Parijs naar Berlijn in een uur met de trein? Hier is hoe het zou kunnen gebeuren.

De hyperloop is wat je krijgt als je een magnetische zweeftrein neemt en deze in een luchtloze buis stopt. Door het gebrek aan weerstand kan de trein in theorie ongeziene snelheden bereiken, een concept dat steeds dichter bij de realiteit komt – en een groener alternatief zou kunnen bieden voor vliegreizen over korte afstanden.

In november 2020 schoten twee mensen door een luchtloze buis met 160 km / u in de woestijn buiten Las Vegas. Dit was geen ritje uitgevonden door een casino of themapark; het was de eerste bemande rit van een hyperloop door de firma Virgin Hyperloop. De rit duurde slechts 15 seconden en de snelheden die ze bereikten waren ver verwijderd van de 1200 km / u die ze beloven ooit te zullen halen, maar het betekende een stap voorwaarts.

De hyperloop is misschien wel de toekomst van transport voor middellange reizen. Het zou het hogesnelheidsspoor kunnen verslaan en tegelijkertijd kunnen werken met snelheden die vergelijkbaar zijn met de luchtvaart, maar tegen een fractie van de milieu- en energiekosten. Het is een concept dat start-ups en onderzoekers gretig hebben overgenomen, waaronder verschillende teams in heel Europa.

Open ontwerp

Het idee is ontstaan ​​bij de Amerikaanse ondernemer Elon Musk, geassocieerd met bedrijven als SpaceX en Tesla. Nadat hij het verschillende keren in het openbaar had genoemd, bracht een team van SpaceX- en Tesla-ingenieurs een open concept in 2013. Dit oorspronkelijke idee bracht vervolgens een reeks bedrijven en zelfs studententeams voort, die probeerden hun eigen versies te ontwerpen. Onder hen waren verschillende studenten in de Spaanse stad Valencia.

“We begonnen in 2015 na de aankondiging van Elon Musk, toen we nog studenten waren”, zegt Juan Vicén Balaguer, medeoprichter en chief marketing officer van de hyperloop start-up. Zeleros, dat vandaag meer dan 50 mensen in dienst heeft en ongeveer € 10 miljoen aan financiering heeft opgehaald. “We werken al vijf jaar aan deze technologie en het kan een echt alternatief transportmiddel zijn.”

Toch is het idee achter de hyperloop ouder dan die van Elon Musk en lijkt het op een eerder idee dat een vactrain of vacuümbuis-trein wordt genoemd. EEN vergelijkbaar concept werd al voorgesteld door de 19e-eeuwse auteur Michel Verne, zoon van Jules, en wordt sindsdien regelmatig opgevoed door sciencefictionschrijvers en technologen. Nu lijkt de hyperloop zich echter klaar te maken voor een doorbraak, en Zeleros is een van de concepten in de running.

Hogedrukslang

Wat hun technologie uniek maakt, is hun benadering van de buis. “Elk bedrijf gebruikt een ander drukniveau”, zegt Vicén. “Sommige gaan voor ruimtedrukniveaus. Dat betekent dat de atmosfeer in de buis vergelijkbaar is met de ruimte. Er zit bijna geen lucht in.”

Deze toestand zou zeer hoge snelheden mogelijk maken, aangezien de trein bijna geen wrijving zou ondervinden. Toch brengt het een reeks praktische zaken met zich mee. Het is erg moeilijk en duur om dit drukniveau te bereiken en te behouden voor lange stukken buis. Veiligheid zou ook een probleem zijn. als er iets gebeurt met de romp van de trein, worden passagiers blootgesteld aan gevaarlijke vacuümomstandigheden.

Daarom mikt Zeleros op hogedrukslangen. “Het zou vergelijkbaar zijn met de druk in de luchtvaart”, zei Vicén. De door Zeleros voorgestelde druk in de buizen zou oplopen tot ongeveer 100 millibar. Hierdoor kunnen ze op hun beurt veiligheidssystemen van vliegtuigen kopiëren, zoals de zuurstofmaskers die uit bovenhutten vallen. Deze ontwerpkeuze maakt hun buizen ook goedkoper om te bouwen, waardoor de infrastructuurkosten worden verlaagd. Maar het betekent ook dat hun treinen meer luchtwrijving ondervinden wanneer ze door de buis glijden, wat ze op andere manieren moeten compenseren.

‘Je moet de lucht aan de voorkant van het voertuig verwijderen’, zei Vicén. “Zo niet, dan zou het vaartuig stoppen. Daarom gebruiken we een compressorsysteem aan de voorkant van het voertuig. Als er geen druk was, zouden we dit niet nodig hebben. Maar het is een balans tussen economie en efficiëntie.”

