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Hyperloop, du rêve en tube ?

Hyperloop : les tubes de l’été cherchent encore leur producteur.
Parmi les entreprises créées afin de développer un système de transport Hyperloop, certaines ne cachent pas que leur but est tout simplement d’être rachetées. Dans le cadre d’une pure approche "start-up", il s’agit pour celles-ci de lever des fonds, de présenter une vision plus ou moins crédible de ce que pourrait être Hyperloop, puis de trouver un repreneur. Cette démarche laisse entendre qu’Hyperloop n’a pas forcément vocation à être concrétisé autrement qu’à travers des présentations Powerpoint, des images de synthèse ou des démonstrateurs qui sont encore très loin d’assurer un service commercial à 1000 km/h.

Hyperloop ? C’est avant tout un nom lancé en 2013 par Elon Musk, entrepreneur connu pour la reprise de Tesla et la création de Neuralink et SpaceX. Cette année-là, il dif- fuse un document librement téléchargeable de 58 pages dans lequel il décrit "Hyper- loop Alpha" qui correspond à système de transport ultra-rapide. Son principe de base est l’abaissement de la pression dans deux tubes, un par sens.

Cette atmosphère raréfiée reproduit les conditions que rencontrent les avions les plus rapides au-dessus de 20000 m. La ré- sistance de l’air étant ainsi significativement réduite, il devient possible d’aller très vite en restant à la surface de la Terre. Comparé à l’aérien, Hyperloop peut plus facilement uti- liser une énergie décarbonée. Sa consommation d’énergie est cependant élevée. Cela s’explique en partie par la création et le maintien du "vide partiel" dans les tubes.

HYPERLOOP ALPHA VEUT DÉMODER LA FUTURE LGV CALIFORNIENNE

Sans hésiter, Hyperloop Alpha annonce 1220 km/h. Ses véhicules, appelés capsules (pods en anglais), sont accélérés et ralentis par des moteurs linéaires qui n’équipent que 1% de la longueur totale d’une ligne envisagée entre Los Angeles et San Fran- cisco (550 km). A l’avant de la capsule, une turbine frontale aspire l’air résiduel présent dans le tube et le fait passer sous la capsule afin de créer un coussin d’air sur lequel elle glisse. Cette ventilation forcée repousse également la limite de Kantrowitz. Celle-ci résulte de la compression de l’air devant la capsule, compression qui empêche l’écou- lement de l’air autour du véhicule.

Hyperloop Alpha ne dit rien de l’indispensable dispositif anticouple sans lequel la capsule aura tendance à tourner dans le sens inverse de celui de sa turbine. Il n’explique pas davantage comment la capsule s’alignera avec une précision millimé- trique sur les moteurs linéaires. Cet aligne- ment doit conduire à l’insertion de ce qui ressemble à une lame de patin à glace (rotor) dans une fente de grille-pain (stator), à plus de 1000 km/h. Le moindre défaut d’alignement provoquerait au minimum la destruction du moteur linéaire et sans doute bien pire.

Pour être rentable, Hyperloop Alpha promet une desserte cadencée, mais il n’évoque pas l’instabilité induite par la turbulence de sillage de la capsule qui précède. Il se montre pour le moins incomplet ou évasif sur de nombreux points essentiels. La technologie des aiguillages, la sécurité en cas de panne, d’incendie ou de dégagement de fumée ou encore, l’évacuation des passagers sont largement omis par le "concept paper" signé par Elon Musk et par les équipes de SpaceX et Tesla.

Alors que sa technologie n’est pas validée par l’expérience, le document fondateur d’Hyperloop Alpha s’autorise une grande précision quant à ses coûts. Le système se prétend étonnamment compétitif vis-à-vis de la LGV California High-Speed Rail dont l’entrée en service est prévue en 2029. Après la lecture du concept paper, on s’interroge sur les motivations de ses auteurs qui ne cessent de tenter de discréditer cette LGV sans pour autant démontrer la faisabilité technique d’Hyperloop Alpha.

