L’approche d’estimation des évolutions par rapport à une référence a été intégrée dans le code
de l’outil en répondant aux critères de simplicité d’usage, fiabilité des résultats et extensibilité
des modifications et des améliorations. Comme illustré dans la Figure 78, l’interface utilisateur
est composée de plusieurs interfaces :
(a) L’interface « Project Information » définit le projet de R&D testé (type, TRL…) et les
besoins du client.
(b) L’interface « Technology of reference » définit la base de données de référence mise
en place.
(c) L’interface « PV system » définit la nouvelle technologie par étape de fabrication.
(d) L’interface « Results » illustre les résultats des taux d’évolutions technique,
économique et environnementale ainsi que les éléments le plus impactant d’un point
de vue environnemental.
12Un langage de programmation de quatrième génération
Figure 77. Première version de l'outil d'éco-conception
"ECO PV "
173
En se basant sur les objectifs de l’outil, les différentes fonctionnalités ont été développées :
Objectif 1 : Automatisation de l’analyse environnementale
Afin d’automatiser l’analyse environnementale, quatre bases de données ont été
implémentées comprenant :
- L’inventaire de la technologie de référence depuis l’extraction de silicium jusqu’à
l’installation du système PV.
- Les impacts environnementaux de chaque étape de fabrication de la technologie de
référence.
- Les impacts environnementaux des nouveaux matériaux et des substances
chimiques qui peuvent être ajoutés dans les inventaires de la nouvelle technologie à
évaluer (importés de la base de données de référence).
- Les impacts environnementaux des différentes sources d’énergie en fonction du
mix énergétique du pays.
L’ensemble de ces données est stocké sous forme de tableaux dans des fichiers Excel, puis
importé par la suite sous forme des fichiers.Mat pour être enfin traités dans Matlab et affichés
dans les GUI (Figure 79).
Figure 78. Structure de l'interface utilisateur dans
l’outil « ECO PV »
174
Chaque étape dans la chaîne de valeur du PV a été modélisée dans une interface
indépendante (Figure 80).
La liaison entre les différentes interfaces (étapes de fabrication du système PV) a été réalisée
par les facteurs de liaison, détaillés dans le chapitre 4, pour pouvoir évaluer le système
complet. Les différents paramètres qui définissent le niveau d’information à définir par étape
de fabrication, identifiés dans le chapitre 4, ont été implémentés d’une façon dynamique, pour
donner la possibilité de les modifier facilement. L’inventaire est enfin représenté sous forme
de tableaux dans l’interface de l’outil, et la gestion du tableau réalisée selon la méthode
d’éco-conception proposée dans ce travail (Figure 81).
Figure 79. Un exemple de stockage et gestion des données de
l’inventaire dans l’outil ECO PV
Figure 80. Définition de la nouvelle technologie à évaluer par étape
de fabrication
175
La Figure 81 illustre un exemple de définition d’une étape de fabrication (procédé de fabrication
des cellules hétérojonction) par rapport au procédé standard de la référence (procédé
AL-BSF).
Toutes les équations permettant le calcul des taux d’évolution environnemental, technique et
économique, détaillées dans le chapitre 3, ont été implémentées dans l’outil.
Une telle gestion des données permet ainsi une réduction du temps d’accès à l’information et
d’analyse, répondant aux critères simplicité et rapidité exigés dans le cahier de charges.
Objectif 2 : Aide à la décision multicritère pour répondre aux besoins
économique, technique et environnemental du client
Les résultats finaux sont représentés sous forme de graphiques de gains et pertes
relativement faciles à interpréter (Figure 83). Ils présentent :
Le taux d’évolution composite, calculé en fonction des besoins du client fixés dès le
début du projet, comme le montre la Figure 82.
Figure 81. Exemple de gestion de l’inventaire d’un nouveau procédé par
rapport à la technologie de référence dans l’outil ECO PV.
176
Les différents taux d’évolutions économique, technique et environnementale de la
nouvelle technologie par rapport à la référence.
L’évolution environnementale détaillée des différents impacts environnementaux par
rapport à la référence.
Figure 82. Exemple de résultats de l’analyse multicritères dans l’outil ECO PV
Figure 83. Exemple de définition et de quantification des besoins
du client par l’outil « ECO PV »
177
Ces résultats donnent une vision globale et synthétique des performances technique,
économique et en particulier environnementales compréhensible par tous les utilisateurs
même s’ils ne sont pas experts de l’ACV, ce qui constitue une aide à la décision multicritères
avec le partenaire industriel.
