Activité 8 – Ascenseur Schindler 5500 à récupération SITUATION PRO

Ch03 – Moteur électrique | Terminale ICCER | ⏱ 35 min

Dernière mise à jour : 2 juin 2026

Ce que tu vas apprendre :

Comprendre le freinage par récupération d'énergie
Calculer travail moteur et énergie récupérée dans un ascenseur
Évaluer la rentabilité d'une option « récupération » en immeuble

🤔 Avant de commencer

Quand un ascenseur descend chargé, le moteur fonctionne-t-il en moteur ou en générateur ?

Cela dépend de l'équilibre cabine/contrepoids. Un ascenseur a un contrepoids qui équivaut à la cabine + 50 % de sa charge nominale. Donc :

Cabine pleine montant : moteur tire la cabine, gros effort, fonctionne en moteur (consomme).
Cabine vide descendant : le contrepoids tire la cabine, le moteur retient → fonctionne en générateur (produit de l'électricité).
Cabine équilibrée : moteur quasi à vide.

Sur ascenseurs récents, l'électricité récupérée est renvoyée au réseau (au lieu d'être dissipée en chaleur dans une résistance de freinage).

Situation – Anaïs, technicienne maintenance ascenseurs (Schindler Paris)

Anaïs, technicienne chez Schindler 75 Paris (agence Bercy), suit un projet de rénovation : remplacer un ascenseur 1980 (sans récupération, machine à treuil) par un Schindler 5500 (Gearless PMSM, récupération). Le client (syndic, immeuble R+8) demande une étude de gain énergétique.

Document 1 — Données ascenseur

Cabine : 8 personnes (charge nominale 630 kg).
Contrepoids : équilibre cabine + 50 % charge = poids cabine 350 kg + 315 kg = 665 kg équivalents.
Course totale : 8 étages × 3,0 m = 24 m.
Vitesse nominale : 1,0 m/s.
Trafic moyen : 200 trajets/jour × 365 jours = 73 000 trajets/an.
Charge moyenne réelle : 250 kg (3-4 personnes).
Moteur Gearless PMSM 5500 : 7,5 kW, η = 92 %.

📖 Vocabulaire

Gearless: Moteur synchrone PMSM directement couplé à la poulie, sans réducteur. Plus de pertes mécaniques de réducteur (5-10 % gagnés). Compact, silencieux, sans huile.
Récupération d'énergie: L'onduleur du variateur fonctionne en mode « 4 quadrants » : il peut envoyer du courant au moteur (montée) ou recevoir du moteur (descente en générateur) et le renvoyer au réseau.
Énergie potentielle (Ep): Ep = m·g·h. Énergie « stockée » dans la hauteur. C'est cette énergie qui est restituée à la descente (en générateur).

Q1 APP

Calculer la force F que le moteur doit exercer pour monter la cabine pleine (630 kg) à vitesse constante, sachant que le contrepoids vaut 665 kg.

m_cabine_pleine = 350 + 630 = 980 kg.

Différence : 980 − 665 = 315 kg à soulever (le contrepoids fait le reste).

F = m·g = 315 × 9,81 = 3 091 N.

Sans contrepoids, F = 980 × 9,81 = 9 614 N (× 3 plus !). D'où l'intérêt fondamental du contrepoids.

Q2 REA

Travail W du moteur pour monter de 24 m (charge pleine).

W = F × d = 3 091 × 24 = 74 184 J ≈ 74 kJ.

Énergie élec consommée : W_élec = W / η = 74 / 0,92 = 80 kJ ≈ 0,022 kWh par trajet.

Q3 REA

En descente cabine vide (350 kg) : la cabine est plus légère que le contrepoids (665 kg). Calcule la force que le moteur doit appliquer pour retenir et générer.

Différence : 665 − 350 = 315 kg (le contrepoids tire vers le haut, la cabine vide descend lentement, ou plutôt monte si on ne retient pas).

Attention : si cabine vide, c'est le contrepoids qui « gagne ». Le moteur doit retenir la cabine (frein moteur) et restituer de l'énergie.

F = 315 × 9,81 = 3 091 N (même valeur, sens opposé).

W_récupéré = 3 091 × 24 = 74 kJ. Énergie élec récupérée : 74 × η = 74 × 0,92 = 68 kJ ≈ 0,019 kWh.

Q4 ANA

Bilan annuel ancien ascenseur (sans récupération, machine à treuil η = 70 %). Charge moyenne 250 kg, 73 000 trajets/an. Moyenne montée 12 m, descente 12 m.

