Cette semaine, je reviens sur un sujet que nous avons déjà plusieurs fois abordé mais qui mérite un nouveau développement, à la lumière des récentes avancées technologiques : l’avenir du train et du transport par rail.
La SNCF a validé le 26 juillet 2018 la commande de 100 TGV du futur à Alstom pour un montant proche de 3 milliards d'euros. Les premières livraisons sont prévues pour l’année 2023 et elles s’échelonneront jusqu’en 2033. Au total, la commande des nouveaux TGV coûtera 3 milliards d’euros. Le coût de fabrication de chaque rame est de 25 millions d’euros, contre 30 millions d’euros pour un TGV Duplex, soit une économie de 20 %. Ces nouveaux TGV seront 30 % moins coûteux à l’entretien grâce à des pièces de réparation plus abordables. En outre, ils consommeront 20 % d’énergie en moins et seront recyclable à 97 %.
Ce TGV de nouvelle génération aura deux étages, tout comme le TGV Duplex. Mais contrairement à ses prédécesseurs, ce TGV du futur sera modulable, ce qui permettra à la SNCF de faire varier le nombre et le type de voitures. « Les clients auront plus de place pour eux et leurs affaires. Les motrices ont été raccourcies. Tous les éléments techniques, centimètre par centimètre, ont été repoussés et les armoires diminuées pour gagner de la place pour les voyageurs, les toilettes et les bagages », précise Rachel Picard, directrice générale de Voyages SNCF.
En matière de sécurité et d’entretien, la SNCF a prévu de passer à la maintenance prédictive qui permettra de connaître en temps réel l’état d’usure de l’ensemble des pièces de ce train. Il sera ainsi possible d’anticiper un grand nombre de pannes et de défaillances, ce qui constitue une avancée majeure en matière d’exploitation et de sécurité. Côté confort, ce futur TGV sera à la fois plus silencieux et plus lumineux, grâce à de plus larges baies vitrées, et bénéficiera également d’un système sophistiqué de renouvellement et de purification de l’air.
Mais en dépit de ses nombreuses améliorations et innovations, ce futur TGV n’ira pas plus vite que ses homologues actuels et plafonnera à 320 km/h. En théorie, il serait pourtant possible d’augmenter la vitesse de croisière de ce futur TGV, pour la porter par exemple à 400 km/h, mais ce gain assez modeste de vitesse se ferait, à technologie constante, au prix d’une consommation considérablement accrue d’électricité.
Pour préparer les trains ultrarapides qui circuleront à partir de 2040, chercheurs et ingénieurs sont donc condamnés à une véritable rupture technologique, qui passera très probablement, sinon par l’abandon du rail, du moins par de nouveaux modes de propulsion et de sustentation. Parmi les prétendants les plus sérieux à la succession des trains à grande vitesse, tels que nous les connaissons, l’un des plus crédibles sur le plan technologique est sans conteste le Maglev, acronyme signifiant en anglais « Train à Lévitation Magnétique ». Cette technologie très innovante repose sur un monorail à sustentation électromagnétique : contrairement aux trains actuels, le Maglev n'est plus en contact direct avec les rails. Il « flotte » à quelques centimètres au-dessus de ces derniers, grâce à de puissants champs magnétiques générés par des aimants fixés aux voitures et à des bobines supraconductrices installées dans les rails. Ce saut technologique majeur a permis au Maglev japonais, prototype le plus avancé au monde, de battre en 2015 le record absolu et toutes catégories de vitesse sur rail, avec 603 km/h enregistré (avec des passagers à bord), sur la ligne de Yamanashi.
Cette technologie de sustentation électromagnétique, développée méthodiquement et opiniâtrement par les Japonais depuis plus de 50 ans, est à présent suffisamment maîtrisée pour envisager de passer à une exploitation commerciale sur de longues distances. Le gouvernement japonais a ainsi décidé, en dépit du coût encore très élevé de ce nouveau mode de propulsion et de ses infrastructures, de réaliser d’ici 2037 la première ligne de transport de passagers entièrement électromagnétique, qui reliera Tokyo à Osaka, soit 438 km, qui seront effectués en seulement 1h07, à une vitesse moyenne de 505 km/h !
