Par Yves Paumier, aménagement des territoires.
Le 10 avril 2023, il a été annoncé que la Coupe du monde de football de 2030, organisée conjointement par l’Espagne, le Maroc et le Portugal, donnerait le coup d’envoi au tunnel qui reliera ces pays, ou du moins à son percement.
Fin janvier 2025, un contrat est signé avec la filiale espagnole de l’entreprise réputée de BTP hispano-allemande Herrenknecht ; elle avancera sous la supervision de deux sociétés d’ingénierie nationales, la SNED (Société nationale d’études du détroit de Gibraltar) marocaine, et son homologue espagnole la Secegsa. Début décembre 2024, le gouvernement espagnol a déjà signé un contrat de location de quatre sismomètres dans le but d’étudier le sous-sol marin au seuil de Camarinal près de Gibraltar.
Cette infrastructure, dont la conception est partagée entre le Maroc et l’Espagne, permettrait à terme le transit de plus de 13 millions de tonnes de marchandises et 12,8 millions de passagers par an.
Reliant Tanger, au Maroc, à Tarifa en Espagne, elle compterait près de 28 km de tunnel sous-marin à plus de 150 mètres sous le fond de la mer, et 11 km de tunnel terrestre. Ce tunnel est moins long que celui sous la Manche, mais il est beaucoup plus profond.
Quoi de plus enthousiasmant ! Un tel ouvrage pour le corridor entre l’Europe et l’Afrique est réclamé avec empressement. Mais Hercule s’en mêle.
Le Corridor Afrique-Europe comme objectif
Le commerce entre l’Afrique et l’Europe réclame un lien fixe au détroit de Gibraltar. Le succès des Nouvelles Routes de la soie qui fêtent leur dixième anniversaire, est dans la tête de chacun. Or, on sait faire des tunnels et des viaducs de plus de 50 kilomètres de long, et le détroit ne mesure que 14 kilomètres. Financer un tel chantier devrait être complexe, énorme, mais faisable par les grandes sociétés d’ingénierie ! Alors qu’attend-on ?
Hercule est violent
Cet endroit porte le nom de « Colonnes d’Hercule » et ce n’est pas qu’une étiquette. Les anciens savaient que beaucoup de violence sévit ici. Aujourd’hui le géologue pointe du doigt le choc des continents africain et eurasiatique et le terrible tremblement de terre de Lisbonne du 1er novembre 1755, évènement qui a bouleversé la pensée européenne. [1]
Le séisme de 1960 à Agadir fit encore 12 000 morts. Depuis la Renaissance, les marins savent naviguer entre les Colonnes d’Hercule, mais avec beaucoup de savoirs et d’expérience. Quand on parle de les relier, tout laisse penser qu’il y a plus de problèmes à résoudre que de solutions en mains. Le récent report de dix ans de l’inauguration exprime brutalement la force d’Hercule.
Relever les défis techniques et géologiques
Le projet de lien fixe est très ancien. Celui de l’ingénieur Laurent de Villedemil, en 1869, fut suivi par ceux de Jean-Baptiste Berlier (1897), d’Émile Pichon (1905), de Garcia Faria, du marquis de Camarasa, ou encore de Carlos Ibáñez de Ibero (1908).
Mais c’est en 1979 que le roi du Maroc Hassan II et son homologue espagnol Juan Carlos Ier envisagent sérieusement de relier l’Afrique et l’Europe par le train, créent les institutions citées, et avancent les premiers sous.
Herrenknecht propose à ce jour un très grand tunnel, comme il l’avait fait en Italie sous les Apennines [2] (avec un tunnelier de 15,87 mètres de diamètre). L’autre option que l’entreprise sait faire est semblable au tunnel sous la Manche, avec un tube de service pour l’entretien et les secours d’urgence, encadré des deux tubes pour les TGV (un dans chaque sens). Herrenknecht modifiera éventuellement son choix en fonction des études en cours, des résultats des études sismiques de 2007 effectuées par Geodata [3], et des données sismiques à venir.
