Das Hyperloop-Konzept kommt nie in Gang, sagt Carlo van de Weijer. Laut dem Leiter des Strategischen Bereichs Smart Mobility an der Technischen Universität Eindhoven ist der Hyperloop nicht flexibel genug und kann nicht in die bestehenden Verkehrssysteme eingebettet werden. Doch trotz dieser negativen Erwartungen unterstützt Van de Weijer die Forschung des Hyperloop-Projekts. „All dies wird zu großen Fortschritten in der Mobilität führen, auch wenn Hyperloop nie zu einem ernsthaften Transportmittel wird.“
Als Elon Musk seine Entwürfe für Hyperloop veröffentlichte, einen Zug, der eine Höchstgeschwindigkeit von 1.200 km/h erreichen sollte, reagierten die Skeptiker innerhalb einer Hypersekunde. Ihre Hauptbedenken drehten sich um Sicherheit und Kosten. In den fünf Jahren, die seitdem vergangen sind, haben eine Handvoll Forschungsteams daran gearbeitet, Hyperloop Wirklichkeit werden zu lassen. Die ersten Tests wurden 2016 in den USA durchgeführt, wo Geschwindigkeiten von über 300 km/h registriert wurden. Weitere Versuche sind in Frankreich und den Vereinigten Arabischen Emiraten geplant. Viele Menschen sind jedoch nach wegen der Sicherheit – und sogar des Nutzens – des Projekts besorgt.
Zu hohe Beschleunigung?
Menschen sind die Beschleunigung eines Flugzeugs gewöhnt, die dauert aber nicht länger als ein paar Sekunden. Da die Beschleunigungszeit im Musk-Konzept deutlich länger wäre, wäre die Belastung durch die G-Kräfte für die Passagiere größer, sagt Alfred Rufer, Professor für Elektrotechnik und Elektronik an der École Polytechnique Fédérale de Lausanne. In den achtziger und neunziger Jahren war Rufer an einem ähnlichen Projekt in der Schweiz beteiligt, der Swissmetro, einer Magnetschwebebahn, die 2009 stillgelegt wurde. „Wenn wir die Beschleunigung auf einen Meter pro Sekunde im Quadrat begrenzen, würde es 54 km dauern, um eine Geschwindigkeit von 1200 km/h zu erreichen”, erklärt er. „Die Passagiere würden also mehr als fünf Minuten in der Beschleunigung verbringen – und das wäre nicht sehr komfortabel.“
Dann gibt es da auch noch das Vakuum
Das Hyperloop-Konzept verwendet Magnetschwebetechnik, um Kapseln oder „Pods” durch ein Stahlrohr zu schießen, in dem beinahe ein Vakuum herrscht. Um von Los Angeles nach San Francisco zu reisen – Musks Beispiel bei der Einführung des Projekts im Jahr 2013 – bräuchte er 600 Kilometer Röhre auf Pylonen. Hätte die Röhre einen Durchmesser von mindestens 2 Metern, müssten etwa 2 Millionen Kubikmeter Vakuum erzeugt werden. Zum Vergleich: Die NASA Space Power Facility in Ohio, die größte Vakuumkammer der Welt, hat ein Volumen von 30.000 Kubikmetern – 66 mal weniger.
Der atmosphärische Druck auf die Röhre unter Vakuum würde 10 Tonnen pro Quadratmeter betragen, das Gewicht eines LKWs. Bei geringsten Rissen würde die Außenluft mit Schallgeschwindigkeit in die Röhre eindringen und die Infrastruktur implodieren. Rufer: „Der Hyperloop wäre anfällig für Terroranschläge, weil es schwierig ist, 600 km Röhre zu überwachen. Es gäbe das gleiche Problem mit einem Erdbeben. Die einzig vernünftige Lösung wäre, einen Tunnel zu graben, der die größten Umwelt-, Sicherheits- und Verwundbarkeitsprobleme lösen würde.“ Vielleicht hat Musk deshalb angekündigt, dass die Boring Company, ein eigener Tunnelbagger, einen unterirdischen Hyperloop zwischen New York City und Washington D.C. bauen will.
