Beaucoup d'entre vous savent ce qu'est le maglev, c'est-à-dire la lévitation magnétique, un phénomène physique et une technologie d'avenir. Ce phénomène se produit lorsque deux pôles égaux d'aimants classiques s'approchent l'un de l'autre, et il fascine tous les enfants qui jouent avec des aimants. Bien entendu, la lévitation magnétique est utilisée depuis longtemps pour de nombreuses applications techniques dans la vie quotidienne, en conjonction avec l'électromagnétisme.
Son utilisation en combinaison avec la supraconductivité des conducteurs, un phénomène par lequel les conducteurs perdent leur résistance thermique à basse température, est cruciale pour l'avenir et permet de créer des champs magnétiques plus puissants qu'avec des aimants conventionnels. Ce phénomène est connu depuis 1911 et les découvreurs sont la physicienne Heike Kamerlingh Onnes et son équipe à Leiden. La difficulté a longtemps été la nécessité d'assurer des températures très basses de 4 K au niveau de l'hélium liquide, ce qui explique qu'il n'ait été réalisé que dans quelques laboratoires dans le monde. Le changement n'est intervenu qu'en 1987, lorsque les matériaux YBaCuO (YBCO) et BiSrCaCuO (BSCCO) ont été découverts, ce qui a permis de les refroidir à 97 K et à 110 K avec de l'azote liquide couramment disponible. Cette découverte a donné le coup d'envoi à des applications pratiques jusqu'alors impensables, dont l'une est le maglev.
Qu'utilisent ces applications ?
- Aimants puissants (applications les plus courantes)
Les aimants supraconducteurs génèrent des champs magnétiques extrêmement puissants avec une perte d'énergie minimale. Ils sont utilisés dans :
Imagerie par résonance magnétique (IRM et RMN) - analyse médicale (diagnostic) et chimique.
Réacteurs à fusion (ITER, tokamaks) - maintien du plasma en fusion.
Accélérateurs de particules (CERN, LHC) - guidage et flexion des faisceaux de particules.
Trains à sustentation magnétique - flottant au-dessus de la voie ferrée grâce à la sustentation magnétique (par exemple, le SC Maglev japonais). - Énergie et transport d'électricité
Câbles supraconducteurs - transmission de courant sans perte (testés dans des projets tels que SuperGrid).
Générateurs et moteurs supraconducteurs - meilleur rendement (par exemple pour les éoliennes ou les navires).
FES (Flywheel Energy Storage) - les roulements supraconducteurs permettent un stockage d'énergie quasiment sans perte. - Technologies quantiques
Qubits dans les ordinateurs quantiques (par exemple IBM, Google) - circuits supraconducteurs à la base de certains processeurs quantiques.
SQUID (Superconducting Quantum Interference Device) - capteurs de champ magnétique extrêmement sensibles (médecine, géophysique).
Mais il s'agit toujours d'une technologie qui dépend du refroidissement à l'azote liquide.
Dans la partie suivante du document, je me concentrerai sur les mises en œuvre du maglev dans les transports qui sont proches de l'application pour les citoyens ordinaires. Le premier projet est le Transrapid maglev à Shanghai, en Chine, qui est en exploitation commerciale. Il s'agit d'un projet construit en collaboration avec les Allemands en 2004 et d'une longueur de 30,5 km. Il est basé sur des électroaimants conventionnels avec des bobines de cuivre qui nécessitent une alimentation électrique constante. Sa vitesse maximale est de 430 km/h (vitesse d'exploitation). Le second projet est le SC Maglev japonais, basé sur la lévitation magnétique supraconductrice mais sans réduction de la pression de l'air autour du train.
Itinéraire prévu : Tokyo (Shinagawa) - Nagoya - Osaka
Longueur : 438 km (dont 90 % dans des tunnels sous des montagnes, y compris les Alpes japonaises).
Vitesse : 505 km/h (maximum 603 km/h lors des essais).
Temps de conduite : Tokyo-Nagoya (286 km) : 40 minutes (aujourd'hui 1,5 heure avec le train à grande vitesse Shinkansen).
