De Hyperloop gaat vertrekken

In cabines reizen door vacuümbuizen met 1200 km/h. Dat is het idee achter de nieuwe vervoersvorm hyperloop, die werd gepresenteerd in 2012. Sindsdien werken ingenieurs aan de realisatie ervan – en binnenkort kan de grootste transportrevolutie sinds het vliegtuig al plaatsvinden.

In cabines reizen door vacuümbuizen met 1200 km/h. Dat is het idee achter de nieuwe vervoersvorm hyperloop, die werd gepresenteerd in 2012. Sindsdien werken ingenieurs aan de realisatie ervan – en binnenkort kan de grootste transportrevolutie sinds het vliegtuig al plaatsvinden.

Virgin Hyperloop

Vandaag de dag loopt de snelste route tussen Amsterdam en Berlijn via een luchthaven een eind buiten de stad, langs de douane, veiligheidscontroles en met een vliegtuig dat een groot deel van de hele vluchttijd gebruikt om op te stijgen, op koershoogte te komen en te landen.

De vlucht duurt krap anderhalf uur, maar de meeste tijd zit niet in het vliegen maar in het proces op en rond de luchthaven.

Maar over vijf à tien jaar wacht je op een station in Amsterdam op een gloednieuwe transportcabine, die na een paar minuten al komt en je razendsnel en bijna geruisloos met 1200 km/h naar Berlijn brengt – waar je 45 minuten later al aankomt.

Hyperloop verovert de wereld

Dit idee komt van Elon Musk, de man achter ruimtevaartbedrijf SpaceX en autobedrijf Tesla. In 2012 presenteerde hij zijn visie voor de hyperloop, een soort sneltrein die met behulp van magnetisme met 1200 km/h door een vrijwel luchtledige buis schiet.

De hyperloop is bedoeld voor afstanden die te lang zijn om per trein of auto af te leggen, maar waarop vliegtuigen ondoelmatig zijn doordat ze te weinig vlieguren maken in verhouding tot het brandstofverbruik.

Stockholm-Helsinki: 28 min.

Berlijn-Amsterdam is slechts een van de vele hyperlooproutes die op de tekentafel liggen. Andere trajecten zijn Stockholm-Helsinki in 28 minuten, Londen-Edinburgh in 50 minuten en Bratislava-Praag in 23 minuten.

Wereldwijd werken ingenieurs en onderzoekers samen met lokale overheden om de mogelijkheden te verkennen voor het bouwen van trajecten voor het nieuwe transportsysteem, dat volgens de bedrijven die met de technologieën werken, al in 2025 de grootste vervoersrevolutie kan opleveren sinds de komst van het vliegtuig.

Virgin Hyperloop heeft zijn testfaciliteit opgezet in de Mojave-woestijn buiten Las Vegas in de VS.

© Virgin Hyperloop

Nieuw leven voor oude ideeën

Het basisprincipe van de hyperloop is de twee natuurkundeverschijnselen die de snelheid het meest beperken – wrijving en luchtweerstand – tegen te gaan met behulp van magneten en vacuümpompen.

Het idee van vacuümmagneettreinen is niet nieuw. Al in 1799 bedacht de uitvinder George Medhurst een trein die in tunnels reed waar pompen onderdruk creëerden en zo de luchtweerstand wegnamen.

In 1870 reed een trein door een korte tunnel, waarbij lucht aan de voorkant werd weggezogen en van achteren de trein voortstuwde.

De Hyperloop moet als verhoogde baan worden gebouwd en om een snelheid van meer dan 1000 km/h te halen, moeten zowel luchtweerstand als wrijving tot bijna nihil worden beperkt. De Hyperloop bereikt dit met behulp van bijna vacuüm buizen en elektromagneten.

© Hyperloop TT

Pilaren besparen plaats

De baan wordt gebouwd op zes meter hoge betonnen pilaren die om de 30 meter staan. Delen van de buis kunnen ook worden ingegraven.

© Hyperloop TT

Pompen zuigen de buis vacuüm

Krachtige vacuümpompen houden de buis bijna vacuüm. Zo wordt de luchtweerstand verlaagd tot bijna nul.

© Virgin Hyperloop

Magneten stuwen de cabine voort

De buis en passagierscabine zijn uitgerust met een systeem van elektromagneten die de cabine in de buis laten zweven en met grote kracht voorwaarts trekken.

En in de jaren 1990 experimenteerden onderzoekers van Massachusetts Institute of Technology met een vacuümbuis van een kilometer, die de reistijd tussen Boston en New York zou verkorten van vier uur tot 40 minuten.

Aan vacuümtreinen kleeft echter een aantal nadelen, zoals de hoge kosten van het bouwen van lange vacuümbuizen.

Parijs-Amsterdam: 30 min.

Maar daar komt magnetisme in beeld. Bij zogeheten magnetische levitatie (maglev) zweeft de trein over de rails, waardoor er geen wrijving is. Het concept is gebaseerd op elektromagneten in trein en rails; doordat de magnetische velden elkaar afstoten, blijft de trein boven de rails zweven.