Contraintes spécifiques & tubes concentriques
Creuser un tunnel sous-marin, puisque les autres options du pont et du tunnel flottant entre deux eaux sont exclues, impose de creuser d’abord un tunnel pilote pour connaître, mètre après mètre, le terrain rencontré. Le percement du tunnel principal est ainsi préparé, affiné, millimétré. Ce tunnel pilote devient le tunnel de service et de secours, une fois réalisé et équipé. Il est raccordé au grand tunnel unique (tunnel de Seikan) ou aux tunnels unidirectionnels comme sous la Manche (Fig. 2).
Pour le choix d’un grand tunnel unique, l’entreprise Herrenknecht s’est dispensée de ce tunnel pilote dans d’autres occasions à la géologie historiquement connue. Mais à la frontière géologique entre deux continents, développer ces méthodes conventionnelles serait un pari qu’il ne faut pas prendre.
Bonds technologiques et contournement tactique
Ici, sous le détroit de Gibraltar, la liberté pour l’ingénieur est pleine de contraintes, et jouer sur celles-ci permet de séquencer les difficultés, et d’introduire les innovations libératrices.
La complexité géologique du lieu, avec les tremblements de terre en épée de Damoclès, et l’exigence impérative de sécurité du chantier, interdisent ensemble la construction du tunnel par les moyens traditionnels. L’idée est donc d’éclater les fonctions du tunnel pour contourner la difficulté.
La voie ferrée en tunnel satisfait une double demande, celle du transport de passagers par TGV et celle du transport de marchandises. Subdivisons encore cette dernière fonction en trois : les conteneurs, les camions et le fret général. Cette division se retrouve aussi dans les ports modernes : le port à conteneurs n’est pas le port aux marchandises générales ni celui du ferry.
Sauts méthodologiques
La première réponse [4] pour Gibraltar est de réorganiser ces usages hors de la solution universelle. Ainsi le succès du TGV a été de séparer les flux de voyageurs inter-métropoles sur une voie dédiée et de laisser aux trains régionaux et aux marchandises le trafic universel sur le réseau ferré existant.
Notre proposition est semblable dans la mesure où nous séparons le flux le plus prioritaire de marchandises des autres ; et la priorité est le conteneur. Le succès des Nouvelles Routes de la soie (l’Initiative OBOR) nous a montré que passer de dix trains par semaines à dix trains par jour n’est possible qu’avec les conteneurs. Le succès des navires porte-conteneurs dans le commerce mondial est évident.
Entre l’Afrique et l’Europe, on transforme ce tunnel pilote en tunnel spécialisé destiné au seul trafic des conteneurs, et non en tunnel de service comme précédemment. Nommons-le El Rayo de Hércules [5]
(l’éclair d’Hercule). On contourne ainsi les difficultés géologiques, techniques, de timing et financières, et ce, pour le trafic très demandé, très porteur et sans prendre de risque inconsidérés. Nous reviendrons sur cette innovation.
Après une étude comportementale rythmée par des évènements sismiques réels, le percement du tunnel principal est effectué. Ce tunnel est de très grand diamètre pour permettre aux TGV de filer rapidement en moins de 8 minutes sous la mer. Et pour garantir une évacuation d’urgence même lors d’un tremblement de terre, une innovation s’impose : celle d’une double cloison comme en ont les centrales nucléaires. (Fig. 3)
Le tunnel sous Gibraltar est fait de deux tubes concentriques qui permettent au tube intérieur de ne pas être ballotté en cas de séisme. Cette innovation [6], ce tunnel intérieur coulissant dans le tunnel de percement (Fig. 4), résout encore le problème du grand diamètre du tunnel, car plus il est grand, plus il est fragile ; lui donner plus de souplesse accroît son étanchéité et sa résistance au poinçonnement [7]
De plus, ce tunnel doit plonger très profondément sous le détroit de Camarinal, et un entretien lourd de l’ouvrage doit être envisagé. Un schéma est ici évocateur (Fig. 5).
