# Enjeux liés à la soutenabilité en recherche en électronique de puissance : une ethnographie

Silvio Clément, Claire Hugonnier, Pierre Lefranc, Maud Rio

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Silvio Clément, Claire Hugonnier, Pierre Lefranc, Maud Rio. Enjeux liés à la soutenabilité en recherche en électronique de puissance: une ethnographie. Université Grenoble Alpes; G2Elab; G-Scop. 2025, pp.74. hal-05288117v2

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Submitted on 21 Oct 2025

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PowerAlps
Package 1

Work

Enjeux liés à la soutenabilité en recherche en électronique de puissance : une ethnographie

Silvio CLÉMENT

Claire HUGONNIER

Pierre LEFRANC

Maud RIO

Auteur principal

Co-autrice

Co-auteur

Co-autrice

<figure><img src="image_3.png" /></figure>

UGA
Université
Grenoble Alpes

<figure><img src="image_4.png" /></figure>

SCOP
SCIENCES POUR LA CONCEPTION,
L'OPTIMISATION ET LA PRODUCTION

<figure><img src="image_5.png" /></figure>

LIDILEM
Université
Grenoble Alpes

<figure><img src="image_6.png" /></figure>

GRENOBLE
INP
UGA
# Sommaire

<table><tr><td>Sommaire</td><td>2</td></tr><tr><td>Table des illustrations</td><td>3</td></tr><tr><td>Abréviations</td><td>3</td></tr><tr><td>Introduction</td><td>4</td></tr><tr><td>Chapitre 1 Présentation de l'étude</td><td>5</td></tr><tr><td>1.1 Enjeux : vers une EP plus soutenable</td><td>5</td></tr><tr><td>1.2 Problématique et questions de recherche</td><td>9</td></tr><tr><td>Chapitre 2 Méthodologie</td><td>10</td></tr><tr><td>2.1 Choix d'une méthode adaptée aux questions de recherche</td><td>10</td></tr><tr><td>2.2 Fondamentaux de la démarche ethnographique</td><td>10</td></tr><tr><td>2.3 La démarche de terrain</td><td>11</td></tr><tr><td>2.4 Cadres théoriques adoptés</td><td>15</td></tr><tr><td>2.5 Typologie des données récoltées</td><td>17</td></tr><tr><td>2.6 Démarche réflexive sur l'étude</td><td>18</td></tr><tr><td>Chapitre 3 Des représentations plurielles de la soutenabilité</td><td>20</td></tr><tr><td>3.1 Différents discours sur la soutenabilité (QR1)</td><td>20</td></tr><tr><td>3.2 Postures vis-à-vis de la soutenabilité en EP</td><td>22</td></tr><tr><td>Chapitre 4 Des défis techniques et sociohistoriques à une EP plus soutenable</td><td>27</td></tr><tr><td>4.1 Des compréhensions hétérogènes des enjeux liés à la soutenabilité</td><td>27</td></tr><tr><td>4.2 EP : une discipline d'un très haut niveau technique</td><td>31</td></tr><tr><td>4.3 Les enjeux environnementaux en EP : adapter sans transformer ?</td><td>34</td></tr><tr><td>Chapitre 5 Vers de nouvelles pratiques de recherche en EP</td><td>39</td></tr><tr><td>5.1 Une approche radicalement nouvelle ?</td><td>39</td></tr><tr><td>Chapitre 6 Conclusion</td><td>53</td></tr><tr><td>Bibliographie</td><td>54</td></tr></table>
<table><tr><td>Annexes</td><td>64</td></tr><tr><td>Annexe 1</td><td>64</td></tr><tr><td>Annexe 2 : guide d'entretien</td><td>67</td></tr></table>

## Table des illustrations

FIGURE 1 CROISSANCE DU NOMBRE DE PAPIERS ET DE CITATIONS LIES A LA THEMATIQUE DE LA SOUTENABILITE EN ELECTRONIQUE DE PUISSANCE, SUR WEB OF SCIENCE 5

FIGURE 2 OCCURRENCES DE MOTS-CLES LIES A LA SOUTENABILITE DANS QUATRE RAPPORTS YOLE 2023 CONSACRES A L'EP 7

FIGURE 3 DIAGRAMME SIMPLIFIÉ DE LA DEMARCHE ETHNOGRAPHIQUE 16

FIGURE 4 TYPOLOGIE DES DONNEES RECUEILLIES 17

FIGURE 5 LA FEUILLE DE ROUTE DU GT CEPPS VERS LA SOUTENABILITE EN EP 21

FIGURE 6 MOTS LIES A LA SOUTENABILITE EMPLOYÉS DANS LES TRANSCRIPTIONS 27

FIGURE 7 EFFETS POTENTIELS DE LA COMBINAISON DE QUATRE STRATEGIES D'ECONOMIE CIRCULAIRE SUR LA DEMANDE ANNUELLE DES PAYS-BAS (PERIODE 2040-2050) POUR DIX METAUX AVEC LA PLUS GRANDE DEMANDE RELATIVE 29

FIGURE 8 NOMBRE DE STRATEGIES 'R' CONSIDERÉES PAR ARTICLE, TIRE DE BRESSANELLI ET AL. (2020) 31

FIGURE 9 CATEGORIES D'INGENIERIE POUR LA SOUTENABILITE, REPRIS DE GRIMAL ET AL (2023) 41

FIGURE 10 ORIENTATION SOCIALES ET SCIENTIFIQUES ENVERS LA SOUTENABILITE, REPRIS DE SEAGER ET AL. (2012) 49

## Abréviations

ACV : Analyse de Cycle de Vie

CEA : Commissariat à l'Énergie Atomique

CDP : Cross Disciplinary Program

DEEE : Déchets d'équipements électriques et électroniques

EP : Électronique de Puissance

PE : Power Electronics (Électronique de Puissance)

UGA : Université Grenoble Alpes
# Introduction

Ce rapport présente les résultats issus d'une démarche ethnographique institutionnelle
entreprise sur la période de septembre 2024 à mars 2025, au sein de plusieurs laboratoires
français d'électronique de puissance. Ces laboratoires sont membres du Cross-Disciplinary
Program (CDP) PowerAlps (PowerAlps 2025), soutenu par l'Université Grenoble-Alpes, et
rassemblant 150 chercheurs en électronique de puissance des bassins Grenoblois et Lyonnais.
Cette étude ethnographique a pour objectif d'identifier des freins et leviers à une meilleure
intégration des enjeux liés à la soutenabilité dans les pratiques de recherche en électronique de
puissance (EP). Ce rapport présente la démarche qui a été entreprise afin de répondre à ces
objectifs. Il est le fruit de la collaboration de chercheurs issus de trois laboratoires grenoblois :
le G2ELab, le G-Scop et le LIDILEM, mais aussi de disciplines différentes : électronique de
puissance, conception mécanique et soutenabilité, sociolinguistique.

Après une introduction au projet et aux enjeux liés à l'intégration de la soutenabilité en électronique de puissance dans le Présentation de l'étude Chapitre 1, le Chapitre 2 sera consacré à la présentation de la méthodologie déployée lors de cette étude. Le Chapitre 3 montrera que les enjeux liés à la soutenabilité sont sujets de représentations multiples chez les chercheurs en électronique de puissance rencontrés, loin d'une vision manichéenne qui présenterait un groupe qui y attache une grande importance et un autre qui ne se sent pas concerné. Le Chapitre 4 porte sur la présentation et l'analyse des freins techniques et socio-historiques à une plus grande intégration de la soutenabilité dans la recherche en électronique de puissance. Enfin, le Chapitre 5 sera consacré à la présentation de leviers permettant de tendre vers une électronique de puissance plus soutenable, en proposant de dépasser les pratiques de recherche actuelle, en regard avec la littérature en sciences de la soutenabilité.

L'étude s'est déroulée au sein de trois laboratoires participants au projet de recherche PowerAlps. Le G2ELab a été choisi comme terrain d'enquête principal du fait d'accueillir l'ethnographe à temps partiel depuis septembre 2024. Le CEA-Leti (Grenoble) et le laboratoire Ampère (Lyon) ont constitué des terrains complémentaires, au sein desquels l'ethnographe a pu compléter son étude. Cela a permis d'observer si d'autres cultures de recherche en électronique de puissance s'y déployaient, et si oui, comment cela pourrait affecter la prise en compte des enjeux liés à la soutenabilité par les chercheurs de ces laboratoires.
# Chapitre 1 Présentation de l'étude

## 1.1 Enjeux : vers une EP plus soutenable

### 1.1.1 Les enjeux liés à la soutenabilité dans la littérature en électronique de puissance

Au vu des enjeux auxquels les sociétés humaines contemporaines font face, comme le franchissement de nombreuses limites planétaires (Richardson et al. 2023) ou l'épuisement rapide des budgets carbone votés lors de l'Accord de Paris sur le Climat (Forster et al. 2025), toutes les disciplines doivent intégrer les enjeux liés à la soutenabilité. C'est dans ce cadre que le CDP PowerAlps a décidé d'intégrer un Work Package (WP) dédié aux questions de soutenabilité en électronique de puissance.

Déjà en l'an 2000, Nabae (2000) positionnait l'électronique de puissance comme une technologie clé (« key technology ») pour résoudre les problématiques énergie-climat, créant un lien que l'on retrouve aujourd'hui dans la plupart des discours relatifs à l'électronique de puissance. En 2023, Salomez et al. (2024) ont réalisé un état de l'art de l'intersection entre les champs de recherche de l'électronique de puissance et de la soutenabilité (ici comprise comme intégrant l'économie circulaire, les calculs d'impacts environnementaux, l'éco-conception, etc.). Cet état de l'art avait identifié 230 papiers écrits entre 2010 et 2022. La Figure 1, ci-dessous, utilise les mots-clés des auteurs de l'étude de Salomez et al. (2024) sur Web of Science, pour étudier l'évolution du nombre de publications en prolongeant la durée de l'étude sur la période de 2022 à décembre 2024. Bien que le corpus Web of Science soit plus limité que celui utilisé par Salomez et al. (2024), il permet d'avoir un aperçu des tendances récentes sur cette thématique. L'équation de recherche est disponible en Annexe 1.

<figure><img src="image_7.png" /><figcaption>Figure 1 Croissance du nombre de papiers et de citations liés à la thématique de la soutenabilité en électronique de puissance, sur Web of Science</figcaption></figure>

Les 230 articles retenus par Salomez et al. (2024), 5 ont été écrits par des laboratoires aujourd'hui membres de PowerAlps, et tous sont des articles de conférence. Parmi eux, le premier a été écrit en 2015 par Kovaltchouk et al. (2015). Cependant, des articles de journaux ont été publiés avant cette date, comme Bose, dès 2010, avec une publication intitulée "Global warming: Energy, environmental pollution, and the impact of power electronics" (Bose 2010), qui insiste sur l'importance de dépenser moins d'énergie, soit en ne la gâchant pas, soit en augmentant l'efficacité énergétique des systèmes, par exemple en y intégrant de l'EP.
Salomez et al. (2024) fournissent également une analyse de l'état de l'art. Ils ont défini quatre thèmes principaux sur la façon dont l'électronique de puissance traite la durabilité<fnref n="1" /> :

1. Outils et méthodes (ACV, bases de données, logiciels d'ACV),

2. Choix des indicateurs (indicateurs environnementaux génériques, indicateurs de durabilité technologique dédiés à l'électronique de puissance),

3. Circularité (concepts généraux, application à l'électronique de puissance, diverses stratégies de circularité),

4. Matériaux (magnétiques, diélectriques, packaging, semi-conducteurs) et procédés (assemblage, fabrication, intégration...).

Fang, Romano, et al. (2023), dans leur état de l'art de l'intégration des démarches d'éco-conception en EP, distinguent 4 approches distinctes :

1. Efficacité énergétique (mesure traditionnelle du PE),

2. Éco-dimensionnement du PEC (« vise à optimiser le cycle de vie du produit en améliorant les paramètres dimensionnels ou les propriétés des matériaux afin de minimiser deux critères contradictoires : l'énergie primaire globale et la masse des matériaux » (Fang et al., 2023, p. 5))

3. L'éco fiabilité : « combine les principes d'éco-optimisation et de fiabilité » (Fang et al., 2023, p. 6),

4. Conception pour des usages multiples : « une approche holistique qui favorise la pensée circulaire en tenant compte de l'ensemble du cycle de vie d'un produit, y compris la réparation, la réutilisation, la refabrication et le recyclage » (Fang et al., 2023, p. 6).

Nous remarquerons certaines similitudes entre les deux classifications, bien que la première semble plus tournée sur des enjeux plus génériques, tandis que celle de Fang et al. semble se concentrer sur des pratiques de conception en EP.

Comme nous l'avons rappelé plus haut, l'intégration des enjeux liés à la soutenabilité dans les pratiques de recherche est donc une tendance croissante depuis plusieurs années. Cependant, elle semble rester toujours largement minoritaire et ne représente en 2024 que **1.60% du total des publications en EP** disponibles sur Web of Science – en réutilisant les mots-clés de Salomez et al. (2024). Cela vaut au niveau global, mais au sein des terrains étudiés dans notre enquête, nous pouvons noter une accélération de cette thématique, comme nous le verrons dans la suite de ce rapport.

<footnote n="1">¹ Dans ce rapport, les termes « durabilité » et « soutenabilité » sont utilisés comme synonymes. Ainsi, la durabilité ne fait pas référence expressément à la « durabilité mécanique », ou à la durée de vie, mais bien à l'ensemble des enjeux que recouvre le terme de « soutenabilité ».</footnote>
### 1.1.2 Perception des enjeux liés à la soutenabilité dans un ensemble de rapports sur le marché de l'électronique de puissance

Nous avons eu l'opportunité d'avoir accès à 4 rapports datant de 2023, du cabinet de conseil Yole<fnref n="2" />, traitant de différents segments de marché de l'électronique de puissance, au niveau mondial. Ces rapports traitent respectivement des technologies à large bande interdite SiC, GaN, du packaging des modules de puissance et du statut du marché global de l'électronique de puissance (incluant les composants discrets et les modules de puissance ; les composants circuits intégrés de puissance ne sont pas inclus<fnref n="3" />). Nous avons réalisé une analyse quantitative des termes liés à la soutenabilité, afin de déterminer les taux d'apparition dans chacun des rapports. Celle-ci a été menée avec un programme Python permettant d'explorer le texte des rapports de façon systématique, à partir de la liste de mots-clés fournis et apparaissant en abscisse de la Figure 2, qui présente les résultats graphiques de cette analyse. Les termes en abscisse sont les termes recherchés dans les quatre rapports ; ceux qui se terminent par une astérisque sont tronqués au niveau de celle-ci. Par exemple, « circular* » permet de rechercher « circular », « circularity ».

Sur cette figure, nous pouvons tout d'abord constater l'importance du mot « efficiency », efficacité (énergétique) en anglais, qui est un des enjeux historiques de la recherche en électronique de puissance, avec la maîtrise des coûts et l'augmentation de la densité de puissance, c'est-à-dire tendre vers des convertisseurs plus compacts à puissance équivalente (ou bien plus puissants à taille égale). La compacité est parfois comprise non pas en W/m<fnref n="3" />, mais par rapport à la masse du convertisseur, en W/kg. Ces indicateurs étaient par exemple rappelés par Kolar et al. (2010), qui présente ces indicateurs de performance, ainsi que quelques dérivés possibles, en fonction des applications précises.

<figure><img src="image_8.png" /><figcaption>Figure 2 Occurrences de mots-clés liés à la soutenabilité dans quatre rapports Yole 2023 consacrés à l'EP</figcaption></figure>

<footnote n="2">² https://www.yolegroup.com/</footnote>

<footnote n="3">³ Communication personnelle avec un des auteurs du rapport</footnote>
Si l'apparition du terme « *efficiency* » n'est donc pas une surprise, la faible présence des termes « *sustainable* » ou même « *renewable energy* » sont plus étonnants, d'autant que l'électronique de puissance se présente souvent comme nécessaire à l'augmentation de la part des énergies renouvelables dans les mix électriques nationaux. Il est intéressant de noter que le terme « *renewables* » n'apparaît que dans le rapport au périmètre le plus large, celui traitant de l'état de l'industrie de l'électronique de puissance. Cependant, les énergies renouvelables semblent être des vecteurs de l'EP en elles-mêmes, car elles ne semblent pas adossées au récit de la transition énergétique (« *energy transition* »), qui n'est, elle, jamais mentionnée dans les rapports. La plus faible présence de la mention aux énergies renouvelables dans les rapports plus centrés sur des technologies particulières (le packaging, et deux matériaux « grands gaps », le SiC et le GaN) semble montrer que ce terme est utilisé comme cadrage pour le marché global plutôt que comme perspective directe pour les technologies.

En effet, les rapports plus technologiques semblent plus spécifiques dans leurs mentions. Ainsi, le rapport sur la technologie GaN ne fait aucune mention à l'énergie éolienne, et très peu à l'énergie solaire, contrastant avec la forte présence de ces thématiques dans le rapport consacré au SiC. Cela montre que ces technologies ont des cibles particulières, liées en grande partie à leurs atouts technologiques respectifs. De la même façon, l'efficacité énergétique est mentionnée deux fois plus souvent dans les rapports sur le WBG que dans les autres. En effet, la hausse des rendements est l'une des promesses les plus fortes de ces technologies, par rapport au matériau semi-conducteur traditionnel qu'est le Si.

Enfin, la faible présence des termes liés à l'analyse d'impacts environnementaux, comme « *life cycle assessment* » (Analyse de Cycle de Vie, ACV), « *ecodesign* » (éco-conception) ou encore « *sustainable* » (soutenable ou durable) est alignée avec la très faible proportion de publications consacrées aux enjeux de soutenabilité dans la recherche en électronique de puissance, qui est de l'ordre de 1 à 2%, comme nous l'avons vu plus haut. La seule mention du mot « *ecodesign* » est en fait la citation d'une directive européenne, appelée « *Ecodesign Directive* », qui instaure des seuils minimaux de rendement pour les alimentations des centres de données. Lorsque les rapports mentionnent les termes « *sustainable* » et dérivés, c'est principalement pour parler d'un « *sustainable market* », au sens où l'EP représente un marché à la croissance soutenue. Lorsque le terme « *sustainable* » est abordé dans le sens qu'on lui donne dans ce rapport (l'étude de la préservation des conditions d'habitabilité de la biosphère), c'est pour le présenter comme un pilier de la croissance du marché de l'électronique de puissance. Cependant, après discussions avec des auteurs des rapports, nous savons que la thématique de la soutenabilité devrait être abordée petit à petit dans les rapports économiques du groupe.

L'analyse de ces rapports montre que les enjeux de soutenabilité ne semblent pas prioritaires, aujourd'hui, dans les aspects étudiés par le cabinet de conseil. Plus étonnant, les aspects liés à l'éco-conception, à l'accès aux matières premières critiques ainsi qu'à l'impact environnemental ne semblent pas être considérés comme des axes stratégiques pour ce rapport.
## 1.2 Problématique et questions de recherche

Comme nous l'avons vu, au niveau industriel, les enjeux liés à la soutenabilité ne transparaissent pas encore dans les analyses stratégiques en électronique de puissance, et ne semblent donc pas faire encore partie des priorités des acteurs industriels. Comme l'a montré l'état de l'art, la prise en compte de ces enjeux dans le monde académique est émergente, représentant moins de 2% des publications du domaine, malgré un accroissement important ces dernières années (voir la Figure 1). Cette faible présence des enjeux liés à la soutenabilité contraste avec l'inscription du Génie Électrique dans le discours de la transition énergétique, ou la préservation des ressources, qui font partie des enjeux sociétaux dans lesquels un laboratoire comme le G2ELab déclare s'inscrire (HCERES 2020).

Dans ce document, nous nous concentrerons sur la prise en compte par le monde académique. Cependant, il était important de donner un aperçu de la place de ce domaine pour le monde industriel, au vu de la proximité forte entre la recherche universitaire en EP et les acteurs industriels, nationaux et internationaux.

