Imaginez des autoroutes qui transportent efficacement l’électricité, l’hydrogène… et les véhicules à des vitesses stupéfiantes

La technologie supraconductrice existe déjà. C’est la combinaison ingénieuse de ses fonctions qui pourrait la rendre abordable.

Par Sarah DeWeerdt (S'ouvre dans une nouvelle fenêtre)

Selon une nouvelle étude, les autoroutes pourraient un jour transporter de l’électricité et de l’hydrogène, tout en permettant aux véhicules de se déplacer à près de 800 km/h. Cette solution combinerait trois technologies vertes en une seule infrastructure, rendant chaque technologie plus accessible sur le plan financier.

Le système est une variante du train à sustentation magnétique, qui consiste à suspendre des wagons contenant des matériaux supraconducteurs au-dessus d’une voie de guidage magnétique. Les systèmes à sustentation magnétique transportent les véhicules sans friction, mais leur coût est très élevé.

Les supraconducteurs peuvent également transporter l’électricité très efficacement, sans perte de puissance en cours de route. Cependant, les lignes de transmission supraconductrices coûtent extrêmement cher, car elles ne fonctionnent qu’à des températures inférieures à 100 degrés sous zéro.

L’hydrogène, quant à lui, est une source de carburant vert prometteuse (S'ouvre dans une nouvelle fenêtre), mais il est difficile à transporter, parce qu’il s’agit d’un gaz à température ambiante, et les conduites d’hydrogène liquide sont onéreuses en raison du refroidissement qu’elles exigent.

Dans cette nouvelle étude, l’équipe de recherche propose de renverser la conception conventionnelle des systèmes à sustentation magnétique en suspendant des véhicules magnétiques au-dessus d’une voie de guidage supraconductrice, une innovation qu’elle a baptisée « SClev ».

Cette modification permet au système, reposant sur une ligne de transport d’électricité supraconductrice refroidie par une conduite d’hydrogène liquide et une autoroute pour les véhicules en lévitation, de remplir trois fonctions. « Pour pouvoir assurer le transport et le stockage de l’électricité, le supraconducteur doit se trouver sur la route, ce qui m’a amené à inverser les composants responsables de la sustentation magnétique », explique Zhifeng Ren (S'ouvre dans une nouvelle fenêtre), membre de l’équipe de recherche et physicien à l’Université de Houston, au Texas.

Cette combinaison des fonctions rend le concept plus abordable, explique le Pr Ren et ses collègues dans un article publié dans la revue APL Energy.

L’équipe de recherche a fabriqué un système SClev miniature dans lequel elle a fait rouler un véhicule magnétique de la taille d’une boîte d’allumettes sur une voie de guidage supraconductrice d’une longueur d’environ trois quarts de mètre. Elle a ainsi pu montrer que les aimants peuvent léviter au-dessus des supraconducteurs tout comme les supraconducteurs peuvent léviter au-dessus des aimants – une condition technique essentielle du système qui n’avait pas encore été établie.

L’équipe a utilisé de l’azote liquide pour refroidir le supraconducteur en laboratoire par souci pratique, mais elle affirme que l’hydrogène liquide dans le système en vraie grandeur serait encore plus efficace, parce qu’il fournirait une force de lévitation encore plus grande.

L’équipe envisage d’équiper les autoroutes actuelles de cette technologie, qui pourrait être déployée sans qu’il soit nécessaire d’acquérir de nouveaux terrains. Les gens pourraient y conduire des véhicules transportant des passagers ou des marchandises (S'ouvre dans une nouvelle fenêtre), et équipés de deux moteurs (un moteur spécialisé pour l’autoroute supraconductrice et un moteur standard pour les rues urbaines à chaque extrémité). Les plateformes magnétiques pourraient également être utilisées pour transporter des véhicules ordinaires.

Les véhicules pourraient circuler sur l’autoroute à une vitesse allant de 500 à 800 km/h (près de 500 mi/h). C’est presque aussi rapide que les gros avions commerciaux et cela pourrait remplacer une grande partie du transport aérien (S'ouvre dans une nouvelle fenêtre) de passagers et de marchandises, selon l’équipe de recherche, d’autant plus qu’il n’est pas nécessaire de respecter des horaires fixes ni les autres contraintes imposées par les aéroports.

Ce système représente un virage radical par rapport aux méthodes actuelles de transport et de stockage de l’énergie, mais le Pr Ren est optimiste quant à son potentiel. « Je ne vois pas de grandes questions sur la technologie qui restent sans réponse, c’est plutôt le soutien financier qui est en jeu, affirme-t-il. J’espère que des investissements publics ou privés nous permettront de démarrer un projet en bonne et due forme pour faire la démonstration concrète du concept. » 

Source : Vakaliuk O. et coll. « A multifunctional highway system incorporating superconductor levitated vehicles and liquefied hydrogen (S'ouvre dans une nouvelle fenêtre) », APL Energy, 2023.

Article original en anglais : https://www.anthropocenemagazine.org/2023/05/imagine-highways-that-efficiently-transport-electricity-hydrogen-fueland-vehicles-at-staggering-speeds/ (S'ouvre dans une nouvelle fenêtre)

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Anthropocène est la version française d’Anthropocene Magazine (S'ouvre dans une nouvelle fenêtre). La traduction française des articles est réalisée par le Service de traduction de l’Université Concordia (S'ouvre dans une nouvelle fenêtre), la Durabilité à l’Ère Numérique (S'ouvre dans une nouvelle fenêtre) et le pôle canadien de Future Earth (S'ouvre dans une nouvelle fenêtre).