Poster De Conférence Année : 2024

Synergie entre l'analyse du cycle de vie et la mécanique pour une conception optimisée des machine électriques tournantes

Résumé

Par l’association de disciplines scientifiques complémentaires, la recherche collaborative est un outil essentiel pour aborder plus efficacement les défis complexes liés aux changements climatiques. C’est dans ce cadre que The Transition Institute 1.5, initiative lancée par Mines Paris - PSL, opère pour apporter des réponses éclairées au défi majeur de la neutralité carbone et gérer les risques de transfert d’impact : éviter que « les solutions des uns ne deviennent les problèmes des autres ». Cette étude, ancrée dans le monde socio-économique actuel, présente les résultats d'une collaboration entre des experts en Analyse du Cycle de Vie (ACV) et en sciences mécaniques et matériaux, contribuant à l’optimisation de la soutenabilité des machines électriques sous des contraintes environnementales et techniques. L'objectif principal est de développer une approche interdisciplinaire pour quantifier et minimiser les impacts environnementaux de la machine électrique tout au long de son cycle de vie. Qu’il s’agisse de moteurs ou d’alternateurs, les machines électriques tournantes sont au cœur du déploiement du « vecteur électrique » présenté comme essentiel à la transition. Les enroulements filamentaires sont la partie « active » des machines électriques tournantes. Ils représentent près de 30% des défaillances, notamment dues à des défauts d’isolement, limitant ainsi la durée de vie du système. Dans le cadre d’une démarche de gestion durable, il est essentiel de mieux maîtriser la durée de vie des bobinages et de préciser les paramètres fondamentaux permettant l’optimisation environnementale des machines tournantes. Traditionnellement, les approches d'ACV sont souvent déterministes, avec des inventaires de cycle de vie statiques dont des valeurs moyennes fixes sont utilisées pour les quantités de matériaux et d’énergie (intrants et extrants) du système étudié. Les informations de modélisation proviennent majoritairement de bases de données développées pas des experts en ACV en s’appuyant sur des experts de chaque secteur d’activité. Les limites de cette approche comprennent le manque de flexibilité des modèles pour s'adapter à d'autres contextes et d’autres scénarios, la non-prise en compte des incertitudes et la faiblesse de la représentativité des modèles utilisés. Par exemple, dans le cas d’un moteur, le paramètre durée de vie va dépendre de plusieurs facteurs tels que le taux d’usure, la fréquence de charge, etc. Cette interdépendance n’est pas prise en compte dans un modèle déterministe. Pour pallier cette limite et ainsi mieux représenter le système étudié, il est possible d’utiliser des modères paramétrés. Les études expérimentales en mécanique & matériaux menées dans le cadre de ces travaux permettent de produire un modèle de durée de vie réaliste tenant compte des conditions d’utilisation et des spécifications techniques des machines. La détermination de la valeur de durée de vie dans l’ACV est ainsi plus fidèle au fonctionnement du système modélisé. Ces résultats seront ensuite utilisés pour guider les optimisations de conception des machines électriques. Ces travaux mettent en évidence la pertinence de l’adoption d’une approche holistique pour mener une ACV, ouvrant la voie à de nouvelles avancées méthodologiques. Ils ambitionnent de contribuer à systématiser l’adoption d’approches d’éco-conception auprès des acteurs de la transition.

Fichier non déposé

Dates et versions

hal-04788856 , version 1 (18-11-2024)

Identifiants

  • HAL Id : hal-04788856 , version 1

Citer

Mohamed Sahaoui, Pierre Arnaud, Sébastien Joannès, Mathilde Marchand, Paula Pérez-López. Synergie entre l'analyse du cycle de vie et la mécanique pour une conception optimisée des machine électriques tournantes. Management du Cycle de Vie, Nov 2024, Lille, France. ⟨hal-04788856⟩
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