Het Hyperloop concept komt nooit van de grond, zegt Carlo van de Weijer. Volgens het hoofd van het Strategisch Gebied Smart Mobility van de Technische Universiteit Eindhoven is de hyperloop niet flexibel genoeg en past het niet in de bestaande transportsystemen. Maar ondanks die negatieve verwachtingen ondersteunt Van de Weijer wel het onderzoek van het Hyperloopproject. “Dat alles zal leiden tot grote vooruitgang in de mobiliteit. Zelfs als Hyperloop nooit een serieus transportmiddel zal worden.”
Lees hier een column van Carlo van de Weijer over hogesnelheidsreizen
Toen Elon Musk voor het eerst zijn ontwerpen publiceerde voor Hyperloop, een trein die een topsnelheid van 1200 km/u moest kunnen bereiken, reageerden de sceptici binnen een hyperseconde. Hun belangrijkste bezwarenn hadden betrekking op veiligheid en kosten. In de vijf jaar die sindsdien zijn verstreken, hebben een handvol onderzoeksteams gewerkt om Hyperloop toch een realiteit te maken. De eerste tests werden in 2016 uitgevoerd in de VS, waar de snelheden boven de 300 km/u uitkwamen. In Frankrijk en de Verenigde Arabische Emiraten zijn meer proeven gepland. Toch maken veel mensen zich nog steeds zorgen over de veiligheid – en zelfs het nut – van het project.
Teveel acceleratie?
Reizigers zijn inmiddels wel gewend aan de acceleratie van een vliegtuig, maar dat duurt niet langer dan een paar seconden. Aangezien de versnellingstijd in het concept van Musk beduidend langer zou zijn, zou de blootstelling aan de G-krachten voor de passagiers groter zijn, zegt Alfred Rufer, hoogleraar elektrotechniek en elektronica aan de École Polytechnique Fédérale de Lausanne. In de jaren tachtig en negentig was Rufer betrokken bij een soortgelijk project in Zwitserland, Swissmetro, een magneetzweeftrein die in 2009 werd stilgelegd. “Als we de versnelling beperken tot 1 meter per seconde kwadraat, zou het 54 km duren om een snelheid van 1200 km/u te bereiken,” legt hij uit. “Passagiers zouden daarom meer dan vijf minuten in de acceleratie zitten – en dat zou niet erg comfortabel zijn.”
Het vacuüm
Het Hyperloop concept gebruikt magnetische levitatie om capsules of ‘pods’ door een stalen buis te duwen die in een bijna vacuüm wordt gehouden. Om van Los Angeles naar San Francisco te reizen – het voorbeeld dat Musk gebruikte toen hij het project in 2013 introduceerde – zou hij 600 km buizen op pylonen nodig hebben. Als de buis een diameter heeft van ten minste 2 meter, zou ongeveer 2 miljoen kubieke meter vacuüm moeten worden getrokken. Ter vergelijking: de NASA Space Power Facility in Ohio, ‘s werelds grootste vacuümkamer, heeft een volume van 30.000 kubieke meter – dat is 66 keer minder.
De atmosferische druk op de buizen onder vacuüm zou 10 ton per vierkante meter bedragen, het gewicht van een vrachtwagen. Met slechts de geringste scheurtjes zou de buitenlucht met de geluidssnelheid in de buizen binnendringen en zou de infrastructuur imploderen. Rufer: “De Hyperloop zou kwetsbaar zijn voor terroristische aanslagen omdat het moeilijk is om 600 km buizen te monitoren. Hetzelfde probleem zou je hebben bij een aardbeving. De enige redelijke oplossing zou zijn om een tunnel te graven, waarmee je de grootste problemen rond milieu, veiligheid en kwetsbaarheid oplost. Wellicht om die reden heeft Musk aangekondigd dat de Boring Company, zijn eigen tunnelgraafbedrijf, van plan is een ondergrondse Hyperloop aan te leggen tussen New York City en Washington D.C.
Hyperloop TT’s prototype voor het Abu Dhabi station zou binnen de komende twee jaar werkelijkheid kunnen worden, volgens het bedrijf
Hoe nuttig zou het echt zijn?
Volgens Carlo van de Weijer ligt de toekomst van mobiliteit in flexibele systemen. “Het succes van bedrijven als EasyJet, Flixbus en Uber kan worden verklaard door het gemak waarmee ze in bestaande transportsystemen passen”, zegt hij. In plaats van het dagelijkse vervoer flexibeler te maken, zou Hyperloop een volledig nieuwe infrastructuur moeten aanleggen. “Maar we hebben geen transportsysteem nodig dat ons alleen van punt A naar punt B brengt als het niet geïntegreerd is in de bestaande infrastructuur.”
Dan zijn er nog de kosten. Musk schatte dat de route van San Francisco naar Los Angeles 6 miljard dollar zou kosten. Maar een studie van de Universiteit van Queensland brengt het prijskaartje 10 keer hoger. “De Japanse magneetzweeftrein SCMaglev heeft al een snelheid van meer dan 600 km/u. Het was aanzienlijk goedkoper om die in gebruik te nemen dan de Hyperloop te bouwen”, zegt Rufer.
Maar wat als het zou kunnen werken?
Toch zijn er ook intelligente mensen die denken dat de Hyperloop wel degelijk zou kunnen werken. Elon Musk heeft zijn ontwerpen samengevat in een witboek van 57 pagina’s, maar, druk bezig met zijn andere ondernemingen, het project aan anderen overgedragen. De twee bedrijven die de meeste vooruitgang hebben geboekt zijn Virgin Hyperloop One en Hyperloop Transportation Technologies (TT), beide actief vanuit de Verenigde Staten. Inmiddels zetten ook een aantal universiteiten in op de ontwikkeling van capsules. Moeten we, gezien dit scala aan activiteiten, gaan geloven dat Hyperloop toch werkelijkheid zou kunnen worden?