In 1905 werd het systeem gepatenteerd en sindsdien zijn er diverse magneettreinsporen gebouwd, waarbij de treinen optrekken en zweven met behulp van magneten. ’s Werelds eerste commerciële maglevlijn opende in 1984 op de internationale luchthaven van Birmingham.

En in Shanghai rijdt de Transrapid-lijn, die met een topsnelheid van 431 km/h de snelste passagierstrein tot nu toe is.

Magneten en vacuüm verbeterd

Elon Musk combineert nu het beste van een vacuümtrein en een magneettrein in een baanbrekende vervoersvorm. En hoewel de bestaande vacuüm- en magneettreinen nog lang niet de snelheden halen die Elon Musk met zijn hyperloop voor ogen heeft, groeien de technologieën daar langzaam naartoe.

Elektromagneten zijn al krachtiger dan ooit en kunnen de passagierscabines harder voortstuwen dan tevoren. Vacuümpompen kunnen omstandigheden creëren die doen denken aan het heelal.

Een volledig vacuüm is echter niet te realiseren in de grote buizen die voor de hyperloop nodig zijn, maar dat is volgens Elon Musk geen probleem.

Volg de uitleg van het hoofd techniek van Virgin Hyperloop over hoe de Hyperloop werkt

In plaats van te streven naar een volledig vacuüm in de tunnel moet de hyperloop technologieën krijgen die het beetje lucht dat achterblijft in de tunnels, kunnen benutten. De lucht kan worden aangezogen door een compressor voor op de cabines en aan de achterkant worden weggeblazen.

Zo wordt de laatste luchtweerstand weggenomen en draagt de lucht bij aan het vergroten van de snelheid en het laten zweven van de cabines.

Bedrijven werken samen

Het jaar nadat Elon Musk het idee van de hyperloop presenteerde, kwam hij met 58 pagina’s vol concepten, ideeën, tekeningen en berekeningen – maar zelf had hij naar eigen zeggen niet de tijd of middelen om de hyperloop verder te ontwikkelen.

New York-Boston: 40 min.

Daarom hebben tal van onderzoekers en bedrijven het hyperloopconcept uitgewerkt. Er is een ware hyperloopindustrie ontstaan, die wordt gekenmerkt door een open source-benadering, waarbij partijen hun resultaten kunnen delen, zodat andere erop kunnen voortbouwen.

Zo wordt er gezocht naar de meest doelmatige combinatie van vacuüm en magneten om de hyperloop te kunnen realiseren. Dat is belangrijker dan de eerste te zijn met een hyperlooptraject en er het meeste geld aan te verdienen.

En partijen zijn er te over: ingenieurs bloggen over hun ideeën en delen schetsen voor technische snufjes, studenten (onder meer van de TU Delft) bouwen prototypes van cabines en doen mee aan wedstrijden om tot het beste concept te komen, en in het lab ontwikkelen en testen onderzoekers hun technologieën voor de hyperloop.

Verschillende hyperloopbedrijven zijn al zo ver met de ontwikkeling van technologie dat ze investeerders kunnen aantrekken.

Een voorbeeld is het toonaangevende Virgin Hyperloop One, dat eerst Hyperloop One heette maar eind 2017 van naam veranderde toen de directeur van Virgin, Richard Branson, geld in het project stak.

Virgin Hyperloop One is een van de twee hyperloopprojecten die de technologie al in de praktijk hebben getest. In de zomer van 2017 probeerde het bedrijf een prototype van een transportcabine uit in een tunnel van 500 meter in de Nevadawoestijn in de VS.

De belangrijkste mijlpaal tot nu toe bereikte het bedrijf in november 2020, toen de eerste test met passagiers aan boord werd uitgevoerd.

De reis van de twee duurde slechts 15 seconden, maar met de test is bewezen dat de Hyperloop niet langer een verre toekomstvisie is, maar een bruikbare technologie die alleen nog maar moet worden verfijnd en opgeschaald.

I november 2020 testede Virgin Hyperloop for første gang deres kapsel med passagerer om bord

© Virgin Hyperloop

Een andere zeer belangrijke bijdrage aan het hyperloopconcept wordt geleverd door Hyperloop Transportation Technologies, HTT, een kruising tussen een commercieel bedrijf en een vrijwilligersorganisatie.

HTT omvat ruim 800 ingenieurs, onderzoekers en studenten wereldwijd, die samenwerken via technologiebedrijven, universiteiten en overheden.

Onder de medewerkers van de organisatie zijn voormalige ingenieurs van NASA, Boeing, Tesla en SpaceX.

Eerste traject komt eraan

De nodige technologieën voor de hyperloop bestaan al, en hoewel ze nog nooit gebruikt zijn op een schaal die dit nieuwe vervoer vereist – tunnelsystemen van honderden kilometers lang – zijn de bedrijven positief gestemd.

HTT heeft alleen al 27 octrooien verkregen en overeenkomsten gesloten met acht regeringen, en Virgin Hyperloop One heeft een prijsvraag uitgeschreven waarbij steden zich konden aanmelden als plaats waar het bedrijf als eerste tunnels zal gaan bouwen.

Beide bedrijven denken al over een paar jaar trajecten te hebben voltooid voor wat zal uitgroeien tot een enorm hyperloopnetwerk, waarmee passagiers in enkele uren heel Europa kunnen doorkruisen.