Cette étude ici présente porte sur les « enjeux liés à la soutenabilité » plutôt que sur le concept de « soutenabilité » en soi, et ce pour plusieurs raisons. Tout d'abord, il s'agit d'éviter d'imposer une définition préétablie aux participants. L'objectif est de leur permettre d'expliciter leurs propres rapports à cette notion – qu'il s'agisse d'économie circulaire, de souveraineté nationale ou européenne dans l'accès aux matériaux ou des impacts environnementaux et sociaux, etc. Aussi, l'ouverture aux « enjeux » a bel et bien pour objectif de révéler ce qui est « en jeu » dans la modification des pratiques de recherche, plutôt que de voir ce phénomène simplement comme la pénétration d'une thématique connexe dans un processus de recherche bien établi et prêt à absorber ces nouvelles considérations. Enfin, aborder la soutenabilité par ses enjeux engage à clarifier ce concept. Nous verrons en effet que, parmi les chercheurs en électronique de puissance, c'est un concept émergent et aux contours encore flous.
# Chapitre 2 Méthodologie

## 2.1 Choix d'une méthode adaptée aux questions de recherche

Les études du groupe social des chercheur.es se pratiquent même depuis la fin des années 1970, avec des articles fondateurs de différents auteurs (Latour, Woolgar 1986; Knorr-Cetina 1981; Zenzen, Restivo 1982; Lynch 1985). Ces études sont fondées sur une étude empirique des terrains explorés : la démarche est dite « ethnographique ». La démarche ethnographique, constamment raffinée depuis ses débuts<fnref n="4" />, est aujourd'hui de plus en plus utilisée, pour étudier des groupes sociaux divers, et notamment celui qui nous intéresse dans ce rapport, le groupe social des chercheurs. Cette démarche est considérée pertinente pour comprendre les pratiques de recherche, « étudiables empiriquement » et est couramment employée dans le champ de recherche des Science and Technology Studies (STS).

## 2.2 Fondamentaux de la démarche ethnographique

La démarche ethnographique est née de l'anthropologie à la fin XIXe siècle - début XXe siècle, avant d'être intégrée dans les pratiques des sociologues, et notamment par ceux ayant appartenu à « l'école de Chicago »<fnref n="5" />. L'approche ethnographique se fonde sur l'enquête de terrain de longue durée et une immersion dans le milieu analysé. Le temps passé sur le terrain peut varier en fonction des objectifs et des moyens alloués à l'étude. Dans notre cas, nous avons passé 6 mois sur le terrain, entre septembre 2024 et mars 2025, lorsque celui-ci était considéré « ouvert », c'est-à-dire que nous récoltions activement de nouvelles données. En mars 2025, après la « clôture », soit l'arrêt de la collecte active de données empiriques, nous sommes restés travailler au G2ELab, car c'était notre lieu de travail principal. Cette durée de 6 mois est considérée comme la durée minimum d'une présence sur le terrain par le département d'anthropologie de l'Université d'Oslo (From Participant Observation to Observant Participation 2009). Cette durée permet également de répondre aux exigences d'un contrat de travail d'une durée de 12 mois, durant lesquels l'ethnographe a dû réaliser le travail de terrain puis analyser les résultats et les publier.

L'étude au long cours permet à l'ethnographe d'avoir une connaissance fine de son terrain, de tenter de rencontrer le maximum d'acteurs et de cette façon en saisir les dynamiques et complexités. Au cours de son immersion, l'ethnographe récolte des données très diverses : notes d'observation de terrain, entretiens réalisés avec les membres de la structure, documents produits et circulants en interne, photographie des lieux, dessins et schémas techniques, et même, dans notre cas, des objets en liens avec les activités de recherche tels que des transistors, composants passifs, modules de puissance et convertisseurs de puissance, faisant partie des supports technologiques de l'électronique de puissance.

<footnote n="4">⁴ La démarche ethnographique a été popularisée après les travaux de terrain de Malinowski (1915) et Mead (1925)</footnote>

<footnote n="5">⁵ L'Université de Chicago, créée en 1892, a créé le premier département dédié à la sociologie au monde, et a eu une influence énorme sur la recherche en sociologie. Les recherches étaient tournées vers des approches empiriques et une approche pratique des questions sociales. (Sinclair 2021)</footnote>
## 2.3 La démarche de terrain

Les premières études de la production du savoir en laboratoires ont montré que cette dernière pouvait être étudiée empiriquement, notamment grâce à des démarches ethnographiques (Cetina et al. 1995; Gjefsen, Fisher 2014). Avant tout basée sur une immersion du chercheur dans un terrain spécifique, une présentation de ce dernier s'impose.

### 2.3.1 Présentation du terrain d'étude

Le terrain ayant accueilli l'étude est principalement l'équipe Electronique de Puissance du laboratoire G2ELab-UMR 5269⁶. Ce laboratoire fut créé en 2007, à la suite de la fusion des laboratoires LEG-UMR 5529 (Laboratoire d'Électrotechnique de Grenoble), LEMD-UMR 5517 (Laboratoire d'Électrostatique et Matériaux Diélectriques) et d'un laboratoire de Grenoble-INP, le LMN (Laboratoire de Magnétisme du Navire). C'est un laboratoire sous tutelle CNRS, Grenoble INP et Université Grenoble Alpes. Le laboratoire possède une importante capacité de recherche, grâce à son grand nombre de chercheurs permanents (plus de 80 en 2021, d'après le rapport HCERES (HCERES 2020)). Le G2ELab possède également de fortes capacités expérimentales, qui lui permettent de se placer « au meilleur niveau scientifique du domaine », mais aussi d'entretenir des relations très étroites avec le monde industriel et institutionnel (HCERES 2020). Les thématiques de recherche G2ELab sont centrées sur le Génie Électrique, depuis les matériaux jusqu'aux systèmes, en passant par les composants. Le laboratoire rassemble cinq équipes de recherche, qui couvrent chacune un champ spécifique du Génie Électrique.

Au sein du laboratoire G2ELab, l'équipe Electronique de Puissance bénéficie donc d'un cadre de premier plan pour réaliser ses missions de recherche et d'enseignement. Cette équipe compte 13 permanents, aux thématiques variées et complémentaires, couvrant une majorité des aspects de la recherche en EP.

En plus de l'équipe EP du G2ELab, l'étude a également intégré les laboratoires CEA-LETI (Laboratoire d'Electronique et de technologie de l'Information), à Grenoble, et Ampère, à Lyon, tous deux membres du CDP PowerAlps, commanditaire de l'étude.

Le CEA-LETI est un des instituts de recherche de CEA Tech, fondé en 1967. Il compte 6 départements. Dans le cadre de notre étude, nous nous sommes intéressés aux recherches menées par le Département Composants Silicium (DCOS) ainsi qu'au Département Systèmes (DSYS). Ces deux laboratoires rassemblent de nombreux chercheurs, respectivement 498 pour le DCOS et 185 pour le DSYS, en 2019. Chacun de ces laboratoires possèdent également de grandes capacités expérimentales, notamment des salles blanches, équipées d'importants équipements de mesure et de caractérisation (CEA-Leti 2019a; 2019b). Ces laboratoires sont aussi très interconnectés avec le monde socio-économique, que ce soit par le nombre important de start-ups crées et incubées chaque année, mais aussi par l'importance du financement « externe », représentant ainsi 92% du budget de 33.7 millions d'euros du DSYS.

<footnote n="6">⁶ https://g2elab.grenoble-inp.fr/fr/recherche/ep</footnote>
Le laboratoire Ampère-UMR5005⁷, situé à Lyon, est né en 2007 d'un regroupement des laboratoires CEGELY (Centre de Génie Electrique de Lyon) et du LAI (Laboratoire d'Automatique Industrielle de Lyon), ainsi que de chercheurs en microbiologie environnementale. C'est un laboratoire sous tutelle CNRS, École Centrale de Lyon (ECL), Institut National de Sciences Appliquées (INSA Lyon) et Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL). 3 départements structurent le laboratoire : Énergie Électrique, Bio-Ingénierie et Automatique pour l'Ingénierie des Systèmes. En 2018, le laboratoire Ampère comptait 79 enseignants-chercheurs, sur un total d'environ 180 personnes.

Les laboratoires CEA-Leti et Ampère ont été considérés, dans cette étude, comme des « terrains secondaires ». En effet, ils ne permettaient pas d'accueillir l'ethnographe durant une période prolongée, pour plusieurs raisons. Le laboratoire Ampère se situant à Lyon, ville que l'ethnographe n'habite pas, il semblait difficile d'y passer de longues périodes. Quant au CEA-Leti, il s'agit plutôt de raisons réglementaires. En effet, cet institut a exigé la signature d'un accord de confidentialité spécifique à la visite de l'ethnographe. Pour des raisons juridiques, la mise en place et la signature de cet accord a pris de longs mois, ne permettant à l'ethnographe d'avoir accès au CEA qu'à la fin de son contrat, durant la dernière semaine d'août 2025. Malgré l'accessibilité moindre des laboratoires CEA-Leti et Ampère, nous avons tenu à conserver leur présence dans l'étude, afin de permettre une diversification des points de vue, mais aussi d'ouvrir à une potentielle analyse comparative entre différents laboratoires possiblement porteurs de cultures scientifiques différentes, dans une volonté d'augmenter la portée de nos résultats de recherche. De plus, dans le cadre d'un projet impliquant de nombreux laboratoires comme PowerAlps, il nous semblait important que plusieurs d'entre eux ait l'occasion de s'exprimer sur la place laissée aux enjeux liés à la soutenabilité dans leurs pratiques.

À la fin de ce chapitre, nous reviendrons sur les considérations pratiques que cela a entraîné, notamment dans le déroulé de la pratique de terrain.

### 2.3.2 L'intégration dans le laboratoire

Je suis arrivé au sein de mes laboratoires d'accueil en septembre 2024. Il a été rapidement conclu que je passerais trois à quatre jours par semaine au sein de l'équipe EP. Au départ, Claire HUGONNIER, maîtresse de conférences s'inscrivant dans une approche sociolinguistique ethnographique critique et en analyse du discours, nous a permis de démarrer le terrain le plus sereinement possible, notamment en fournissant une bibliographie fournie, composée de textes fondateurs de la démarche ethnographique et de méthodologies détaillées. Elle a également été de très bons conseils à différents moments de la démarche de terrain, dans les approches et stratégies à adopter, mais aussi par la suite, en participant à l'analyse des données.

En septembre 2024, lors de mon arrivée sur le terrain, je ne connaissais encore que peu de choses de l'électronique de puissance. Malgré un cursus passé en ingénierie, l'EP me semblait être un champ éloigné de mon centre d'expertise, plutôt centré sur la conception et le Génie Mécanique. Et en effet, à mon arrivée dans l'équipe EP, j'ai très rapidement ressenti un décalage de cultures, entre celles qui m'étaient familières, de la mécanique ou même des sciences de la soutenabilité, avec la culture du Génie Electrique telle qu'elle était incarnée par les membres de l'équipe. Ainsi, les premières semaines, je ne comprenais que très peu les références

<footnote n="7">⁷ http://www.ampere-lab.fr/spip.php?rubrique199</footnote>
techniques omniprésentes, je ne saisissais pas les nuances ni les sous-entendus, participant à renforcer en moi le sentiment que j'étais bel et bien en train de vivre une expérience de « terrain ». Au contraire, lors des journées que je passais au laboratoire G-Scop, et plus particulièrement son équipe Cosys, focalisée sur la conception mécanique et la soutenabilité, je me sentais beaucoup moins vulnérable, et plus à l'aise, car dans un terrain dont je connaissais les codes.

Cette différence de ressenti entre les deux équipes m'a rapidement amené à questionner les raisons sous-jacentes. Était-ce simplement dû au fait que je ne voyais encore le G2ELab que comme un terrain d'enquête, tandis que je voyais l'équipe Cosys comme un lieu plus familier dans lequel me ressourcer ? Était-ce la disposition des lieux, la différence entre les open-space et grands bureaux partagés du G2ELab et les plus petits bureaux presque individuels du G-Scop ? Ou était-ce quelque chose de plus fondamental, qui avait à voir avec différentes cultures d'ingénierie ?

Concernant cette différence de culture, qui peut sembler minime aux yeux d'un lecteur non-ingénieur, je me rappelle par exemple ne pas du tout comprendre les discussions des jeunes chercheurs et doctorants, le midi ou durant les pauses, lorsqu'ils évoquaient leur travail. De même, je ne comprenais pas du tout « l'humour d'électroniciens », là où par contre je comprenais très bien celui de mécaniciens, rencontré au G-Scop.

L'intégration au sein de l'équipe EP a cependant été rapide au cours des premiers mois de terrain, grâce à la lecture de nombreux articles pédagogiques ainsi qu'à des cours d'EP condensés dispensés par Pierre LEFRANC. Bien qu'aujourd'hui encore incapable de dimensionner un convertisseur, ou même simplement choisir la bonne inductance, je suis à présent beaucoup plus capable de tenir une conversation technique avec les chercheurs rencontrés.

Deux éléments structurant la vie de l'équipe EP m'ont rapidement permis d'avoir une vision globale des travaux de l'équipe : les réunions d'équipes et les « EP Hours ». Lors des réunions d'équipes, animées par les deux co-directeurs d'équipes, de nombreux sujets sont évoqués. Ordinairement plutôt réservées aux chercheurs permanents, celles de l'équipe EP sont ouvertes à tous ses membres, quel que soit leur statut. Le très fort taux de participation permet au plus grand nombre d'avoir un aperçu de tous les projets animant l'équipe, allant des sujets scientifiques, comme la rédaction du rapport HCERES, le partage d'appels à projets, ou l'annonce de la participation à des conférences à des aspects plus organisationnels, comme la répartition et l'attribution des bureaux, une ressource limitée après un recrutement très important de membres non-permanents (post-docs, ingénieurs de recherche et stagiaires). Autre temps collectifs récurrents, les EP Hours rythment la semaine de l'équipe, et constituent une sorte de « rite annuel » pour ceux qui présentent leur travail au reste de l'équipe, à un rythme d'environ 1 fois par an pour les non-permanents. Mais ces temps sont aussi l'occasion de répéter une présentation de conférence, pour les non-permanents comme pour les chercheurs permanents, afin de recueillir l'avis de l'ensemble de l'équipe.

L'alternance de ces deux rendez-vous au fil des semaines permet à tous de se tenir à jour et permettent une cohésion forte des membres. Pour l'ethnographe tout juste arrivé, ces derniers ont été une des clés de la compréhension de la dynamique et des jeux de pouvoir à l'œuvre, tout en élargissant la compréhension des travaux scientifiques effectués.
Hadrien Coutant souligne qu'il peut être difficile « pour un ethnographe qui n'est pas ingénieur de formation », de s'intégrer dans un univers où la technique règne en maître<fnref n="8" />. Il montre que « [p]lus qu'un langage, il apparaît donc que la technique est une référence identitaire, d'où la nécessité d'en maîtriser une partie non seulement pour comprendre ce que disent les différents acteurs, mais aussi pour se faire accepter par les ingénieurs » (Coutant 2014, p. 57).

Durant notre étude, nous avons distingué trois temporalité successives, liées à notre évolution dans notre rapport à la technique et aux concepts utilisés en électronique de puissance. Le premier temps, nous venons de le décrire, est celui d'une familiarisation de l'ethnographe avec son terrain d'étude. Durant cette phase, il s'agit de rendre moins étranger ce dernier, sans toutefois réussir à le rendre familier. Ce temps est caractérisé par la découverte régulière de nouveaux concepts, de nouveaux champs d'étude pour les chercheurs en électronique de puissance, qui segmentent beaucoup leurs expertises. Il y a les spécialistes des matériaux, les plus éloignés de l'application dans un convertisseur. Ceux qui conçoivent les composants et ceux qui les fabriquent. Il y a ceux qui les intègrent dans des modules en s'intéressant en priorité aux caractéristiques électriques, et ceux qui réalisent des tests ou des simulations sur d'autres paramètres, comme la résistance mécanique, l'encapsulation, la gestion des aspects thermiques ou encore le respect des normes de compatibilité électromagnétique (CEM). Tant que nous n'avions pas pu rencontrer tous ces aspects, il arrivait régulièrement que ma perception de l'objet « recherche en électronique de puissance » évolue, parfois de jour en jour.

Le deuxième temps est celui de l'acceptation par les pairs, au travers d'une maîtrise basique des concepts technologiques, suffisante pour comprendre les tenants et aboutissants des activités de recherche, permet à l'ethnographe de « construire sa légitimité et d'obtenir la confiance des acteurs » (Coutant, 2014, p. 56). Un autre levier de cette confiance, récurrente lors des premiers échanges avec les chercheurs, a été la mention de ma formation d'ingénieur. Souvent, l'annonce de mon statut d'ingénieur marquait une rupture dans la discussion, et paraissait libérer la parole. Tout à coup, il ne me semblait plus être cet Autre qui venait interroger, voire déranger, mais devenir un membre d'une communauté, à qui on sait que l'on peut s'adresser avec un certain niveau de technicité, voire se confier. Coutant (2014) analyse que cette intégration sociale constitue une « fonction latente » (Merton 1997) de la technique.

Enfin, le troisième temps a été celui où mon intégration au sein de la communauté électronique de puissance a pu être considérée comme accomplie. Un marqueur de cela se révèle dans les pronoms que je me suis mis à utiliser pour parler du G2ELab. Après la clôture de mon terrain, à partir de mars-avril, je me suis surpris à utiliser régulièrement le « nous » pour parler de l'équipe Électronique de Puissance, du G2ELab, voire même des électroniciens de puissance. Ce passage à une identification forte, qui s'est réalisée simultanément à la clôture du terrain, a également été le moment d'un passage à une participation plus active dans la vie de l'équipe. Je prenais plus volontiers la parole lors des réunions d'équipe, et n'hésitais plus à prendre parole lors des discussions sur la soutenabilité et ses enjeux. L'augmentation de ma participation peut être comprise comme relevant d'un évolution d'une posture de « participation observante » à celle d'une « observation participante » (From Participant Observation to Observant Participation 2009), et a permis d'obtenir un accès à une confiance renouvelée de la part des participants, ce qu'Erwin Goffman appelle le passage du « front stage » au « back stage » (Goffman 1959). Un très bon exemple de ce passage à une participation plus active à la vie

<footnote n="8">⁸ Dans l'étude d'Hadrien Coutant, il a fait l'ethnographie d'une branche « recherche et développement » d'une firme d'aéronautique.</footnote>
scientifique de l'équipe EP a été l'invitation d'un doctorant à co-écrire son premier article de conférence, qui a ensuite donné lieu à un poster, présenté en juillet 2025 lors du 6ème Symposium de Génie Électrique (SGE), à Toulouse. Le titre du poster est « *Soutenabilité et électronique de puissance : vers une approche interdisciplinaire* » (Heller et al. 2025).

La participation à la rédaction de l'article m'a permis de découvrir comment mes co-auteurs, presque tous chercheurs ou jeunes chercheurs en électronique de puissance, abordaient les enjeux de soutenabilité dans leur travail scientifique, mais aussi comment ils priorisaient telle ou telle littérature pour définir le concept de soutenabilité ou d'économie circulaire, dans le format limité d'un article de conférence limité à seulement quelques pages. Au sein du groupe de chercheurs ayant contribué à l'article, une forme de divergence semblait s'exprimer, entre la volonté de se rapprocher d'une acceptation forte de la soutenabilité, et les réalisations concrètes qui apparaissent comme relever plutôt d'une vision faible de la soutenabilité. Cette tension est explorée plus en détail dans la suite de ce rapport, et des pistes sont proposées afin de la dépasser. Les références bibliographiques proposées et sur lesquelles s'appuyaient les réflexions des chercheurs semblaient toutes issues de la même communauté épistémique, celle de la résilience des systèmes sociaux et écologiques (Arnauld de Sartre et al. 2024). Les références les plus structurantes semblaient être le cadre des frontières planétaires (Rockström et al. 2009; Richardson et al. 2023), mais aussi aux travaux en *Design for Sustainability* (Ceschin, Gaziulusoy 2016).

## 2.4 Cadres théoriques adoptés

Durant le travail de terrain, mais aussi l'analyse des données, nous avons tenu à garder un cadre d'analyse large. Le but était de permettre une collaboration plus facile avec les différents chercheurs impliqués dans l'étude, chacun apportant des compétences propres et complémentaires.

Bronislaw Malinowski, dans son introduction de référence à la méthode de travail de terrain, soulignait que « un ethnographe qui entreprend d'étudier uniquement la religion, ou uniquement la technologie, ou uniquement l'organisation sociale, se crée un champ d'investigation artificiel, et qui créera un handicap sérieusement dans son travail » (Malinowski 1978, notre traduction).