Wie nützlich wäre es wirklich?
Die Zukunft der Mobilität liegt laut Carlo van de Weijer in flexiblen Systemen. „Der Erfolg von Unternehmen wie EasyJet, Flixbus und Uber lässt sich mit der einfachen Integration in bestehende Transportsysteme erklären”, sagt er. Anstatt den täglichen Transport flexibler zu gestalten, müsste Hyperloop eine komplett neue Infrastruktur aufbauen. „Aber wir brauchen kein Transportsystem, das uns nur von Punkt A nach Punkt B bringt, wenn es nicht in die bestehende Infrastruktur integriert ist.“
Dann sind da noch die Kosten. Musk schätzte, dass die Strecke von San Francisco nach Los Angeles 6 Milliarden Dollar kosten würde. Aber eine Studie der University of Queensland sieht den Preis um das Zehnfache höher. „Die japanische Magnetschwebebahn SCMaglev hat bereits eine Geschwindigkeit von über 600 km/h. Die Inbetriebnahme war wesentlich günstiger als der Bau des Hyperloops”, sagt Rufer.
Was aber, wenn es funktionieren könnte?
Es gibt aber auch intelligente Menschen, die glauben, dass der Hyperloop tatsächlich funktionieren könnte. Elon Musk fasste seine Entwürfe in einem 57-seitigen White Paper zusammen, übergab das Projekt aber an andere, da er mit seinen anderen Unternehmen zu viel zu tun hatte. Die beiden Unternehmen, die die größten Fortschritte gemacht haben, sind Virgin Hyperloop One und Hyperloop Transportation Technologies (TT), die beide aus den Vereinigten Staaten operieren. Einige Universitäten arbeiten inzwischen auch an der Entwicklung von Pods. Sollten wir angesichts dieser Bandbreite an Aktivitäten anfangen zu glauben, dass Hyperloop Realität werden könnte?
Hyperloop TT wurde 2013 gegründet und vereint rund 800 Experten von NASA, Boeing, Tesla und Forschungsinstituten aus aller Welt. Auf dieser soliden Basis hat sie die InducTrack-Technologie lizenziert, die auf der „passiven Magnetschwebetechnik” basiert. Das System arbeitet mit Magneten, die in die Zuggondeln und Gleise integriert sind, um den Zug frei schweben zu lassen. Beim Antrieb entschieden sich die Ingenieure für ein elektromagnetisches System und wiederaufladbare Batterien. Auf diese Weise konnten die Hyperloop TT-Züge nach Angaben des kalifornischen Unternehmens eine Höchstgeschwindigkeit von 1.223 km/h erreichen.
Virgin Hyperloop One konzentriert sich derzeit auf die Entwicklung und Erprobung von Antriebs- und Schwebesystemen. Mario Paolone, Professor und Vorsitzender des Distributed Electrical Systems Laboratory der École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL), erklärt, dass der Raum zwischen der Fahrgastkapsel und den Gleisen gefüllt werden muss. „Wird es mit Druckgaspolstern, magnetischer Schwebetechnik oder nur mit Pads oder Rädern sein? Das ist die Schlüsselfrage, neben der Frage, für welches Antriebssystem sie sich entscheiden. Mit anderen Worten, wird es auf der Ausdehnung von Gas oder elektromagnetischem Antrieb basieren?“
Gabriele Semino, Teamleiterin des deutschen WARR Hyperloop-Teams an der Technischen Universität München (TUM), sagt, dass die neuesten Tests mit aktueller Technologie zu einem elektromagnetischen Modell tendieren. „Elon Musks ursprüngliches Hyperloop-Design erforderte eine Druckluftschwebetechnik“, sagt er. „Aber das wird in einem Vakuum schwierig und das Wichtigste ist, dass der Schwebeabstand nur sehr klein ist, was in den meisten Fällen für längere Strecken nicht praktikabel ist. Deshalb tendieren die meisten heutigen Prototypen zu einem elektromagnetischen Antriebssystem und Magnetschwebetechnik.” Paolone ist der Meinung, dass ein kompletter Prototyp mit allen Systemen bis 2025 möglich ist.
