Schnell, schneller, Hyperloop!

Der Name stammt von Elon Musk: 2013 stellte er in einem White Paper das Konzept eines ultraschnellen bodengebundenen Transportsystems für Personen und Güter vor. Die Idee: Ballungsräume und wichtige Handelsknotenpunkte sind in Zukunft durch ober- und unterirdisch verlaufende Röhrensysteme miteinander verbunden. Passagiere steigen in Mobilitätszentren in einen komfortablen Pod ein und reisen in ultraschnellen 50 Minuten von Berlin nach Hamburg Seither wird international die Umsetzung dieses Konzepts vorangetrieben. Auch die TUM arbeitet unter Hochdruck daran, das vielversprechende Konzept in Deutschland auf die Straße zu bringen. Gabriele Semino ist seit 2016 mit dabei und mittlerweile für die Projektleitung verantwortlich. Er erzählt: „Das ursprüngliche Konzept war aus unserer Sicht nicht ganz schlüssig.“ Er fügt hinzu: „Zum Beispiel wird die Verwendung von Luftkissen vorgeschlagen, die in der Industrie zum Transport von Schwerlasten eingesetzt werden – allerdings benötigen diese eine glatte, ebenmäßige Unterlage; eine Voraussetzung, die auf langen Entfernungen wie zum Beispiel von München nach Berlin schwierig umzusetzen ist.“

Nach den überragenden Erfolgen bei den von Musk ausgeschriebenen Wettbewerben ist das TUM-Hyperloop-Team, das mittlerweile aus acht wissenschaftlichen Mitarbeitenden und über 60 StudentInnen besteht, damit beschäftigt, die Hyperloop-Kerntechnologien ausgiebig zu testen und zu verbessern. Dazu gehören ein Vakuumsystem sowie Schwebe- und Antriebstechniken, deren Funktionsweisen sorgfältig analysiert werden sollen. Im nächsten Schritt werden alle Technologien integriert und im Zusammenspiel auf Machbarkeit und Umsetzbarkeit überprüft. Zu diesem Zweck wird zurzeit ein Demonstrator geplant und gebaut, dessen Fertigstellung für 2023 avisiert ist. Dieser Demonstrator ermöglicht die genaue Analyse und zuverlässige Validierung des Hyperloop-Konzeptes – und zwar zum ersten Mal in Originalgröße! Die 24 m lange Röhre hat einen geplanten Durchmesser von 4 m und kann einen Pod aufnehmen, der bis zu drei Passagiere befördern wird.

Semino erklärt: „Die Röhre des Demonstrators wird aus Beton gefertigt, langfristig ist jedoch auch eine Kombination aus Stahl und Beton denkbar. Je dichter das Röhrensystem, desto weniger Energie geht während des Betriebs verloren. Der Beton für die Transportröhre ist relativ dicht und das Fugenmaterial bereits ausgiebig getestet – trotzdem erwarten wir neue Erkenntnisse über das Vakuumsystem, da der Demonstrator eben nicht in der geschützten Atmosphäre eines Testlabors steht.“
Um ultraschnelle Geschwindigkeiten zu erreichen, ist neben einem möglichst dichten Vakuumsystem außerdem eine magnetische Schwebe- und Antriebstechnik entscheidend. Semino führt aus: „Unser Ziel ist eine Reisegeschwindigkeit von 850 Kilometer je Stunde – diese Schnelligkeit bei gleichzeitig reduziertem Energieverbrauch erreichen wir nur dank kontaktloser Antriebs- und Schwebetechnik, wodurch es zu keinem Rollwiderstand kommt.“

Der Demonstrator wird in den nächsten ein bis zwei Jahren das Zusammenspiel der einzelnen Technologien genauestens validieren. Darauf basierend wird eine Optimierung der verschiedenen Parameter möglich: Wie effizient funktionieren Schwebe- und Antriebstechnik? Mit wie viel Leckage ist bei dem Röhrensystem zu rechnen? Wie skalierbar ist das Design für längere Strecken? Dazu Semino: „Neben der Entscheidung für die beste Technologie und die beste Lösung müssen wir außerdem den besten Kompromiss finden – denn die spannende Herausforderung ist Ultra-Hochgeschwindigkeit in einem höchst effizienten, klimaneutralen und gleichzeitig wirtschaftlich umsetzbaren System!“ Die TUM Hyperloop entwickelt und optimiert nach wie vor industrieneutral und tritt als Forschungsprojekt auf, das vom Land Bayern gefördert wird. Anders als Mitbewerber musste die TUM Hyperloop deshalb keine plötzlichen Kurskorrekturen vornehmen, sondern treibt die Umsetzung und Kommerzialisierung der innovativen Technologie kontinuierlich, strategisch und strukturiert voran. „Wir haben den Vorteil, dass wir uns vollständig auf die Machbarkeit und die Optimierung konzentrieren können, denn wir müssen in diesem aktuellen frühen Stadium glücklicherweise keinerlei kommerzielle Interessen wahren.“ ergänzt Semino.