Le Japon a déjà commencé des travaux sur la première partie de cette ligne, un tronçon reliant Tokyo à Nagoya, long de 285 km et réalisés à 90 % en tunnel. Dès 2027, les passagers pourront emprunter cette première ligne et ne mettront que 40 minutes pour effectuer ce trajet entre deux des plus grandes villes nipponnes. Le gouvernement japonais avait un temps envisagé de moderniser et d’améliorer son TGV actuel, le remarquable Shinkansen, mais ces améliorations n’auraient permis qu’un gain modeste en terme de vitesse, souvent limitée à 285 km/h, en raison des inévitables courbes de la ligne à grande vitesse nippone actuelle, qui ne peut s’affranchir de la topographie tourmentée et très montagneuse du Japon.
Mais derrière le Maglev, et sa vitesse de croisière de 500 km/h, se profile déjà une autre rupture technologique encore plus radicale qui pourrait totalement révolutionner les transports au cours de la deuxième moitié de ce siècle : l’Hyperloop. Ce concept, qui a également plus d’un demi-siècle, consiste à faire circuler des capsules de taille et de capacité variables à très grande vitesse dans des tubes à très basse pression, ce qui permet de limiter drastiquement le phénomène de résistance de l’air avec la consommation d’énergie qui en résulte. Dans un premier temps, Hyperloop transporterait, dans des capsules conçues pour des voyages supersoniques, une trentaine de personnes à des vitesses allant de 1.000 à 1.200 km/h. Ces capsules se succéderaient à un rythme élevé dans des tubes à très basse pression posés sur des pylônes qui seraient implantés en priorité au-dessus d’infrastructures routières ou ferroviaires déjà existantes.
En 2013, le charismatique entrepreneur Elon Musk, patron du fabricant de voitures électriques Tesla et de l’entreprise d’exploration spatiale SpaceX, a relancé de manière très habile cette idée, proposant même de relier en moins de 30 minutes Los Angeles et San Francisco, les deux grandes mégapoles de la côte ouest, par une liaison Hyperloop. À la suite de cette annonce très médiatique, trois entreprises se sont lancées dans cette course technologique, les américaines Virgin Hyperloop One et Hyperloop Transportation Technologies (HTT), et la société canadienne TransPod, qui a récemment ouvert une filiale en France.
Notre Pays est d’ailleurs au cœur des expérimentations mondiales de ce mode futuriste de transport puisque la société Hyperloop Transport Technologies (HTT), créée en 2013 par l'Allemand Dirk Ahlborn, a investi l'ancienne base militaire de Toulouse-Francazal, tandis que la canadienne Transpod, fondée en 2015, réalise ses essais à Droux, dans le Limousin.
Il est intéressant de souligner que Transpod, considéré par beaucoup de spécialistes comme le projet Hyperloop le plus fiable et le plus avancé à ce jour, a sensiblement modifié le concept initial d’Hyperloop proposé par Elon Musk. En effet, alors que Musk prévoyait d’utiliser de l’air comprimé pour assurer la lévitation capsule de transport, Transpod a opté pour des moteurs à induction linéaire et compte utiliser des champs électromagnétiques variables pour propulser ses capsules, tout en assurant leur lévitation stable au-dessus de la surface inférieure du tube.
En septembre 2017, les chercheurs et ingénieurs de Transpod ont publié une étude scientifique très sérieuse, intitulé « le système de transport ultrarapide Transpod, véhicules et infrastructures » (Voir Science Direct).
TransPod envisage, en étroite coopération avec d’autres entreprises et les gouvernements concernés, la construction de plusieurs lignes ultrarapides au Canada et en France, notamment Paris-Le Havre, Paris-Toulouse et Lyon-Saint-Etienne.
De son côté, la société californienne Hyperloop TT (HTT) a signé, en janvier 2017, un accord avec Toulouse Métropole, la Région et l’État, pour implanter son centre de recherche et développement européen sur l’ancienne base militaire de Francazal, au sud de Toulouse. Comme ses concurrents, HTT envisage un système de capsules, d’une longueur de 32 m pour un poids de 5 tonnes, propulsées par des champs électromagnétiques et capables de circuler à plus de 1 000 km/h dans des tubes à très basse pression.
