Doctorant - Outils et méthodes pour l’écoconception et la circularité appliquée aux modules de puissance plus soutenables. H/F

Description du Poste

Sujet De Thèse

Le sujet de thèse s’inscrit dans le projet PEPR GREENPOWER qui vise à développer des modules de puissance plus soutenable à voir comment structurer une filière plus circulaire autour de ces produits typiques en EP. Le consortium du projet comprend des chercheurs universitaires (LGP (Tarbes), ICGM (Montpellier, PIM (Lyon) et G2Elab (Grenoble) et du CEA leti.
La thèse est à cheval entre le LGP et le G2Elab (Grenoble). Elle est dirigée par JC. CREBIER (DR CNRS-G2Elab) et co-encadrée par G. VINE (MCF LGP). LA thèse de déroule les 18 premiers mois à Grenoble, puis les 18 derniers mois à Tarbes. Le financement est mis en place au CNRS-G2Elab et l’inscription se fait à l’école doctorale EEATS de l’UGA.
L’électronique de puissance est une technologie clé de la transition énergétique qui se déploie activement pour assurer la décarbonation de nos sociétés. Cette transition repose sur un accroissement sans précédant de la production de dispositifs et en fin de vie la production de déchets volumineux de type DEEE. Parmi ces produits, l’électronique de puissance présente de fortes spécificités avec des systèmes complexes, fortement hétérogènes aux niveaux matériaux, composants, topologies, … et très intégrés (avec des liaisons mécaniques fortes). Ce contexte rend l’EP très peu adaptée à la circularité des produits, quel qu’en soit le scénario (réemploi, réparation, reconditionnement, recyclage). En conséquence, le travail de recherche vise à étudier à quelles conditions la circularité peut être renforcée en électronique de puissance et plus particulièrement au niveau des modules de puissance. Les modules de puissance sont des objets spécifiques, il en existe une multitude de variantes. Quelques variantes reposent sur une forme de standardisation en terme de dimensions, formes, types d’interconnexion et de refroidissement, mais avec une diversité en terme de matériaux, topologies etc…
Les modules de puissance sont aujourd’hui conçus et produits suivant des critères de performance, de cout et de fiabilité très dominants. Cela pousse la plupart des designs vers davantage d’intégration, d’hétérogénéité et de customisation. Cela conduit à l’identification de plusieurs verrous qui posent les bases du projet de recherche
L’état de l’art naissant en la matière permet d’identifier, pour des applications proches, des outils et des méthodes qui ont vocation à accompagner le questionnement des pratiques de conception et d’optimisation des modules sur tout le cycle de vie. Ce qui ressort le plus de l’état de l’art, c’est la difficulté qui réside dans la collecte des données pour alimenter les différents indicateurs et outils en court de développement. A ce titre, le projet de thèse s’inscrivant dans l’écosystème du module de puissance, l’accès à des données pourrait être plus favorable. La présence d’un ingénieur de recherche (IR) en début de projet pour accompagner la collecte et l’exploitation des données d’inventaire sera un apport précieux.
Activités
Identifier et améliorer un indicateur de circularité/réparabilité et un indicateur de durée de vie résiduelle qui sont deux indicateurs clés. Identifier comment collecter les données nécessaires pour alimenter cet indicateur à partir de l’état de l’art. Le cas échéant, le développement de moyens de diagnostic à associer aux indicateurs sera nécessaire. Associé à des paramètres économiques et de marché, la création d’un argus des modules de puissance est une perspective majeure pour accompagner la prise de décision en fin d’usage.
L’autre axe de recherche qui doit pouvoir accompagner l’éco-conception et les choix de circularité concerne le développement de scénario et d’inventaire associés pour la gestion de la fin de vie. Identification (des options pertinentes), inventaire et intégration des scenarios de circularité dans l’outil ACV de l’évaluation de l’impact environnemental développé par l’IR G2Elab-CEAleti puis intégration et exploitation (interprétation (choix des catégories d’impacts, score unique, contextualisation applicative…) de l’outil dans la méthode. Possiblement contextualisation de l’ACV au niveau produit/application et pas seulement système électronique. Outil collaboratif ACV, simplification ACV, plutôt orienté vers l’IR à présent du coup pourrait devenir l’intégration de la circularité dans l’ACV.
Pour guider dans les choix à faire, une enquête internationale sera menée pour appréhender la perception des gens par rapport aux opportunités des « R principle » (faire parler les acteurs clés, pro des matériaux leur potentiels, les usages, les filières, les recycleurs, et dans la mesure du possible les opérateurs de circularité spécifiquement pour le module). Maillage écosystémique mais aussi des opportunités technos et aussi d’une vision/projection de la filière module de puissance…. Cela doit nous mener à la synthèse des scénarios. Immersion dans le projet et au-delà. 20 enquêtes par exemple.

