Hyperloop

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Konzept Design hyperloop
Schema des Hyperloops
Modell des Hyperloop-Systems mit Solarzellen:
zu beachten ist, dass die Röhre im Konzept von Musk nicht durchsichtig ist und hier nur zu Anschauungszwecken durchsichtig dargestellt wird

Der Hyperloop ist ein Konzept für ein Hochgeschwindigkeitstransportsystem, das elektrisch getriebene Transportkapseln mit Reisegeschwindigkeiten von bis zu 1225 km/h auf Luftkissen durch eine stark evakuierte Röhre befördern soll.

Der Unternehmer Elon Musk stellte das Konzept im August 2013 vor. Damit sei es möglich, auf Strecken von bis zu 1.500 Kilometern deutlich schneller als mit dem Flugzeug und gleichzeitig deutlich billiger als mit der Bahn zu reisen.[1] Kurz nach Veröffentlichung wurde das Konzept stark kritisiert und sowohl seine finanziellen als auch seine technologischen Annahmen bezweifelt.[2][3][4][5]

Technik[Bearbeiten]

Laut dem Konzept sollen auf Stahlbetonstützen zwei nebeneinander liegende Fahrröhren aus Stahl, in denen ein Teilvakuum herrscht, gebaut werden. Darin sollen Kapseln bewegt werden, in denen jeweils bis zu 28 Passagiere Platz finden oder die in einer größeren Variante auch Autos oder andere Lasten transportieren können. Sie sollen reibungsarm auf Luftpolstern gleiten, die durch einen Kompressor mit vor den Fahrzeugen abgesaugter Luft erzeugt werden. Das Teilvakuum ermöglicht Reisegeschwindigkeiten bis knapp oberhalb der normalen Schallgeschwindigkeit, ohne die Schallmauer durchstoßen zu müssen. Durch die oberirdische Verlegung der Fahrröhren auf Stützpfeilern und entlang bestehender Autobahn-Trassen sollen die Kosten für diesen teuersten Teil des Konzeptes niedrig gehalten werden. Weiterhin setzt das Konzept in wichtigen Teilen auf die Verwendung bereits verbreiteter und günstig verfügbarer Technik und insgesamt ausschließlich auf bereits verfügbare Technik.[6] Antrieb und Bremsung sollen über asynchrone Langstator-Linearmotoren erfolgen, die unter anderem auch bei Magnetschwebebahnen wie dem Transrapid verbaut worden sind. Für Notfälle sind zusätzlich eine mechanische Bremse und ein elektrischer Radantrieb vorgesehen. Die Stromversorgung soll über Solarzellen auf den Röhren erfolgen.[7]

Die vorwiegend aus Aluminium konstruierten Kapseln sollen ohne äußere Aufbauten 1,35 Meter breit und 1,1 Meter hoch sein, die Lasten-Kapseln 2,3 auf 1,9 Meter. Sie sollen ein Leergewicht von 3 und 3,5 Tonnen haben mit einer Zuladung von 12 beziehungsweise 22,5 Tonnen. Vorne angesaugte Luft wird komprimiert, gekühlt und teils für den 0,5 bis 1,3 Millimeter dicken Luftfilm verwendet, auf dem die Kapsel gleitet, und teils in einem Rohr unter der Kapsel hindurchgeführt und durch eine rückwärtige Düse ausgestoßen.

Die Fahrröhren sollen aus Stahl sein mit einer Wandstärke von 20 bis 25 Millimetern und einem Durchmesser von 2,23 oder 3,3 Metern. Der Innendruck soll bei etwa 100 Pascal gehalten werden, einem Tausendstel des Normaldrucks.

Stützpfeiler sollen in einem mittleren Abstand von etwa 30 Meter stehen und Dämpferelemente enthalten, mit denen das System auch Erdbeben aushalten können soll.

