Hyperloop soll das Hochgeschwindigkeitsverkehrssystem der Zukunft werden. Als Elon Musk 2013 das erste White Paper dazu veröffentlichte, war die Euphorie groß. Mehrere Firmen und Forschungseinheiten arbeiten seitdem an der Umsetzung der Idee. Vor allem im Bereich des Logistiktransportes könnten schon 2026 die ersten Erfolge erwartet werden. // von Florian Schulze und Deborah Mehmetaj
Hyperloop soll als das Hochgeschwindigkeitsverkehrssystem der Zukunft gelten. Auch wenn bemannte Testfahrten von Elon Musks' Virgin Hyperloop letztes Jahr ein Erfolg waren, ist der Weg bis zu einer tatsächlichen Umsetzung noch weit. Denn: Die Kapsel kann bisher nur auf kurzen Strecken mit einer für Hyperloop zu niedrigen Geschwindigkeit Menschen transportieren. Die Entwicklung der Technologie könnte in anderen Bereichen schon viel früher zum Einsatz kommen. Eines dieser Projekte befindet sich in Hamburg.
HyperPort: Hyperloop in der Transportlogistik
Die Hamburger Hafen und Logistik AG (HHLA) und HyperloopTT arbeiten seit 2018 zusammen an dem Projekt Hyperport Cargo Solutions. Die Idee ist es, ein Hyperloop-Transportsystem zu entwickeln. Dies würde nicht nur zur Entlastung anderer Verkehrsinfrastrukturen beitragen, die Emissionen sollen so geringer sein. "Auf der überirdisch laufenden Röhren-Infrastruktur werden auf der kompletten Strecke Solar-Panels angebracht, die insgesamt mehr Strom produzieren, als das System im Regelbetrieb verbrauchen wird“, so Christian Lorenz, Leiter der Unternehmenskommunikation der HHLA. Das würde das Hyperport-System umweltfreundlicher machen als andere Verkehrsmittel.
Alle 60 Sekunden ein Pod
Der Energiebedarf ist gering, da der Druck in der Röhre bei einem Hektopascal (hPa) liegt. Somit entsteht kein Rollwiderstand. Um einen reibungslosen Ablauf bei der Beladung der Hyperloop Kapsel zu ermöglichen, werden autonom fahrende Transporteinheiten eingesetzt. Die Transportfahrzeuge fahren die Container an die HyperPort-Ladestation. Ein Kran belädt die Transportkapsel dann mit den Containern. So geht dann alle 60 Sekunden eine Hyperloop Kapsel, auch Pod genannt auf Reisen.
Geschwindigkeitsvergleich eines HyperloopTT-Modells mit bis zu 1200 km/h zu anderen Transportmitteln. // Quelle: Florian Schulze
Die Technologie hinter HyperloopTT
Die Hyperloop Kapseln sind ähnlich aufgebaut wie ein Schmalrumpfflugzeug ohne Flügel. Der Pod ist mit einem Material namens Vibranium umgeben, das aus Carbonfaser-Verbundmaterial besteht und beständiger als Stahl sein soll. Eingebaute Sensoren vermitteln kabellos Informationen aus dem Inneren, falls Probleme auftreten. Die sogenannten Kapseln schweben wie auf einem Kissen durch Röhren die ober- und unterirdisch gebaut werden können. Durch den niedrigen Druck, der in der Röhre erzeugt wird, können die Kapseln mitunter eine Höchstgeschwindigkeit von bis zu 1.233 Stundenkilometer erreichen. Es gibt Platz für 28-50 Fahrgäste in einer Kapsel, sodass mehr als 160.000 Menschen täglich befördert werden.
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Thinglink: Schematischer Querschnitt eines HyperloopTT-Tunnels // Quelle: Florian Schulze
Nachhaltige Transportmöglichkeit
Der Gütertransport basiert auf der gleichen Technologie wie der Personentransport. Höchstgeschwindigkeiten sind nicht notwendig um die Container zu befördern. Das Hauptaugenmerk liegt hier sowohl auf dem größtmöglichen Durchsatz als auch auf dem niedrigen Energieverbrauch. Erste Teststrecken für den Cargo-Bereich wären laut Lorenz möglicherweise schon in fünf Jahren einsatzbereit.
Hyperloop Made in Germany
Ähnlich Projekte gibt es auch in Deutschland. Das Hyperloop-Team der Technischen Universität München hat mehrere Male hintereinander einen von Elon Musk ausgeschrieben Forschungswettbewerb gewonnen und die eigene Höchstgeschwindigkeit überboten. „Wir sind der Meinung, dass wir die technisch machbare Geschwindigkeit ausgenutzt haben, deswegen nehmen wir nicht mehr an dem Wettbewerb teil, sondern entwickeln aktuell einen eigenen full-scale Prototypen“, teilte Victoriia Iatckovskaia, Mitglied des Hyperloop TUM Team's mit. Auch in den Niederlanden wird von dem Hyperloop-Unternehmen Hardt eine Cargo Transport Lösung zwischen dem Amsterdamer und Rotterdamer Hafen erarbeitet.