Bien que notre sujet d'étude porte explicitement sur la prise en compte de la soutenabilité dans la recherche en électronique de puissance, notre regard s'est porté de façon plus large sur les pratiques et le milieu de la recherche en électronique de puissance. Ainsi, les cadres d'analyse présentés dans cette partie représentent un ensemble de méthodologies et d'approches variées et complémentaires, ayant permis d'analyser l'intégration des enjeux liés à la soutenabilité dans les activités de recherche en électronique de puissance en les intégrant dans un cadrage plus large permettant de les positionner dans un tout plus global et holistique.
## Méthodologie enracinée

Cette étude se base sur la méthodologie de la théorie enracinée (« *Grounded Theory* »), qui est la méthode la plus utilisée dans les recherches qualitatives dans les publications anglophones (Birks, Mills 2011). Dans un texte fondateur de cette méthodologie, Glaser précise l'importance des données obtenues du terrain (selon la phrase : « *all is data* ») (Glaser 1998). Notre étude est donc fondée sur des données empiriques, qualitatives comme quantitatives, comme illustré à la Figure 4). Le but de la méthodologie « enracinée » est de partir des données récoltées sur le(s) terrain(s), puis d'adopter un raisonnement inductif lors de l'analyse, afin de faire émerger des catégories de données, créées lors d'une phrase d'interprétation. Cette technique permet de garder un lien extrêmement fort entre données empiriques et théories explicatives, d'où le nom de « méthodologie enracinée ». Cela permet aussi de garder un prisme d'analyse large, en laissant de la place pour que les données empiriques informent de nouvelles catégories conceptuelles, que de nouvelles thématiques émergent.

Par exemple, le travail d'interprétation peut consister à « catégoriser » ce qui est dit par les personnes sur le terrain. Ainsi, lorsqu'il s'agit des questions de soutenabilité, plusieurs définitions ont semblé émerger, en fonction des personnes. Certaines perçoivent plutôt la soutenabilité sous le prisme des impacts environnementaux, d'autres en lien avec l'économie circulaire ou encore avec des questions de souveraineté sur les ressources et matières premières. Ces catégories permettent de créer du sens à partir du matériau empirique riche et varié. Nous revenons sur les différentes visions des enjeux liés à la soutenabilité dans le Chapitre 3.

Afin d'accéder à l'exigence scientifique, l'ethnographe soumet sa méthode et ses résultats à un « processus d'objectivation », au travers d'un processus de réflexivité (une réflexion critique tournée sur le processus de récolte de données et d'interprétation) et une comparaison avec la bibliographie existante.

<figure><img src="image_9.png" /><figcaption>Figure 3 Diagramme simplifié de la démarche ethnographique</figcaption></figure>

Comme noté dans la Figure 3, à l'issue de ce travail des « théories » sont produites. Elles n'ont pas vocation à avoir une portée générique ou à être généralisables, mais à expliquer les phénomènes qui ont pu être observés sur le terrain, afin d'y créer du sens. Elles visent la “transférabilité”, « un processus d'abstraction utilisé pour appliquer des informations tirées de personnes, de contextes et d'époques spécifiques à d'autres qui n'ont pas été directement étudiés » (Drisko 2025, p. 108, notre traduction).
## 2.5 Typologie des données récoltées

Comme énoncé précédemment, les résultats présentés dans ce rapport sont issus de l'analyse de données de terrain, obtenues lors d'une immersion ayant duré de septembre 2024 à mars 2025, pour un total de 6 mois. En assistant à de nombreuses présentations des membres de l'équipe de recherche en EP ainsi qu'à des conférences du domaine, et multipliant les entretiens avec les chercheurs et les acteurs de l'EP, j'ai pu récolter de nombreux types de données différentes (Figure 4), la multiplication des sources de données étant considérée comme une bonne pratique de terrain.

<figure><img src="image_10.png" /><figcaption>Figure 4 Typologie des données recueillies</figcaption></figure>

### 2.5.1 Organisation des entretiens

Lors de notre période sur le terrain, nous avons réalisé 33 entretiens libres et semi-directifs, avec des chercheurs et ingénieurs du G2ELAB, du CEA-Leti, et du laboratoire Ampère. Les entretiens libres n'étaient pas enregistrés et étaient destinés à être une « prise de contact ». Une prise de note était systématiquement effectuée. Sur les 33 entretiens, 20 ont été semi-directifs et enregistrés, puis transcrits. La durée de ces entretiens était comprise entre 50 minutes et environ 1 heure 30 minutes. Seul un entretien semi-directif fut beaucoup plus court que les autres, à 36 minutes, car le participant a souhaité ne pas répondre à plusieurs questions. De nombreuses autres discussions moins formelles ont eu lieu, mais n'ayant donné lieu qu'à des prises de notes.

Lorsque les conditions matérielles et les emplois du temps des chercheurs le permettaient, les entretiens se sont déroulés après un premier temps passé avec le chercheur ou un premier entretien libre. Cette première expérience permettait de présenter l'étude menée, mais également de rencontrer les personnes dans un cadre plus détendu qu'un entretien formel, par exemple autour d'un café. C'était aussi l'occasion de découvrir les objets de recherche, par exemple au travers de la présentation des expérimentations mises en place par le chercheur ou ses doctorants. Ce premier temps favorisait une plus grande complicité, et résultait en plus d'ouverture lors de l'entretien plus formel. Enfin, la connaissance en amont des thèmes de recherche permettait de poser des questions plus précises au chercheur, car nous pouvions travailler certains aspects liés à ses recherches avant l'entretien. Dernier avantage, cette façon de procéder permettait de gagner du temps sur les questions préliminaires et donc d'approfondir les questions centrales du guide d'entretien (à retrouver en Annexe 2 : guide d'entretien).

Les premiers entretiens semi-directifs étaient annoncés pour une durée de 1h, ce qui était approprié pour des discussions avec les chercheurs dont j'étais le plus proche, mais semblait aussi être un bon compromis entre profondeur de la discussion et temps accordé par le participant, dans des emplois du temps de chercheurs bien remplis. En revanche, la durée d'une heure était souvent limitante dans les discussions avec des chercheurs dont j'étais moins proche. Ainsi, la dernière moitié des entretiens a été annoncée pour 1h30, ce qui laissait bien plus de temps à le participant d'être à l'aise, d'approfondir les questions préliminaires, mais également
de rebondir aux réponses faites dans le cœur de l'entretien, tout en n'ayant pas à compenser par la suite, en abrégeant la fin des entretiens. Cela a porté ses fruits, et permis d'obtenir des informations plus détaillées et plus nombreuses, au prix, évidemment, d'un traitement plus long a posteriori.

Les entretiens devaient se dérouler dans un environnement où le ou la chercheuse est à l'aise, et dans lequel il ou elle n'a pas peur de parler ou d'être entendu. Cela peut être son bureau si personne n'est à côté pour entendre la discussion (ce qui pourrait conduire à mettre l'interviewé sur la défensive). Dans le cas contraire, la location d'une salle de réunion ou d'un bureau privatif a été privilégiée.

Il a été décidé de réaliser certains entretiens en ligne, notamment avec les membres des laboratoires CEA-Leti et Ampère, pour des raisons de difficulté d'accès à ces lieux. D'autres entretiens ont été menés en ligne avec les membres du G2ELab, parfois pour des raisons pratiques, comme lorsque les chercheurs n'étaient pas présents sur le site du laboratoire, par exemple lors d'un déplacement pour une conférence, ou simplement lorsqu'ils passent du temps sur le campus universitaire où certains donnent des cours. L'entremêlement des approches en présentiel et en distanciel a permis de rencontrer un plus grand nombre de chercheurs et d'assouplir certaines contraintes d'emploi du temps. De notre ressenti, les entretiens en visioconférence n'étaient que légèrement moins conviviaux. En effet, après la période des confinements Covid, les personnes rencontrées ont toutes pris l'habitude de déplacer une grande partie de leurs réunions en ligne, et sont donc à l'aise avec les outils de visioconférence. Pour certaines personnes, on peut aussi imaginer que la barrière de l'écran permettait de faire baisser la pression liée à l'exercice de l'entretien. Enfin, les enregistrements vocaux des entretiens réalisés en ligne étaient généralement d'une très bonne qualité, ce qui facilitait grandement leur transcription.

Chacun des enregistrements a été transcrit à l'écrit, avant d'être renvoyé au participant pour qu'iel puisse le relire, et, si il ou elle le désirait, appliquer ses droits de modification, rectification ou suppression, conformément au RGPD, et dans une démarche de transparence vis-à-vis de toutes les personnes ayant bien voulu se prêter à l'exercice. Certaines personnes ont profité de la relecture pour ajouter des commentaires et des précisions.

Enfin, certaines personnes ont été rencontrées physiquement seulement après les entretiens en ligne, par exemple dans divers séminaires, forums et conférences. Ces rencontres ont été l'occasion de renouer les liens créés en entretien, de discuter de l'avancement de l'étude ainsi que de celui des recherches des participants, en ayant tout de suite la sensation de discuter « entre collègues ».

## 2.6 Démarche réflexive sur l'étude

### 2.6.1 Limitations quant aux expérimentations

Durant mon travail de terrain, je me suis principalement concentré sur le travail intellectuel de production scientifique en électronique de puissance. Cela se traduit par l'attention portée aux récits, discours et imaginaires dans la suite de ce rapport (Chapitre 3, Chapitre 4 et Chapitre 5). Lorsque la notion de « brique technologique » a commencé à apparaître comme un élément majeur à la compréhension de la pratique scientifique en électronique de puissance, y compris dans son rapport aux enjeux liés à la soutenabilité, il est apparu qu'une plus grande intégration
des aspects expérimentaux aurait été souhaitable. Nous expliquons ce biais de plusieurs manières. Tout d'abord, par un imaginaire de la « Science » comme une activité d'abord intellectuelle, nous ayant conduit à nous intéresser en priorité à cet aspect, bien que les prototypes et autres cartes électroniques soient omniprésentes dans les laboratoires d'EP. Ensuite, le cadrage initial de l'étude, d'emblée centré sur le développement du guide d'entretien afin de pouvoir démarrer les échanges avec les chercheurs. Enfin, le fait de nous être concentrés sur des chercheurs permanents explique aussi cette situation. En effet, bien que la recherche effectuée soit technique, voire technologique, ce sont plutôt les non-permanents qui réalisent les manipulations, le développement de cartes électroniques, les mesures. L'attention portée aux chercheurs permanents, du fait de leur expérience et de leur capacité à choisir leurs recherches, ou en tout cas à l'orienter, a participé à occulter la dimension matérielle et expérimentale de la recherche en électronique de puissance. En ne visitant que peu les salles d'expérimentation, je me suis privé de la possibilité d'une analyse fine de la matérialité des activités scientifiques dans notre domaine d'intérêt.

### 2.6.2 Partage des résultats, considérations d'écriture et autocensure

La présentation de résultats intermédiaires ainsi que le partage des transcriptions aux participants ont participé à renforcer la validité des analyses, tout en assurant une démarche de transparence (Yin 2018).

Nous tenons à revenir sur le travail de traduction et d'anticipation qui s'opère systématiquement lorsque cette étude est évoquée. Evoluant dans un environnement très interdisciplinaire, entre sciences appliquées, ingénierie, soutenabilité, sociologie des sciences et linguistique, il était nécessaire de toujours réfléchir à l'emploi des termes issus des différentes disciplines, ou bien pour favoriser la compréhension mutuelle et favoriser le partage des réflexions, ou bien en posant un cadre clair autour de certains termes, pour éviter toute « sociologie spontanée », mais également pour nous prémunir d'une critique de la « non-scientificité » du travail effectué, sous prétexte que les termes employés peuvent sembler simples (si incompris).

Le degré d'explicitation des termes était ainsi discuté avant chaque présentation, afin de déterminer quelles notions permettent d'explicitier le travail effectué à des personnes non familières avec le travail sociologique, voire même les sciences sociales en général. Ce travail d'explicitation de la démarche et des résultats, nécessaire à l'établissement d'une relation « donnant-donnant » avec les chercheurs, était aussi l'occasion d'en apprendre plus sur les manières dont ils anticipent leurs prises de parole, et comment ils véhiculent un message à la fois clair et au plus près de leur intention initiale. Dans une perspective réflexive, le partage des réflexions de l'ethnographe avec la communauté étudiée révèle son degré d'aisance au sein de celle-ci. Cette démarche met également en lumière son assurance dans les analyses qu'il déploie, qu'il s'agisse de la robustesse des raiséonnements ou des risques d'incompréhension et de mauvaises interprétations qui pourraient en résulter.

### 2.6.3 Équipe multidisciplinaire

Le travail d'interprétation des données a été mené par Claire HUGONNIER et Silvio CLEMENT, les seuls habilités à accéder aux données. Cependant, le travail d'analyse, et les réflexions sur les conclusions, ont été menées avec Pierre LEFRANC, chercheur en électronique de puissance, ainsi qu'avec Maud RIO, chercheuse en Génie Mécanique et en sciences de la soutenabilité.
# Chapitre 3 Des représentations plurielles de la soutenabilité

## 3.1 Différents discours sur la soutenabilité (QR1)

### 3.1.1 Une tension entre la littérature et les discours privés

Au cours de notre étude, nous avons rencontré une large palette d'acceptations et de définitions de la soutenabilité et des enjeux que les personnes y associaient, loin d'une vision binaire entre des chercheurs « initiés » aux enjeux de soutenabilité, et les autres. Cette palette révèle une acceptation nuancée, mais aussi une tension entre les visions présentes dans les échanges et les entretiens et les visions identifiées dans la littérature et en conférences.

Les participants aux entretiens ont souligné des enjeux tels (1) les enjeux liés à l'économie circulaire et les différentes R-stratégies (« R » entendu pour « refuser, réutiliser, réparer, recycler, ... »), (2) les « impacts environnementaux » (pollution de l'air, des eaux, du sol, ...), et enfin, (3) sur la « disponibilité des ressources », ces dernières étant le plus souvent comprises des ressources abiotiques (qui sont les minéraux et métaux, parfois aussi l'eau, selon les textes présents dans la littérature). Sur l'ensemble des transcriptions, ces trois définitions sont apparues respectivement plus de 80 fois, 70 fois et 50 fois (voir Tableau 1).

<table><caption>Tableau 1 Codes représentant différentes visions de la soutenabilité</caption><thead><tr><td>Code liés aux visions de la soutenabilité</td><td>Nombre d'occurrences</td></tr></thead><tbody><tr><td>Stratégies d'économie circulaire</td><td>87</td></tr><tr><td>Impacts environnementaux</td><td>73</td></tr><tr><td>Accès aux ressources et souveraineté</td><td>56</td></tr><tr><td>Sobriété</td><td>42</td></tr><tr><td>Critiques du modèle économique actuel (capitalisme, mercantilisme, etc.)</td><td>30</td></tr><tr><td>Impacts sociaux et sociétaux</td><td>24</td></tr><tr><td>Durée de vie et fiabilité technique</td><td>20</td></tr><tr><td>Efficacité énergétique</td><td>13</td></tr><tr><td>Protection de la biodiversité</td><td>6</td></tr></tbody></table>

Les visions exprimées en entretien ne sont pas alignées, dans leur importance relative, avec que les enjeux identifiés dans la littérature par Fang, Romano, et al. (2023), qui sont : l'efficacité énergétique, l'éco-dimensionnement, l'éco fiabilité, et le « design for multiple use ». Il y a une forme de divergence dans l'importance relative accordée aux enjeux. Ainsi, le « design for multiple use » peut être rapproché des stratégies d'économie circulaire, et l'éco-dimensionnement à une réduction des impacts environnementaux. Cependant, la fiabilité et l'efficacité énergétique, bien que souvent présentées comme des façons d'augmenter la soutenabilité de l'électronique de puissance dans la littérature et en conférences, ne semblent pas être souvent reliés à la soutenabilité par les chercheurs rencontrés (seules 20 et 13 mentions, respectivement). Cela montre une certaine tension entre les discours académiques, plus centrés sur les enjeux techniques, et les discours personnels, qui mettent en évidence des enjeux environnementaux et économiques plus vastes, par exemple au travers d'un assez fort plébiscite des stratégies de sobriété. De même, les considérations de souveraineté liées à la disponibilité des ressources sont présentes dans les entretiens, mais ne semblent pas avoir fait l'objet de travaux dédiés en EP, à part un court commentaire par Parrish (2024). Ces enjeux semblent
cependant beaucoup plus importants au niveau industriel. Ils occupent par exemple une place importante des quatre rapports Yole, et ont été un centre majeur de la discussion avec les auteurs. Au sein du CDP PowerAlps, le Livre Blanc adresse également ces enjeux.

A contrario, il faut noter que peu de personnes ont spontanément relié la soutenabilité avec des enjeux sociaux ou de biodiversité (moins de 25 et moins de 10 mentions, respectivement). Ces enjeux semblent également peu présents dans la littérature, à part lorsqu'ils sont intégrés dans des analyses de cycle de vie (ACV).

### 3.1.2 Une place importante consacrée à l'analyse d'impact

L'analyse d'impact (environnemental), et notamment la méthodologie d'analyse de cycle de vie, tient une part très importante dans les discussions sur la soutenabilité, dans la communauté en électronique de puissance. Dans les entretiens, la majorité des chercheurs mentionne cette méthodologie, comme une façon d'aller vers une plus grande soutenabilité dans leur domaine.

Cette popularité de l'ACV se retrouve dans la classification des travaux recensés par Salomez et al. (2024), qui a été effectuée au sein du Groupe de Travail « Convertisseurs d'Electronique de Puissance Plus Soutenables » (GT CEPPS, dépendant du GdR SEEDS du CNRS). Cette classification comportait notamment les rubriques « Outils et méthodes » (ACV, bases de données, logiciels d'ACV) et « Choix des indicateurs » (indicateurs environnementaux génériques, indicateurs de durabilité technologique dédiés à l'électronique de puissance). On retrouve ces rubriques dans l'étape n°2 de la « progression vers une électronique de puissance soutenable » (« *Progression Towards Sustainable Power Electronics* », Figure 5). Cette étape est aujourd'hui appelée « Interdisciplinarité » (« *Interdisciplinarity* »), mais est en fait centrée sur l'éco-optimisation en prenant en compte l'ensemble du cycle de vie, y compris des scénarios de fin de vie, et l'acquisition de bases de données et de méthodologies fiables.

<figure><img src="image_11.png" /><figcaption>Figure 5 La feuille de route du GT CEPPS vers la soutenabilité en EP</figcaption></figure>
Seuls quelques chercheurs adoptent une posture volontairement critique sur le fond, au-delà des défis inhérents à l'ACV (fiabilité des données, comparaison des résultats, etc.). Ces critiques ont tendance à reprocher à cette approche d'être réalisée sans avoir réellement évalué pourquoi elle est mise en place, et pourquoi elle spécifiquement plutôt qu'une autre : « L'enjeu premier de l'ACV n'est pas d'être capable de réaliser une bonne ACV mais de déterminer collectivement cet enjeu (i.e. pourquoi faire une ACV ?[...]) » d'après un chercheur rencontré.

La place de l'interdisciplinarité dans la recherche en électronique de puissance sera discutée plus en détail dans le Chapitre 5, et plus particulièrement la partie « L'interdisciplinarité nécessaire pour aller vers plus de soutenabilité ».

## 3.2 Postures vis-à-vis de la soutenabilité en EP

### 3.2.1 Pratiques de recherche

Durant nos échanges avec les chercheurs, nous avons également tenu à interroger leurs pratiques de recherche, comprises comme les moyens mis en œuvre afin d'étudier leurs **objets** de recherche. Cette question semblait moins familière aux les chercheurs des laboratoires académiques qu'à ceux du CEA. Lorsque la question était « redirigée », les réponses concernaient soit les objets de recherche, soit se limitaient à la mention du groupe de travail Développement Durable et Responsabilité Sociétale (DDRS) et des Bilan Carbone® ayant été réalisés, par exemple au sein du G2ELab. Les chercheurs académiques qui ont le plus facilement répondu à cette question exerçaient principalement des responsabilités administratives au niveau d'établissements d'enseignements supérieurs (Instituts Universitaires de Technologies, IUT) ou de laboratoires.

Parmi les chercheurs ayant effectivement des actions concernant leurs pratiques de recherche, les modifications identifiées étaient :

* La mutualisation des équipements entre laboratoires (principalement des bancs d'essais)

* La réutilisation de données préexistantes (bases de données, simulations, etc.)

* La location des équipements pour augmenter les taux d'usage (surtout les gros équipements et les salles dédiées à certaines activités de mesure)

* Une assurance de la bonne gestion des déchets d'équipements électriques et électroniques (DEEE) issus des expérimentations (en progressant dans la connaissance des filières de collecte et de réemploi ou recyclage des équipements)

Cependant, les mêmes personnes évoqueront les raisons pour lesquelles ces pratiques apparaissent comme difficiles à changer. Parmi elles, il y a les habitudes de recherche ancrées depuis plusieurs décennies, par exemple concernant la possession d'instruments de mesure. Certaines disciplines sont historiquement structurées autour de grands instruments de mesure, accessibles uniquement périodiquement, comme les télescopes ou les accélérateurs de particules (comme l'ESRF à Grenoble), et qui viennent compléter les équipements des laboratoires. En électronique de puissance, de tels grands équipements et plateformes partagées existent, mais elles ne constituent pas la majorité des expérimentations. Il est plutôt habituel d'acheter des nouveaux équipements régulièrement, ce que certains chercheurs attribuent aux moyens financiers importants dont bénéficient les laboratoires d'électronique de puissance. Un participant dira par exemple « *on est un labo riche, on a de l'argent, on le dépense* », lorsqu'il veut résumer la façon dont est abordée la gestion des équipements. Une part des enveloppes budgétaires des projets de recherche est d'ailleurs généralement dédiée à de l'équipement. Comme le dira un autre chercheur : « *finalement, tu achetais alors que tu n'avais pas forcément* »
beaucoup besoin ou en tous les cas, on n'avait pas forcément cherché si cet équipement, il n'était pas disponible pas loin, quoi, tu vois ». Cette question du partage des équipements a parfois été discutée, mais généralement en expliquant qu'il est relativement difficile de déplacer certaines expérimentations, et qu'il est plus simple pour les chercheurs de ne pas avoir à traverser la ville pour faire quelques mesures.