Quant à la société Virgin Hyperloop One, elle a certes annoncé l’année dernière plusieurs projets ambitieux, comme une ligne européenne qui permettrait aux passagers d’effectuer le trajet Vienne-Bratislava-Budapest en moins de 30 minutes, une autre qui relierait (en passant sous la Baltique), en 28 minutes Stockholm à Helsinki, ou encore une ligne Hyperloop de 150 km entre Abu Dhabi, capitale des Émirats arabes unis, et Dubaï. Mais il semble à présent que la réalisation effective de ces projets se heurte à des obstacles technologiques, économiques et financiers beaucoup plus puissants que prévu…
La Chine, cela n’étonnera personne, compte bien ne pas passer à côté de cette révolution technologique des trains hyper-rapides qui, en dépit de beaucoup d’effets d’annonces prématurés, verront très probablement le jour dans une vingtaine d’années. En août 2017, à l’occasion d’un forum sur l’Aérospatiale se tenant à Wuhan, la China Aerospace Science & Industry Corporation (CASIC) a créé la surprise en annonçant que ses chercheurs travaillaient sur un projet baptisé HyperFlight, reposant également sur la sustentation électromagnétique de capsules dans des tubes à basse pression, et visant à concevoir des trains capables de se déplacer à une vitesse maximale de 4000 km/h, soit 10 fois plus vite qu’un TGV et 5 fois plus qu’un avion.
Fidèle à sa stratégie méthodique à long terme, la Chine envisage, dans un premier temps, la construction d'un réseau interurbain régional atteignant une vitesse de 1.000 km/h. Dans un second temps, les Chinois veulent réaliser un réseau national reliant leurs grandes métropoles à une vitesse de 2.000 km/h. Enfin, la troisième étape, à l’horizon 2050, serait la réalisation d’un réseau international pouvant atteindre une vitesse de 4.000 km/h pour relier les 68 pays formant la « nouvelle route de la soie », un ensemble géo économique représentant 4,4 milliards d’habitants et les deux tiers du produit mondial brut…
On le voit, les transports mondiaux terrestres vont connaître d’ici le milieu de ce siècle une extraordinaire révolution, avec l’arrivée de systèmes de propulsion sans doute capables de rivaliser avec les transports aériens, en termes de rapidité, y compris si les vols supersoniques commerciaux redeviennent une réalité d’ici une dizaine d’années, compte tenu du prix moyen du billet qui devrait, à terme, être sensiblement moins élevé en Hyperloop, du moins pour les trajets intracontinentaux.
Reste le coût initial élevé de réalisation des infrastructures nécessaires au développement de l’Hyperloop, de l’ordre de 30 à 40 millions d’euros du kilomètre selon les évaluations. Même si ce coût de départ est inévitablement appelé à diminuer au fil des décennies, à mesure que ces réseaux hyper-rapides s’étendront à travers le monde, les investissements que va nécessiter la construction de ces nouvelles lignes de transports terrestres supersoniques ne pourront être réalisés que dans le cadre d’une coopération continentale entre états et d’un partenariat entre partenaires publics et privés.
Mais il faut ramener ce coût global de construction des infrastructures à son temps de réalisation et à sa zone de couverture. Si l’on prend le cas de l’Europe, et si l’on retient l’estimation haute du prix du kilomètre d’Hyperloop (40 millions d’euros), on peut estimer que la réalisation d’un réseau européen hyper-rapide de 20 000 km utilisant cette technologie Hyperloop, et qui relierait les grandes métropoles de notre continent, coûterait environ 800 milliards d’euros, soit 40 milliards par an pendant 20 ans, un effort financier qui ne représenterait que 0,25 % du PIB de l’Union européenne en 2018…
En revanche, les retombées économiques positives qui pourraient résulter du développement, sur une génération, de ce système de transport révolutionnaire à l’échelle de notre continent, seraient absolument considérables. En mettant à moins de deux heures, le temps moyen de trajet - de centre à centre, avantage décisif sur l’avion - entre les principales mégapoles européennes, l’Hyperloop provoquerait un bouleversement sans précédent en termes de contraction de l’espace et d’échanges économiques, sociaux et cognitifs.
Alors que les élections européennes vont avoir lieu dans quelques semaines, et que l’Europe cherche, on le voit bien, un nouveau souffle pour mieux répondre aux attentes et aux aspirations de ses citoyens, nous devons imaginer, dans ce domaine des transports, comme dans les domaines de la santé, de l’espace, des énergies propres, de l’intelligence artificielle ou encore de l’Internet du futur, de grands projets à long terme qui puissent mobiliser nos sociétés et préparer notre Pays et notre Continent à relever les immenses défis qui les attendent.
Nous voyons bien que les autres grandes puissances politiques et économiques, je pense aux États-Unis mais également au Japon, à la Chine, à l’Inde, lancent à présent des projets scientifiques et technologiques toujours plus ambitieux et audacieux. Face à ces nouveaux défis, sommes-nous encore capables de nous engager nous aussi dans des projets, certes risqués, mais véritablement porteurs de ruptures majeures en matière de connaissance et d’innovation ?
René TRÉGOUËT
Sénateur honoraire
Fondateur du Groupe de Prospective du Sénat