Schwebe-Technologie Remake
Die Idee, ein Hyperloop ähnliches Hochgeschwindigkeitsverkehrssystem in Deutschland umzusetzen, ist nicht neu. Ein ehemaliges Projekt war unter dem Namen Transrapid bekannt. Im emsländischen Lathen fanden bis 2006 regelmäßig Testfahrten statt. Politische Uneinigkeiten beendeten das Projekt vorzeitig. Die bis heute einzig aktive Schwebebahn befindet sich in Shanghai.
Erste Teststrecke schon 2026
Der Cargo-Transport könnte in fünf Jahren erste Teststrecken eröffnen. Ein HyperPort-System, das auch auf Langstrecken wirtschaftlich sein wird, sei sogar in zehn Jahren realisierbar, so Lorenz.
Teaserbild: Hohe Geschwindigkeiten durch einen Tunnel // Quelle: Pixabay
Die Autor:innen
Florian Schulze
Deborah Mehmetaj
Interessant. Ich hätte dazu mehrere Fragen:
1. Wird in der Animation der Geschwindigkeiten auch die Pausen bzw. Ruhezeiten von Lokführenden oder LKW-Fahrenden berücksichtigt?
2. Wie steht es denn genau um den Energieverbrauch? Welche Energie ist pro Tonne Güter in den jeweiligen Fällen nötig? Insbesondere: Wie viel Energie ist für den reinen Transportweg im Hyperloop nötig und wie viel entfällt auf das Senken des Luftdrucks von ca. 1010 hPa auf 1 hPa?
Guten Tag Herr Plattner,
“1. Wird in der Animation der Geschwindigkeiten auch die
Pausen bzw. Ruhezeiten von Lokführenden oder LKW-Fahrenden
berücksichtigt?”
– Nein, sie soll lediglich ein Gefühl der hohen
Geschwindigkeiten des Hyperloops vermitteln. Die Pausen, die
Ihnen vielleicht aufgefallen sind, haben den rein
technischen Zweck, die Animation alle 15 Sekunden
wiederholbar zu machen!
“2. Wie steht es denn genau um den Energieverbrauch? Welche
Energie ist pro Tonne Güter in den jeweiligen Fällen
nötig? Insbesondere: Wie viel Energie ist für den reinen
Transportweg im Hyperloop nötig und wie viel entfällt auf
das Senken des Luftdrucks von ca. 1010 hPa auf 1 hPa?”
– Bei schwerer Fracht wird von einer Kapazität von etwa 26
Tonnen ausgegangen und bei leichter Fracht von einer
Kapazität von etwa 2 Tonnen. Die benötigte Energie
beträgt bis zu 2000 Megawattstunden pro Tag für schwere
Fracht und für leichte Fracht bis zu 600 MWh/d, was
vergleichbar zum Energieverbrauch beim Personentransport
ist.
Eine Analyse des Energieministeriums der Vereinigten Staaten
zeigt, dass Transport leichter Fracht durch Hyperloop
effizienter sein wird, als durch andere Möglichkeiten, wie
Lufttransport. Jedoch soll der Transport schwerer Fracht
etwa 8 mal weniger effizient sein als Schiffs- oder
Schienentransport und etwa 3 mal weniger effizient als der
Transport per LKW.
Jedoch planen viele Hyperloop-Systeme den Einbau von
Solarzellen auf den Tunneln. Diese würden bei eines
Tunneldurchmessers von 8m als Breite und einer Länge von
1000km (500km pro Röhre in beide Richtungen) 800 Hektar
Fläche bedecken. Ein solches System produziert etwa 350
Megawatt, was einem durchschnittlichen Kohlekraftwerk
entspricht und über die Hälfte der benötigten Energie
für einen Hyperloop mit leichter Fracht abdeckt, jedoch nur
unter 20% für Hyperloops mit schwerer Fracht.
Die Transportzeit innerhalb des Hyperloops zum Be- und
Entladen soll 2 Minuten für leichtere Fracht und 4 Minuten
für schwere Fracht betragen. Den genauen Energieverbrauch
dazu habe ich leider nicht herausfinden können.
Wenn Sie Interesse an weiteren Details zum Energieverbrauch
der Hyperlooptechnologie haben, empfehle ich diesen Bericht
des Energieministeriums der Vereinigten Staaten:
https://www.energy.gov/sites/prod/files/2021/02/f82/Effect%20of%20Hyperloop%20Technologies%20on%20the%20Electric%20Grid%20and%20Transportation%20Energy%20-%20Jan%202021.pdf
Mit freundlichen Grüßen
Florian Schulze