### 3.2.2 La soutenabilité dans le montage des projets

L'intégration des enjeux de soutenabilité et de circularité dans le montage des projets a été un point souvent très discuté avec les chercheurs en électronique de puissance, au-delà de la dimension budgétaire évoquée dans le paragraphe précédent. Cela semble plutôt perçu comme une "façade", un passage obligé permettant d'obtenir des fonds, mais ne garantissant pas la réduction de l'impact du projet porté. Ainsi, un chercheur explicitera : « *dans les calls européens, la touche verte est demandée* ». Un autre comparera l'intégration des enjeux liés à la soutenabilité à l'égalité des genres « *Tu vois, il y a eu quelques années, le genre, c'était obligé qu'il... fallait qu'il y ait quelque chose sur le genre, féminin, masculin.* » Là, de plus en plus, il faut, on met quelque chose sur l'impact environnemental, mais je ne sais pas si c'est obligatoire ».

La nécessité d'annoncer a minima une analyse d'impact semble faire consensus au sein des chercheurs rencontrés. Il fait également consensus que l'évocation des enjeux de soutenabilité et de circularité est majoritairement un effet d'aubaine, plutôt que révélateur d'un intérêt intrinsèque pour ces questions. Une personne revient sur cette situation : « *Alors, je pense que dans 100 chercheurs, je dirais qu'il y en a... 80 % qui s'en emparent pour des raisons de financement et 20 % qui s'en emparent par idéologie... par idéologie, voilà. C'est-à-dire parce qu'ils pensent que c'est porteur, etc. [...] Et... Et alors, malheureusement, c'est que je me mets dans les 80 % (rires)* ».

Or, l'intégration de ces enjeux dans les projets est également source de crispation, notamment pour les chercheurs qui considèrent que la soutenabilité ne fait pas partie de leur cœur de métier. Un extrait d'entretien illustre bien cette situation :

> Participant.e « Du coup, l'accès au financement même est contraint par cet aspect-là. Et même après, on peut être challengé sur ces, sur ces points-là. [...] Alors, aujourd'hui, est-ce que ça empêche des sujets ? Pas encore trop, mais ça pourrait venir !

> SILVIO Et toi, comment tu perçois ça, ça pourrait venir ?

> Participant.e C'est... [Rires du participant.e] C'est pas forcément hyper positif ! »

L'incorporation des enjeux de soutenabilité dans les montages de projet ou dans les publications fait donc mécaniquement augmenter le nombre de publications et de projets en rapport avec la soutenabilité en électronique de puissance. Cette situation doit être prise en compte lors de l'analyse bibliométrique des publications en « EP Soutenable », et doit amener à nuancer l'engouement auquel un observateur pourrait conclure face à la croissance rapide des publications du domaine (cf. Figure 1).

Nous avons vu que certains chercheurs sont sceptiques quant à l'intégration de ces enjeux dans les appels à projets. Pourtant, ils offrent également des opportunités concrètes à certains chercheurs. L'un d'eux a clairement exprimé le rôle fondamental qu'a pu jouer son intégration
à un projet de recherche intégrant des aspects environnementaux, au moment où il était dans une phase de réflexion sur les impacts de son métier : « *Effectivement, ce... ce... cette phase de décollage, grâce à [ce projet de recherche], au cadre du projet XX, a vraiment fait l'office de cliquet* ». Ainsi, les appels à projets semblent jouer un rôle ambivalent dans ce que nous pourrions appeler « l'écologisation des pratiques de recherche », entre opportunismes de financement et réels catalyseurs permettant aux chercheurs de concrétiser leurs ambitions d'une recherche plus soutenable.

### 3.2.3 Historique de la prise en compte des enjeux écologiques en recherche

Durant nos discussions avec les chercheurs et chercheuses en électronique de puissance, nous avons pu évoquer les raisons à l'origine de leur éventuelle prise de conscience des enjeux écologiques, notamment leur réflexion sur les impacts de l'électronique de puissance. Parmi les raisons ayant mené à cette prise de conscience, l'influence du cercle professionnel semble prépondérante, totalisant plus de la moitié des raisons évoquées, si l'on compte également la participation à des projets de recherche intégrant des enjeux liés à la soutenabilité (14 / 24 occurrences, voir le Tableau 2). Dans notre étude, ces deux thématiques ont été évoquées dans tous les entretiens, même si certaines personnes ne les citent pas comme des raisons premières à leur prise de conscience, souvent car elles estiment avoir toujours eu cette conscience des impacts écologiques.

<table><caption>Tableau 2 Origines de la prise de conscience des enjeux écologiques</caption><thead><tr><td>Raisons principales évoquées par les participants</td><td>Nombre d'occurrences</td></tr></thead><tbody><tr><td>Discussions avec les collègues, autres équipes, GdR, etc.</td><td>10</td></tr><tr><td>Temps de réflexion supplémentaire pendant le COVID</td><td>5</td></tr><tr><td>Participation à un projet de recherche intégrant ces enjeux</td><td>4</td></tr><tr><td>Médiatisation générale de ces enjeux</td><td>3</td></tr><tr><td>Guerre en Ukraine</td><td>1</td></tr><tr><td>Questions de sens au travail</td><td>1</td></tr></tbody></table>

#### 3.2.3.1 L'importance du cercle professionnel dans la prise en compte des enjeux écologiques en recherche

Le Tableau 2 montre que le cercle professionnel des chercheurs en EP a une place importante dans leur prise de conscience des enjeux écologiques au sens large, c'est-à-dire non seulement les thématiques de pollutions diverses ou de franchissement des limites planétaires, mais également l'accès aux ressources primaires, par exemple. Un chercheur nous dira par exemple : « quand même, parce que vous avez réussi à me convaincre avec vos histoires, il y a un moment derrière, dans les grands enjeux, une difficulté d'avoir accès aux ressources primaires... pour faire fabriquer ces convertisseurs-là ». Aussi, plusieurs chercheurs décriront l'importance de leur équipe de recherche dans leur prise de conscience : « Et c'est uniquement depuis que je suis arrivé dans l'équipe que j'ai découvert les thématiques de soutenabilité, de recyclabilité, etc. »
La possibilité de rejoindre des groupes (projets de recherche, Groupes de Recherche, Groupes de Travail, etc.) ou une équipe de recherche abordant les thématiques de soutenabilité constitue une opportunité pour être sensibilisé et formé à ces enjeux, et par la suite faire une prise de conscience des enjeux écologiques, avant de vouloir les intégrer à sa propre pratique de recherche. La préexistence de ces communautés de pratiques REF permet également de faciliter la transition de thématiques de recherche, ou en tout cas leur modification, car, comme plusieurs chercheurs nous l'ont fait savoir, un changement de thématique implique nécessairement un changement de réseau. Ainsi, l'ouverture de ces groupes à de nouveaux membres, tels que le GT CEPPS, constitue une ressource importante, car cela permet d'accéder rapidement à ce nouveau réseau de chercheurs impliqués dans les questions de soutenabilité et réduit le coût de modification des pratiques de recherche.

Au-delà de l'importance de l'appartenance à un groupe spécifique, certaines personnalités revenaient régulièrement comme ayant fortement favorisé la prise de conscience. Quelques chercheurs en électronique et électronique de puissance étaient régulièrement cités, mais aussi quelques personnes plus médiatiques, comme Jean-Marc Jancovici (mentionné dans 7 entretiens différents) ou Aurélien Barrau. Il est intéressant de noter que ces deux personnes ont des codes sociaux proches des chercheurs en EP, l'un étant ingénieur et l'autre également astrophysicien et philosophe (et grenoblois).

Certains chercheurs engagés constituent ainsi des figures influentes, des « autrui significatifs » (Singly 2022; Berger, Luckmann 2022), qui vont jouer un rôle important dans la diffusion des préoccupations liées à la prise en compte de la soutenabilité dans la recherche en électronique de puissance. Plusieurs mécanismes sont alors à l'œuvre. Tout d'abord, en étant eux-mêmes impliqués dans cette recherche, ils vont participer à normaliser l'intérêt pour la soutenabilité et la réflexion sur les impacts. Ensuite, ils agiront également comme source de légitimation ou de contestation, de façon directe ou indirecte, notamment lorsque l'autrui significatif occupe une position de pouvoir, soit par son grade, soit par son ancienneté ou sa notoriété.

Cependant, les interrogations sur le fond de leur activité personnelle peuvent mener à des situations d'inconfort, voire un décalage fort entre les pratiques et les valeurs des personnes, une situation étudiée sous le terme de dissonance cognitive (Harmon-Jones, Mills 2019). Plus généralement, la tentative de mêler recherche en électronique et enjeux écologiques pose la question du sens de leur travail à la plupart des chercheurs rencontrés. Loin d'être une charge, certains revendiquent une fierté et un plaisir à contribuer à des questions socio-environnementales, notamment en tant que fonctionnaire : « Mais y a une volonté de s'insérer dans ces enjeux environnementaux, de se dire mon poste de chercheur, qui est payé par l'État français globalement... je lui trouve à un certain sens s'il rentre dans des enjeux sociétaux et... Et ces enjeux environnementaux aussi, il faut reconnaître qu'il... quelque part, il y a une certaine fierté à travailler là-dessus. » L'entourage professionnel peut également aider les chercheurs à dépasser les doutes quant à leur activité professionnelle, comme le raconte un chercheur s'étant lui-même beaucoup interrogé sur la compatibilité entre les enjeux écologiques et son travail d'électronicien. En effet, pour lui, la compagnie d'autres chercheurs engagés a été vécue comme une porte de sortie d'une situation d'inconfort : « moi ça m'a permis de sortir de cette réflexion très personnelle, tout seul, dans son coin, à "j'ai des collègues, qui m'apportent des choses" ».

Nous l'avons vu dans ce chapitre, l'intégration de la soutenabilité dans la communauté des chercheurs en EP suit un cours complexe, entre institutionnalisation, appels à projets et
cheminement personnel. Comme nous allons le voir, cette prise en compte est récente en électronique de puissance, comme nous l'avions déjà évoqué dans la Figure 1.

### 3.2.3.2 Une prise de conscience récente

La plupart des chercheurs rencontrés mentionnent que leur volonté d'intégrer les questions de soutenabilité dans leur travail a démarré ou s'est accélérée après 2018, et plus particulièrement durant la période Covid. En effet, les chercheurs parlent de cette période comme celle d'une prise de conscience générale des impacts environnementaux des modes de vie occidentaux modernes. Cette prise de conscience aurait alors perfusé dans les laboratoires, permettant à de nouvelles personnes de parler de soutenabilité : « *avant le Covid, moi j'avais jamais entendu parler de soutenabilité. Vraiment c'était quelque chose qui était très, très opaque* ».

Pour d'autres chercheurs, c'est plutôt les confinements successifs et le ralentissement global du rythme de la recherche qui leur a permis de se pencher sur ces réflexions : « *Et le Covid a été pour moi... Pour beaucoup, ça a été une souffrance. Le Covid, pour moi, ça a été une bénédiction, parce que ça m'a donné beaucoup de temps pour réfléchir.* »

Bien que l'intégration de la soutenabilité en électronique de puissance apparaisse comme plutôt récente, de nombreuses perceptions des enjeux liés à la soutenabilité se sont déjà développés au sein de la communauté des chercheurs en électronique de puissance, comme nous allons l'analyser dans le chapitre suivant.
# Chapitre 4 Des défis techniques et sociohistoriques à une EP plus soutenable

## 4.1 Des compréhensions hétérogènes des enjeux liés à la soutenabilité

Comme exposé au premier chapitre, des représentations plurielles de la soutenabilité coexistent dans les discours et les pratiques de recherche. Nous allons à présent tenter de le montrer, cette diversité n'est pas seulement la résultante d'une divergence de postures face aux enjeux de soutenabilité, mais est aussi le produit d'une hétérogénéité dans la compréhension de ces derniers. Lors du terrain, nous avons souvent fait face à des situations où les participants utilisaient différents concepts liés à la soutenabilité, ce qui pouvait créer confusion et contresens. Cette situation peut s'expliquer par le fait que les électroniciens disposent d'une expertise principalement centrée sur leur domaine technique, or les termes utilisés dans la communauté sont rarement définis, ce qui complexifie les échanges.

Afin de mieux comprendre quels termes semblaient prépondérants dans les entretiens, nous avons analysé la présence de certains termes dans les transcriptions (Figure 6), en excluant toutes les phrases prononcées par la personne menant l'entretien. Cette analyse a été menée avec le même programme Python ayant mené à la Figure 2, et permettant l'exploration systématique d'un corpus textuel. Les astérisques sont présents pour signifier que nous avons recherché la première partie du mot. Ainsi, « soutenab* » regroupe les mots « soutenable », « soutenabilité », etc. Cette analyse doit être appréciée en ordre de grandeur, plutôt qu'avec une comparaison précise entre les termes. En effet, l'influence du vocabulaire utilisé par la personne posant les questions ne peut pas être mesurée, mais existe forcément.

<figure><img src="image_12.png" /><figcaption>Figure 6 Mots liés à la soutenabilité employés dans les transcriptions</figcaption></figure>
Sur cette figure, nous pouvons remarquer la prépondérance du terme « soutenabilité », mais aussi, de manière plus étonnante, la place donnée aux termes « circular* » et « circulai* », qui doivent donner une image de la présente de la thématique de la circularité des flux de matières et d'énergie, ou du thème de l'économie circulaire. Quant à eux, les termes de fiabilité, réutilisation et de recyclage, assimilables différentes stratégies de l'économie circulaire semblent présentes de manière assez égales, pouvant indiquer que ces dernières sont présentes dans des proportions égales dans les entretiens.

### 4.1.1 Différences durable, soutenable, fiable, résilient, circulaire

Les termes employés dans le lexique des sciences de la soutenabilité, bien que parfois utilisés de manière relativement interchangeables par certains chercheurs rencontrés, ne sont pas synonymes. Sous certaines conditions, des notions a priori similaires peuvent aboutir à des conclusions radicalement différentes. Il nous semble donc pertinent d'exposer quelques exemples des divergences qui peuvent exister, au moyen d'expériences de pensée ou d'exemples tirés de la littérature, afin de sensibiliser la communauté d'électronique de puissance à ces distinctions conceptuelles.

La première divergence concerne les termes de soutenabilité et de circularité, qui ont été souvent utilisés comme synonymes. L'article « The Circular Economy – A new sustainability paradigm » propose une analyse comparative des notions de soutenabilité et de circularité après un état de l'art de la littérature. Ainsi, les auteurs montrent que « la soutenabilité a pour objectif de bénéficier à la fois à l'environnement, l'économie et la société dans son ensemble (voir par exemple Elkington (1997), alors que les principaux bénéficiaires de l'économie circulaire apparaissent comme étant les acteurs économiques qui implémentent le système » (Geissdoerfer et al. 2017, p.764, notre traduction). Dans la littérature, l'économie circulaire a une relation ambivalente à la soutenabilité, parfois perçue comme une condition nécessaire, parfois comme une relation bénéfique, voire même comme un compromis à trouver entre les deux concepts. Il convient de garder à l'esprit que ces deux termes renvoient à des corpus étendus et anciens, dont les acceptions demeurent encore discutées. Il est donc essentiel, dans un cadre scientifique, de définir explicitement les termes employés ou de préciser la tradition théorique et les auteurs de référence auxquels on se rattache. À défaut, la production scientifique s'expose à des critiques liées aux divergences d'interprétation du sens attribué à chacun de ces termes.

#### 4.1.1.1 Des tensions entre différentes stratégies d'économie circulaire

Certains auteurs ont montré que l'économie circulaire pouvait elle aussi être sujette à un effet rebound<fnref n="9" />, par exemple lorsque les biens primaires et « secondaires » (qui ont subi un recyclage, réparation, remanufacturing, etc.) n'entrent pas en compétition, car il existe des marchés différents. C'est le cas des smartphones reconditionnés dans les pays en développement. Ces smartphones moins chers deviennent accessibles financièrement à des populations n'ayant pas les moyens du neuf. « Dans ce cas, la comparaison appropriée ne porte pas sur les impacts de

<footnote n="9">⁹ « In energy efficiency literature, the **rebound effect** describes the phenomenon where increased efficiency makes consumption of some good (e.g., energy or transportation) relatively cheaper and, as a result, people consume more of it. This increased use decreases the environmental benefit of the efficiency increase, and can even lead to "backfire," where the increase in use is proportionally larger than the efficiency increase, leading to higher net impacts" (Zink, Geyer 2017).</footnote>
la remise à neuf par rapport à la production primaire, mais sur ceux de la remise à neuf par rapport à l'absence totale de téléphone. » (Zink, Geyer 2017, p. 598, notre traduction)

Mais les stratégies d'économie circulaire peuvent avoir d'autres effets insoupçonnés, comme des couplages entre les différentes stratégies R. La Figure 7, tirée de Metabolic et Polaris (2021), montre que l'application de la stratégie R de réduction, si elle est faite sous la forme d'un remplacement de l'iridium dans la production d'hydrogène, implique un changement de technologie, et, in fine, une augmentation de la demande en platine, de 4.5% à 6% de la production globale annuelle actuelle.

<figure><img src="image_13.png" /><figcaption>Figure 7 Effets potentiels de la combinaison de quatre stratégies d'économie circulaire sur la demande annuelle des pays-Bas (période 2040-2050) pour dix métaux avec la plus grande demande relative</figcaption></figure>

Il convient également de considérer les couplages entre métaux majeurs et métaux associés : une baisse de la demande des premiers réduit la disponibilité des seconds. Une telle dynamique pourrait accentuer la volatilité des prix des métaux associés, dont l'extraction seule ne couvrirait pas les coûts d'exploitation, entraînant la fermeture de mines industrielles au profit d'exploitations artisanales aux conditions souvent précaires. Nombre de ces métaux associés font aujourd'hui partie de la liste des matières premières critiques, mise à jour régulièrement par l'Union Européenne.

L'application de stratégies d'économie circulaire pourrait permettre la réduction de la demande de métaux issus de l'extraction primaire, diminuant la pression exercée sur les pays producteurs et pouvant réduire l'attrait du recours au travail forcé. Cela suppose que ces stratégies soient appliquées de façon spécifiques et adaptées à chaque situation particulière (Berthet et al. 2024). Une telle perspective suppose toutefois que la quantité de métaux disponible dans l'économie et effectivement “circularisable” soit suffisante pour répondre à la demande, afin de minimiser le recours à des extractions primaires. Or « [r]éduire les risques liés à l'approvisionnement et aux aspects socio-environnementaux implique de diminuer la consommation. » (Berthet et al. 2024). Elle implique également une croissance économique très faible, voire nulle, comme le soulignent Bourg et Arnsperger, citant les travaux de François Grosse (Arnsperger, Bourg 2016; Grosse 2010).

Dans le cas du recyclage, son efficacité est bien souvent surestimée, même en évacuant toutes les difficultés spécifiques aux Déchets d'Équipements Électriques et Électroniques, qui constituent une « catégorie de déchets particulièrement problématiques », et est le type de
déchets à la croissance la plus importante du monde (SystExt 2024). Comme comparaison, prenons cette fois l'exemple du métal majeur le plus recyclé au monde, l'acier. « [Au] rythme actuel du développement de sa production-consommation de 3,5 % par an au cours du XXe siècle, le taux de recyclage actuel au niveau mondial, de l'ordre de 62 %, ne fait gagner à l'humanité qu'environ 12 années contre la raréfaction de la ressource en fer. C'est-à-dire que la consommation de minerai cumulée au cours du temps sera, en 2012, celle qu'on aurait connue en 2000 sans aucun recyclage » (Arnsperger et Bourg, 2016, p. 112, citant F. Grosse).

Paramètre lié à la disponibilité des matières pour les stratégies d'économie circulaire, l'augmentation de la fin de vie est souvent perçue comme une condition de la soutenabilité des produits. Ainsi, un chercheur rencontré en entretien nous dira que « *La durabilité environnementale, c'est sur la fiabilité et la réparabilité* ». Là encore, il ne faut pas généraliser. En effet, l'augmentation de la durée de vie ou de la fiabilité peut passer par l'utilisation de matériaux aux propriétés physiques très intéressantes, comme les PFAS, « polluants éternels » dont les effets sur la santé humaine sont aujourd'hui bien documentés (MacMillan et al. 2025). De plus, l'augmentation de la durée de vie des produits peut avoir d'autres effets négatifs sur le bouclage des flux de matières. En restant en service plus longtemps, ces objets ne sont pas disponibles pour être retraités et ne participent pas à la réduction de l'extractions de nouvelles matières premières.

Cette affirmation vaut aussi lorsque l'augmentation de la durée de vie d'un produit a lieu dans une stratégie d'économie de la fonctionnalité<fnref n="10" />. Comme l'écrivent Arnsperger et Bourg (2016, p. 113) : « Dans une économie même modérément croissante, [cette dernière] a simplement pour conséquence, là encore, de décaler les courbes d'ascension de l'extraction mais nullement de réduire in fine la pression sur la ressource ». Dans ce thème, Buclet (2014) a défini des typologies d'économies de la fonctionnalité, et analysé les liens entre organisation des acteurs industriels, démarches d'éco-conception et économie de la fonctionnalité.

Pour autant, même si les démarches entreprises aujourd'hui en EP, à un niveau technologique, ne permettent pas à elles seules de répondre à tous les défis de la soutenabilité ou d'une plus grande circularité de l'économie, il est tout de même important de continuer les efforts dans ce sens. Comme le soulignent de nombreuses revues de littérature, ces efforts sont nécessaires, et de plus, « il est important de souligner que la littérature sur l'économie circulaire suggère fortement de suivre la hiérarchie parmi les stratégies '4R', pour préserver le plus possible la valeur intrinsèque des produits » (Bressanelli et al. 2020, p. 183, notre traduction). Les électroniciens de puissance rencontrés sont pour la plupart bien au courant de cette hiérarchie, et nombreux ont été ceux à l'évoquer : « *Je suis relativement convaincu par cette notion de circularité, c'est-à-dire... Enfin que, je suis assez convaincu... par le fait qu'on ne peut pas tout faire par le recyclage. Donc, dans l'échelle des R, aller tout traiter par le recyclage, c'est, c'est, c'est un peu une hérésie, parce qu'on perd de la valeur ajoutée, etc.* »

<footnote n="10">¹⁰ L'économie de la fonctionnalité consiste à substituer la vente du service ou de l'usage d'un bien à la vente du bien lui-même (Arnsperger, Bourg 2016), par exemple, les locations de trottinettes électriques et vélos partagés, en remplacement de la possession en propre de ces derniers.</footnote>
Mais au-delà de l'ordre des stratégies d'économie circulaire dans l'ordre, il faut également en considérer plusieurs à la fois, en cascade, ce qui est encore peu courant dans la littérature sur les DEEE, comme le montre la Figure 8.

<figure><img src="image_14.png" /><figcaption>Figure 8 Nombre de stratégies 'R' considérées par article, tiré de Bressanelli et al. (2020)</figcaption></figure>

Comme nous l'avons présenté au début de ce rapport, la thématique de la circularité fait partie d'un des axes principaux des articles à l'intersection entre les champs de recherche de l'électronique de puissance et de la soutenabilité (Salomez et al. 2024), avec une dynamique importante, bien qu'encore très minoritaire.

L'attention doit aussi être portée sur la complexification des produits développés, notamment lorsqu'elles demandent des matériaux critiques, pour lesquels il y a encore des lacunes scientifiques, notamment car la répartition spatiale de leur chaîne d'approvisionnement est encore mal comprise (Watari, Nansai, Nakajima 2020). La littérature semble fortement montrer qu'il est essentiel de tendre vers des conceptions sobres. Or, comme nous allons le voir à présent, l'électronique de puissance est un domaine d'un très haut niveau technique, reposant sur l'association d'expertises poussées, dans de nombreux domaines, de la physique des matériaux semi-conducteurs à la programmation de microcontrôleurs, en passant par la thermique, la science des matériaux isolants, matériaux magnétiques, etc.

## 4.2 EP : une discipline d'un très haut niveau technique

### 4.2.1 L'électronique de puissance, une discipline recelant une forte diversité technologique

Depuis le début de ce rapport, nous évoquons la catégorie « électronique de puissance » (EP) comme un tout, ce qui peut laisser croire qu'elle recouvre un ensemble uniforme. Or, précisément, la diversité des technologies existant en électronique de puissance constitue a priori un des défis majeurs pour la soutenabilité. En effet, les niveaux de puissance traités par la discipline vont des quelques milliwatts à plusieurs mégawatts, soit un ratio de l'ordre du milliard. On comprend donc aisément que les défis rencontrés varient selon les niveaux de puissance en jeu. Cet aspect, crucial, a notamment été évoqué par un des chercheurs, après une réunion d'équipe EP.

Il commence par me poser la question : « *Pour toi, il y a combien d'EP en EP ?* ». Cette question peut sembler déconcertante ou paradoxale, mais le chercheur s'explique ensuite en disant que des technologies très différentes existent dans différents secteurs industriels, en fonction des
niveaux de puissance ou des exigences du secteur. L'EP pour les réseaux n'est pas celle qui est
embarquée dans les avions, les missiles ou les trottinettes électriques. Ainsi, chaque type d'EP
présente des défis qui lui sont propres et des contraintes spécifiques. Les convertisseurs
présentent une large palette de topologies, permettant de réaliser tous types de conversion
électrique (DC/DC, DC/AC, AC/DC, AC/AC), en utilisant des transistors basés sur des
matériaux différents (Si, SiC, GaN, Ga₂O₃, et d'autres encore), chacune de ces options présente
de propriétés propres. Cette diversité technologique a été cultivée dès le début de l'électronique
de puissance, et continue à s'accroître, y compris par des travaux des chercheurs rencontrés,
afin de répondre à des applications toujours plus diverses.

4.2.2 Une discipline basée sur le développement de « briques technologiques »

Au cœur des pratiques de recherche et de conception en EP se trouvent les « briques technologiques » : unités modulaires développées selon des spécifications techniques et accumulées sous forme d'une « bibliothèque », dans la littérature scientifique et technique. Présentées comme des entités partiellement spécialisées mais sans finalité d'usage explicitée, ces briques sont élaborées sur la base de spécifications techniques (performances électriques, normes, topologies) plutôt que sur des besoins fonctionnels identifiés. Elle repose sur l'hypothèse qu'une brique apparemment sans application aujourd'hui pourra, dans le futur, se révéler décisive pour des systèmes émergents. Si quelques récits historiques valident ponctuellement cette hypothèse, il convient de souligner le biais rétrospectif qu'elle induit : le succès a posteriori peut être vu comme un déterminisme technologique plutôt que comme une contingence, et donnant à l'accumulation technologique un statut justificatif qu'elle n'a pas intrinsèquement.

La transformation d'une brique en composant stabilisé implique des processus collectifs d'appropriation et d'ajustement. Les chercheurs modifient caractéristiques et fonctions, ou travaillent à lever des obstacles scientifiques et techniques ; à mesure que ces travaux progressent, la démarche fait appel à des disciplines de plus en plus variées, mobilisant des compétences en contrôle-commande, thermique, mécanique ou compatibilité électromagnétique. « Donc, le but, c'est de faire des briques en disant, bah, on sait qu'aujourd'hui, cette brique, elle n'est pas totalement exploitable parce qu'on est bloqué par autre chose, mais il y a des gens qui travaillent par ailleurs et le jour où ça s'emboîtera, bah, on pourra vous proposer... quelque chose ».

Cependant, ces dynamiques restent largement cloisonnées au sein de groupes sociaux restreints considérés comme experts, chercheurs, ingénieurs et industriels, en raison de la technicité des objets, voire du caractère confidentiel des projets. La perspective théorique de la Construction Sociale des Technologies (« *Social Construction of Technology* », ou SCOT, une approche de sociologie des techniques qui a émergé dans les années 1980 (Bijker, Hughes, Pinch 2012)) éclaire ces processus : elle montre comment, pendant une phase de flexibilité interprétative, plusieurs groupes sociaux peuvent défendre des lectures concurrentes d'un artefact, et comment la stabilisation résulte soit de l'imposition d'un groupe, soit d'un compromis entre groupes.

Cette fermeture, conjuguée à une pratique fréquente de développement « à façon » (cahiers des
charges très ciblés), réduit la réutilisabilité des briques et leur potentielle standardisation. Ce
cloisonnement a des effets tangibles sur l'interaction entre technologie et société. L'absence
d'ouverture aux nouveaux groupes sociaux empêche la mise en tension des choix techniques
avec les besoins effectifs des usagers, limite l'expérimentation in situ et entrave le processus
par lequel un artefact devient un acteur dans un réseau sociotechnique (Akrich, Callon, Latour
2006). Au plan méthodologique, la formalisation précoce des cahiers des charges empêche l'usage d'outils exploratoires, telles que des enquêtes de terrain ou des démarches participatives, et conduit souvent à réduire le Design for Sustainability à des pratiques normées d'éco-conception, sans intégration réelle des dimensions sociales et d'usage. Cette limite est présente dans l'analyse que certains chercheurs font de leurs propres processus d'éco-conception : « en fait, on n'a pas fait d'éco-conception, en soi. Donc, ça veut dire qu'on fait... En fait, on a le convertisseur qui est déjà sur la table. Euh... Toutes les spécifications, de toute manière, sont écrites. Elles sont données par l'industriel. » Cette réflexion sera approfondie dans le Chapitre 5.

Or, le champ de l'électronique de puissance se caractérise par la cohabitation de deux paradigmes de recherche et de développement distincts. Le premier paradigme, dominant lorsque le donneur d'ordre est un industriel, est fondé sur des cahiers des charges stricts et des datasheets prédéfinies : la conception y consiste essentiellement à satisfaire un ensemble de paramètres quantifiables. Le second paradigme, possible lorsque les besoins peuvent être négociés, replace la problématique au niveau des fonctions et du comportement effectif dans l'application, ouvrant la voie à des arbitrages qui tiennent compte des contextes d'usage. Un chercheur expliquera qu'il est confronté aux deux cas de figure dans son activité : « Là, [un industriel] nous demandait au moment des spécifications en termes de paramètres particuliers [...]. Alors que quand on a des clients internes, on est plus dans le... On va dire dans la fonctionnalité dans une application. Voilà. C'est un peu différent, quoi. Dans un cas, c'est vraiment la datasheet. Il faut coller à 100% une datasheet prédéfinie au départ. Et dans l'autre cas, la datasheet, on ne la regarde pas trop. Par contre, on regarde le fonctionnement dans son application. » (nous surlignons) Alors que le premier paradigme est restreint à du développement technologique et entrave une réflexion systémique sur l'usage des produits, le second se place plus en amont, dans une posture de recherche, et ouvre la voie à des compromis qui tiennent compte des contextes d'usage.

Ces pratiques sont à comparer avec la littérature sur la soutenabilité, qui préconise une ouverture des démarches à un ensemble étendu de parties prenantes, comme condition d'une plus grande soutenabilité. Dans ce contexte, toute démarche visant à renforcer la soutenabilité de l'EP doit donc conjuguer efforts techniques (conception pour la modularité, stratégies d'économie circulaire, réduction de l'impact environnemental et social) et transformations des pratiques de recherche (ouverture à d'autres disciplines et inclusion de groupes d'usagers et d'acteurs publics dès les phases amont des projets).

Pourtant, au-delà de la diversité technologique apparente, nourrie par le nombre grandissant de ces fameuses briques, les personnes rencontrées sur le terrain ont elles-mêmes mentionné à de nombreuses reprises percevoir une certaine « homogénéité » des modes de pensée des ingénieurs et chercheurs en électronique de puissance – un « éthos électronicien » ou ingénieur, qui tisserait un pont entre tous les membres de cette communauté. Ce socle commun, parfois étendu à l'ensemble du Génie Electrique, s'est également construite par un rapport à des indicateurs de performance, ou des pratiques historiques, comme l'optimisation d'indicateurs encore hégémoniques, mais que certains commencent à compléter, voire remplacer : rendement, coût, densité de puissance. La partie suivante interroge la capacité de l'électronique de puissance à tendre vers une plus grande soutenabilité au sein de ce mode de fonctionnement.
## 4.3 Les enjeux environnementaux en EP : adapter sans transformer ?

Nous exposons ici quelques-unes des limites associées aux approches numériques, et en particulier de l'optimisation, lorsqu'il s'agit de l'intégration des enjeux liés à la soutenabilité dans les pratiques technologiques. Pour cela, nous allons adopter un point de vue plus systémique, afin d'analyser quelques écueils courants mais invisibles aux approches de résolution numérique. Parmi les effets systémiques pouvant entraîner des effets négatifs à la suite d'une amélioration d'un sous-système, le plus connu est l'effet rebond, produit des divers « mécanismes rebonds ». Un autre effet, peut-être moins connu, est une sorte de « contreproductivité », lorsque l'optimisation d'un sous-système se fait au détriment de la performance du système global. Dans le cas du trafic automobile, cet effet est connu sous le nom de paradoxe de Braess (Braess, Nagurney, Wakolbinger 2005; Pas, Principio 1997).

### 4.3.1 Dépasser l'optimisation

Nous souhaitons à présent discuter quelques exemples d'intégration des enjeux liés à la soutenabilité dans les pratiques de recherche en EP, rencontrés lors de notre enquête ethnographique ainsi que dans l'état de l'art, et montrer en quoi cela relève d'une logique d'adaptation des processus de conception existants, sans engager de transformation plus profonde.

L'intégration d'indicateurs environnementaux (au sens des impacts environnementaux générés, de type pollutions ou déplétion des ressources) dans le processus de conception n'est pas nouvelle : elle est au cœur de la démarche d'éco-conception depuis les écrits de Victor Papanek (Victor Papanek 2023) jusqu'à aujourd'hui. Toutefois, cette dernière semble gagner en popularité en électronique de puissance seulement depuis les années 2020, comme l'ont montré les analyses bibliographiques de Salomez et al. (2024).

Lorsque seule la phase d'usage est considérée, nous parlerons « d'éco-optimisation » ou « éco-efficacité », pour la distinguer de l'éco-conception, qui suppose d'adopter une vision cycle de vie des produits à concevoir, en mobilisant plusieurs indicateurs d'impacts environnementaux. Or comme le montrent Fang, Turkbay Romano, et al. (2023), la recherche d'éco-efficacité demeure centrale, se concentrant sur une seule étape du cycle de vie, la phase de fonctionnement du système, et raisonnant principalement sur l'indicateur de rendement électrique (dont le lien avec les émissions de GES peut être assez simple à estimer selon le mix électrique du pays de déploiement de la technologie). La logique de recherche de densité de puissance est ainsi perpétuée, en y ajoutant un paramètre d'émissions de GES. Un archétype de cette approche peut être trouvé chez Kolar (2023), lorsqu'il appelle à une « New Holistic Design Approach » fondée sur une optimisation multi-objectifs intégrant des impacts environnementaux comme de nouveaux indicateurs de performance. Pourtant, il convient de noter que les aspects de soutenabilité n'y sont adressés que sous le prisme de l'impact carbone et sans considérer l'ensemble du cycle de vie, une approche restreinte à rebours de l'ambition holistique affichée et les recommandations de la littérature, qui préconisent une approche multi-critères environnementaux, afin de révéler et minimiser les transferts d'impacts (Algunaibet, Guillén-Gosálbez 2019). Par conséquent, les résultats de cette « new approach » sont parfaitement cohérents avec les constats de Fang, Turkbay Romano, et al. (2023) et se situent en continuité avec les tendances traditionnelles en EP : le design avec l'efficacité énergétique la plus haute est présenté comme le meilleur.
Lorsque l'intégration des enjeux liés à la soutenabilité est réalisée avec une vision cycle de vie complète et une approche multi-critères environnementales, une méthode ressort comme hégémonique : l'Analyse de Cycle de Vie (ACV). C'est une méthode normée (ISO 14044) (ISO 2006) et reconnue pour la certification, permettant de donner des estimations d'impacts dans l'air, le sol et l'eau d'un système étudié, de manière quantitative et multi-critères. Cette méthode est de plus en plus utilisée en recherche et en industrie, mais présente toujours des limites à l'heure actuelle, notamment lorsqu'elle est déployée en EP. Ainsi, il y a plus de 80 mentions à l'analyse de cycle de vie, réparties dans 15 transcriptions sur un total de 20, ce qui dénote d'une préoccupation partagée par une majorité des chercheurs rencontrés.

### 4.3.1.1 Le cas de l'efficacité énergétique

L'efficacité énergétique des convertisseurs d'électronique de puissance, mesurée comme le rendement de conversion, est l'une des performances fondamentales historiquement acceptée par les praticiens de l'EP. Pour certains, elle constitue aussi une « valeur refuge » dans la perspective d'un futur énergétique en tension, comme l'illustre cet extrait d'entretien : « *Je pense qu'on va aussi être confronté à un certain nombre de limites, mais en tout cas, [...] les technologies de conversion de puissance qui permettent d'économiser de l'énergie et d'être plus compactes vont être utiles [notamment] pour tous ces serveurs informatiques.* » Dans cette perspective, l'augmentation du rendement de conversion est perçue comme une solution potentielle, permettant de continuer aux sociétés modernes de se donner les moyens des technologies qu'elles déploient. Mais toute la littérature sur les effets rebonds et les mécanismes sous-jacents tend plutôt à montrer qu'historiquement, les gains en rendements sont au moins en partie compensés par l'augmentation de la consommation qu'ils permettent. Sous ce prisme, l'augmentation des rendements de conversion n'est pas la source d'une économie d'énergie, en valeur absolue et au niveau du système électrique. Au contraire, elle apparaît comme un précurseur à l'augmentation des usages, et donc de la consommation énergétique. Ce discours « rendement-optimiste » est cependant renforcé par les progrès époustouflants réalisés en électronique en quelques décennies, et par la culture de ce champ professionnel, pour lequel le rendement a semble-t-il toujours constitué un point cardinal.

Ces promesses sont notamment illustrées par la célèbre loi de Moore et ses différents énoncés. Elle a notamment été analysée par Loeve, puis Bol et al. (Loeve 2015; Bol, Pirson, Dekimpe 2021). Cette « loi » empirique énoncée par l'un des pères fondateurs de la micro-électronique de masse, prédit un doublement du nombre de transistor à surface égale ou de la puissance de calcul, tous les 18 mois. Cela conduit à une croissance exponentielle du paramètre considéré. Cette croissance connaîtra forcément une limite à un moment, aucun mouvement exponentiel ne pouvant être éternel dans un monde physique fini. Cependant, Moore a une « formule stupéfiante » (Loeve 2015, p.15) permettant de conjurer la fin de cette exponentielle : « No exponential is forever, but we can delay forever. »

Un renversement de perspective sur le rendement permet de saisir que l'augmentation de ce dernier, et les effets rebonds résultants, tendent à éclipser des aspects de politiques de répartition de l'énergie. Si le rendement était plus faible, voire presque prohibitif, les dépenses énergétiques seraient telles que cela nécessiterait de faire des choix d'attribution de la quantité d'énergie qu'on est prêt à allouer au nouveau système, par rapport au service et bénéfices attendus. Cela impliquerait donc un choix politique (au sens de « qui a rapport avec la société
organisée »)<fnref n="11" /> autour du déploiement technologique de cette nouvelle infrastructure. Au contraire, l'augmentation de l'efficacité énergétique participe à légitimer un discours où la dimension politique du déploiement technologique est remplacé par des promesses (vérifiées historiquement) d'augmentation des performances.

### 4.3.2 Optimisation et effets systèmes : Lock-in et dépendance au sentier

L'optimisation d'un sous-système isolé a souvent d'autres effets délétères, qui apparaissent lorsqu'il est à nouveau considéré dans toute sa complexité, lors d'un déploiement à grande échelle, au fil du temps, ou à travers ses facettes sociétales, organisationnelles et politiques, c'est-à-dire lors du passage d'une vision uniquement technique à une perspective socio-technique. Nous voulons ici explorer les notions de dépendance au sentier et de verrouillage. La dépendance au sentier se produit lorsque des choix passés (technologiques ou non) influencent durablement l'espace des solutions envisageables (Goldstein et al. 2023). Les verrouillages apparaissent lorsque des contraintes s'entremêlent de telle manière qu'un changement d'ampleur semble bloqué.

#### 4.3.2.1 Lock-in : l'optimisation dans le développement technologique conduisant à une situation de blocage

Frantzeskaki et Loorbach (2010), dans leur travail « Sustainability Transitions Research », analysent le risque lié à l'optimisation, dans le cadre de la soutenabilité « Depuis la perspective des sciences de la transition, les programmes et politiques de développement durable se sont trop focalisés sur la réduction des situations de non-soutenabilité par l'optimisation, contribuant (involontairement) au verrouillage (« lock-in ») des systèmes sociétaux (Frantzeskaki, Loorbach 2010) » (Loorbach, Frantzeskaki, Avelino 2017, p. 602, notre traduction). Ici les auteurs relient l'optimisation à un risque de lock-in, notion popularisée par Unruh (2000), dans le cas d'un « carbon lock-in ». Les deux auteurs analysent qu'une approche optimisatrice peut soit aboutir à des changements radicaux sur le temps long soit à des situations de lock-in. Les autoroutes illustrent bien cela : elles s'élargissent sans résoudre les embouteillages, tout en renforçant la dépendance aux véhicules motorisés et le verrouillage du système de mobilité, illustrant le paradoxe de Braess évoqué précédemment (Frantzeskaki, Loorbach 2010, p. 1296). Un autre exemple de situation de lock-in dans le domaine du génie électrique est celui de l'instauration du courant alternatif pour les lignes HT et BT, après la « guerre des courants », ayant vu s'affronter les défenseurs du DC à ceux de l'AC (Paserba, Cunningham 2024). Les tentatives d'instaurer des lignes DC, telles qu'envisagées aujourd'hui, auraient été toutes différentes si le courant standard pour le transport d'électricité avait été le courant continu (bien que le DC se soit maintenu dans certaines applications). Enfin, pour prendre un exemple au plus proche de l'électronique de puissance, nous citerons ce chercheur rencontré sur le terrain et qui a mentionné un point de blocage au remplacement des transistors dans les modules de puissance : l'utilisation de fils de connexion. Or ce point est difficile à modifier. En effet, le chercheur explique que ce procédé possède de nombreux avantages électriques, thermiques et mécaniques, mais surtout, « il y a beaucoup d'études qui ont été faites sur le câblage des puces. [...] Et donc, on a validé un process. Il a été validé un process dans le temps qui fait que ça

<footnote n="11">11 D'après le Centre National de Ressources Textuelles et Lexicales</footnote>
marche. [...] Maintenant, on sait que ça, ça marche. On va pas plus loin ». Cette recherche passée semble avoir favorisé une certaine solution technique, qui est devenue une base inébranlable de la construction de puces. Le coût d'un changement de technologie serait prohibitif.

### 4.3.2.2 Optimisation des systèmes complexes : une voie contre-productive ?

Dans un autre domaine proche de l'électronique de puissance, une situation de lock-in a été analysée à propos du recyclage des DEEE en Finlande par Aminoff et Sundqvist-Andberg (2021). À partir de données empiriques, d'entretiens avec des experts et la littérature, ces chercheurs ont identifié 5 types de contraintes a priori indépendantes les unes des autres. Cependant, à un niveau plus large, systémique, ces contraintes semblent s'enchévêtrer pour conduire à une situation de lock-in. Ces différentes contraintes concernent des acteurs et situations existant à différents moments du cycle de vie des produits électroniques et des DEEE. Elles sont de différentes natures :

* Organisationnelle (par ex. les DEEE sont perçus comme des déchets et les entreprises considèrent que le recyclage ne fait pas partie de leurs missions et ne l'incluent donc pas dans leurs stratégies),

* Supply chain (p. ex, les supply chains actuelles sont vues comme déjà efficientes, et les acteurs y sont en concurrence plutôt qu'en collaboration, tout en devant se plier aux exigences réglementaires),

* Économiques et liées au marché (les process actuels sont vus comme « cost-effective », alors que la valeur et la part en métaux décroissent au fil du temps, tandis que le prix des métaux est très volatile),

* Institutionnelles et politiques (difficultés à faire respecter différentes réglementations en parallèle, tout en soulignant un manque d'incitations législatives),

* Infrastructure et technologique (les produits électroniques ne sont pas conçus pour faciliter leur recyclage, tandis que la Finlande dispose de larges infrastructures d'incinération des déchets solides).

Chacune de ces contraintes participe individuellement à ralentir l'amélioration des taux de recyclage des DEEE en Finlande, mais c'est bel et bien leur intrication qui permet de parler d'un blocage, d'un lock-in, d'après Aminoff et Sundqvist-Andberg (2021, p. 8, notre traduction) : « les interactions entre les facteurs individuels qui ont co-évolué semblent renforcer les contraintes individuelles et conduire à un verrouillage au niveau du système».

Notre propos n'est pas d'affirmer que l'optimisation d'un système conduira inévitablement à une situation de verrouillage, car la complexité des contraintes individuelles conduisant à un verrouillage au niveau du système est connue pour être « très spécifique au contexte », selon des recherches empiriques antérieures menées par Tura et al. (2019). Nous voulons souligner que l'effort traditionnel de l'EP pour optimiser les performances peut être préjudiciable au niveau du système, et que la littérature existante ne soutient pas les affirmations selon lesquelles seuls des changements marginaux dans les pratiques de recherche actuelles sont suffisants.

D'ailleurs, Seager, Selinger, Wiek (2012) notent que ce type d'approches, basées sur l'optimisation, est aveugle aux questions d'échelles, et qu'elles ne permettent donc pas d'anticiper les effets rebonds, dont nous avons parlé plus tôt. Ces notions de passage à l'échelle et de massification étaient présentes dans nos discussions avec différents chercheurs et ingénieurs, lors de notre démarche ethnographique. Des positions divergentes vis-à-vis des
effets de la massification ont été relevées à plusieurs reprises. Cependant, nous n'aborderons pas ces thématiques ici, afin de préserver l'unité du propos de l'article.

### 4.3.3 L'Analyse de Cycle de Vie : une méthode suscitant l'intérêt malgré des difficultés d'implémentation

Au cours de notre travail sur le terrain, nous avons constaté que les chercheurs en électronique de puissance échangent régulièrement autour des difficultés à mener des études quantitatives de l'évaluation des impacts environnementaux, notamment par le biais d'ACV. Les discussions sont récurrentes : manque de bases de données d'inventaires fiables et à jour, manque d'accès aux données (de fabrication), secrets industriels et caractère fastidieux de la méthode d'ACV. Par exemple, lors de la conférence ECPE Workshop : Eco-design for Power Electronics 2024, ces questions ont été longuement discutées par les participants. Le compte-rendu du workshop précise d'ailleurs que "Key takeaways from the workshop included the recognition of poor data quality or the lack of data for compiling profound and comparable Life Cycle Assessments (LCA), especially concerning power electronics" (ECPE 2024). Ces questions sont également revenues régulièrement dans les discussions et les entretiens réalisés avec les chercheurs en EP, dont certains travaillent activement à surmonter les obstacles mentionnés plus haut. Ainsi, dans les laboratoires étudiés, des thèses actuelles ou soutenues récemment ont pour objectif de proposer un Inventaire de Cycle de Vie (ICV) paramétrique de composants d'EP, notamment pour favoriser la comparaison entre Si et WBG (Guillou et al. 2024; Fang et al. 2025) ; des perspectives de couplage entre cette méthode et des questions de modularité (Pinto et al. 2025); ou encore la proposition d'un outil ACV prospectif, permettant d'évaluer les impacts environnementaux dès la phase de design préliminaire (Fang, Lefranc, Rio 2024).

Au passage, la place de ces méthodes au sein de l'expertise en Génie Electrique divise les participants. Certains plaident pour une intégration forte des méthodes et compétences telles que l'ACV dans un « socle commun » en GE. D'autres préfèreraient des expertises séparées, travaillant main dans la main (une vision multidisciplinaire). Enfin, quelques personnes penchent pour une voie médiane, où seulement certains chercheurs en EP seraient formés, et joueraient un rôle de liant dans des équipes comportant à la fois des experts des méthodes tournées vers la soutenabilité et des experts seulement en EP.
# Chapitre 5 Vers de nouvelles pratiques de recherche en EP

## 5.1 Une approche radicalement nouvelle ?

Nous l'avons vu, les différentes démarches d'intégration de la soutenabilité en EP présentées au début de ce rapport sont diversifiées et en amélioration constante. Cependant, qu'elles soient monocritères ou multicritères, centrées sur une seule phase ou sur l'ensemble du cycle de vie, elles restent basées sur une logique optimisatrice. Elles nourrissent l'idée que l'électronique de puissance pourrait ainsi évoluer vers plus de soutenabilité dans une forme de continuité. Nous allons maintenant voir que cette orientation, bien que techniquement rigoureuse, s'inscrit dans une voie classique dont les limites sont aujourd'hui bien établies dans la littérature.

Dans leur ouvrage de référence « Evolution of design for sustainability: From product design to design for system innovations and transitions », Ceschin et Gaziulusoy (2016) retracent l'évolution des pratiques d'intégration des enjeux de soutenabilité en conception (ici appelés « Design for Sustainability »). Cette évolution s'est faite de manière progressive et peut être regroupée en 4 grandes niveaux :

1. Niveau produit : conception de nouveaux produits ou re-conception de produits existants pour en diminuer l'impact environnemental

2. Niveau Produit-Service : la valeur est créée par la combinaison de produits et de leurs services associés (p. ex. via de nouveaux modèles d'affaires)

3. Niveau socio-spatial : l'échelle de la conception est celle de quartiers ou de villes entières, et concerne l'organisation sociale et spatiale de communautés

4. Niveau des systèmes socio-techniques : Changement systémique des manières de satisfaire les besoins fondamentaux de la société (p. ex. la nourriture, la mobilité, l'accès à l'énergie)

Si nous nous référons à nouveau à la classification de Fang, Turkbay Romano, et al. (2023), les démarches « Efficacité énergétique », « Eco-Dimensionnement des convertisseurs de puissance » and « Eco-fiabilité » correspondent au niveau « produit», tandis que la démarche « conception pour des usages multiples » s'ouvre sur le niveau « Product-Service », du fait de la réflexion sur les usages, et donc les services fournis par les convertisseurs.

### 5.1.1 Pratiques de conception techno-centrées

Les chercheurs rencontrés lors de notre étude ont une très forte proximité avec la culture de l'ingénierie et du Génie Electrique. Tout d'abord, une grande partie d'entre eux a suivi un cursus d'ingénieur dans le domaine, avant de réaliser une thèse et d'entrer dans le milieu universitaire. Cela est vrai pour les deux laboratoires universitaires étudiés, et la proportion d'ingénieurs est encore plus forte au CEA. Ensuite, les deux laboratoires universitaires étant accueillis dans les bâtiments d'écoles d'ingénieurs et de formations au niveau Master de l'Université et leurs enseignants-chercheurs y donnant des cours, ainsi que dans des IUT, ces derniers maintiennent un contact fort avec l'univers de l'ingénierie.

Cette proximité des mentalités entre ingénieurs et chercheurs en génie électrique justifie d'avoir recours à la littérature sociologique spécialisée, appelée « engineering studies » Outre-Atlantique. D'ailleurs, de nombreuses personnes rencontrées se définissent en partie à partir de leur cursus d'ingénieur, ou bien comme étant proches des ingénieurs. Par exemple, un chercheur
participant à notre enquête justifiera l'attachement de la communauté du Génie Electrique à des critères de performance tel que le rendement par leur formation d'ingénieur : « C'est historiquement LE canal principal de tout électronicien de puissance qui a travaillé, quand il était tout petit à l'école d'ingé, on nous a vendu ça depuis le début. ». Ou encore cet autre chercheur, qui parle de l'influence de la « culture ingénieur » sur la publication de résultats de recherche : « Ce qui est un problème, aujourd'hui, parce que, quand tu veux publier, les gens sont très « ingénieur », entre guillemets, dans notre domaine, ils ont des idées, mais si tu tentes un truc qui n'a pas marché, ben, on ne t'accepte pas, quoi. »

Justement, dans la littérature, les pratiques des ingénieurs « est souvent présenté comme relevant de la pensée calculatoire, modélisatrice et formalisatrice » (Vinck 2014). Cette familiarité avec ces approches permet d'expliquer, au moins en partie, l'attrait pour les méthodes d'optimisation ou les méthodes quantitatives d'analyse d'impacts environnementaux comme l'ACV. Les participants eux-mêmes ont, à de nombreuses reprises, déclaré que l'ACV leur permettait d'inclure les aspects environnementaux dans leurs recherches de façon assez organique. Cette méthode s'accorde d'ailleurs très bien avec les démarches de résolution numérique, ce qui donne lieu à des travaux de dimensionnement dans lesquels les impacts environnementaux, parfois considérés au-delà de l'impact carbone, font partie des contraintes du problème. On retrouve cette logique dans l'article de conférence d'Adrien Voldoire (2024), intitulée « Sustainability Indicators Integration into the Optimal Design Methodology of Power Electronic Converters ».

Comme nous l'avons montré plus haut, les pratiques de conception en électronique de puissance sont pensées à partir de briques technologiques, limitées à des paramètres techniques. Ainsi, la majorité des démarches d'éco-conception sont entreprises à une échelle proche de celle du produit développé. L'éco-conception, entendue en ce sens, est limitée à des problématiques « ingénierie environnementale », selon la classification donnée en Figure 9. Par ailleurs, ces pratiques d'optimisation reposent sur un paradigme bien spécifique, celui de l'unicité de la solution face à un problème perçu comme compliqué mais solvable, à la recherche d'une « one-best way ». Cet espoir dans l'existence d'une solution optimale unique aux problèmes écologiques et à la finitude des ressources remonte au célèbre designer Buckminster-Fuller, convaincu que les ordinateurs (et donc les méthodes de calcul qu'ils permettent) pourront permettre de piloter le « vaisseau spatial Terre », de « faire plus avec moins », deux notions à la base de sa pensée (Petit 2015).

### 5.1.2 Problèmes complexes

Les enjeux liés à la soutenabilité relèvent de la catégorie des « problèmes complexes », ou wicked problems en anglais, concept introduit par Rittel et Webber (1973) et appliqué au développement durable par Pryshlakivsky et Searcy (2013). L'absence de critères de résolution définitifs est une caractéristique de type de problèmes : il n'est pas possible d'affirmer, au sens strict, qu'ils sont résolus. La condition d'arrêt est plutôt le temps, l'argent ou le moment où la solution est considérée comme « suffisamment bonne ». Dans ce cadre, s'appuyer uniquement sur des procédures d'optimisation, y compris multicritères, ne garantit pas l'obtention d'une solution adaptée ou pertinente. Ceschin et Gaziulusoy résument les raisons pour lesquelles ces approches seront toujours limitées à de la soutenabilité faible : « L'état actuel des connaissances suggère que [...] atteindre la soutenabilité requiert une approche systémique, multi-échelle et axée sur les processus. De plus, elle doit être guidée par une vision ou une cible, plutôt que les approches d'optimisation par basée sur des objectifs (Bagheri & Hjorth, 2007; Clayton &
Radcliffe, 1996; Holling, 2001; Walker, Holling, Carpenter, & Kinzig, 2004). » (Ceschin, Gaziulusoy 2016, p. 119).

Il apparaît dès lors nécessaire d'adopter une démarche plus systémique, à même de prendre en compte la complexité et les interrelations entre différents facteurs influençant l'objet d'étude. Cette exigence a été évoquée par plusieurs personnes interrogées, notamment en lien avec la prise en considération des effets rebond, l'un des effets systémiques les mieux connus. Cependant, le terme « systémique » n'a pas été défini de manière explicite dans les entretiens. Son emploi correspond généralement à une acception large, où il est assimilé à une approche holistique, visant à appréhender le problème dans sa globalité et à intégrer la diversité des enjeux qui le composent, plutôt qu'en faisant référence à des auteurs spécifiques, comme Le Moigne ou Morin.

### 5.1.3 L'approche de la permaingénierie

<figure><img src="image_15.png" /><figcaption>Figure 9 Catégories d'ingénierie pour la soutenabilité, repris de Grimal et al (2023)</figcaption></figure>

#### 5.1.3.1 Les postures de conception en EP au prisme de la permaingénierie

D'autres auteurs ont analysé les différentes postures que peuvent adopter des approches de prise en compte des enjeux liés à la soutenabilité en conception. Ainsi, Grimal, Di Loreto et Troussier (2023), se fondant sur Ceschin et Gaziulusoy (2016) et Seager, Selinger et Wiek (2012), proposent la classification proposée dans Figure 9, sur laquelle nous allons nous appuyer dans la suite de ce rapport. Grimal, Di Loreto et Troussier (2023) définissent ainsi 4 axes, représentant des postures possibles pour les concepteurs. Celles-ci concernent « l'approche préférée dans les processus d'innovation », le « focus de l'innovation », l'attitude « envers la technique » et enfin la « compréhension de la soutenabilité » résultante des trois premières
postures. Nous invitons le lecteur du présent article à tenter de se positionner sur chacun des trois premiers axes, dans un mouvement réflexif.

### 5.1.3.1.1 L'approche cycle de vie

Seager, Selinger et Wiek (2012) ont analysé l'évolution de la prise en compte des enjeux environnementaux dans le développement technologique, et la formulent sous la forme d'une chronologie, qui prendrait la forme d'une « évolution incrémentale, depuis un accent mis sur le développement de nouvelles techniques dans une approche *business-as-usual*, à l'optimisation de la fabrication ou des considérations type cycle de vie » (Seager, Selinger et Wiek 2012, notre traduction). On retrouve bien cette même succession en électronique de puissance, où les chercheurs engagés appellent aujourd'hui à une vision « cycle de vie », avec l'objectif de mieux quantifier les impacts environnementaux et d'accompagner la prise de décision vers leur diminution, comme on peut l'observer dans la feuille de route du GT CEPPS, en Figure 5.

Malheureusement, ces approches sont limitées à un objectif de soutenabilité faible, selon les mêmes auteurs (Seager, Selinger, Wiek 2012). En effet, les approches numériques de résolution de problèmes de soutenabilité en ingénierie ont fait l'objet de nombreuses publications dans la littérature spécialisée, et de nombreuses limites ont été identifiées, qui les empêchent de poursuivre un objectif de soutenabilité forte, notamment dans le cas de problèmes complexes, comme nous le présentions ci-dessus.

### 5.1.3.1.2 L'approche par les normes et l'affichage environnemental

L'établissement et le respect de normes relatives à la soutenabilité ont été mentionné comme un fort levier par des chercheurs rencontrés, avec des cibles différentes. Certains accentuaient l'effet sur les entreprises et des applications industrielles, comme avec ce chercheur : « *De toute façon, je pense que la technologie et la façon dont travaillent les entreprises, elles convergent en fonction du cadre légal. Si le cadre légal le change, il va y avoir une convergence vers une nouvelle pratique, de nouvelles pratiques.* Et, qui maximisent le profit, hein, à la fin, c'est... ».

Ou cet autre chercheur : « *Si les trucs qui marchent, qu'on a déjà vus dans le passé, à partir du moment où on a supprimé le plomb dans la brasure, on a dû s'adapter.* Et donc, c'est devenu un socle commun en disant "Je n'ai pas le droit d'utiliser tel matériau, donc je fais sans." Et c'est pareil, c'est venu par des normes. »

D'autres chercheurs évoquent plutôt l'effet de la réglementation sur l'évolution des pratiques de recherche, notamment dans le rapport au secteur privé : « *cette contrainte réglementation qu'il y aura sur les entreprises, que nous, il faudra qu'on soit formés avant, pour pouvoir leur dire on peut vous aider là-dessus.* » ou encore « *Mais pour autant, on sait aujourd'hui que la soutenabilité, c'est quelque chose de très, très important, qui va être régulé, réglementé. Et c'est pour ça qu'il faut s'y mettre dès maintenant et ne pas attendre la régulation.* ». Certains anticipent une modification du travail effectué, par exemple dans les thèses, ou bien dans le rôle des chercheurs, qui devraient s'impliquer d'avantage dans les comités de normalisation : « *Donc ça veut dire que nous, chercheurs, on serait peut-être pertinent à être dans des comités de normes pour pouvoir, du coup, remettre à jour un petit peu ce qui s'est dit il y a peut-être 10, 20, 30 ans.* »

Certains envisagent les normes et la réglementation en général comme un moteur majeur de la prise de conscience globale des enjeux liés à la soutenabilité, allant au-delà même de la recherche : « *Je pense que c'est sous l'impulsion, en fait, des réglementations, que ça viendra*
de façon forte. » ou bien « Donc, on sent quand même que ça évolue un peu plus sous la contrainte que sur la prise de conscience que c'est un enjeu, un enjeu important, j'ai l'impression ».

Cependant, l'approche par les normes, telles REACH et RoHS, correspond à une pratique de « green engineering », l'usage de produits toxiques comme le plomb va être diminué. Ces démarches, bien que pouvant permettre une mise en mouvement dans la conception et la recherche en électronique de puissance, sont donc pour l'instant limitées à un objectif de soutenabilité faible.