Vergleich zu California High-Speed Rail[Bearbeiten]

Musk entwickelte das Konzept als kostengünstigere und sicherere Alternative zu dem California High-Speed Rail (CHSR) zunächst für die Verbindung zwischen Los Angeles und San Francisco bei einer Fahrzeit von 35 min für die 570 km lange Strecke. Für diese rechnet Musk Kosten zwischen sechs und siebeneinhalb Milliarden US-Dollar vor.[1] Diese stellt er den derzeitigen Kostenschätzungen für den Bau des CHSR gegenüber, die rund 68 Milliarden Dollar betragen. Der Kostenvorteil soll sich unter anderem ergeben durch die geringeren Landerwerbskosten, durch weitgehend entfallenden Aufwand für die Ebnung der Strecke und durch weniger aufwendige Fundamente. Landerwerbskosten machen einen Großteil der Kosten für den Bau der Eisenbahnstrecke aus und sollen beim Hyperloop durch weitgehende Führung der Strecke auf bestehendem Autobahngelände und den verhältnismäßig kleineren Flächenbedarf der Stützen minimiert werden. Durch die Streckenführung auf Stützen mit variabler Höhe muss nicht großflächig Gelände abgetragen oder aufgeschüttet werden. Mit einem vorgesehenen Leergewicht der Kapseln zwischen 3 und 3,5 Tonnen sind die Ansprüche an die Fundamente wesentlich geringer als für einen typischerweise hunderte Tonnen schweren Hochgeschwindigkeitszug mit Achslasten von bereits weit über zehn Tonnen. Anders als CHSR ist Hyperloop in einer anfänglichen Planungsphase („Alpha“), wobei CHSR inzwischen bereits im Bau ist.[8] Musks Vorschlag wurde von verschiedener Seite heftig kritisiert, unter anderem wurde angeführt, die Kostenannahmen seien unrealistisch[9], und es wurde kritisiert, dass die Route nicht die Innenstädte, sondern Vororte miteinander verbinden soll[10]. Beim Projekt California High-Speed Rail ist ein Großteil der Kosten auf diese Anbindung der Innenstädte zurückzuführen, da dort Land besonders teuer ist.

Entwicklung[Bearbeiten]

Die grundlegende Idee der Fortbewegung ohne Luftwiderstand in einer evakuierten Röhre stellte George Medhurst bereits im Jahr 1812 vor.[11] Früheste Konzepte für Fortbewegung in (teil-)evakuierten Röhren sind bereits aus den 1910er Jahren bekannt.[12][13] Seit den 1970er Jahren wurden mehrere Konzepte veröffentlicht, die auch breitere Bekanntheit erlangten, jedoch bisher nie umgesetzt wurden.[14][15][16][17]

Musk begann die Konzeption von Hyperloop aus Unzufriedenheit mit der Entwicklung des Hochgeschwindigkeitszug-Projekts „California High-Speed Rail“. Er sprach erstmals am 12. Juli 2012 öffentlich über seine Idee und über Charakteristika und Umsetzungsperspektiven dafür.[18][19] In einer informellen Gruppe mit etwa einem Dutzend Mitarbeitern seiner Firmen Space X und Tesla Motors arbeitete er das Konzept im Laufe des folgenden Jahres aus und veröffentlichte es im August 2013.[20]

Für die weitere Entwicklung regt Musk ein offenes, partizipatives Konzept vergleichbar der Entwicklung freier Software an und bittet um Einsendung von Verbesserungen.

„Einzigartig an Hyperloop ist auch, dass es ein offenes Entwicklungsskonzept ist, ähnlich wie Linux. Resonanz aus der Gemeinschaft, welche hilft, die Konstruktion zu verbessern und das Konzept in die Realität umzusetzen, ist erwünscht.“

Elon Musk: Hyperloop Alpha[21][22]

Er äußert auch Bereitschaft, die Entwicklung eines Prototyps selbst zu finanzieren und durchzuführen.[23] Musk plant, bis zum Jahr 2017[24] einen Prototyp zu entwickeln, um die Realisierbarkeit des Konzepts zu demonstrieren.[1]

Elon Musk kündigte am 15. Januar 2015 an, in Texas eine Teststrecke bauen zu wollen.[25]