In Hyperloop TT, opgericht in 2013, zitten zo’n 800 experts van NASA, Boeing, Tesla en onderzoeksinstituten van over de hele wereld. Vanuit deze solide basis heeft het bedrijf de technologie InducTrack in licentie gegeven, gebaseerd op “passieve magnetische levitatie”. Het systeem werkt met magneten die in de treinpods en sporen zijn geïntegreerd om de trein te leviteren. Voor de voortstuwing hebben de ingenieurs gekozen voor een elektromagnetisch systeem en oplaadbare batterijen aan boord. Zo aangedreven konden de treinen van Hyperloop TT een maximumsnelheid van 1.223 km/h bereiken, zegt het Californische bedrijf.
Virgin Hyperloop One richt zich momenteel op het ontwikkelen en testen van voortstuwings- en levitatiesystemen. Mario Paolone, hoogleraar en voorzitter van het Distributed Electrical Systems Laboratory van de École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL), legt uit dat de ruimte tussen de passagierscapsule en de rupsbanden moet worden gevuld. “Zal het met gecomprimeerde gaskussens, magnetische levitatie of enkel met pads of wielen zijn?” Dat is de hamvraag, samen met welk voortstuwingssysteem ze kiezen. Met andere woorden, zal het gebaseerd zijn op gasexpansie of elektromagnetische voortstuwing?
Gabriele Semino, teammanager van het Duitse WARR Hyperloop-team aan de Technische Universiteit van München (TUM), zegt dat de nieuwste tests met de huidige technologie neigen naar een elektromagnetisch model. “Elon Musk’s originele Hyperloop ontwerp vereiste perslucht levitatie,” zegt hij. “Maar dat wordt moeilijk in een vacuüm en het allerbelangrijkste is dat het slechts een zeer kleine levitatie geeft, wat in de meeste gevallen niet praktisch is voor langere routes. Daarom evolueren de meeste prototypes van vandaag in de richting van een elektromagnetisch aandrijfsysteem en magnetische levitatie”. Paolone is van mening dat een volledig prototype, met alle systemen operationeel, vóór 2025 mogelijk is.
Virgin Hyperloop One test zijn technologie in Nevada.
Succesvol testen
In de woestijn van Nevada heeft Virgin Hyperloop One een lange buis gebouwd om de levensvatbaarheid, weerstand en snelheid van zijn trein te testen. Voorlopig kan de 8,5 meter lange pod een snelheid van 309 km/u bereiken. “We moeten ons niet op de snelheid concentreren”, zegt Paolone. “Op dit moment is een snelheid van 1.200 km/u technologisch mogelijk, maar we moeten uitzoeken hoe capsules kunnen versnellen en veilig kunnen remmen, vooral in geval van nood, met passagiers erin. Een mens kan niet in een buis bij krankzinnige versnellingen voorwaarts worden geduwd en direct daarna weer worden gestopt.” Naast deze tests werkt Virgin Hyperloop One ook aan specifieke routes in verschillende landen. Het ene project bestudeert de haalbaarheid van een verbinding tussen Dubai en Abu Dhabi, het andere project beoogt een verbinding tussen Mumbai en Pune in India.
Parallel hieraan beschikt de futuristische trein van Hyperloop TT over 30 meter lange capsules voor elk 28 tot 40 passagiers. De vensters zouden worden gemaakt door virtual reality bedrijven om reizigers interactieve informatie of uitzicht op het landschap te bieden. Het bedrijf zegt dat zijn systeem 164.000 passagiers per dag op één enkele lijn kan vervoeren. Om zijn technologieën te testen, bouwt Hyperloop TT momenteel een eerste spoor van 320 meter in Toulouse, dat naar verwachting eind 2018 operationeel zal zijn. Tezelfdertijd, zal het bedrijf nog een 1 km lang testsysteem bouwen dat op pylonen wordt gezet. Het heeft ook al een overeenkomst met de Chinese groep Tongren Transportation & Tourism Investment ondertekend om een 10 km lange baan te bouwen in Tongren, in de Chinese provincie Guizhou.
Universiteiten doen mee
Om de ontwikkeling van functionele prototypes te versnellen en studenten aan te moedigen te innoveren, is Virgin Hyperloop One samen gaan werken met SpaceX, het ruimtetransportbedrijf van Elon Musk. De onderneming sponsort een reeks wedstrijden om het universitair onderzoek te stimuleren. De eerste twee wedstrijden vonden plaats in januari en augustus 2017, met als enig doel het ontwerpen van de beste pod.
In juli 2018 richtte de derde competitie zich op maximumsnelheid. Twintig teams van zo’n 30 universiteiten over de hele wereld streden mee, waaronder die van Delft en München. Het WARR Hyperloop team van TU MUunchen nam de hoofdprijs mee naar huis, met een topsnelheid van 467 km/u. Projecten van de Technische Universiteit Delft en EPFL kwamen binnen met respectievelijk 142 km/u en 85 km/u. Lees hier meer over die wedstrijd.
Dit artikel is een compilatie uit twee eerder gepubliceerde artikelen van The Technologist. De inhoud werd gebruikt, herschreven en vertaald met toestemming.
Als je dit artikel leuk vindt, lees dan ook:
