Récapitulatif de 11 indicateurs d'impact environnemental dénis par EIME

N Indicateurs d'impact Abréviation Unité

1 Raw Material Depletion RMD %/an

2 Energy Depletion ED MJ

3 Water Depletion WD dm3

4 Global Warming GW g ∼ CO2

5 Ozone Depletion OD g ∼ CF C − 11

6 Air Toxicity AT dm3

7 Photochemical Ozone Creation POC g ∼ C2H4

8 Air Acidication AA g ∼ H+

9 Water Toxicity WT dm3

10 Water Eutrophication WE g ∼ P O3−

4

11 Hazadous Waste Production HWP kg

L'indicateur RMD (épuisement de ressources naturelles) est déni comme la décrois- sance de la disponibilité des ressources naturelles. Ces ressources (matières premières, ...) peuvent être d'origines fossile et minérale, à l'exclusion des ressources biotiques. L'indica- teur associé est calculé en pourcentage d'épuisement de la réserve par an (%/an).

L'indicateur ED (consommation d'énergie quelque soit son origine) est déni soit comme la combustion de matières, fossiles ou non (nucléaire), soit comme la l'emploi d'autres sources telles que l'hydroélectricité, le solaire, l'éolien, ... L'indicateur associé est calculé en MJ.

L'indicateur WD (consommation d'eau) est déni comme la consommation de toutes sortes d'eau, quelle que soit sa qualité (potable ou pas, ...). L'indicateur associé est calculé en dm3_.

L'indicateur GW (eet de serre) est déni par la contribution au réchauement glo- bal de l'atmosphérique à cause des émissions de gaz. Il est calculé en grammes de CO2 équivalent.

L'indicateur OD (diminution de la couche d'ozone) calcule la contribution de chacun des gaz à la diminution de la couche d'ozone stratosphérique. Il est calculé en grammes de CFC-11 équivalent.

L'indicateur AT (toxicité de l'air) calcule le volume émis d'air toxique à hauteur d'homme. Il est calculé en dm3_.

L'indicateur POC (création d'ozone photochimique) calcule le potentiel de création d'ozone photochimique du au relâchement des gaz qui deviennent oxydants dans la basse atmosphère sous l'action du soleil. Il est calculé en grammes d'éthylène (C2H4) équivalent. L'indicateur AA (acidication de l'air) calcule le potentiel d'acidité de l'air suite au relâchement de substances, qui sont principalement le dioxyde de soufre (SO2), provenant de la combustion du charbon et du fuel résiduel, c'est-à-dire les combustibles utilisés dans les centrales électriques ou dans l'industrie ; les oxydes d'azote (NO2, NO3), émis par les véhicules à moteur et l'ammoniac (NH4), provenant des activités agricoles. Il est calculé en grammes de H+ équivalent.

L'indicateur WT (toxicité de l'eau) comme l'indicateur AT calcule le volume d'eau toxique rejeté dans la nature. Il est calculé en dm3_.

L'indicateur WE (eutrophisation) calcule l'enrichissement en substances nutritives des lacs et eaux marines. Il est calculé en grammes de PO3−

4 équivalent.

L'indicateur HWP (production de déchets dangereux) calcule la quantité de déchets dangereux générés pour un produit donné. Il est calculé en kg.

4.4.3 ACV et l'optimisation

Nous proposons deux approches pour intégrer l'éco-conception dans le processus d'op- timisation [TRA-08b].

L'idée de la première approche est d'évaluer les 11 impacts environnementaux sur les quatre étapes (fabrication, distribution, utilisation et valorisation) de l'ACV d'un dispositif électromagnétique. La comparaison des impacts à chaque étape fournit des cibles priori- taires pour la réduction de l'impact global.

Par exemple, la gure 4.15 montre l'évaluation des 11 impacts à chaque étape de l'ACV d'un produit. On peut observer que l'étape de fabrication de ce produit est plus impactante que les autres. Optimiser les procédures de fabrication est donc prioritaire pour réduire les impacts environnementaux du produit. Par exemple, il peut être possible de choisir un matériau moins impactant, ou de réduire l'emploi de matières, ou d'employer des techniques de production plus propres, etc. Cette approche est utilisée dans l'industrie. Elle repose sur la mise en oeuvre de méthodologie et la mise au point de procédures et sur la négociation entre les diérents acteurs en charge du produit.

0 20 40 60 80 100 RMD ED WD GW OD AT POC AA WT WE HWP Valorisation Utilisation Distribution Fabrication

Valorisation Utilisation Distribution Fabrication

Fig. 4.15  Évaluation des étapes du cycle de vie d'un dispositif

4.4.4 Modèle d'impact pour l'optimisation multi-objectif

Une deuxième approche globale de l'éco-conception est possible car elle s'intéresse non seulement aux critères environnementaux, mais aussi aux critères économiques (prix), et techniques (faisabilités, etc.). Cette approche consiste à formuler le problème d'éco- conception comme un problème d'optimisation multi-objectif. Elle a donc besoin d'un mo- dèle multi-disciplinaire qui comprend un modèle d'impact et un modèle thermo-magnéto- électrique.

4.4.4.1 Modèle d'impact

Le modèle d'impact est réalisé par l'utilisation conjointe du logiciel EIME R [EIM] et de

la méthode des plans d'expériences [VIV-02]. Il est utilisé simultanément avec un modèle thermo-magnéto-électrique pour l'optimisation multi-objectif.

Un plan factoriel complet à 2 niveaux a été retenu pour établir le modèle d'impact. Pour le transformateur, cinq facteurs sont retenus et 11 réponses, les 11 indicateurs d'impact, sont modélisées comme indiqué en tableaux 4.4 et 4.5. Dans ce modèle, les interactions d'ordre supérieur à 2 sont négligées.

Chaque facteur est aecté d'un niveau bas (-1) et d'un niveau haut (+1) qui permet de couvrir la plage de variation du facteur. Ainsi, chaque facteur prendra son niveau haut ou bas ce qui donne lieu à 32 (25_{) expériences à réaliser.}

Pour chaque état, des facteurs d'entrées correspondent à une variation des réponses mesurée en sortie du système. Chaque facteur a donc un eet sur la réponse. Ces eets

sont les coecients d'un modèle, soient x1 et x2 deux facteurs et y une réponse :

y = a1.x1+ a2.x2+ a12.x12+ y (4.10) où a1 et a2 sont l'eet du facteur x1 et x2. a12 quantie l'interaction entre x1 et x2. y est la moyenne des valeurs de la réponse.

Tab. 4.4  Cinq facteurs du modèle d'impact du transformateur

Niveaux Variations eectives

Paramètres d'entrée

Masse de tôle (A) 1 2.28

-1 0.28

Masse de cuivre (B) 1 1.035

-1 0.063

Masse de nylon (C) 1 0.100

-1 0.005

Puissance phase active (D) 1 20.0

-1 1.0

Puissance à vide (E) 1 10.0

-1 1.0

Tab. 4.5  11 réponses du modèle d'impact du transformateur

Paramètres de sortie RMD ED WD GW OD AT POC AA WT WE HWP

Le coecient de détermination R2 _{est presque toujours égal à 1 ce qui montre que le} modèle a une bonne précision.

Le modèle d'impact est donc bien validé et sa comparaison avec les calculs sous EIME R

pour une conguration nouvelle est très bonne (tableau 4.6). La diérence maximale entre résultats obtenus par le modèle surrogate d'impact et ceux de la simulation EIME R est de