Ce document aborde l'économie circulaire appliquée aux cartes électroniques, un type de Déchets d'Équipements Électriques et Électroniques (DEEE). Il présente les enjeux environnementaux et économiques liés au recyclage de ces cartes, riches en métaux précieux. Le texte décrit les étapes du recyclage, impliquant des opérations de concentration physique et des opérations hydrométallurgiques pour récupérer ces métaux.

Les composants de puissance à base de semiconducteurs à large bande interdite “Wide Band Gap (WBG)” sont intéressants pour augmenter l’efficacité énergétique des convertisseurs de puissance, par rapport aux composants conventionnels à base de silicium (Si). Alors que le potentiel gain en efficacité énergétique est connu, le coût énergétique et les autres impacts environnementaux à la fabrication restent peu documentés. En effet, à notre connaissance, il n’y a pas ou peu de données d’analyse de cycle de vie (ACV) disponibles pour les composants de puissance à base de nitrure de gallium (GaN ou GaN/Si) et carbure de silicium (SiC). Dans cet article, nous présentons une analyse de cycle de vie du berceau à la porte pour un composant de puissance GaN/Si, permettant d’identifier les postes les plus impactants et de proposer des pistes d’éco-conception.

De nombreux véhicules intermédiaires faibles consommations sont en train de voir le jour avec la raréfaction de l’énergie bon marché et la décarbonations de la mobilité. Cet article présente les conditions d’adéquation entre le prix, la masse, la consommation, l’autonomie, le volume utile et la fiabilité pour qu’un véhicule intermédiaire puisse trouver un marché porteur. Le déclin de la production de pétrole et la stagnation du nombre de centrale électrique vont faire que l’énergie va peser de plus en plus lourd sur le budget des ménages. Le coût de l’énergie contraindra la consommation nécessaire à la mobilité et la gestion des ressources. Dans un monde aux ressources limitées (matière, revenus, temps, consommation d’énergies caloriques et électriques, obsolescence), la question du choix du véhicule adapté à l’usage devient de plus en plus pertinente.

Après une première introduction à la cybersécurité des systèmes industriels proposée à l’ouverture de ce dossier, nous nous concentrons ici sur une application d’automatisme industriel avec OPC UA et sur la sécurité des objets connectés avec une attention particulière portée sur les protocoles utilisés pour le LoRaWAN et le ZigBee L’article d’application pratique de OPC UA est proposé par Louis Lalay et Anthony Juton. Il décrit la simulation d’un système de château d’eau dialoguant en OPC UA avec le superviseur. Cette étude réalisée à l’aide d’un nano-ordinateur Raspberry Pi 4 bon marché peut aisément être utilisée en TP et permet l’étude d’OPC UA en tant que protocole sécurisé d’automatisme industriel. Les trois articles sur la sécurité des objets connectés, écrits par Maxime Seychehay, permettent de bien comprendre quels sont les outils mis à disposition pour sécuriser les échanges de données. Dans les articles sur le LoRaWAN et sur le ZigBee l’auteur insiste sur les choix importants qu’un développeur d’application IoT doit faire pour assurer la sécurité de son application. Il y aura un dernier volet cybersécurité au troisième trimestre 2024, avec notamment une application pédagogique bluetooth Low Energy sécurisée, toujours écrite par Maxime Seychehay. Il serait intéressant que les personnes ayant des applications cybersécurité à partager proposent leur sujet.

Après la série d’articles d’introduction publiés dans le numéro 111, nous vous proposons ici deux articles d’approfondissement sur le thème de l’électronique de puissance. L’article de Modar Jomaa et de son équipe du Satie, décrit l’application de l’électronique de puissance au problème du dégivrage des ailes d’avion. La solution de dégivrage piézoélectrique proposée dans cet article semble être une alternative efficace et plus économique en termes de coût, masse et encombrement que les technologies traditionnelles. Plusieurs topologies de convertisseurs statiques sont présentées et simulées. Un démonstrateur de la solution retenue a été développé pour valider le choix proposé. L’article d’Adrien Voldoire permet d’approfondir nos connaissances sur la conception des onduleurs de tension, qu’ils soient utilisés pour l’entrainement de machines triphasées ou pour la connexion à des réseaux de distribution ou embarqués. L’analyse comparative de trois dimensionnements permet de comprendre les enjeux sous-tendant le dimensionnement des onduleurs de tension et l’usage de structures multiniveaux.