Compétences attendues
Requises :
1- connaissances en génie électrique, électronique, électronique de puissance.
2- connaissances en packaging des semi-conducteurs, la conception, les procédés et matériaux pour le packaging
3- connaissance dans la mise en œuvre d'une ACV, le développement d'inventaires et de modèles paramétrés
4- maitrise de l'anglais
Plus appréciés :
1- une expertise dans le packaging de puissance
2- une expérience pratique d’outils ACV, idéalement open source type Open LCA et/ou Brightway
3- des connaissances dans la conduite d’une enquête semi directive auprès d’une communauté d’experts.
4- motivation pour les enjeux environnementaux

Savoir être :
Autonome, organisation, rigueur, travail en équipe, bonnes capacités de communication et de rédaction

Votre Environnement de Travail

Le Laboratoire G2elab de Génie Électrique de Grenoble est une unité mixte de recherche (UMR 5269) de Grenoble INP - UGA, de l'Université Grenoble Alpes et du CNRS, dans le domaine de la Recherche en Génie Électrique.
Il couvre un spectre scientifique qui va des matériaux et des composants, pour aboutir à la conception et au pilotage de systèmes d’énergie électrique. Son action peut être résumée par les mots clefs suivants : énergie électrique, matériaux, procédés et systèmes innovants, modélisation et conception.
Avec plus d'une centaine de personnels permanents, une centaine d'étudiants en doctorat et 70 autres acteurs comme les mastesr, les post-docs ou les professeurs invités, le G2Elab s'impose dans ces domaines comme un acteur majeur au niveau national et international, au cœur de l’efficacité énergétique des composants et systèmes.
Le doctorant est également supervisé par une équipe de chercheurs du CEA leti et une interaction étroite est prévue. L'employé peut également travailler ponctuellement au CEA leti, situé à proximité du G2Elab.
Le laboratoire génie de production de l'UTTOP est un laboratoire pluridisciplinaire qui développe des activités de recherche autour des matériaux, de la mécanique, de l'automatique, de l'informatique, du génie électrique, de la robotique et des sciences et techniques de production dans le champ des Sciences et de l'Ingénierie des Systèmes. L’équipe de recherche en génie électrique, e-ACE2 - Efficacité des Systèmes de Conversion de l’Énergie Électrique, mène des travaux portant sur les chaînes de conversion de l’énergie électrique, depuis leur conception jusqu’à leur pilotage, leur diagnostic et leur réalisation. Ces recherches visent l’amélioration de l’efficacité des systèmes, dans des contextes de performance et de résilience

Contraintes et risques

Néant

Rémunération et avantages

Rémunération

La rémunération est d'un minimum de 2300,00 € mensuel

Congés et RTT annuels

44 jours

Pratique et Indemnisation du TT

Pratique et indemnisation du TT

Transport

Prise en charge à 75% du coût et forfait mobilité durable jusqu’à 300€

À propos de l’offre

À propos du CNRS

Le CNRS est un acteur majeur de la recherche fondamentale à une échelle mondiale. Le CNRS est le seul organisme français actif dans tous les domaines scientifiques. Sa position unique de multi-spécialiste lui permet d’associer les différentes disciplines pour affronter les défis les plus importants du monde contemporain, en lien avec les acteurs du changement.

Le CNRS

Les métiers de la recherche