Ainsi, lors d’un gros séisme, il sera possible de retenir quelque temps un éventuel effondrement local du tunnel extérieur. Quelque temps signifie le temps pour un TGV de s‘échapper.
Pour relever cette difficulté majeure, faisons donc un saut technologique dans la technique de percement des tunnels ; ici ce saut est quasiment impératif. Mais nous savons déjà où trouver cette technique miraculeuse : dans l’industrie.
Percer un tunnel comme on perce de la tôle d’acier se fera par l’énergie dirigée, et non plus par les deux techniques classiques de l’explosion (dynamite) ou du poinçonnement (tunnelier). Elles ne conviennent plus ici tant la géologie locale est chaotique, et leur mise en œuvre incompatible dans une zone sismique avec décrochement de terrains et coulées de boue. Les tunneliers sont de véritables usines qui avancent de plusieurs mètres par jour, et le chantier derrière elles est une longue usine organisée sur des kilomètres. Leur usage est plus que problématique ici.
Le développement de l’énergie dirigée dans les usines signale son transfert vers le BTP dans un avenir certain. Les vecteurs d’énergie pertinents sont le laser, le jet d’eau, le laser dans le jet d’eau [8] ou dans le jet d’air liquide [9], le plasma et les faisceaux accélérés de mini particules. Ce saut technique [10] et technologique permettra de satisfaire aux conditions de sécurité du chantier, qui, rappelons-le, impose de construire DEUX tunnels concentriques l’un dans l’autre.
On va donc se donner les moyens et le temps nécessaire pour percer le tunnel TGV. Avec cette innovation, on s’assure contre un séisme de type Lisbonne 1755. Mais El Rayo de Hércules aura déjà fourni toutes les données sismiques indispensables, et les recettes du tunnel seront déjà engrangées depuis longtemps.
Ainsi ce tunnel TGV permettra aux riverains de rivaliser économiquement avec Singapour pour sa place unique sur un corridor inter-continental, et c’est ce que nous voulons.
Revenons au corridor Afrique – Europe
Après le succès du port Tanger-Med (janvier 2007), la position de hub logistique du Maroc se fortifie entre la Méditerranéenne et la façade atlantique africaine et européenne. La saturation de Tanger-Med est en vue, et Nador-Med est un nouveau port à conteneurs, pour compléter le premier. Ils seront de meilleurs partenaires pour le shipping s’ils sont reliés entre eux et au tunnel.
On intègre ainsi des ports concurrents en un seul hub : Tanger, Tanger-Med et Nador-Med au sud (Fig. 6), Algésiras, Huelva, le port de Gibraltar lui-même et potentiellement Malaga au nord (Fig. 7).
Le conteneur restant le meilleur outil de transport universel pour l’Afrique continentale, cette région du monde aura une alternative heureuse au passage obligé par les ports ; un vrai corridor de développement transcontinental s’offre grâce à El Rayo de Hércules.
La voie Maglev
Les conteneurs seront donc les seuls utilisateurs du premier tunnel, le tunnel pilote dont la mission première reste géo-sismique. Là encore un saut technologique est indispensable, car il ne s’agit pas de la solution conventionnelle d’un train de marchandises. Les conteneurs transiteront individuellement dans El Rayo de Hércules, et utiliseront une voie active maglev, beaucoup plus simple à intégrer que la voie ferrée. Elle autorise un tunnel de faible diamètre, réclame une maintenance nulle et permet de multiples points de départ et non une seule gare. La sécurité s’améliore aussi par la baisse massive des masses en mouvement. Pour cette autre innovation [11], chacune de ces considérations est déterminante.
