Un nouveau concept de transport vertical (et horizontal) va réduire l’emprise des ascenseurs dans les bâtiments et apporter plus de liberté et de créativité aux architectes. Avec plusieurs cabines dans un même puits, les passagers n’attendront jamais l’ascenseur plus de 15 à 30 secondes.
Pour un habitant de la campagne, les ascenseurs sont une nouveauté amusante, surtout s’ils ont un design intéressant ou un plancher de verre. Par contre, pour la population urbaine, il est souvent stressant d’attendre l’ascenseur pendant un temps parfois interminable, sans parler des files d’attente fréquentes.
C’est l’une des principales raisons pour lesquelles les architectes et les ingénieurs essaient depuis longtemps de réinventer l’ascenseur. Comment économiser de l’espace, augmenter la vitesse, adopter de nouvelles voies et, surtout, réduire les temps d’attente ? Une nouvelle génération d’ascenseurs est sur le point de naître, et elle offrira tous ces avantages… et bien d’autres encore.
Il suffit d’étudier les défis actuels d’urbanisation que doivent résoudre les ascenseurs pour comprendre l’aspect révolutionnaire du nouveau concept MULTI qui est en cours de développement chez thyssenkrupp.
Les villes doivent pouvoir s’étendre sans sacrifier pour autant les espaces verts et les parcs, qui sont essentiels pour la qualité de vie urbaine. Dans de nombreux cas, des bâtiments plus hauts représentent la solution, en offrant davantage d’espace de vie et de travail sans augmenter leur emprise au sol.
Les ascenseurs ont permis aux bâtiments de s’étendre en hauteur. Cependant, avec les ascenseurs traditionnels, plus un bâtiment est élevé, plus il nécessite de puits d’ascenseurs, donc d’espace. En outre, les utilisateurs des ascenseurs doivent souvent supporter de longs délais d’attente. Ces deux inconvénients rendent les étages supérieurs moins attrayants pour vivre et travailler, en dépit de la vue magnifique qu’ils offrent.
Certes, les ascenseurs permettent de gagner du temps par rapport aux escaliers, mais il reste encore beaucoup d’améliorations à faire. En 2010, des étudiants de l’Université de Columbia ont calculé qu’en une seule année, l’ensemble des employés de bureau de New York perdaient au total l’équivalent de 16,6 années à attendre des ascenseurs, pour seulement 5,9 années passées à s’y déplacer effectivement.
De toute évidence, la meilleure façon de gagner un temps précieux est de parvenir à réduire les temps d’attente, plutôt que d’accélérer les ascenseurs.
Les ascenseurs ont pourtant une longue histoire. Le premier immeuble doté d’un ascenseur fut l’Equitable Life Building à New York, en 1870. Avec ses 40 mètres, ce fut le plus haut bâtiment du monde pendant près de 15 ans. Si nous comparons ce record à celui du Burj Khalifa de Dubaï, avec ses 828 mètres, nous pouvons dire sans crainte de nous tromper que les ascenseurs ont permis l’impossible. Mais ce ne sont encore que de simples cabines se déplaçant de haut en bas et de bas en haut.
Pourquoi les ascenseurs seraient-ils limités à la verticale ? Certains experts estiment que l’invention d’ascenseurs capables de se déplacer en courbe, horizontalement et en boucle continue serait la plus grande réussite de cette industrie. Et de fait, il existe depuis plus de cent ans des concepts d’ascenseurs proches de cet objectif ultime.
Ainsi, Daniel E. Condon a breveté son « ascenseur en spirale » dès 1903. son ascenseur serpentait de haut en bas, en une boucle continuelle, à l’extérieur d’une tour d’observation. Mais il était surtout intéressant à titre d’attraction, et Condon déposa donc en 1904 un autre brevet plus axé sur les bâtiments. Son projet nécessitait trop d’espace au sol mais comportait une idée intéressante : plusieurs cabines sur une boucle continue.
Les ascenseurs Paternoster représentent une autre tentative d’appliquer l’idée de la boucle : plusieurs cabines montent et descendent en un circuit continu, si bien que l’attente est réduite à quelques secondes pour les passagers. Toutefois, en raison du cycle constant du système, les passagers doivent monter et descendre « au vol » de cabines privées de portes, d’où des risques importants pour les personnes âgées et les handicapés. Plusieurs exemplaires de ces systèmes sont encore en service, mais ils ne sont plus construits.