Aan de voorkant van de trein bevindt zich een compressor, die eruitziet als de voorkant van een vliegtuigmotor en die lucht aanzuigt en aan de achterkant weer naar buiten laat, waardoor het vaartuig voortstuwt. Een zogenaamde lineaire motor bevindt zich ook op belangrijke delen van het spoor, zoals de start, om de trein zijn eerste voortstuwing te geven. Van daaruit beweegt het zichzelf voort langs de baan, met magneten aan de bovenkant van het voertuig die het naar de bovenkant van de buis trekken en het laten zweven. Dit voorgestelde vaartuig zou tussen de 50 en 200 passagiers vervoeren en een snelheid van 1000 km / u halen. Ter vergelijking: de kruissnelheid van een passagiersvliegtuig voor korteafstandsvluchten is ongeveer 800 km / u.

Overtref lucht

Maar waarom hebben we dit in de eerste plaats nodig? Moeten we niet gewoon meer investeren in onze reguliere hogesnelheidstreinen? Het is ingewikkelder dan dat, zegt professor María Luisa Martínez Muneta van de Polytechnische Universiteit van Madrid, Spanje, waar ze de HYPERNEX onderzoeksproject. HYPERNEX verbindt hyperloop-startups, zoals Zeleros, met universiteiten, spoorwegmaatschappijen en toezichthouders om de ontwikkeling van de technologie in Europa te versnellen.

“Hyperloops worden geconfronteerd met de grootste transportvereisten van vandaag: vermindering van reistijd en minder impact op het milieu”, aldus prof. Martínez Muneta.

Vanwege zijn beperkte snelheid – doorgaans rond de 300-350 km / u – wordt de hogesnelheidstrein al snel een slechte keuze voor reizen over grotere afstanden als je ergens haast wilt hebben. Dit gat wordt opgevuld door korte en middellange vliegreizen, maar vliegtuigen zenden een hoge uitstoot in vergelijking met treinen en zijn niet altijd handig, aangezien luchthavens zich ver van stadscentra kunnen bevinden.

Een hyperloop zou het probleem kunnen oplossen. “Dit vervoermiddel is gericht op routes tussen 400 en 1500 kilometer”, zegt prof. Martínez Muneta. Op deze manier zou een hyperloop de meeste kortere vliegreizen vervangen, met veel minder impact op het milieu. “De hyperloop produceert geen directe uitstoot omdat hij 100% elektrisch is, terwijl hij hogere snelheden en dus kortere reistijden behaalt”, zei ze.

Labs en regelgeving

Het zal waarschijnlijk een decennium duren om deze visie werkelijkheid te laten worden. Vicén uit Zeleros voorspelt dat de eerste commerciële passagiersroutes rond 2030 online zullen komen, met hyperloops gericht op vracht die een paar jaar eerder arriveert, rond 2025-2027.

Een belangrijk punt in dit tijdsbestek is regelgeving. “De Europese Unie is de eerste regio met een commissie die de regulering en standaardisatie van hyperloops bevordert”, zei Vicén, verwijzend naar de oprichting in 2020 van een gezamenlijke technische commissie over hyperloops door het Europees Comité voor normalisatie en het Europees Comité voor elektrotechnische normalisatie.

Volgens Zeleros is dit een belangrijke stap als hyperloops commercieel levensvatbaar willen worden. Deze vaartuigen zouden met tot nu toe ongeziene snelheden werken, met nieuwe veiligheidskenmerken zoals luchtloze buizen. Dit zou op zijn beurt weer nieuwe voorschriften en standaardisaties vereisen, bijvoorbeeld over wat te doen als de capsule drukloos wordt.

De technologie blijft ook enigszins ongetest, hoewel real-world experimenten vaker plaatsvinden. Vicén vertelt hoe ze hun technologie al hebben getest in computersimulaties, waar ze zaken als aerodynamische omstandigheden en elektromagnetische dynamica kunnen modelleren. Ook maken ze gebruik van zogenaamde fysieke demonstratiemodellen of prototypes die in laboratoriumomstandigheden testen hoe bijvoorbeeld magnetisme wordt beïnvloed door hoge snelheden.

Desalniettemin verlangen ze ernaar om van het laboratorium naar het veld te verhuizen. Op dit moment zijn ze van plan om een ​​testbaan van 3 km aan te leggen op een nog nader te bepalen locatie in Spanje, waar ze tegen 2023 hopen hun technologie te demonstreren, en ze werken samen met de haven van Valencia om het gebruik ervan te bestuderen. van hyperloops bij het vervoeren van vracht.

Hyperloops zijn misschien nog een paar jaar uit, maar we zullen er in de toekomst waarschijnlijk meer van zien.