Au-delà de la contrainte réglementaire, la réputation et l'image ont aussi été évoquées comme des mobiles pouvant mener à des actions en faveur d'une plus grande soutenabilité, notamment concernant l'impact des salles blanches : « on fait des efforts dans ce sens parce que c'est ce que... Alors, ce n'est pas forcément ce qu'on nous demande, mais c'est ce qu'on voudrait afficher. Donc, c'est bien d'afficher qu'on consomme moins, etc. ». Au contraire, d'autres chercheurs sont critiques sur la communication qui peut être faite autour des enjeux liés à la soutenabilité, notamment par crainte que des actions soient réalisées uniquement dans le but d'améliorer l'image que renvoie l'organisation les mettant en place : « je dirais que... le... les enjeux environ... donc pas forcément la soutenabilité, parce que... on ne parle pas trop des enjeux sociaux, mais au moins les enjeux environnementaux... sont... un... hyper porteurs... pour l'innovation, le marketing et tout, le greenwashing. Mais que... les vraies... problématiques... environnementales et sociales, donc... ce qu'on pourrait appeler la soutenabilité... euh... euh... pour l'instant... je ne sais pas si c'est porteur... enfin, c'est peut-être en train de le devenir. »

### 5.1.3.2 Changement de « focus de l'innovation » : le cas de l'efficacité énergétique

Comme nous l'avons rappelé dans la partie précédente, à cause des transferts d'impacts potentiels et d'effets systémiques tels que les effets rebonds ou de lock-in, une amélioration incrémentale (optimisation) à l'échelle « produit » ne permet pas d'affirmer que cela résultera en une diminution des impacts environnementaux à l'échelle du système. Afin d'adopter une focale plus large sur la prise en compte des enjeux de soutenabilité, nous proposons de déplacer le « focus de l'innovation » vers plus d'attention à l'humain, compris ici comme réflexion sur les usages de l'EP, en lien avec la Figure 9. Nous allons présenter deux exemples dans lequel une diminution minime des usages produit un effet d'ampleur égale à l'amélioration technique proposée.

Notre premier exemple concerne les gains d'énergie au niveau des USA, après migration des systèmes d'EP pour des technologies WBG (SiC et GaN). Armstrong, Das et Marlino (2017) pour le Oak Ridge Laboratory aux USA, estiment que les WBG pourraient permettre d'économiser, au maximum, 1.2% à 2.2% de la consommation électrique des USA en 2025, notamment grâce aux rendements très élevés qu'ils permettent. Ce chiffre est d'ailleurs repris par Bisi (2025), pour plaider en faveur du SiC et du GaN. Cependant, ce chiffre est à remettre dans son contexte : il vaut pour les USA, et repose sur deux hypothèses très fortes : la première, c'est une pénétration du marché par les WBG de 100%, c'est-à-dire un remplacement intégral du parc actuel de convertisseurs (engendrant donc des impacts supplémentaires liés au remplacement précoce de convertisseurs Si encore fonctionnels). La deuxième hypothèse sur laquelle repose ce chiffre de 1.2% à 2.2% est l'augmentation continue de la consommation
d'énergie électrique. Dans le cas où des mesures simples de sobriété énergétique seraient appliquées (comme débrancher les data servers « zombies », c'est-à-dire non utilisés), le gain attendu serait beaucoup plus faible : « This would result in much lower energy use, and thus, WBG energy savings potential for the applications. » (Armstrong, Das, Marlino 2017, p. 113). Cette citation montre que des mesures simples de sobriété énergétique, comme la mise hors tension de serveurs inutilisés, permettent d'obtenir des gains énergétiques du même ordre de grandeur que le remplacement intégral des systèmes d'EP états-uniens par des technologies au meilleur rendement.

Pour notre second exemple, nous allons analyser la proposition de Huber et al. (2024), une optimisation multi-critères intégrant l'impact carbone. Après optimisation, le convertisseur proposé est passé à 99.25% de rendement au lieu de 98.5% original, entre deux convertisseurs A et B, respectivement. Comme dans l'exemple, prenons une puissance d'entrée de 10kW, pour le convertisseur A. La puissance qu'il dissipe est donc :

$$P_{DissA} = 10kW * (1 - 0.9925) = 0.0750kW$$

Si on considère le convertisseur B, avec un rendement initial de 98,5%. Au lieu de faire l'effort de R&D nécessaire pour gagner 0.75% de rendement, que l'on sait considérable à conduire, penchons-nous sur une réduction de la puissance d'entrée de 0.75%, ce qui nous semble pouvoir résulter de mesures raisonnables d'économies d'énergie. Dans ce cas, la puissance dissipée par le convertisseur B est de :

$$P_{DissB} = (1 - 0.9925) * 10kW * 0.9850 = 0.0739kW$$

Nous remarquons que $P_{DissB} < P_{DissA}$, ce qui veut dire que dans le cas B, moins d'énergie est gaspillée sous forme de chaleur, minimisant par-là l'entropie générée, et limitant l'ouverture des flux biophysiques, dans une perspective alignée avec les principes de l'économie circulaire. Ainsi, tous les efforts de R&D consacrés à concevoir ce nouveau convertisseur A pourraient être consacrés à diminuer les impacts environnementaux de fabrication du convertisseur existant B, à réfléchir à des solutions pour diminuer encore la puissance d'entrée, à fiabiliser le design, ou encore à favoriser une plus grande réparabilité des composants. Ce résultat est renforcé par l'estimation des impacts environnementaux à la fabrication, plus faibles pour le convertisseur originel B. Nous insistons sur le fait que cette comparaison est de plus en plus défavorable pour le convertisseur au rendement le plus élevé à mesure que l'on s'approche du rendement unitaire, sans compter le coût marginal croissant des efforts à fournir en R&D, à mesure que l'on s'approche de 100% de rendement (Bol, Pirson, Dekimpe 2021). Nous conclurons ce paragraphe en accord avec le titre de l'article de Huber et al. (2024), sur lequel nous nous sommes appuyés : « Energy Efficiency is Not Enough ! ».

Comme nous l'avons vu, les approches classiques déployées en électronique de puissance semblent limitées à une perspective de soutenabilité faible. Or, certains chercheurs rencontrés, dans de nombreux laboratoires, ont annoncé vouloir tendre vers la soutenabilité forte. Cela présuppose une reconfiguration plus profonde des pratiques de recherche. Les auteurs soulignent notamment le besoin de croiser des expertises variées afin de produire une vision plurielle des problématiques, avant d'engager des réflexions technologiques. Cela suppose d'ouvrir largement la recherche en électronique de puissance à l'interdisciplinarité.

Or, ce terme est mentionné par de très nombreux chercheurs et institutions, et est aujourd'hui parfois perçu avec amertume, comme une rengaine qui revient régulièrement, sans marquer
d'avancées concrètes. Dans la suite de ce chapitre, nous souhaitons explorer à la fois les obstacles et les solutions potentielles pour une évolution des pratiques de recherche tirant profit d'une réelle collaboration entre disciplines, afin que les chercheurs puissent s'attaquer plus efficacement aux enjeux de soutenabilité en électronique de puissance.

### 5.1.4 L'interdisciplinarité nécessaire pour aller vers plus de soutenabilité

#### 5.1.4.1 La pratique de l'interdisciplinarité : un défi pour les ingénieurs et chercheurs en technologie ?

La prise en compte des enjeux de soutenabilité peut être analysée comme un problème de management de l'interdisciplinarité. En croisant nos observations (entretiens, articles, propositions de thèses) avec les travaux de Lang et al. (2012) sur la recherche transdisciplinaire en sciences de la durabilité, il apparaît que l'interdisciplinarité est indispensable pour contextualiser les perspectives technologiques en électronique de puissance.

Les chercheurs rencontrés ont tendance à considérer qu'ils pratiquent déjà l'interdisciplinarité lorsqu'ils collaborent avec des experts d'autres sous-domaines techniques. Ainsi, dans le cas de l'électronique de puissance, certains projets peuvent apparaître comme multi- ou interdisciplinaire, lorsqu'ils rassemblent des experts en "intégration EP" avec des spécialistes de "compatibilité électromagnétique", ou de la thermique, par exemple.

Cependant, certains chercheurs cherchent à développer une véritable interdisciplinarité avec les sciences humaines et sociales (SHS). En effet, ces chercheurs sont plutôt optimistes sur l'impact que ça aurait sur la science produite, comme nous l'a dit l'un d'eux : « *Je pense qu'on aurait pas les mêmes questions de recherche. On n'aurait pas les mêmes réponses aussi. En tout cas, on n'aurait pas les mêmes réponses, c'est sûr* » . Cet extrait d'entretien est d'ailleurs entièrement aligné avec les conclusions de l'étude menée par Sonetti et al. (2020), sur l'ensemble des appels à financement des programmes de recherche sur l'énergie H2020, entre 2014 et 2020.

Toutefois, cette collaboration peut être entravée lorsque les Sciences et Techniques de l'Ingénieur adoptent une posture dominante vis-à-vis des sciences humaines et sociales, même de façon involontaire, par exemple en définissant eux-mêmes les sujets de recherche pour leurs partenaires. Nous pouvons analyser notre étude selon cet axe : le choix du sujet, des questions de recherche et la méthodologie ont été déterminées par des chercheurs des STI, avant de demander aux SHS d'y répondre. Une co-construction dès l'amont de l'étude aurait permis à chaque discipline de déployer pleinement son expertise, car on ne s'improvise pas sociologue, historien ou économiste, ni électronicien ou physicien des particules : cette complémentarité permet de renforcer la portée scientifique du travail, et aurait peut-être abouti à d'autres questions de recherche.

La difficulté du travail en interdisciplinarité se mesure : Sovacool (2014) a analysé l'affiliation disciplinaire d'articles de revues consacrés aux études dans le champ de l'énergie, entre 1999 et 2013, pour un total de 9597 affiliations des auteurs. Les conclusions sont claires : seuls 0,9% des auteurs se revendiquent de la sociologie, contre 31% de l'ingénierie, ou encore 20% du champ de l'économie et des statistiques. Et lorsque les SHS sont effectivement intégrées, elles le sont souvent afin de faciliter l'acceptabilité sociale de technologies, et plutôt en fin de projet, comme le révèle l'analyse menée par Sonetti et al. (2020), déjà citée plus haut.

Dans nos échanges avec les chercheurs en électronique de puissance, on retrouve cette vision des SHS, dont le rôle serait celui de l'acceptabilité ou de la persuasion : « *[L]e problème
énergétique, à mon avis, il sera plus réglé par les SHS, par le fait de convaincre les gens qu'il faut changer de modèle, que d'arriver à leur expliquer qu'il n'y a pas de soucis. ». Cette notion « d'acceptabilité sociale » est aussi présente dans cet extrait traitant du déploiement à grande échelle des convertisseurs de puissance : « Est-ce que sociologiqu... enfin, socialement parlant, c'est acceptable ? Il y a plein de questions qui restent ouvertes, je trouve, pour ne pas qu'on mette le doigt dans l'engrenage de... déployer des millions de convertisseurs ». Rares ont été les chercheurs appelant à dépasser ce rôle de « communication » : « si tu fais une étude d'acceptabilité à la fin de... En parallèle de ton projet, c'est cool. Mais ça, pour moi, c'est pas de l'interdisciplinarité, quoi. Ou c'est juste du... Ben, tu as vu, pour dire... On a fait un truc. »

### 5.1.4.2 Quels leviers pour une interdisciplinarité effective et attractive ?

Nous avons montré que malgré un intérêt évident à collaborer, les sciences pour l'ingénieur et les sciences humaines et sociales ont toutefois du mal à le faire en pratique. Nous souhaitons ici développer quelques pistes de solutions issues de la littérature spécialisée, dans le champ de la recherche en énergie ou en sciences de la soutenabilité.

Lors de notre année passée auprès des électroniciens de puissance, nous avons pu remarquer que le vocabulaire utilisé peut constituer un écueil. Les Sciences et Techniques de l'Ingénieur sont enclines à présenter leurs résultats sous forme mathématisée ou avec des simulations numériques. Cette pratique existe aussi dans certaines disciplines des SHS, tandis que d'autres expriment leurs résultats en français. Cela peut faire apparaître ces dernières comme plus abordables, là où la formalisation mathématique peut constituer un obstacle pour celles et ceux n'ayant pas le bagage mathématique nécessaire.

Malheureusement, cela implique également que les chercheurs en STI peuvent avoir l'impression de comprendre aisément les travaux sociologiques. Mais les termes employés par les auteurs de ces disciplines ont souvent des définitions bien précises, ancrées dans des épistémologies spécifiques à une période ou un groupe d'auteurs. Or, méconnaître ces dernières, c'est aussi mal comprendre la portée intellectuelle des productions scientifiques de ces disciplines. Prenons un exemple, entre sciences de la soutenabilité et sociologie, le cycle de vie. En sciences de la soutenabilité et en conception, le cycle de vie d'un produit correspond à toutes les étapes de la vie d'un produit ou d'un service, de l'extraction des matières premières à sa (ou ses) fin de vie. Quant au concept sociologique, « le cycle de vie désigne la façon dont une société définit et structure la succession des âges, [...] de l'enfance au grand âge » (Velde 2022).

### 5.1.4.3 Penser les concepts en interdisciplinarité

L'exemple du « cycle de vie » montre bien que des termes en apparence transparents peuvent revêtir des significations totalement différentes lorsqu'on franchit les frontières disciplinaires. Il est important de prendre le temps, au début d'une collaboration interdisciplinaire, d'exposer le sens des termes employés, afin de co-construire un espace commun de compréhension et d'échange. Si cet exemple est parlant, c'est aussi parce qu'il montre qu'on gagne à expliciter même les termes qui semblent sans équivoques, transparents. Mais au-delà de la clarification du sens, l'acte même d'interroger les termes peut faire avancer le projet de recherche et la coopération, comme le potent Loeve, Deldicque et Steiner, après l'étude ethnographique réalisée au sein de plusieurs équipes de recherche des Universités de Technologie :
« Pour pouvoir parler et a fortiori travailler ensemble, il faut s'assurer que l'on peut partager un vocabulaire commun. [...] Ce sont moins ici les concepts qui sont fédérateurs ou intégrateurs : c'est avant tout la démarche d'accepter de les faire circuler et de les interroger » (Loeve, Deldicque, Steiner 2017, p.105)

Ainsi, l'élaboration d'un vocabulaire commun n'est pas une condition suffisante pour une interdisciplinarité réussie. Il ne suffit pas de se mettre d'accord sur un « lexique ». L'élément fédérateur est le questionnement collectif. Or, dans un projet de recherche entre disciplines proches, par exemple, entre sous-disciplines de l'EP, de nombreux concepts et questionnements n'ont pas à l'être, tous les participants relevant de la même culture scientifique et technologique. En effet, comme l'écrivent les auteurs Loeve, Deldicque et Steiner (2017, p.106) : « Un concept, rappelons-le, n'est pas un terme ou un mot : à chaque concept est associé un récit, ou plus prosaïquement un sens et un statut techno-logique. ». Dans le cas de collaboration entre disciplines très proches, ce récit a de grandes chances d'être partagé, et donc de ne pas être questionné, même quand cela aurait permis d'apporter un nouveau regard sur le projet de recherche.

Les mêmes auteurs montrent aussi le rôle de l'interdisciplinarité, notamment dans le travail de « co-conception ». Ce travail montre les difficultés à faire travailler ensemble SHS et STI, par exemple dans des contextes de mécanique et d'informatique, avant de montrer un exemple qui semble fonctionner depuis un certain nombre d'année. La co-conception se fait autour et est supportée par un dispositif technique, TACTOS, qui intéresse à parts égales chacune des parties, réunissant un philosophe et un informaticien, et même parfois un troisième membre. Chacun des chercheurs n'a pas renoncé à son ancrage disciplinaire (philosophie et informatique), mais ils s'alimentent l'un l'autre grâce à un intermédiaire qu'est l'objet technique qu'ils développent.

Le dispositif TACTOS apparaît ici comme un « objet intermédiaire », permettant à des chercheurs de disciplines différentes de se rassembler. Une importante littérature traite des objets intermédiaires, mais nous n'aurons pas ici la place de nous étendre à ce concept. Il a notamment été développé par Dominique Vinck à partir de la fin des années 80, à Grenoble, lorsqu'il analysait les réseaux de coopération scientifique. Ils peuvent prendre des formes diverses, des rapports, de la documentation technique, des échantillons, des instruments, etc. Ils participent à structurer les réseaux de coopération scientifique, en agissant comme agent de médiation entre les acteurs. Des anthropologues et ethnographes s'en sont également saisis afin d'analyser les activités de conception, et ce, dès les années 1990 (Loeve, Deldicque, Steiner 2017, p.105)

Durant notre séjour au sein des différents laboratoires, il nous a semblé identifier plusieurs possibles objets intermédiaires, facilitant la coopération entre les chercheurs. Parmi eux, les briques technologiques et topologies développées semblent tenir un rôle important. Ainsi, les topologies Dual-Active Bridge, les Cellules Standards de Conversion et autres convertisseurs modulaires, étudiés par plusieurs chercheurs de l'équipe, se constituent comme objets intermédiaires dans l'équipe EP. Cette équipe a d'ailleurs d'ores et déjà la culture de l'échange autour de ces objets. Enfin, lors des EP Hours, présentations des membres (permanents et non-permanents) au reste de l'équipe, il est habituel que des questions soient posées par toutes les spécialités de recherche présentes dans l'équipe, créant un début de réflexion multidisciplinaire autour de la présentation.
### 5.1.4.4 Au-delà des objets intermédiaires, des objets frontières pour favoriser l'interdisciplinarité

Les briques technologies semblent donc pouvoir rassembler les chercheurs en électronique de puissance. Cependant, elles favorisent surtout la collaboration entre profils techniques sensibles aux problématiques des technologies de l'électronique de puissance. Afin de rassembler une plus grande diversité de profil, les artefacts de médiation doivent pouvoir intéresser une large palette de chercheurs. Ces derniers doivent également posséder la propriété de nourrir différentes disciplines, et pas seulement l'électronique de puissance. De tels objets ne sont plus des objets intermédiaires, mais des « objets frontière » (Star, Griesemer 1989). Ces objets sont « suffisamment malléables pour s'adapter à des besoins locaux et aux contraintes de plusieurs parties prenantes qui les emploient, tout en étant suffisamment robustes pour maintenir une identité commune d'un site à l'autre » (Star, Griesemer 1989). Ainsi, de nombreux concepts peuvent devenir objets frontières, pour peu qu'ils présentent ces propriétés.

Franco-Torres, Rogers et Ugarelli (2020) analysent la manière dont l'adaptation au changement climatique a pu devenir un objet frontière dans la gestion des eaux pluviales de Copenhague. Ces auteurs relèvent que d'autres concepts peuvent aussi être considérés comme des objets frontières : « des modèles informatiques (Larson et al., 2015), le rapport du GIEC (Cash and Moser, 2000), les services écosystémiques (Abson et al., 2014), les narratifs d'innovation (Bartel and Garud, 2008), [...] et d'autres idées aux contours indéterminés comme la résilience (Brand and Jax, 2007), voir même le concept de transition soutenable (Loorbach et al., 2017) » (Franco-Torres, Rogers, Ugarelli 2020).

Les briques technologiques, bien que capables de rassembler différentes spécialités de l'électronique de puissance, ne semblent pas « suffisamment malléables » pour intéresser des groupes hors du champ de l'électronique de puissance. Aussi, la chronologie d'intégration des enjeux de soutenabilité dans la conception des briques constitue aujourd'hui un blocage : d'après différents chercheurs, aujourd'hui, le point de départ reste la conception technologique, avant d'essayer d'intégrer les autres enjeux, quitte à reconcevoir certaines parties de la brique. « *Il faut le temps de mettre au point une brique. Du coup, on passe tous nos efforts sur « faut une brique ».* Et après, on dit ah bah tiens, cette brique, est ce qu'en fait, elle a des avantages pour l'économie circulaire, la soutenabilité, les impacts environnementaux. », Or, dans cette succession, les autres disciplines non technologiques n'arrivent nécessairement qu'en fin de processus, lorsque leur capacité à influencer le projet de recherche n'est plus que très faible, et limitant nécessairement leur apport à « l'acceptabilité sociale » des technologies développées en amont.