Un transit individuel permet de distribuer les flux dans la profondeur des régions montagneuses d’Andalousie et du Rif au Maroc, loin du trait de côte. L’urbanisation s’en trouve heureusement allégée.
La voie maglev remplace la voie ferrée. Elle utilise des champs magnétiques pour faire surfer le conteneur (et son support) sur des vagues magnétiques pilotables. Contrairement à la voie ferrée, il faut faire un travail pour maintenir l’objet en l’air. Pour une voie de 50 km et une vitesse de transit sous-marin de 150 km/h, il ne faut soulever magnétiquement le conteneur que pendant vingt minutes, c’est peu. Il n’y a plus de contact roue-rail, donc plus d’usure, plus de résistance à l’avancement, plus d’échauffement ni de risque comme avec un moteur. Dans un tunnel, ces points surpassent l’avantage du système roue-rail.
Un seul Rayo de Hércules pour les deux sens de circulation !
Il y a une grosse économie [12] à faire : la voie maglev permet de ne construire qu’un seul tunnel à circulation alternée, alors qu’il en faut deux (un pour chaque sens) avec une voie ferrée.
Calcul : regardons les échanges de l’Afrique de l’ouest avec l’Europe. Prenons les chiffres des conteneurs échangés. Ce nombre a doublé en dix ans. Comme il nous faudra encore dix ans pour construire un premier tunnel sous Gibraltar, ce chiffre doit être quadruplé. Et prenons une bonne marge car les économies de l’Afrique de l’ouest sont au vert.
Prenons donc 15 millions d’EVP, le nombre de conteneurs échangés entre l’Afrique et l’Europe au jour de l’inauguration du tunnel. Estimons à 4 % ce trafic capté par le tunnel les premières années, soit 600 000 conteneurs par an, c’est-à-dire (2*(365*24*60*60)/600000) un toutes les 105 secondes, dans chaque sens.
Avec notre proposition de tunnel maglev une circulation alternée est prévue (11h vers le nord + 11h vers le sud + 2h vide), et avec 65 jours d’entretien annuel ((300*22*60*60)/800000), un conteneur transitera toutes les 40 secondes. Comme quoi un double sens est superflu, et on se réserve une marge de croissance pour le succès.
Si la demande explose, l’arrivée du tunnel TGV permettra alors l’usage des trains à conteneurs pour les échanges qui profiteront des réseaux ferrés. Mais il faudra bien étudier si l’extension du réseau maglev vers l’intérieur des terres ne restera pas une meilleure idée.
Avec la nouvelle technologie maglev, il n’y a besoin que d’un seul tunnel à conteneurs, que d’une seule voie et non de deux.
Economie de taille et maîtrise du temps
El Rayo de Hércules est aussi beaucoup plus petit et donc plus facile et moins coûteux à percer. Le tunnel pilote a une section de perçage de 24 m2, et il permet le passage des conteneurs (high cube = 2,896 m) sur leur véhicule de transit. C’est à comparer aux 85 m2 du tunnel Lyon-Turin ferroviaire. Mais sous les Alpes, il faut deux tubes de 85 m2, un pour chaque sens. C’est sept fois plus de travail ! Et la commercialisation se fera bien plus tôt [13] qu’avec la solution classique d’un tunnel universel.
Les investisseurs apprécieront tout autant que les transitaires. (Fig. 8)
L’autoroute électrique
Le maglev et le TGV consomment de l’électricité ; cette connexion électrique deviendra une source de revenus. Une telle ligne Haute tension HVDC existe avec Eleclink pour les échanges électriques entre la France et l’Angleterre via le tunnel sous la Manche. Elle a été remboursée l’année de son entrée en service ! Une telle ligne d’interconnexion électrique entre l’Europe et l’Afrique sera intégrée dès la construction du tunnel à conteneurs. (Fig. 9)
Les besoins électriques entre l’Espagne et le Maroc ne sont pas synchronisés, des échanges extraordinaires vont se faire à un moment ou un autre. L’interconnexion des réseaux électriques s’applique ici avec pertinence. Par comparaison, le coût d’un câble dans un tunnel est le douzième de celui posé sur le fond marin. Bonus ultime, dans quelques années ces câbles seront supraconducteurs [14] Il sera alors aisé de remplacer la version originale par une version supraconductrice.
