Gestion Responsable d'Équipements Écologiques de Puissance Optimisée en Watt Et Ressources consommés
Murielle Fayolle - CEA-Leti
Paul-Étienne Vidal - LGP
> Développer les technologies clefs permettant de limiter l’impact environnemental des modules de puissance en facilitant la réparation et le recyclage, et amorcer une activité de recherche sur le sujet en intégrant chimie, électronique et Analyse de Cycle de Vie (ACV).
> Développer des méthodologies innovantes de conception en électronique fortement objectivées par l’ACV
Développer les filières de packaging permettant de concevoir et réaliser des modules de puissance plus soutenables et démontables.
> Packaging démontable
> Réparable
> Recyclable
> Efficacité énergétique
> Éco-conception
> Soutenabilité
Électromobilité
Énergies renouvelables
Réseaux énergétiques
Les convertisseurs statiques sont essentiels pour gérer les flux d'énergie entre sources et consommateurs, transformant l’énergie électrique selon les besoins des systèmes connectés. Avec l'essor de l'électromobilité, ils sont de plus en plus utilisés dans les véhicules électriques et hybrides pour optimiser la gestion de l’énergie entre la batterie, le moteur et les systèmes embarqués, étant ainsi le cœur de l'efficacité énergétique. La demande croissante pour ces convertisseurs démultiplie le besoin tant en nombre qu’en diversité des Modules De Puissance (MDP), brique élémentaire des convertisseurs. En fin d’usage, les MDP se trouvent à ce jour mêlés au sein des Déchets d'Equipements Electriques et Electroniques (DEEE), dont le taux de collecte est à améliorer et dont le taux de recyclage de parties hétérogènes est faible à nul. Le développement d’un modèle circulaire plus vertueux est très limité actuellement par la forte hétérogénéité des matériaux et la non-réversibilité des technologies de mise en boitier, ce qui interdit par exemple le démontage en vue de la circularité. Le projet GREENPOWER vise à concevoir et réaliser un packaging de module de puissance plus soutenable et notamment démontable. L’assemblage de puissance obtenu assurera des performances techniques qui seront comparées à l’existant tout en intégrant dans sa conception des indicateurs d’impact environnementaux qui prendront en compte les quantités de matière et d’énergie utilisées. L’objectif est la circularité autour de l’objet MDP : ré-emploi, réparation, maintenance, intérêt industriel pour la filière électronique de l’assemblage.Dans ce contexte, il est crucial de développer des connaissances et technologies pour aller vers un packaging démontable et réparable. Le cas des MDP est particulièrement pertinent au vu des besoins croissants des systèmes pour l’électromobilité et les énergies renouvelables, sans perdre de vue les contraintes en coût et performance des systèmes finaux. Pour ce faire, le projet GREENPOWER vise à lever les verrous technologiques suivants : concevoir un adhésif structural permettant une liaison boitier/céramique réversible, synthétiser et mettre en œuvre des boitiers polymères à base de matériaux bisourcés et à faible impact environnemental, développer un assemblage MDP aux performances de référence attendues et aux éléments internes séparables, développer des outils d’écoconception génériques des MDPs.
Qu'est ce qu'un MDP ?
Le MDP (Module De Puissance) est la brique élémentaire d’un convertisseur de puissance. Particulièrement employé dans les dispositifs haute tension (> 1 kV) et fort courant (>100 A), il est un système constitué d’une mise en série et/ou en parallèle d’interrupteurs à matériau semi-conducteur agencés en fonction de leurs calibres en tension et courant. Ces dispositifs intégrés forment des assemblages très hétérogènes qui contiennent des matériaux critiques et précieux à fort impact environnemental.
