Article

1 - CADRE LÉGISLATIF ET NORMATIF

2 - MÉTHODES D’ACV APPLIQUÉES AU GÉNIE ÉLECTRIQUE ET INDICATEURS

3 - SOURCES D’IMPACTS DE QUELQUES PROCÉDÉS EN GÉNIE ÉLECTRIQUE

4 - ÉCOCONCEPTION ET ÉCONOMIE CIRCULAIRE DE SYSTÈMES ÉLECTRIQUES

5 - CONCLUSION

6 - GLOSSAIRE

Article de référence | Réf : D3087 v1

Écoconception en génie électrique - Notions fondamentales

Auteur(s) : Hamid BEN AHMED, Briac BAUDAIS, Gurvan JODIN

Date de publication : 10 mars 2024

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RÉSUMÉ

Les dispositifs du génie électrique jouent un rôle clé dans la transition énergétique. Leur usage tend à se généraliser et leur nombre croît rapidement, pouvant entraîner des pollutions importantes et entraver la transition environnementale.

L'article met en avant la nécessité de repenser la conception des systèmes du génie électrique dans une optique de développement durable, en considérant l’ensemble du cycle de vie, à savoir la fabrication, l’usage, la déconstruction et le recyclage. Les impacts environnementaux sont ainsi évalués et analysés selon la méthodologie standardisée, dite ACV.

Cet article présente le cadre législatif, les outils et les bases de données disponibles, ainsi que les matériaux et les procédés d’élaboration typiques utilisés en génie électrique, tout en axant l’analyse sur les impacts environnementaux associés. Il se termine par une analyse des enjeux de l’écoconception en génie électrique.

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ABSTRACT

Econconception in electrical engineering - Fundamental concepts

Electrical engineering devices play a key role in the energy transition. Their use is becoming increasingly widespread, and their number is growing rapidly, which can lead to significant pollution and hinder the environmental transition.

The article focuses on the need to rethink the design of electrical engineering systems with a view to sustainable development, taking into account the full lifecycle of manufacture, use, disassembly and recycling. Environmental impacts are assessed and analyzed using a standardized methodology known as LCA.

This article presents the legislative framework, tools and databases available, as well as typical materials and manufacturing processes used in electrical engineering, focusing the analysis on the associated environmental impacts. It concludes with an analysis of the challenges of ecodesign in electrical engineering.

Auteur(s)

  • 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

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.

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KEYWORDS

environmental impact   |   power system   |   life cycle assessment   |   eco-design   |   LCA   |   LCI   |   life cycle inventory   |   circularity

DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-d3087


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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).

  • (3) - SPHERA -   Electronics in LCA and Life Cycle Thinking of Electronics, Hot Spots and Lessons (to be) Learned.  -  SICT, Belgique, Sphera (2020). PowerPoint-Präsentation (http://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).

  • ...

1 Annuaire

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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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