El Rayo de Hércules se voit attribuer la fonction [15] d’autoroute électrique Afrique-Europe.
Les supercaps, le secret de l’électricien
Parler de voie active maglev c’est aussi provoquer des impulsions électriques rythmées toutes les 40 secondes ; c’est exactement le domaine des supercaps.
La réputation des supercaps ou super-condensateurs [16] n’est plus à faire, tant ces composants électriques sont répandus dans les tramways et les TGV-M de nouvelle génération. C’est l’équivalent électrique du tir à l’arc. De plus, ils seront intégrés au tunnel, en poste fixe, donc moins chers et plus rustiques, que ceux embarqués dans des véhicules.
La sécurité du tunnel impose de maintenir actives les supercaps encore quelques minutes après une coupure de courant (séisme). Si les batteries peuvent jouer ce rôle, elles sont chères et inflammables. Ces composants électriques serviront même pendant la période de construction ; les ouvriers apprécieront certainement.
Les supercaps sont le composant électrique idoine pour un tunnel à voie active maglev.
Le choix de l’innovation est politique
La politique portuaire est en jeu : Tanger Med et Algesiras seront certainement des partenaires du tunnel, mais à quel moment dans l’avancement du projet ? Aujourd’hui ce sont des concurrents commerciaux. On n’aura pas la réponse avant d’avoir entamé les travaux.
Avec l’arrivée précoce d’El Rayo de Hércules, Gibraltar lui-même, le Portugal, l’enclave de Ceuta, l’Algérie un jour, le port de Séville pourquoi pas, tous ces sites seront heureux d’être directement accessibles via le tunnel. Cela ne leur coûtera que la construction d’une voie en viaduc, idéale dans les reliefs au sortir du tunnel, et pour le prix d’une simple route municipale.
Les grands ports à conteneurs vont se constituer à terme en hub XXL ouest-méditerranéen.
L’université et la recherche au cœur : l’équipement du tunnel dépend du modèle du véhicule porteur, qui dépend lui-même du tunnel et des techniques de rupture incorporées (la traction maglev), ainsi que du modèle de trafic individuel, et aussi des choix politiques précisés ailleurs. Ces choix doivent intégrer les révolutions attendues comme les supraconducteurs, entre autres. C’est le domaine typique de la recherche universitaire, qui s’harmonisera avec l’autre recherche économique et sociale sur les corridors ouest-européens et ouest-africains.
L’économie du tunnel maglev s’étend mieux que la solution conventionnelle, pénètre dans les régions, loin du trait de côte.
Avant même la construction du tunnel TGV, l’avenir est grand ouvert, garanti par la commercialisation du flux des conteneurs et du courant électrique. Le rôle des universitaires est garanti par les innovations technologiques connues et mises en œuvre ensemble pour le tunnel sous le seuil de Camarinal, pour le tunnel de Gibraltar.
Conclusion : le rêve exaucé
Le projet de tunnels sous le détroit de Gibraltar se réalisera en s’éloignant de la solution conventionnelle, deux étapes et dix sauts technologiques majeurs.
Le premier tunnel, El Rayo de Hércules, a un usage dual : il servira d’instrument de mesure géo-sismique et assurera le transit des conteneurs. Le corridor intercontinental sera fonctionnel sans tarder, pour la grosse part des marchandises, celle conteneurisée. Le tunnel principal destiné aux TGV donnera quelques années plus tard toute sa puissance à l’axe stratégique Afrique-Europe.
Hercule n’y avait pas pensé : l’ami de Prométhée va faire le tunnel de Gibraltar en deux temps et dix sauts technologiques.