Montée moyenne (cabine 350+250 = 600 kg, contrepoids 665 kg, diff = −65 kg → le contrepoids gagne légèrement !). Donc en pratique, charge moyenne 250 kg = quasi équilibre. Moteur consomme un peu pour les pertes uniquement.

Approximation : 1 cycle ↑+↓ ≈ 0,03 kWh avec ancienne machine (pertes pour faire 2 trajets de 12 m).

Total : 73 000 × 0,03 = 2 190 kWh/an. Coût : 2 190 × 0,16 = 350 €/an.

L'ascenseur consomme aussi en veille (éclairage cabine, électronique) : ~ 800 kWh/an supplémentaires.

Total ancien : ~ 3 000 kWh/an = 480 €/an.

Q5 ANA

Bilan annuel nouvel ascenseur Schindler 5500 (Gearless η=92 %, récupération 65 % de l'énergie de freinage).

Énergie mécanique réelle (pertes inversement, mais récupération en descente) : ~ 1 200 kWh/an utile.

Avec récupération à 65 %, l'énergie nette consommée tombe à ~ 700 kWh/an.

Veille LED + électronique sobre : 200 kWh/an.

Total nouveau : ~ 900 kWh/an = 145 €/an.

Économie annuelle : 480 − 145 = 335 €/an.

Réduction conso : 70 % vs ancien.

Q6 ANA

ROI sur le remplacement. Surcoût Schindler 5500 vs basique sans récup : ~ 4 500 €.

ROI direct = 4 500 / 335 = 13 ans.

Mais bénéfices additionnels :

Confort/silence (PMSM Gearless 50 dB vs 70 dB ancien).
Pas de salle des machines (gain m² louables ou caves).
Étiquette énergétique A vs C → valeur immobilière.
Maintenance allégée (pas d'huile, pas de réducteur).

ROI global réel : 8-10 ans. Pertinent pour immeuble de standing.

Q7 VAL

Décomposition technique de la récupération : quel composant transforme l'énergie cinétique du moteur (mode générateur) en électricité utilisable ?

Chaîne en mode régénération :

Moteur PMSM en mode générateur (rotor tiré par le contrepoids → produit du triphasé alternatif).
Onduleur 4 quadrants (transistors IGBT bidirectionnels) : redresse le triphasé du moteur en DC sur le bus continu.
Onduleur réseau (4 quadrants côté secteur) : reconverti le DC en triphasé 400 V 50 Hz synchronisé sur la phase du réseau.
Renvoyé via le compteur (Linky bidirectionnel) → soustrait à la conso.

Sans récup : l'énergie est dissipée dans une résistance de freinage (chaleur perdue).

Q8 COM

Note technique Anaïs.

Étude Schindler 5500 — Anaïs (Schindler 75 Paris Bercy)
• Ascenseur 8 pers, 24 m, 73 000 trajets/an, contrepoids 665 kg.
• Ancien (treuil η 70 %) : 3 000 kWh/an = 480 €/an.
• Schindler 5500 (Gearless PMSM η 92 % + récup 65 %) : 900 kWh/an = 145 €/an.
• Économie 335 €/an. ROI direct 13 ans + bénéfices indirects (silence, m², classe énergétique A).

✅ Auto-évaluation

Je comprends le rôle du contrepoids dans un ascenseur. Je sais ce qu'est un moteur Gearless PMSM. Je comprends le principe de la récupération d'énergie sur freinage.

Bonus — Pourquoi les ascenseurs hydrauliques disparaissent-ils ?

Les ascenseurs hydrauliques (vérin + pompe) ont des défauts :

Rendement médiocre (~ 30 % vs 90 % traction) : l'huile pompée doit redescendre par gravité, dissipant l'énergie en chaleur.
Pas de récupération possible (huile, pas électricité).
Pollution (fuites d'huile minérale ~ 200 L vers la nappe phréatique sur 20 ans).
Limité à 4-5 étages (pression dans le vérin).
Salle des machines obligatoire au sous-sol.

Standard moderne : traction Gearless PMSM avec récupération, partout. Hydraulique limité aux monte-charges industriels.

À retenir

Ascenseur = moteur réversible : montée (moteur), descente cabine vide (générateur).
Contrepoids = cabine + 50 % charge → moteur tire/retient seulement la différence.
Gearless PMSM = sans réducteur, η 92 %.
Récupération via onduleur 4 quadrants → renvoi au réseau (65 % de l'énergie de freinage).

📚 §III + §VI (moteurs réversibles) de la leçon Ch03.