Erfolgreiche Tests
In der Wüste von Nevada baute Virgin Hyperloop One eine lange Röhre, um die Funktionsfähigkeit, die Widerstandsfähigkeit und Geschwindigkeit ihres Zuges zu testen. Die 8,5 Meter lange Kapsel kann vorerst eine Geschwindigkeit von 309 km/h erreichen. „Wir sollten uns nicht nur auf die Geschwindigkeit konzentrieren”, sagt Paolone. „Im Moment ist eine Geschwindigkeit von 1.200 km/h technologisch möglich, aber wir müssen herausfinden, wie Kapseln sicher beschleunigen und bremsen können, besonders im Notfall, mit Passagieren an Bord. Ein Mensch kann nicht mit wahnsinniger Geschwindigkeit in eine Röhre geschossen und wieder gestoppt werden.“ Zusätzlich zu diesen Tests arbeitet Virgin Hyperloop One auch an spezifischen Routen in verschiedenen Ländern. Ein Projekt untersucht die Machbarkeit einer Verbindung zwischen Dubai und Abu Dhabi, das andere betrachtet eine Verbindung zwischen Mumbai und Pune in Indien.
Gleichzeitig verfügt der futuristische Hyperloop TT-Zug über 30 Meter lange Kapseln für jeweils 28 bis 40 Passagiere. Die Fenster werden von Virtual-Reality-Unternehmen erstellt, um den Reisenden interaktive Informationen oder Ansichten der Landschaft zu ermöglichen. Das Unternehmen sagt, dass sein System 164.000 Passagiere pro Tag auf einer einzigen Linie befördern kann. Um seine Technologien zu testen, baut Hyperloop TT derzeit eine erste 320 Meter lange Strecke in Toulouse, die Ende 2018 in Betrieb gehen soll. Gleichzeitig wird das Unternehmen ein weiteres ein Kilometer langes Testsystem auf Pylonen errichten. Mit der chinesischen Gruppe Tongren Transportation & Tourism Investment wurde bereits ein Vertrag über den Bau einer 10 km langen Strecke in Tongren in der chinesischen Provinz Guizhou unterzeichnet.
Universitäten beteiligen sich
Um die Entwicklung von Funktionsprototypen zu beschleunigen und die Studenten zu Innovationen anzuregen, hat sich Virgin Hyperloop One mit SpaceX, dem Raumtransportunternehmen von Elon Musk, zusammengetan. Das Unternehmen sponsert eine Reihe von Wettbewerben, um die universitäre Forschung voranzutreiben. Die ersten beiden Wettbewerbe fanden im Januar und August 2017 statt, mit dem einzigen Ziel, den besten Pod zu entwerfen.
Im Juli 2018 stand der dritte Wettbewerb im Zeichen der Höchstgeschwindigkeit. Zwanzig Teams von rund 30 Universitäten aus aller Welt, darunter auch aus Delft und München, traten an. Das WARR Hyperloop Team der TU München holte den ersten Preis mit einer Höchstgeschwindigkeit von 467 km/h. Die Projekte der Technischen Universität Delft und der EPFL erreichten 142 km/h bzw. 85 km/h.
Dieser Artikel ist eine Zusammenstellung von zwei zuvor veröffentlichten Artikeln von The Technologist. Der Inhalt wurde mit Genehmigung verwendet, umgeschrieben und übersetzt.
Lesen Sie hier mehr über den Wettbewerb:
Reisen in der Zukunft: Mit dem WARR Hyperloop durch den Untergrund
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