HYPERLOOP RECYCLE SWISSMETRO

L’entrepreneur n’est pas un philanthrope. Alors, pourquoi n’a-t-il pas protégé Hyperloop Alpha et pourquoi ne le développe-t-il pas lui même ? Il n’a pas l’habitude de se laisser rebuter par un projet de création d’entreprise. Si Hyperloop Alpha n’est pas protégé, c’est tout simplement parce qu’il n’invente rien. Il se contente d’utiliser des technologies existantes et de recycler le concept SwissMetro développé en Suisse de 1992 à 2009, sans succès malgré la participation de l’école polytechnique fédérale de Lausanne (EPFL). Hyperloop assemble des idées venues des vactrains (véhicules placés dans des tubes sous dépression), de l’Aérotrain Bertin et des véhicules animés par moteurs linéaires (Maglev, Transrapid). Sur le papier, toutes ces idées existent depuis le XIXe siècle, voire avant pour certaines. Avec Hyperloop, Elon Musk n’a pas créé pas de nouvelles technologies. Il a apporté un nom qui manquait pour désigner un concept préexistant et il a relancé un processus de recherche arrêté avec l’abandon de Swissmetro en 2009.

Bien que de nombreuses briques technologiques nécessaires à Hyperloop Alpha existent déjà, la mise en service d’un système de transport dans un tube sous atmosphère raréfiée n’a jamais été réalisée. Les écueils pratiques sont innombrables et n’ont pas tous trouvé de solutions satisfaisantes. La difficulté réside dans l’intégration des briques technologiques et dans le main- tien d’un haut niveau de sécurité. Comme Concorde ou un vaisseau spatial, une capsule Hyperloop se déplace très vite dans une atmosphère inhospitalière, incompa- tible avec la vie. À la différence des avions rapides, une capsule Hyperloop doit être en mesure de ne pas rattraper celle qui la pré- cède et de ne pas être rattrapée par celle qui la suit. Ce n’est là que l’un des multiples dangers auxquels doivent parer les concep- teurs lorsqu’il s’agit d’imaginer l’exploitation du système.

ELON MUSK, ANIMATEUR DE COMMUNAUTÉ

Constatant la cohorte de problèmes tech- niques irrésolus, il est vraisemblable qu’Elon Musk ait préféré ne pas investir dans un développement à la fois hasardeux et impossible à estimer. Au lieu de cela, il s’est imposé en tant qu’animateur de la communauté Hyperloop. A travers le concours Hyperloop Pod Competition, l’entrepreneur participe à l’émulation entre les entreprises qui se sont lancées dans le développement d’un Hyperloop. Ce faisant, son nom reste immanquablement associé à Hyperloop sans prendre le moindre risque en recherche, développement et déploiement.

Hyperloop serait "Une formidable escroquerie technico-industrielle" selon François Lacôte qui fut responsable des programmes TGV (1982-1990), directeur du matériel roulant SNCF (1990-1997), directeur de la recherche et de la technologie de la SNCF (1997-2000), puis membre du comité de direction d’Alstom. Publiée en juillet 2018, la note n°5 de l’office parlementaire d'évaluation des choix scientifiques et technologiques (OPECST) émet un avis plus nuancé et déclare "Si cette technologie doit encore faire ses preuves, elle ne doit être ignorée ni par les entreprises, ni par les collectivités publiques, pour ses enjeux en termes de recherche, de propriété intellectuelle, de réglementation ou de potentialités économiques et humaines". Le nom Hyper- loop ayant finalement fait l’objet de plusieurs dépôts de marques, l’OPECST préfère parler de transport à hypergrande vitesse sous vide (THV) bien que le "vide" soit ici un abus de langage. Prenant soin d’employer le conditionnel, la note de l’OPECST ne cache pas ses réserves "La technologie ne serait pas suffisamment mature, ses coûts réels seraient exorbitants et son utilité contestable".