Im Juni 2015 gab er bekannt, einen Wettbewerb unter dem Namen SpaceX Hyperloop Pod Competition zu veranstalten um die Entwicklung zu beschleunigen. Hierfür will er eine Teststrecke mit einer Länge von einer Meile (etwa 1,6 km) im kalifornischen Hawthorne bauen. Die Röhre, in der komplette Prototypen getestet werden können, bekommt einen Durchmesser zwischen 4 bis 5 Fuß (etwa 1,2–1,5 m). Nebenbei besteht für die teilnehmenden Teams die Möglichkeit sich mit Subkomponenten an einem Konstruktions-Workshop an der Texas-A&M-Universität zu beteiligen. Die Jury wird aus unabhängigen Ingenieuren von SpaceX bestehen.[26][27] Bereits eine Woche nach der Bekanntgabe des Hyperloop Pod Competition hatten sich über 700 Teilnehmer angemeldet.[28] Dazu gehören auch Teams von Universitäten wie der University of Illinois.[29]. Am 30. Januar 2016 gab die den Wettbewerb ausrichtende Texas-A&M-University bekannt, dass von den 120 eingereichten Vorschlägen 22 für die nächste Runde und damit für Test auf der noch zu bauenden Teststrecke ausgewählt wurden.[30]

Vorgeschlagene Route[Bearbeiten]

Die in der Konzeptstudie vorgeschlagene Strecke von Los Angeles nach San Francisco beginnt in Sylmar, das südlich von Grapevine liegt, folgt dann in etwa der Interstate 5 nach Norden, und endet an einer Station in der Nähe von Hayward an der Ostseite der San Francisco Bay. Durch die Führung der Route entlang der Interstate müsste nicht so viel Geld für den Kauf von Baugrundstücken aufgewendet werden. Es wurden auch mehrere mögliche Erweiterungsrouten in der Studie dargestellt, zum Beispiel eine Erweiterung nach Sacramento oder Anaheim nach San Diego oder auch Las Vegas.[21] Diese würden zum Einsatz kommen, falls beschlossen werden würde, mit dem Hyperloop auch Güter zu transportieren.

Unternehmen[Bearbeiten]

Zur Umsetzung von Hyperloop-Projekten wurden die Unternehmen Hyperloop Transportation Technologies[31] und Hyperloop Technologies[32] gegründet.

Hyperloop Transportation Technologies will 2016 eine Strecke in Quay Valley, Kalifornien bauen. Diese Strecke soll erst als Teststrecke dienen, später aber auch kommerziell genutzt werden. Aufgrund der geringen Länge der Strecke von nur 5 Meilen (8 km) sollen Geschwindigkeiten von nur 200 mph erreicht werden (etwa 320 km/h). Die Strecke würde die erste Teststrecke sein, deren Baugröße im vollen, dem geplanten Endzustand des Hyperloop entsprechenden Durchmesser ausgeführt wäre. Die zuvor entworfenen Teststrecken sind hingegen mit verringertem Durchmesser konzipiert worden. Für den Bau der Strecke wurden etwa 100 Millionen US-Dollar veranschlagt. Das Geld will Hyperloop Transportation Technologies bei einem Börsengang mit einem offenen Auctions Modell einsammeln, um auch hier ein offenes Konzept zu verfolgen. Die Arbeiten an der Strecke sollen 2016 beginnen.[33][34]

Kritik[Bearbeiten]

John Hansman, Direktor des MIT International Center for Air Transportation sagte der MIT Technology Review, dass die Idee zwar physikalisch machbar sei, aber extrem teuer werden würde. Er sieht eine große Anzahl bislang nicht gelöster technischer Herausforderungen.[35] „Meine Frage ist nicht, ob es realisierbar ist, sondern ob es in einer Art umsetzbar ist, die von einem energietechnischen Standpunkt und auch von ökonomischer Seite Sinn hat.“[35]