À noter que l’évolution environnementale est estimée par défaut en kWh. Étant donné que
l’unité fonctionnelle a un impact sur les résultats finaux, l’outil « ECO PV » permet de varier ce
paramètre en fonction du type d’analyse souhaitée (Chapitre 4) pour le système PV complet
ou plus spécifiquement un procédé de fabrication. (par exemple pour l’évaluation d’un procédé
de cristallisation l’unité fonctionnelle par défaut est « produire 1kg de lingot ») (Figure 84).
Objectif 3 : Favoriser le développement de technologies à la fois innovantes
et éco-conçues, dès les TRL bas
Le modèle présente plusieurs interfaces, pré-remplies par les données de la référence.
L’utilisateur peut ainsi compléter ou modifier les données pour la technologie non mature à
partir de cette base de données qui facilite la modélisation de l’inventaire.
D’autre part, il est possible de comparer les performances environnementales des différents
procédés, pour favoriser le développement de technologies à la fois innovantes et
éco-conçues.
Figure 84. Illustration de la définition de l'unité fonctionnelle en fonction de la
frontière du système PV à analyser dans l’outil « ECO PV »
178
Pour aller plus loin dans la possibilité d’améliorer la technologie étudiée d’un point de vue
environnemental, une deuxième représentation des impacts environnementaux fournie par
l’outil détaille la contribution de chaque étape. L’outil « ECO PV » offre également l’option
d’analyse détaillée de contribution de chaque flux élémentaire dans les différents procédés de
la chaine de la valeur (Figure 85). Un tel résultat permet de révéler d’éventuelles anomalies
dans les procédés testés (utilisation de composants toxiques…) et orienter alors le
technologue pour adopter les procédés avant le lancement commercial du produit.
179
Figure 85. Exemple de résultats environnementaux affichés dans l’outil « ECO PV » par étape de fabrication
et par sous-composants pour chaque procédé pour accompagner le processus d’amélioration
180
Objectif 4 : Capitalisation des données dans une base de données à
maintenir et élargir
Dans le cadre de la pérennisation de ce travail de recherche, l’une des problématiques
majeures est l’évolution rapide (à l’échelle du semestre) des paramètres des systèmes PV
dans l’état de l’art.
Pour répondre à cette problématique, les paramètres critiques, identifiés dans le chapitre 4
(rendement, mix énergétique, pertes de sciage, taux de silicium recyclé…) ont été indiqués et
justifiés dans l’outil « ECO PV » de façon transparente, et l’utilisateur peut les modifier à sa
guise selon l’évolution du marché (Figure 86). La flexibilité de la mise à jour du mix énergétique
des pays est également assurée par l’outil (Figure 87). Ces différentes modifications peuvent
être réalisées par l’utilisateur (ingénieur PV) sans intervention du référent de l’outil (section
2.2.3).
Cette démarche de gestion des paramètres évolutifs permet de garantir la transparence, la
traçabilité et la fiabilité des résultats. Elle assure par conséquent la pérennisation de la
méthode « ECO PV » développée, permettant ainsi une utilisation continue dans l’organisme
de R&D.
181
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En se basant sur ces fonctionnalités, l’outil « ECO PV » a réussi à répondre au cahier de
charges fixé en termes d’automatisation de l’analyse environnementale, d’aide à la décision
multicritères, de développement de technologies éco-conçus à TRL bas et de capitalisation
des données et de la méthodologie au sein de l’organisme de R&D.
La maintenance des inventaires et le stockage des impacts environnementaux ont été
également considérés dans la construction de l’outil, et seront abordés dans la partie
pérennisation de l’outil (section.2.2.3)
2 Intégration de la démarche d’éco-conception au
sein de l’organisme de R&D par le biais de l’outil
« ECO PV »
L’objectif de la démarche est de faire adhérer les acteurs de l’organisme de R&D à l’intégration
de l’éco-conception au sein de leurs développements, grâce à un outil informatique adapté.
Cette étape consiste alors à éprouver la démarche mise en place, détaillée dans le chapitre 3,
suivant les étapes décrites dans la Figure 88.
Figure 87. Exemple de mise à jour du mix énergétique dans l’outil
« ECO PV »
183
Dans le document
Intégration systémique de l’éco-conception dès la phase de R&D des technologies photovoltaïques
(Page 173-184)