LE GAGNANT RAFLERA LA MISE

Hyperloop est devenu un sujet universi- taire et constitue un excellent exercice prospectif. On ne compte plus les projets estudiantins dans ce domaine. L’université d’Arizona (AZLoop) et celles de Baylor (Hy- perBears), de Berkeley, de Carnegie Mellon, de Delft, de Keio, de Louisiane, de Loyola Marymount, de Munich (TUM Hyperloop, ex-Warr Hyperloop), d’Oral Roberts (Codex), de Toronto, de Washington, de Wisconsin- Madison (Badgerloop) ou de Wrocław, pour n’en citer qu’une poignée, ont toutes leurs projets Hyperloop. Pour la plupart, ils ne disposent que de budgets très réduits qui permettent au mieux la réalisation de pro- totypes à échelle réduite. À ce jour, aucun d’eux n’a tenu la promesse d’Hyperloop consistant à déplacer des passagers en sécurité et à plus de 1000 km/h dans un tube sous "vide partiel". Le TUM Hyperloop munichois a toutefois marqué les esprits en atteignant 463 km/h en 2019. Pour relativiser, rappelons que le TGV a atteint 574 km/h douze ans plus tôt avec un matériel et une infrastructure très peu modifiés par rapport aux conditions d’exploitation commerciale.

Les projets Hyperloop en cours d’étude s’éloignent tous plus ou moins d’Hyperloop Alpha. La standardisation fait défaut et l’interopérabilité des systèmes semble illusoire tant les visions des uns et des autres sont différentes. Il est vraisemblable que le premier acteur du marché qui démontrera sa capacité à concrétiser un Hyperloop rapide et sûr imposera sa technologie. Il pourrait racheter ses concurrents et avec eux, leurs lettres d’intention déjà signées pour l’établissement de lignes Hyperloop dans une vingtaine de pays (Brésil, Canada, Chine, Corée du Sud, EAU, Espagne, Etats-Unis, France, Inde, Indonésie, Italie, Japon, Mexique, Pologne, Royaume-Uni, Slovaquie, Tchéquie, Turquie, Ukraine).

Pour concevoir et mettre en service le TGV, il a fallu quinze ans (1967-1981) de travail assidu de la part d’un transporteur (SNCF) et de ses partenaires industriels (Alstom, Faiveley, etc.) avec le sou- tien de l’Etat. Le TGV n’est toutefois qu’une optimisation du système ferroviaire traditionnel avec lequel il reste compatible. Hyperloop nécessite quant à lui une évolution technique beaucoup plus importante. Les Etats (Pays-Bas) et les opérateurs de transport (SNCF, DB) ne participent aux projets Hyperloop qu’en y faisant de la figuration.

LE PROTOTYPE DE VIRGIN HYPERLOOP DISPOSE D’UNE AVANCE INCONTESTABLE

Les six principales entreprises engagées dans la concrétisation d’Hyperloop se font remarquer par la disparité de leurs finance- ments. Ensemble, elles ont levé environ 450 M€ dont 340 M€ pour Virgin Hyperloop (ex-Hyperloop One). Il est donc compréhensible que cette entreprise ait été la première (et la seule à ce jour) à faire voyager des personnes à bord d’une capsule dans son tube expérimental. Réalisée le 8 octobre 2020, cette performance est historique et doit être saluée, mais il faut préciser que les deux passagers étaient membres de l’équipe Virgin Hyperloop et que la vitesse atteinte (172 km/h sur une piste de 500 m) est très en-deçà de ce que promet le système.

Le canadien Transpod a levé 46 M€, comparable aux 30 M€ levés par l’américain Hyperloop TT. On remarque que ces deux entre- prises sont implantées en France. Transpod prévoit une une ligne expérimentale près de Limoges alors que le tube d’Hyperloop TT est déjà posé et mis en dépression sur l’ancienne base aérienne 101 de Toulouse-Francazal.

Huit ans après le concept paper Hyperloop alpha, il est tentant de classer les acteurs du monde Hyperloop par niveaux. Le niveau 1, le plus accessible, consiste à présenter un projet sous forme d’images de synthèse. Le niveau 2 est atteint lorsqu’un tube expérimental à l’échelle 1 est construit et mis sous dépression.

Le niveau 3 correspond au transport des premiers voyageurs en phase de test alors que le niveau 4 sera celui de ce transport à 1000 km/h en déployant le niveau de sécu- rité exigible pour un système de transport en exploitation commerciale. Selon cette échelle, Hyperloop TT est l’un des rares à atteindre le niveau 2. Seul Vigin Hyperloop se trouve au niveau 3 et est encore très loin du niveau 4.