L’objectif de cette ressource est de présenter une application pratique de OPC UA, utilisant un nano-ordinateur raspberry Pi 4 bon marché (90 euros), pour simuler un système de château d’eau dialoguant en OPC UA avec le superviseur. Ce dispositif facile à dupliquer peut alors être un support pour des travaux pratiques autour du protocole OPC UA (supervision, étude des mécanismes de sécurisation du protocole). L’objectif étant l’étude d’OPC UA en tant que protocole sécurisé d’automatisme industriel, nous avons limité au maximum le besoin de connaissance de Linux et de python.

Cette ressource présente les mécanismes de sécurité existants dans le protocole de communication sans fil LoRaWAN. Il ne s’agit pas d’un rapport complet sur le protocole LoRaWAN et de la technologie de modulation LoRa (déjà présentés dans le numéro 96 [5]) qu’il utilise mais plutôt d’un exposé sur les outils mis à disposition par ce protocole pour sécuriser les échanges de données. On insistera ainsi sur les choix importants qu’un développeur d’application IoT souhaitant utiliser LoRaWAN devra effectuer afin d’assurer la sécurité de son application. Après avoir introduit le protocole LoRaWAN et rappelé son architecture, nous listerons les éléments de sécurité proposés par ce protocole puis nous étudierons dans le détail le mécanisme de connexion d’un nouveau terminal dans un réseau LoRaWAN déjà existant.

Cette ressource présente les mécanismes de sécurité présents dans le protocole de communication sans fil ZigBee. On y rappelle brièvement la structure d’un réseau ZigBee avec les différents éléments le composant avant de détailler les différents éléments qui permettent d’établir des communications sécurisées. Ces éléments mis à disposition par le protocole ne sont toutefois pas obligatoirement utilisés par des fournisseurs de solution ZigBee. On s’attachera donc à proposer des exemples de choix judicieux pour améliorer la sécurité d’un réseau ZigBee.

Les contraintes environnementales, ainsi que leur impact sur l’opinion publique ont conduit les équipementiers aéronautiques à accélérer la transition énergétique en aéronautique à travers l’avion plus électrique. Nous assistons donc à une augmentation progressive de la place de l’énergie électrique dans les applications embarquées. Ceci se traduit par une tendance à remplacer les systèmes non propulsifs (hydrauliques et pneumatiques) par des chaines de conversion électromécanique. Ces sous-systèmes sont en effet souvent plus performants, dynamiques et précis avec des délais de maintenance plus courts que leurs équivalents hydrauliques. Le système de dégivrage est un candidat de choix pour cette transition. Il existe plusieurs méthodes de dégivrage qui varient selon la nature de l’énergie de conversion utilisée. On trouve entre autres le flux d’air, les boudins déformables, le système électrothermique ou ETIPS (Electro-thermal Ice Protection Systems), le fluide chimique et les systèmes électromécaniques (système électro- impulsif, système électromécanique expulsif et système piézoélectrique) [1]. Bien que certaines de ces méthodes de dégivrage soient déjà certifiées et équipent certains avions, elles restent très énergivores et ne sont pas adaptées pour tous les types d’avion. La solution envisagée ici de dégivrage piézoélectrique semble être une alternative efficace et plus économique en termes de coût, masse et encombrement. Cet article expose le fonctionnement d’un système de dégivrage piézoélectrique aéronautique, en particulier ce qui a motivé le choix de son alimentation de puissance. Plusieurs topologies de convertisseurs statiques sont présentées afin de sélectionner la mieux adaptée aux actionneurs piézoélectriques dans le cadre du dégivrage. Une étude par simulation de ces topologies est conduite afin d’identifier les avantages et les inconvénients de chacune d’entre elles pour cette application particulière. Un démonstrateur de la solution retenue a été développé pour valider notre choix.

Cet article résume des considérations essentielles pour la conception des onduleurs de tension, qu’ils soient utilisés pour l’entrainement de machines triphasées ou pour la connexion à des réseaux de distribution ou embarqués. L’électrification massive des usages amenant un besoin d’efficacité énergétique accru, l’utilisation d’une structure d’onduleur classique 2 niveaux est comparée à une structure multiniveau dite Neutral Point Clamped (NPC). La comparaison devant reposer sur des indicateurs de rendement et de densité de puissance, des modèles analytiques sont proposés pour les deux structures. Ces modèles présentent des éléments clés pour le dimensionnement des transistors, diodes, inductances et condensateurs. Finalement, une analyse comparative sur trois dimensionnements permet de comprendre les enjeux sous-tendant le dimensionnement des onduleurs de tension et l’usage de structures multiniveaux.