Ouverture prévue : 2027
Tokyo-Osaka : 67 minutes (2,5 heures aujourd'hui). Ouverture prévue : 2037
Le Saint-Graal du rail est l'hyperloop, un train à grande vitesse sur une voie en forme de tube où l'air est pompé pour réduire la résistance de l'air et les turbulences du train. En Chine, les trains roulent normalement à 350 km/h et bientôt à 450 km/h. À ces vitesses, la résistance de l'air (force de freinage) augmente avec le carré de la vitesse, de sorte que faire rouler ces trains est très coûteux en termes de consommation d'électricité, ce qui augmente le prix des billets. Si l'on veut augmenter la vitesse du train à 1000-4000 km/h (plus élevée que celle d'un vol d'avion normal), il faut réduire la résistance de l'air au minimum, d'où le pompage de l'air hors du tube. La combinaison de la lévitation magnétique supraconductrice et de la faible résistance de l'air rend cet objectif réaliste.
Il n'y a vraiment qu'un seul pays qui travaille à la mise en œuvre, et c'est la Chine
Il s'agit du projet Hyperloop de T-Flight en Chine. La piste d'essai est située près de Datong (Chine du Nord, province de Shanxi), à environ 300 km à l'ouest de Pékin. Elle mesure actuellement 2 km de long et peut être prolongée jusqu'à 60 km. Le projet est dirigé par la China Aerospace Science and Industry Corporation (CASIC), une entreprise publique de technologie spatiale. Il s'agit d'un espace clos où la pression atmosphérique est très faible (jusqu'à 99% de réduction de la traînée de l'air à l'avenir).
La capsule flotte au-dessus de la piste grâce à des aimants supraconducteurs et est contrôlée par l'IA sans intervention humaine. La vitesse visée est de plus de 1000 km/h (dépassant la vitesse d'un avion). La priorité est de transporter du fret et des passagers (priorité au fret). Le coût estimé de la construction d'un kilomètre d'hyperloop à double voie en Chine (hors coûts de développement de la technologie) est de l'ordre de 30 à 60 millions d'USD, en fonction de la complexité du tracé et de la technologie utilisée.
Comparaison avec d'autres systèmes de transport coût de construction hors coûts de développement :
Type de transport Coût par 1 km (en Chine)
Hyperloop (double voie) 30-60 millions USD
Train à grande vitesse (TGV) 15-30 millions USD
Métro 50-150 millions USD
Maglev (Shanghai Transrapid) 60-100 millions USD
Itinéraires commerciaux prévus en Chine
La Chine envisage de mettre en place un hyperloop pour relier des zones économiques clés :
a) Corridors de fret à grande vitesse
Datong - Pékin (~300 km) - reliant les zones industrielles et logistiques.
Shanghai - Hangzhou (~170 km) - Zone économique du delta du fleuve Yangtze.
Guangzhou (Guangzhou) - Shenzhen (Shenzhen) (~140 km) - centre technologique du sud.
b) Lignes de transport de passagers à longue distance
Pékin-Shanghai (~1 300 km) - concurrence avec les trains à grande vitesse et les avions (4,5 h aujourd'hui, l'hyperloop pourrait réduire cette durée à 1-1,5 h). Cette route est la plus fréquentée de Chine et probablement du monde.
Chengdu (Chengdu) - Chongqing (Chongqing) (~300 km) - connexion des mégapoles occidentales.
- Ambitions internationales (BRI - Belt and Road Initiative)
La Chine souhaite également utiliser l'hyperloop à l'étranger, en particulier dans les pays participant à son initiative d'infrastructure mondiale :
Asie centrale : par exemple Kazakhstan (Astana - Almaty).
Asie du Sud-Est : Malaisie (Kuala Lumpur - Singapour).
Moyen-Orient : Émirats arabes unis (Dubaï - Abu Dhabi)
La Chine dispose de fonds d'investissement suffisants, d'une maturité technologique et préfère le transport terrestre au transport aérien, même si les coûts d'investissement sont plus élevés. Cela s'explique par sa volonté d'économiser sur la consommation de pétrole, car elle importe la majeure partie de son pétrole et de ses avions. Les avantages sont évidents : accélération du transport des biens et des personnes à des vitesses inimaginables aujourd'hui, réduction de la consommation de produits pétroliers, réduction du coût du transport d'un passager en consommant moins d'électricité que les trains conventionnels. Augmentation de la capacité de transport de marchandises et de passagers sur la ligne la plus fréquentée du monde, Pékin-Shanghai.
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