Le système d’ascenseur TWIN, une invention thyssenkrupp, représente la première réintroduction réussie du concept multi-cabines. TWIN a déjà apporté d’importants gains d’espace et de capacité avec ses deux cabines indépendantes dans un même puits, comme on peut le voir au Saint-Botolph Building de Londres et à la CMA Tower de Riad (Arabie Saoudite). À ce niveau, la technologie permet déjà d’en faire plus avec moins. Mais il devrait être possible de mettre encore plus de cabines dans un même puits…
Markus Jetter, Directeur de la recherche à thyssenkrupp Elevator, s’intéresse à des technologies avant-gardistes depuis plus de vingt ans. Ses collègues et lui ont mis en commun leur expérience acquise lors d’une multitude de projets antérieurs pour créer ce qui semblait impossible : plusieurs cabines se déplaçant en toute sécurité en une boucle continue. Ils ont baptisé ce concept MULTI.
Pour Jetter, le mot-clé est « sécurité ». Contrairement au système Paternoster, les ascenseurs MULTI seront dotés de portes et s’arrêteront pour laisser leurs passagers entrer et sortir. En fait, les utilisateurs de MULTI ne verront aucune différence avec les ascenseurs habituels. Ce qu’ils remarqueront, par contre, c’est qu’il arrive un ascenseur toutes les 15 à 30 secondes.
« L’une des principales innovations de ce système est la disparition complète des câbles. » Cette ingénierie complexe n’empêche pas Markus Jetter d’expliquer le concept en termes simples : « C’est comme une voie ferrée circulaire à la verticale. »
Markus Jetter
Directeur de la recherche, thyssenkrupp Elevator
Il a fallu combiner de nombreuses technologies pour que le système MULTI puisse voir le jour. Il était clair que des roues sur rails traditionnelles étaient inenvisageables. Les ingénieurs ont donc fait appel à leur expérience en propulsion magnétique linéaire, acquise sur le projet de train Transrapid. Des freins mécaniques high-tech assurent la sécurité, l’efficacité et la flexibilité du système.
Les progrès dans le domaine des matériaux légers ont permis de réduire de moitié le poids des cabines. De même, le regroupement de plusieurs cabines dans moins de puits a permis de réduire de moitié l’emprise des ascenseurs dans les bâtiments… et par la même occasion de doubler le nombre de passagers en un temps donné.
En outre, l’expérience acquise avec le développement de TWIN a permis d’atteindre de nouveaux niveaux de sécurité fonctionnelle et de contrôle technique. Grâce à un système novateur de changement de voie, deux cages horizontales en haut et en bas permettent de créer une boucle continue, dans laquelle les cabines montent dans un puits et descendent dans un autre.
Ces innovations ouvrent la voie à de nouvelles possibilités en offrant aux architectes de nouvelles options de conception et d’innovation, en bref en libérant leur créativité.
Pour des raisons de confort et de sécurité, les ascenseurs ne peuvent pas se déplacer trop vite. Une vitesse un peu plus rapide n’offrirait donc qu’une faible amélioration de la capacité de transit. Étant par ailleurs limités par la contrainte d’une seule cabine par puits, les ascenseurs traditionnels prennent donc d’autant plus d’espace que la hauteur des bâtiments augmente.
Les cabines du système MULTI étant capables d’accueillir des passagers toutes les 15 à 30 secondes, les temps d’attente sont réduits au minimum et la capacité de transit augmente. Tout comme le métro, le MULTI peut transporter ses passagers jusqu’à des « stations de correspondance » espacées d’une cinquantaine de mètres, où ils pourront prendre des TWIN ou des ascenseurs traditionnels sur des distances plus courtes, un peu comme ils passeraient du métro à un bus.
Markus Jetter
Directeur de la recherche, thyssenkrupp Elevator
Ce concept peut-il également répondre aux futurs critères d’efficacité énergétique ? Comme nous l’avons vu plus haut, le concept MULTI peut réduire de moitié l’emprise au sol des ascenseurs. Ces gains d’espace permettent de diminuer le volume des bâtiments, donc leurs besoins énergétiques.
De plus, il serait possible de mettre en œuvre un système de récupération d’énergie qui, en convertissant l’énergie cinétique des ascenseurs en phase de descente, contribuerait à l’énergie nécessaire pour les faire monter.
La première étape, cependant, consiste à réaliser un exemplaire opérationnel. Un prototype actuellement en construction sera testé au cours des deux prochaines années dans la nouvelle « tour d’essais d’ascenseurs » de Rottweil. Après avoir subi les inspections et certifications de rigueur, il ouvrira la voie à des applications en conditions réelles.