Markus Hecht von der Technischen Universität Berlin habe sich die Konzeptstudie zwar noch nicht angesehen, äußerte aber generelle Kritik: Er halte derartige Konzepte für unrealistisch. Er nennt das physikalische Problem der Abwärme, welches in einer völlig leer gepumpten Röhre kaum zu lösen sei.[36] Außerdem sei die Rettung der Passagiere im Notfall extrem schwierig.[37] Auch andere Experten machen sich Sorgen um die Sicherheit. Besonders die Sicherheit bei Erdbeben ist fraglich. Zwar soll der Hyperloop mit einem Notsystem ausgestattet werden, das im Falle eines Bebens die Kapseln stoppen lässt. Doch durch große Geschwindigkeiten von über 1.200 km/h würde sich ein Bremsweg von fast 2 Kilometern und eine Bremszeit von 15 Sekunden ergeben.[36] Auch sind Probleme wie die Unterbringung von Toiletten noch nicht geklärt und das Gewicht für einen Passagier samt Gepäck mit rund 100 Kilogramm zu gering berechnet. Vor allem in Amerika müsste man sich genauer fragen, ob bei einem Durchschnittsgewicht eines Amerikaners von 80 Kilogramm das Gewicht nicht realistischer berechnet werden müsste.[38][39] Doch als größtes Problem wird die als unrealistisch angesehene Kostenrechnung genannt.[40] Hecht verweist hier auf das aus Kostengründen eingestellte Swissmetro-Projekt und andere ähnliche Projekte, die die vorgeschlagenen Kosten überstiegen.[36] René Lavanchy merkt auf theguardian.com an, dass die uneinheitliche Höhe der einzelnen Stützpfeiler die Massenproduktion erschwert, das Bauen auf dem Autobahngrünstreifen sicherlich zu schwerlich tolerierbaren, langanhaltenden Störungen im ohnehin staugeplagten Verkehr auf der Interstate 5 führen müsste.[41]

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Eine Führung entlang der Interstate 5 ist prinzipiell unmöglich. Eine Reisegeschwindigkeit von 1225 km/h erfordert Krümmungsradien der Trassenführung von mehr als 11 Kilometer (bei Nutzung von aktiver Neigetechnik und maximal 1,5 g) bzw. von mehr als 40 Kilometer (ohne Neigetechnik bei maximalen Seitenkräften von 0,3 g). Das betrifft nicht nur die Trassenführung in der Ebene, sondern auch das Höhenprofil. Zwischen Sacramento Valley und San Joaquin Valley ist das Gelände vergleichsweise eben, nördlich von Redding hat man es aber mit Hochgebirge mit engen Passstraßen zu tun, die schon für normale Hochgeschwindigkeitszüge eine Trassenführung erfordert, die von der Straße abgekoppelt ist und die abwechselnd aus Tunneln und Brücken besteht.

Siehe auch[Bearbeiten]

Weblinks[Bearbeiten]

 Commons: Hyperloop – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

Einzelnachweise[Bearbeiten]

