique de puissance. - Symposium de génie électrique, SGE 2023, Lille (2023).
-
(2) - HERIBERT (J.) - Mise en application réussie de la directive ErP. - Eaton, Livre blanc Directive ErP 2009/125/CE (2014).
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(3) - SPHERA - Electronics in LCA and Life Cycle Thinking of Electronics, Hot Spots and Lessons (to be) Learned. - SICT, Belgique, Sphera (2020). http://PowerPoint-Präsentation (sictdoctoralschool.com)
-
(4) - HERRMANN (C.), SPIELMANN (M.) - Methods and Overview on Activities on Carbon Footprints. - Electronic Goes Green, Berlin (2008).
-
(5) - WOLFOVA (M.), ESTOKOVA (A.), ONDOVA (M.), MONOKOVA (A.) - Comparing of the external bearing wall using three cultural perspectives in the life cycle impact assessment. - IOP Conference Series : Materials Science and Engineering, 385, p. 012064, 10.1088/1757-899X/385/1/012064 (2018).
- ...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
1.1 Entreprises proposants des bases de données ACV
AccessCCUS – Site web à l’initiative de l’université du Michigan (USA) https://assessccus.globalco2initiative.org/lca/databases/
Ademe – Base Empreinte® https://base-empreinte.ademe.fr/
CODEE – Conception développement durable environnement Un département du LCIE https://codde.fr/
Écoinvent https://ecoinvent.org/
EPLCA https://eplca.jrc.ec.europa.eu/ELCD3/
Sphera – GaBi Database https://sphera.com/product-sustainability-gabi-data-search/
WEE-LCI – Base de données LCI de l’écosystème https://weee-lci.ecosystem.eco/
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