Écoconception en génie électrique - Notions fondamentales

On estime à environ 53 millions de tonnes la quantité de DEEE (déchets d’équipements électriques et électroniques) générée en 2019 dans le monde . Et celle-ci pourrait atteindre 120 millions de tonnes d’ici 2050 dans l’état actuel de l’activité humaine. Sans surprise, ce sont les pays occidentaux et développés qui sont les plus grands producteurs et exportateurs de DEEE. Les habitants de ces pays développés rejettent 17,7 kg/an.

La gestion des DEEE est directement liée aux matériaux qui les composent (une grande hétérogénéité) et de leur taux de criticité. La Commission européenne définit une trentaine de matériaux critiques, pour lesquels il existe un risque de difficulté d’approvisionnement du fait de la situation géographique des gisements, l’énergie nécessaire à l’extraction, des besoins présents et futurs. Les enjeux sont également environnementaux : la pollution de la planète n’est plus à prouver et les dégradations écologiques lors de la décomposition des éléments dangereux, les intoxications, étouffements ou blessures causés à la faune lorsqu’elle absorbe ou s’accroche aux déchets sont des évènements, hélas, courants. En 2015, seul 1 % des DEEE collectés en France ont échappé à la destruction ou l’enfouissement, pour être réutilisés.

Dans le domaine de l’énergie, aujourd’hui, les convertisseurs de puissance sont conçus pour présenter le meilleur coût et/ou volume sous contraintes thermiques, ou pour présenter le meilleur rendement sous contraintes de coût et/ou de volume. Cependant, nous estimons que les urgences climatiques et écologiques exigent de repenser l’optimisation de la conception des convertisseurs de puissance sur la base de l’ensemble du cycle de vie en tenant compte des matériaux utilisés, des pertes cumulées, de l’énergie incorporée et des impacts liés à leur fabrication, tout comme leur déconstruction/recyclage.

Les dispositifs du génie électrique ont une place privilégiée et spécifique dans cette indispensable quête de développement durable. Tout d’abord, car ils représentent un maillon majeur dans l’efficacité énergétique des procédés industriels. Ensuite, ils sont eux-mêmes des consommateurs et des producteurs d’énergie électrique, notamment d’origine renouvelable, et dont il est important de minimiser l’impact environnemental. Enfin, leur nombre ne cesse de croître à la fois au niveau industriel que grand public. L’analyse sur cycle de vie (ACV) est une méthode adéquate pour quantifier et analyser les impacts environnementaux d’un produit donné.

Dans cet article, il s’agira de préciser le contexte des ACV, de donner quelques outils, méthodes et données d’ACV liés au génie électrique. Nous aborderons également les notions d’éco-optimisation, d’écoconception et d’économie circulaire de systèmes électriques. L’article [D 3 088] traitera des exemples d’ACV et d’éco-optimisation en génie électrique.