Une conception révolutionnaire pourrait combiner la lévitation supraconductrice, la transmission d’électricité sans perte et le transport d’hydrogène liquide en un seul système.
Les supraconducteurs peuvent conduire l’électricité sans résistance ni perte de puissance, et faire léviter des aimants au-dessus d’eux sans effort. Ces propriétés rendraient les supraconducteurs utiles pour les trains à grande vitesse ou le transport d’électricité sur de longues distances, à l’exception d’un problème flagrant : les supraconducteurs ne fonctionnent qu’à basse température, à plus de cent degrés au-dessous de zéro.
Cette seule exigence rend la construction d’un réseau électrique ou d’un réseau ferroviaire à grande vitesse très coûteuse. À moins qu’un réseau supraconducteur ne permette d’accomplir ces deux tâches en même temps.
Dans APL Energy, publié par AIP Publishing, des chercheurs de l’université de Houston, d’Adelwitz Technologiezentrum GmbH et de l’Institut Leibniz pour la recherche sur l’état solide et les matériaux ont mis au point un concept d’autoroute supraconductrice qui pourrait transporter des véhicules et de l’électricité, en refroidissant les supraconducteurs nécessaires à l’aide d’un pipeline d’hydrogène liquide.
Dans la plupart des conceptions de lévitation magnétique, le supraconducteur se trouve à l’intérieur du véhicule, qui est suspendu au-dessus d’une piste magnétique. Les auteurs ont décidé de renverser cette disposition, en plaçant le supraconducteur au sol et en dotant chaque véhicule d’un aimant. Le résultat est un système à usages multiples, qui reste abordable.
« Les véhicules magnétiques à sustentation par supraconducteur, plutôt que les véhicules supraconducteurs à sustentation par aimant, peuvent offrir des avantages supplémentaires tels que la transmission et le stockage de l’énergie électrique« , a déclaré l’auteur Zhifeng Ren. « Nous avons mis au point un nouveau système supraconducteur capable de transporter et de stocker une énorme quantité d’énergie, ainsi que de transporter des personnes et des marchandises à une vitesse d’au moins 400 miles par heure (soit 640 km/h)«
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Leur conception résout le problème du refroidissement des supraconducteurs grâce à un pipeline d’hydrogène liquide. L’hydrogène est une source de carburant propre prometteuse dont la manipulation est complexe : Il s’agit d’un gaz à température ambiante, de sorte que son transport et son stockage impliquent soit des réservoirs pressurisés dangereux, soit des températures cryogéniques coûteuses. Dans la proposition de l’équipe, le coût du refroidissement du supraconducteur et le coût du transport de l’hydrogène sont identiques.
En utilisant un modèle réduit en laboratoire, ils ont démontré que ces applications peuvent coexister, et ils espèrent maintenant en faire une démonstration à grande échelle. Les auteurs envisagent de placer leur système sous les autoroutes existantes afin d’utiliser l’infrastructure actuelle.
« Les gens peuvent emprunter l’autoroute supraconductrice à tout moment sans attendre un train ou un avion, et le fait de modifier les autoroutes existantes signifie qu’il n’est pas nécessaire d’acquérir des terrains pour les voies« , a déclaré M. Ren. « Avec un soutien financier suffisant, nous pourrions mettre en place un système fonctionnel sur une distance relativement courte, par exemple de Houston à Austin. »
Légende : Illustration schématique de l’autoroute supraconductrice pour le transport et le stockage de l’énergie et de la lévitation supraconductrice pour le transport des personnes et des marchandises. Crédit / Vakaliuk et al.
L’article « A multifunctional highway system incorporating superconductor levitated vehicles and liquefied hydrogen » est rédigé par Oleksii Vakaliuk, Shaowei Song, Uta Floegel-Delor, Frank N. Werfel, Kornelius Nielsch et Zhifeng Ren. Il paraîtra dans APL Energy le 24 avril 2023 (DOI : 10.1063/5.0139834). Après cette date, il sera accessible à l’adresse suivante : https://aip.scitation.org/doi/10.1063/5.0139834.