Mit dem Demonstrator werden die Kerntechnologien gründlich erprobt. Erst danach kann das Hyperloop-System auf immer größeren Streckensystemen bei zunehmender Geschwindigkeit getestet werden. Semino erklärt: „Der jetzige Demonstrator wird lediglich eine Geschwindigkeit von sechzehn Kilometer pro Stunde erreichen. Erst im nächsten Schritt könnten wir eine längere Teststrecke von einem Kilometer und danach zum Beispiel von mehr zehn Kilometern bauen mitsamt Bahnhof, Schleusen und Weichen. Dann analysieren wir, wie sich ein Pod bei höheren Geschwindigkeiten verhält und wie der Betrieb optimal ablaufen kann.“ Der Hyperloop-Teamleiter Semino weiter: „Die volle Reisegeschwindigkeit werden wir mit diesem Ansatz wahrscheinlich gegen Ende dieses Jahrzehnts erreichen, da wir dafür eine entsprechend lange Teststrecke benötigen.“

Das TUM Hyperloop Team erwartet eine kommerzielle Nutzung der Technologie für längere Strecken zwischen Großstädten frühestens im nächsten Jahrzehnt. Mit konkreten Zahlen, was den Energieverbrauch und die Wirtschaftlichkeit betrifft, hält sich Semino allerdings zurück. Aus gutem Grund. Er erklärt: „Bei neuen Zug- oder Flugverbindungen sind Hochrechnungen und Schätzungen ohne weiteres möglich, da die benötigten Infrastrukturen bereits vorhanden sind und ausreichreichend Vergleichswerte existieren. Im Gegensatz dazu ist die Hyperloop-Technologie einzigartig und mit keiner anderen Technologie, die aktuell im Einsatz ist, vergleichbar.“ Semino weiter: „Alle Zahlen, die man jetzt liest, sind entweder Schätzungen oder Wunschvorstellungen, da einfach keine genauen Werte existieren, die man hochskalieren könnte.“ Semino erwartet verbind­liche Zahlen zum Energieverbrauch und zur Wirtschaftlichkeit, sobald die Hyperloop-Technologie in Echtgröße getestet werden kann. Das Team arbeitet aber bereits jetzt an ersten Modellen und Machbarkeitsstudien.

Hyperloop soll sich als Transportsystem für die breite Masse durchsetzen und Reisende durch Energieeffizienz, Nachhaltigkeit und Klimaneutralität überzeugen. Semino weist darüber hinaus auf einen entscheidenden weiteren Punkt hin: „Fliegen hat sich als sichere Technologie durchgesetzt, trotzdem haben immer noch viele Menschen Bedenken oder sogar Angst vor Flugreisen. Das könnte bei Hyperloop ähnlich sein – immerhin wird der Pod mit bis zu 850 km/h durch eine Röhre geschossen!“ Die TUM Hyperloop arbeitet deshalb nicht nur an der Umsetzung und Optimierung der Technologie, sondern behält auch den menschlichen Faktor im Blick. Dazu Semino: „Wir entwickeln bereits jetzt ein freundliches Interieur des Pods mit dem Fokus, die Reiseerfahrung mit Hyperloop zu einer sehr angenehmen zu machen! Reisende sollen einer Fahrt mit dem Pod freudig gespannt entgegensehen – und der in Echtgröße gebaute Demonstrator soll der Öffentlichkeit anschaulich zeigen, wie das Reisen mit dem Hyperloop konkret aussehen wird!“

Steigende Benzinpreise zwingen Pendler und Geschäftsreisende, nach Alternativen zum Auto zu suchen. Auch das wachsende Umweltbewusstsein trägt dazu bei, dass sich viele nach umweltfreundlicheren Fortbewegungsarten umsehen, die nicht zur massiven Luftverschmutzung besonders in Großstädten und Ballungsgebieten beitragen. Aber obwohl die jetzigen Hochgeschwindigkeitszüge eine saubere Alternative zum Reisen mit dem Auto sein könnten, wird dieses Transportmittel häufig als unflexibel, langsam und unzuverlässig wahrgenommen. Genau hier setzt die Hyperloop-Technologie an. Semino abschließend: „Wir legen großen Wert auf Energieeffizienz, Nachhaltigkeit und Klimaneutralität – und auf Sicherheit und Zuverlässigkeit! Wenn wir diese Ziele umsetzen können, dann kann sich das ultraschnelle Reisen mit der Hyperloop-Technologie als Transportmittel für die breite Masse durchsetzen.“