  1. a b c Projekt „Hyperloop“: US-Unternehmer will Reisende in die Highspeed-Röhre schicken. In: Spiegel Online. 13. August 2013, abgerufen am 13. August 2013.
  2. http://bits.blogs.nytimes.com/2013/08/15/could-the-hyperloop-really-cost-6-billion-critics-say-no/?_r=0
  3. http://america.aljazeera.com/articles/2013/8/14/economists-don-tbelievethehyperloop.html
  4. http://www.huffingtonpost.com/2013/08/13/hyperloop-experts_n_3749756.html
  5. http://greatergreaterwashington.org/post/19848/musks-hyperloop-math-doesnt-add-up/
  6. Ashlee Vance: Revealed: Elon Musk Explains the Hyperloop, the Solar-Powered High-Speed Future of Inter-City Transportation. In: BloombergBusinessweek. Bloomberg L.P., August 2013, abgerufen am 14. August 2013 (englisch).
  7. Idee von Elon Musk Hyperloop – Blitzschnelles Reisen per Röhre. In: Die Welt. Abgerufen am 13. August 2013.
  8. CHSR-Vorsitzender Dan Richard zitiert von David R. Baker, 12. August 2013 in Musk's Hyperloop idea: High-speed L.A.-S.F. tube
  9. https://pedestrianobservations.wordpress.com/2013/08/13/loopy-ideas-are-fine-if-youre-an-entrepreneur/
  10. http://greatergreaterwashington.org/post/19848/musks-hyperloop-math-doesnt-add-up/
  11. Hyperloop Transport Proposed By Tesla's Elon Musk. In: Technovelgy.com. Abgerufen am 13. August 2013.
  12. Boris Weinberg, 1914: Motion without friction (airless electric ways)
  13. Goddard's WPI Breakthroughs. In: wpi.edu. Abgerufen am 19. April 2015.
  14. Lakeland Ledger - Google News Archive Search. In: google.com. Abgerufen am 19. April 2015.
  15. http://www.bibliotecapleyades.net/sociopolitica/esp_sociopol_underground13.htm
  16. http://swissmetro.ch/de/projekt/details/geschichte
  17. Why ET3?. In: et3.com. Abgerufen am 19. April 2015.
  18. Nathan Pensky, Sarah Lacy, Elon Musk: PandoMonthly Presents: A Fireside Chat with Elon Musk. In: PandoDaily. 12. Juli 2012, abgerufen am 13. September 2012 (englisch).
  19. Ashlee Vance: Elon Musk, the 21st Century Industrialist. In: Businessweek.com. Abgerufen am 19. April 2015.
  20. Ashlee Vance, 13. August 2013: Musk Shows Hyperloop Transport Design for People to Cars
  21. a b http://www.spacex.com/sites/spacex/files/hyperloop_alpha-20130812.pdf Vorstellung des Projekts
  22. “Hyperloop is also unique in that it is an open design concept, similar to Linux. Feedback is desired from the community that can help advance the Hyperloop design and bring it from concept to reality.”
  23. SourceFed, 13. August 2013, http://youtube.com/watch?v=7tVUtvGcvOg http://sourcefednews.com/elon-musk-unveils-the-hyperloop/
  24. Hyperloop: Neues Transportmittel soll Personenreisen revolutionieren, Deutsche MittelstandsNachrichten, 13. August 2013.
  25. Vorlage:Internetquelle/Wartung/Zugriffsdatum nicht im ISO-FormatVorlage:Internetquelle/Wartung/Datum nicht im ISO-FormatELON MUSK WILL HYPERLOOP TESTSTRECKE BAUEN. gizmodo, 2015-16-01, abgerufen am 2015-16-01 (deutsch).
  26. SpaceX Hyperloop Pod Competition. 6. Januar 2015, abgerufen am 8. März 2015 (englisch).
  27. SpaceX Hyperloop Pod Competition. Abgerufen am 8. März 2015 (englisch).
  28. Vorlage:Internetquelle/Wartung/Datum nicht im ISO-FormatWelcome, SpaceX Hyperloop Pod Competition participants! 2015-26-06, abgerufen am 8. März 2015 (englisch).
  29. Vorlage:Internetquelle/Wartung/Datum nicht im ISO-FormatUniversity of Illinois is forming a team! 2015-26-06, abgerufen am 8. März 2015 (englisch).
  30. Vorlage:Internetquelle/Wartung/Datum nicht im ISO-Format22 Student Teams Will Test Pod Design at SpaceX Hyperloop Test Track. 2016-30-01, abgerufen am 2. Februar 2016 (englisch).
  31. Projektseite auf Jumpstartfund.com
  32. hyperlooptech.com
  33. Vorlage:Internetquelle/Wartung/Datum nicht im ISO-FormatThe first full-scale Hyperloop test track may launch in California next year. 2015-26-02, abgerufen am 8. April 2015 (englisch).
  34. Construction begins 2016 for Hyperloop on five-mile stretch. 3. Januar 2015, abgerufen am 8. April 2015 (englisch).
  35. a b Experts Raise Doubts Over Elon Musk’s Hyperloop Dream - While technically feasible, Musk’s hyperloop will likely be expensive. In: MIT Technology Review. Abgerufen am 16. August 2013.
  36. a b c Luftkissenzug "Hyperloop": Risiko in der Röhre. In: Spiegel Online. Abgerufen am 16. August 2013.
  37. KRITIK AM HYPERLOOP - Passen die fetten Amis in die Röhre? In: 20min.ch. Abgerufen am 16. August 2013.
  38. Hyperloop Would Have 'Astronomical' Pricing, Unrealistic Construction Costs, Experts Say. In: Huffington Post. Abgerufen am 16. August 2013.
  39. Ideal Weight: Americans Want To Weigh 162 Pounds, On Average, Report Finds. In: Huffington Post. Abgerufen am 3. Januar 2015.
  40. Alexis C. Madrigal: Elon Musk's Futuristical Napkin Drawing of a Mass Transit System. In: The Atlantic. 12. August 2013. Abgerufen am 19. April 2015.
  41. René Lavanchy: Sorry, Elon Musk – your Hyperloop is going nowhere. In: theguardian.com. Guardian News and Media Limited, August 2013, abgerufen am 17. August 2013 (englisch).