### 5.1.4.5 Compétences nécessaires à la soutenabilité

Au côté des objets frontières, la connexion entre plusieurs champs disciplinaires distincts peut également être facilitée par la présence de personnes capables de faire des ponts entre ces communautés. Ces personnes ont comme caractéristique d'avoir un ancrage disciplinaire historique, mais leur maîtrise d'une seconde discipline leur permet d'agir comme des « experts interactionnels », en « tendant des perches à d'autres disciplines » comme en parle ce chercheur : « *Et évidemment, je fais ça en partant de mon background d'électronicien de puissance. Et donc, je tends des perches et j'essaie d'explorer des thématiques qui sont un peu différentes de celles que j'explorais initialement.* ».
La place de ces experts dans la Science de l'Ingénierie Soutenable est présentée dans la Figure 10 ("interactional experts", en anglais), qui
est tirée du travail de Seager, Selinger et Wiek (2012). Cette figure était aussi l'une des bases de la Figure 9.

Certains chercheurs rencontrés semblent acquérir petit à petit le statut officieux de "personnes ressources" dès qu'il s'agit des enjeux liés à la soutenabilité, par leur capacité à faire du lien entre l'électronique de puissance et les sciences de la soutenabilité. Nous analysons le rôle de ces personnes comme des experts interactionnels, essentiels pour tendre vers une électronique de puissance plus soutenable. Ces personnes ont généralement acquis ce statut de façon progressive, en côtoyant des experts en soutenabilité et après un temps consacré à l'auto-formation. Cette montée en compétence nécessite donc d'y dédier du temps et de l'énergie, une thématique abordée par différents chercheurs rencontrés dans les trois laboratoires et proches d'être ces experts interactionnels : « Et ça, ça s'est fait petit à petit, et ça a été très... accentué par les différents confinements qui ont donné du... entre guillemets du « temps » à creuser ces questions. Ça s'est fait un peu dans ce... dans ce style-là, je dirais. ». L'importance du ralentissement du tempo de la recherche s'est révélé être un élément crucial pour cet autre chercheur ayant cherché à se former aux enjeux de soutenabilité : « Et le Covid a été pour moi... Pour beaucoup, ça a été une souffrance. Le Covid, pour moi, ça a été une bénédiction, parce que ça m'a donné beaucoup de temps pour réfléchir ». D'autres chercheurs n'ont pas pu prendre ce temps lors de la crise sanitaire, et il leur est alors plus difficile de se former sur leur temps libre, en « perruque ». Pour eux, le montage de projets de recherche intégrant ces enjeux apparaît comme une clé permettent de dédier du temps à leur formation : « On a été obligé de monter des projets qui... forcément, pour que nous on monte en compétences, on peut pas faire que des projets en perruque. Donc on est obligé de financer des projets ! Donc on a pris part d'un projet d'un stage, issu d'un projet industriel. Ensuite, on a monté des projets européens, pour monter en compétences là-dessus. »

<table><caption>Figure 10 Orientation sociales et scientifiques envers la soutenabilité, repris de Seager et al. (2012)</caption><thead><tr><th></th><th>Attitude towards technology</th><th>Focus</th><th>Expert and ethical culture</th><th>Approach to complexity</th><th>Approach to conflicting views</th></tr></thead><tbody><tr><td>Business-as-usual</td><td>Optimism</td><td>Creating new things, resources. Ignores scale and efficiency</td><td>Depth in a single sub-discipline. Professional ethics</td><td>Simplification and reduction</td><td>Defense of techno-industrial ethos. Denial of opposing perspectives</td></tr><tr><td>Systems engineering</td><td>Pragmatism</td><td>Cost optimization of maturing technology. Ignores scale</td><td>Compart-mentalized, multi-disciplinary teams. Social ethics</td><td>Cost-benefit optimization and efficiency</td><td>Litigation and regulation</td></tr><tr><td>Sustainable engineering</td><td></td><td>Optimization for triple bottom line. Ignores scale</td><td></td><td>Risk minimization</td><td>Structured participation</td></tr><tr><td>Sustainable engineering science</td><td>Skepticism</td><td>Sustainability as a wicked problem</td><td>Interactional expertise. Macro ethics</td><td>Anticipation, Adaptation and resilience</td><td>Cooperation and deliberation</td></tr></tbody></table>
Comme nous venons de le montrer, la montée en compétences des experts interactionnels demande des choix personnels et scientifiques, comme le montage de nouveaux projets. Mais cela suppose aussi de renoncer à une partie du travail scientifique habituel de publication, le temps de réaliser cet apprentissage d'une seconde discipline. Mais la tension entre cette multidisciplinarité et les disciplines elles-mêmes peut également perdurer, ce qui se traduit notamment par une difficulté à faire reconnaître du travail publié en dehors de sa section disciplinaire : « Mais si vraiment, tu prends des travaux interdisciplinaires et que tu fais des articles qui sont typiquement à la frontière entre deux sections, eh ben, [...] les publis que tu fais, par exemple, vont pas être reconnus dans ta section. Mais comme t'es rattaché à ta section et que si tu veux monter en grade, tu veux rester rattaché dans cette section, c'est compliqué. Et globalement, si t'es vraiment interdisciplinaire au sens où tu publies des travaux qui sont... différents de ce qu'ils sont dans ta section, eh ben, ça passe pas, quoi. Enfin, c'est pas reconnu. » Ces difficultés sont reconnues par les auteurs que nous citions plus haut, pour qui « acquérir une expertise interactionnelle est chronophage. Cela veut dire que vouloir atteindre ce stade peut faire dérailler une carrière prometteuse dans la discipline principale » (Seager, Selinger et Wiek 2012, p.481, notre traduction)

Enfin, lorsqu'elles discutaient de l'évolution des compétences nécessaires à une plus grande interdisciplinarité, les personnes rencontrées ont pu mentionner une crainte de perte d'expertise technique si la soutenabilité venait à prendre une part trop importante dans l'identité des chercheurs et ingénieurs en technologie : « au bout d'un moment, si tout le monde essaye d'avoir toute une expertise de tout, de plus en plus, on est en train de diluer nos expertises, voilà. Et disons, je ne sais pas si on est, mais bon, en tout cas, on est en train d'essayer de donner à l'ingénieur, il doit tout faire, secrétariat, machin, connaître tous les logiciels et tout, et je trouve qu'on ne fait plus notre science de base. » Cela a aussi été mentionné dans des conférences, dans lesquelles chercheurs et industriels se sont indignés de la "mode de faire des managers avec des ingénieurs", en argumentant par leur perception d'une diminution du niveau technique global des ingénieurs. Certains autres chercheurs adoptent une position médiane, défendant la nécessité des experts interactionnels (les « gens au milieu »), tout en reconnaissant la délicatesse de cette posture : « Moi qui ai l'habitude de travailler un petit peu avec différentes communautés, même si ça reste tout le temps du technique. Tu sens bien que... Tu sens bien qu'il faut des gens au milieu, pour arriver à faire parler... à faire parler les gens, mais... Mais quand même, ça reste très technique dans chaque bout, et tu peux pas... être bon partout. »

Ainsi, la modification des activités de recherche, en ouvrant les laboratoires à d'autres parties prenantes, pourrait non seulement permettre aux chercheurs en EP d'être "bousculés", mais également permettre à d'autres disciplines de trouver dans l'électronique de puissance un terrain scientifique intéressant.

#### 5.1.4.6 L'enquête de terrain pour renouveler les questions de recherche

Une autre voie d'accès à la recherche en électronique de puissance pour de nouvelles parties prenantes peut apparaître dans les approches plaçant le chercheur sur le terrain, auprès des utilisateurs, des parties prenantes, et des milieux dans lesquels la technologie développée est amenée à exister.

En sortant la conception de l'espace fermé du laboratoire, où les fonctions-objectif et critères d'évaluation peuvent être posés a priori, l'intégration de nouveaux acteurs permet d'expliciter les valeurs qui sous-tendent les choix techniques et de confronter ces choix aux priorités concrètes des milieux d'implantation des technologies (Lydia Ben Ytzhak 2025; Rey,
Simoncini 2024). Ces nouveaux acteurs, ces « parties prenantes », peuvent être variés : utilisateurs, réparateurs informels, acteurs de la société civile et collectivités, voire non-humains (Perocheau, Pierre 2025; Akrich, Callon, Latour 2006). Cela peut conduire les chercheurs à devoir rendre négociables et transparents leurs critères de décision et renforcer la légitimité de leurs orientations. Cela permettrait également de diminuer le risque d'inadéquation lorsque les briques technologiques sont insérées dans des systèmes socio-techniques complexes.

Adopter une pratique de conception ancrée dans le milieu ouvre également la possibilité de traiter les problèmes complexes évoqués ci-dessus, en ouvrant de nouvelles pistes. L'immersion prolongée et définition collaborative des exigences favorisent l'émergence d'un cahier des charges plus souple, capable d'accueillir des compromis normatifs et des scénarios d'usage diversifiés, et qui reconnaît la dimension située et évolutive des problèmes socio-techniques (Date, and Chandrasekharan 2018). Les auteurs, à partir de l'analyse de plusieurs cas d'étude, écrivent que « ces concepteurs démontrent que le véritable travail de la conception technologique ne commence pas avec un cahier des charges figé, et qu'elle ne s'arrête pas avec un calcul permettant d'arriver à des spécifications techniques » (Date, and Chandrasekharan 2018, p. 27, notre traduction). Cette posture conceptrice est centrée sur la résolution du problème identifié dans toute sa complexité plutôt que sur le développement d'une solution technologique et permet de mettre en lumière des interactions et des effets de bord difficiles à anticiper ou modéliser dans les approches traditionnelles, avec lesquelles elles peuvent s'hybrider. Dans cette situation, le concepteur technologique a toujours un rôle important, et a même plus de capacités d'action qu'auparavant : « [l]'espace de conception s'élargit lorsqu'on modifie le lien socio-technique, et cette appréhension plastique de ce lien favorise l'innovation » (Date, and Chandrasekharan 2018, p. 27, notre traduction).

Les expériences de terrain permettent d'appréhender la capacité des parties prenantes à détourner, s'approprier ou à réagir à une technologie donnée. L'ouverture de l'électronique à ces processus sociaux permet d'envisager des conceptions alignées sur les acteurs et leurs pratiques, selon la manière dont cela les produits tout au long de leur cycle de vie. Cette ouverture permet également d'anticiper les situations où la solution proposée produit des effets adverses (Brault et al. 2024, chapitre 1). Les conséquences inattendues peuvent également émerger lors du passage à l'échelle d'une technologie, comme analysé par (Riondet et al. 2022). En somme, l'ouverture à l'expérience des milieux doit permettre au chercheur en électronique de puissance de limiter les risques d'obsolescence sociale ou d'effets systémiques non désirés.

Enfin, ces nouvelles pratiques de recherche permettent de visibiliser les enjeux de pouvoir qui traversent les décisions technologiques. En invitant des acteurs aux préoccupations et aux intérêts multiples à participer à la définition des critères et à la pondération des objectifs, la recherche ne se contente plus d'imposer des priorités techniques, elle se met en position d'articuler des compromis. Cette posture de recherche est cependant en tension avec le respect de roadmaps établies très en amont, car là où l'une des méthodes suggère une souplesse dans un développement technologique ancré dans une démarche *bottom-up*, l'autre y substitue la planification *top-down*.

Dans la perspective d'une intégration forte des enjeux de soutenabilité en électronique de puissance, les pratiques de recherche de la discipline semblent devoir être renouvelées, pour tendre vers une science de l'ingénierie soutenable. Cette transformation peut prendre de nombreuses formes, notamment en reformant les projets de recherche pour atteindre une interdisciplinarité effective, à même de renouveler les questions de recherche des électroniciens. Cette dernière peut être facilitée par la formation d'experts interactionnels
capables de rapprocher des communautés de recherche historiquement développées en silos.
Enfin, une mise à distance des spécifications techniques *top-down* au profit de l’intégration de
nouvelles parties prenantes permettrait pour faire émerger leurs besoins et mieux prendre en
compte la dimension systémique des développements en électronique de puissance.
# Chapitre 6 Conclusion

Ce rapport propose un retour à la communauté de l'électronique de puissance, à partir d'une démarche ethnographique réalisée au sein de plusieurs laboratoires d'EP français, entre septembre 2024 et mars 2025. L'objectif de cette étude était d'identifier des freins et leviers à une meilleure intégration des enjeux liés à la soutenabilité dans les pratiques de recherche en électronique de puissance. Cette discipline s'empare encore faiblement de ces enjeux, même si certains chercheurs impulsent une dynamique forte à ce niveau. La proposition du rapport consiste à analyser cette dynamique et les nouvelles pratiques qui se développent.

Comme nous l'avons montré, les enjeux liés à la soutenabilité considérés par les chercheurs concernent principalement la mesure des impacts environnementaux, des démarches de conception visant à les réduire, mais aussi l'amélioration de la compatibilité de l'électronique de puissance avec les principes de l'économie circulaire. La disponibilité des ressources et les enjeux de souveraineté (nationale ou européenne, dans notre cas d'étude) sont également des préoccupations fortes de la communauté, mais nous n'avons pas trouvé de travaux de recherche en électronique de puissance et centrés sur ces thématiques.

Notre analyse montre que l'intégration des enjeux liés à la soutenabilité dans les pratiques de recherche en EP s'inscrit dans la continuité des pratiques historiques du domaine, avec une prévalence des approches numériques (de la quantification des impacts à une volonté d'optimisation). Nous avons ensuite tenté de montrer les limites associées à ces pratiques, en mettant en dialogue des données empiriques avec la littérature en sciences de la soutenabilité.

Par leur nature incrémentale, les pratiques d'optimisation n'ont que peu de chances de permettre des transformations radicales et systémiques, nécessaires à une transformation juste et à la hauteur des défis auxquels la biosphère fait face (Forster et al. 2025). Au contraire, les approches incrémentales déployées pourraient conduire à des situations de *lock-in*, rendant de plus en plus difficile l'avènement de ces innovations radicales. De plus, les pratiques étudiées sont aujourd'hui plutôt centrées sur l'échelle « produit », et même plutôt « réponse à une spécification technique », ce qui les rend vulnérables à des effets systémiques, dès lors que les objets de recherche sont déployés dans la société ou produits à grande échelle, entraînant des modifications d'usage imprévues ou des effets rebonds.

Les pratiques de recherche actuelles apparaissent limitées à des démarches de « systems engineering » selon la classification de Grimal, Di Loreto et Troussier (2023), et donc également limitées à un objectif de soutenabilité faible. Au contraire, si l'électronique de puissance veut se placer dans une perspective de soutenabilité forte, les pratiques de recherche doivent s'ouvrir à des considérations systémiques et réellement interdisciplinaires. Pour cela, elles doivent être renouvelées pour prendre en compte l'enchâssement de l'électronique de puissance dans la société, ainsi que les situations socio-techniques concrètes dans lesquelles les convertisseurs sont déployés, au plus proche d'une démarche de permaingénierie.
# Bibliographie

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# Annexes

## Annexe 1

Equation de recherche utilisée sur la base Web of Science, en utilisant les mots-clés de l'état de l'art de (Salomez et al. 2024).

AB=("power electronics") AND TI=((('Active devices' OR 'conduction losses' OR 'Diode' OR 'Gallium Nitride' OR 'GaN' OR 'HEMT' OR 'IGBT' OR 'MOSFET' OR 'Power electronics' OR 'power losses' OR 'schottky diode' OR 'Si' OR 'SiC' OR 'Silicon' OR 'Silicon carbide' OR 'switching losses' OR 'Thyristor' OR 'WGB' OR 'Wide band gap devices' OR 'Active metal brazing substrate' OR 'AMB' OR 'Casing' OR 'ceramic substrate' OR 'DBC' OR 'DCB bonding' OR 'Direct Bond Copper' OR 'Direct Bonding Copper' OR 'Integrated Power Electronics Module' OR 'item' OR 'Package' OR 'packaging' OR 'parasitic capacitor' OR 'parasitic inductance' OR

'Power' Electronic Substrate' OR 'Power module' OR 'ribbon bonding' OR 'Silicon gel' OR 'SMI' OR 'wire bonding' OR 'Electrical insulation' OR 'Encapsulation' OR 'Passive devices' OR 'mutual inductor' OR 'inductor' OR 'coil' OR 'choke' OR 'inductance' OR 'transformer' OR 'windings' OR 'magnetic core' OR 'ferrite' OR 'capacitance' OR 'capacitor' OR 'electrolytic capacitor' OR 'ceramic capacitor' OR 'film capacitor' OR 'Al track' OR 'Ag sintering' OR 'Bump' OR 'interconnections' OR 'PCB' / Printed circuit board' OR 'soldering' OR 'SnAg' OR 'ROHS / REACH' OR 'FR4' OR 'reflow process' OR 'Busbar' OR 'sintering' OR 'DC link' OR 'solder paste' OR 'SnAgCu' OR

'SAC' OR 'power bump' OR 'power terminal' OR 'ultrasonic welding' OR 'power cables' OR 'Electrical connectors' OR 'plug-in connectors' OR 'high current' OR 'low resistance' OR 'Fuse' OR 'base plate' OR 'Conduction' OR 'convection' OR 'Cooling' OR 'double side cooling' OR 'fan' OR 'Forced cooling' OR 'heatsink' OR 'junction temperature' OR 'Loop heat pipe' OR 'Natural cooling' OR 'pump' OR 'radiation' OR 'Spreading' OR 'thermal impedance' OR 'Thermal resistance' OR 'walter cooling' OR 'integrated motor drive' OR 'shared cooling' OR 'Active control' OR 'Control' OR 'Control board' OR 'current sensor' OR 'Driver board' OR 'Gate driver' OR 'Integrated sensor' OR 'Pulse Width Modulation' OR 'PWM' OR
'Space Vector Modulation'
OR
'SVM' OR
'Voltage sensor' OR
'Phase Shift' OR
'AC to AC' OR
'AC to DC' OR
'AC-AC' OR
'AC-DC' OR
'AC/AC' OR
'AC/DC' OR
'active filter' OR
'CEM' OR
'Chopper' OR
'Converter' OR
'DC to AC' OR
'DC to DC' OR
'DC-AC' OR
'DC-DC' OR
'DC/AC' OR
'DC/DC' OR
'Full bridge' OR
'Full-bridge' OR
'Half bridge' OR
'half-bridge' OR
'Inverter' OR
'power converter' OR
'power electronics' OR
'power factor' OR
'Rectifier' OR
'Topology' OR
'Voltage Source Inverter'
OR
'VSI' OR
'Multicellular' OR
'Parallel connected' OR
'Series connected') AND (
'circular' OR
'Circular economy' OR
'Circularity' OR
'disassembly' OR
'Downcycling' OR
'durability' OR
'Eco-design' OR
'Eco design' OR
'life cycle' OR
'Life time extension' OR
'long life' OR
'Low tech' OR
'Low-tech' OR

'lawtech' OR
'maintenance' OR
'obsolescence' OR
'Re-use' OR
'Re use' OR
'Recyclable ' OR
'Recycle' OR
'Recycling ' OR
'Refurbishing' OR
'Remaining value' OR
'Remanufacturing' OR
'Repair' OR
'Repurposing' OR
'Residual value' OR
'Second life' OR
'second usage' OR
'Sustainability' OR
'sustainable' OR
'Upcycling' OR
'cradle to gate' OR
'cradle to grave' OR
'cradle-to-gate' OR
'cradle-to-grave' OR
'Data base' OR
'Database' OR
'design for sustainability'
OR
'Design for circularity' OR
'design for disassembly'
OR
'Design for disassembly'
OR
'design for end of life' OR
'Design for maintainability' OR
'Design for portability' OR
'Design for recyclability'
OR
'Design for redesign' OR
'Design for reliability' OR
'Design for remanufacturing' OR
'Design for reuse' OR
'Design for simplicity' OR
'Design for sustainability'
OR
'Design for test' OR
'Design for X' OR
'DfX' OR

'e-waste Management'
Rules' OR
'Eco-labelling' OR
'econtent' OR
'eine' OR
'environnement' OR
'environnemental
indicator' OR
'environnemental score'
OR
'Environmental
Assessment' OR
'environmental impacts'
OR
'environmental
performance' OR
'environmental risks' OR
'Environmental Systems
Analysis' OR
'Functional analysis' OR
'GABI' OR
'Green' OR
'indicator' OR
'LCA' OR
'LCI' OR
'Life managoment' OR
'Life cycle analysis' OR
'Life cycle assesment ' OR
'Life cycle inventory' OR
'OPEN LCA' OR
'simarro' OR
'toxicity' OR
'residual value' OR
'ROHS' OR
'REACH' OR
'ISO 14001' OR
'ISO 14001' OR
'ISO 14001' OR
'ISO 14000' OR
'ISO 14644' OR
'tcfl 1' OR
'IEC 68000' OR
'IEC 62424' OR
'IEC 62351' OR
'IEC 62424' OR
'TR 61428' OR
'IEC 62366' OR
'IEC 63327' OR
'IEC 63325' OR
'jt010' OR