À CHACUN SA VISION D’HYPERLOOP

Pour rester dans la course, les acteurs de second rang Hardt Hyperloop (Pays-Bas), Nevomo ex-Hyper Poland (Pologne) et Ze- leros (Espagne) se sont associés à Transpod en juin 2018 pour produire "un effort concerté permettant d’assurer des niveaux élevés de sécurité et d’interopérabilité" selon Sébastien Gendron, co-fondateur et PDG de TransPod. Cette quête de l’interopérabilité ne serait ré- aliste qu’en fusionnant les R&D de tous ces projets dont les options techniques initiales sont pourtant très différentes. Alors que Zeleros mise sur la propulsion par air comprimé, les autres acteurs fondent leurs espoirs sur des moteurs linéaires électromagnétiques dont ils ont tous une conception particulière. La présence de rails inférieurs ou supérieurs, le recours à des roues à basse vitesse ou encore, le diamètre du tube, la pression à l’intérieur de celui-ci (souvent autour de 100 Pa, un dixième de la pression atmosphérique au niveau de la mer) et la vi- tesse envisagée sont différents pour tous les projets. Leurs objectifs et étapes intermédiaires de développement sont également distincts.

Hardt Hyperloop a pour première intention le transport de 1,125 t de fleurs par capsule, chacune d’elles circulant à 150 km/h entre Amsterdam et Rotterdam avec une cadence de 15 capsules par minute afin de remplacer 40 semi-remorques par heure sur cet axe. Vitesse et charge utiles semblent là bien modestes. Transpod et Zeleros perçoivent également le transport de fret comme une étape au cours du développement d’un système pleinement apte au transport de passagers.

Co-fondateur de Hardt hyperloop, Mars Geuze précise "Des solutions de transport révolutionnaires comme l’hyperloop requièrent un large soutien des secteurs privé et public pour être adoptées". Ce "large soutien" fait encore défaut, notamment de la part du secteur public. Pourquoi ? Parce que la maturité technique semble encore hors de portée. Sans elle, il apparaît inacceptable d’engager mas- sivement les deniers publics dans des développements qui restent très difficiles à estimer.

En juillet 2018, l’OPECST déclarait à ce sujet "il serait prudent d’at- tendre le bilan — technologique et économique — des premières réalisations annoncées au début des années 2020 (vitesse, fiabilité, coûts, sécurité, etc.) avant d’engager des financements importants dans le cadre de la programmation en cours des investissements publics d’infrastructures de transport structurante pour les prochaines décennies".

HYPERLOOP CHERCHE ENCORE LE FINANCEMENT À LA HAUTEUR DE SES AMBITIONS

Hyperloop TT et Transpod annoncent que leur modèle économique consiste à vendre la licence de leurs systèmes. Nevomo ajoute que son souhait est d’être racheté par une entreprise d’envergure mondiale du secteur ferroviaire. A tous, il manque encore une technolo- gie validée et un financement à la hauteur de leurs ambitions.

À ce jour, les projets Hyperloop incitent tous à répéter le propos tenu en novembre 2009 par le conseil d'administration de SwissMetro SA qui a conclu que "le projet de train souterrain à sustentation magné- tique n'est pas faisable dans un délai prévisible". Face à un défi im- mense, il faut placer les moyens correspondants. Aller sur la Lune fut possible en fédérant d’énormes ressources pendant une décennie. Aucun état ne semble encore prêt à en faire autant pour créer du voyage en tube.

Il n’en reste pas moins que Jean-Baptiste Djebbari, ministre délégué chargé des Transports, a annoncé en avril 2021 la création de l’Agence de l’Innovation pour les Transports (AIT). Elle vise à coordonner les actions de soutien à l’innovation entre les différents services du ministère, les laboratoires d’innovation des grands opérateurs publics et privés du secteur des transports français et les initiatives issues des territoires. Il est tentant d’en conclure que l’AIT devient le point de passage obligé dans l’hypothèse de développements fran- çais en faveur d’Hyperloop. Hypothétique.

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