Vlieg eerste klas met de trein

De trein van de toekomst vliegt met 600 km/h op magnetisme. Europa en Azië zetten in op klimaatvriendelijke magneettreinen, en terwijl nieuwe tunneltechnologie de weg effent, tillen ontwerpers het comfort naar nieuwe hoogten.

De trein van de toekomst vliegt met 600 km/h op magnetisme. Europa en Azië zetten in op klimaatvriendelijke magneettreinen, en terwijl nieuwe tunneltechnologie de weg effent, tillen ontwerpers het comfort naar nieuwe hoogten.

Waarom een vliegtuig pakken als je ook zonder vleugels kunt zweven? In de trein van de toekomst laat je je vliegschaamte en tijdverspilling op luchthavens achter je en zoef je in een vorstelijke stoel vliegensvlug van stad naar stad.

De trein is al veel beter dan het vliegtuig als het om klimaat gaat, en nu wordt de droom van een trein die ook de vliegtijd verslaat werkelijkheid.

Hogesnelheidstreinen denderen al met meer dan 300 km/h voort in Frankrijk en Japan, maar binnenkort worden deze conventionele treinen ingehaald door supersprinters die als vliegtuigen over magnetische sporen zweven.

Op 20 juli 2021 rolde een nieuwe Chinese maglevtrein – een samentrekking van magnetische levitatie – uit de montagehal in Qingdao. De trein wordt ’s werelds snelste vervoermiddel over land en haalt een topsnelheid van 600 km/h: bijna de helft van de geluidssnelheid.

Daarmee duurt de 1000 kilometer lange reis tussen Beijing en Shanghai slechts 2,5 uur. Ter vergelijking: een vliegreis duurt drie uur.

De Chinese supertrein kan de 1000 km lange reis van Beijing naar Shanghai in slechts 2,5 uur afleggen.

© Claus Lunau

Ook in Europa hebben snelle rails de toekomst: met de Hyperlooptrein, die net als de maglevtrein met magnetisme werkt, krijgen we de grootste transportrevolutie sinds het vliegtuig en kunnen we in een paar uur het continent klimaatneutraal doorkruisen.

Magneten tillen trein op

Het spoor is een van de groenste vormen van vervoer. Gemiddeld stoot een standaardtrein slechts 45 gram CO2 per persoon per kilometer uit, tegen circa 223 gram voor vliegtuigen. En de nieuwe maglevtrein is het vliegtuig nog verder voor.

Een reis per maglevtrein heeft een klimaatafdruk van nog geen derde van een traditionele treinreis en nog geen 7 procent van een vliegreis. Dit komt doordat de maglev nauwelijks wrijvingsweerstand heeft.

Het geheim zit ’m in krachtige elektromagneten in de rijtuigen en het spoor. De magneten stoten elkaar af – alsof je twee magnetische noordpolen tegen elkaar probeert te duwen – en creëren zo een magnetisch veld waarmee de trein tot 10 centimeter boven het spoor zweeft.

Wisselende magnetische velden stuwen de trein vooruit, en magnetische velden langs de zijden houden de geruisloze trein boven het spoor op zijn plaats.

De snelle maglevtreinen werken met elektromagneten op de rijtuigen en in het spoor. Door de magnetische afstoting tussen trein en spoor zweeft de trein zonder weerstand en bereikt hij moeiteloos 600 km/h.

© Claus Lunau

1. Trein zweeft centimeters boven het spoor

Elektromagneten onder de rijtuigen en in het spoor – N en Z – stoten elkaar af, en door het magnetisch veld zweeft de trein 1-10 centimeter boven het spoor. Dankzij magneten langs de trein en het spoor schiet de trein niet opzij.

© Claus Lunau

2. Aantrekking en afstoting geven snelheid

Het magnetisch veld in het spoor drijft de trein aan. Afstoting tussen twee gelijke polen duwt de trein voort en aantrekking tussen twee tegenovergestelde polen trekt hem voort. Zwevend boven het spoor is de weerstand minimaal.

© Claus Lunau

3. Omgekeerd magnetisch veld remt de trein af

Wanneer de trein moet remmen of keren, draait het magnetisch veld in het spoor. De elektriciteit gaat steeds naar het deel van het spoor waar de trein zich bevindt. Als de trein moet versnellen, wordt meer energie naar het spoor toegevoerd.

Na een reeks proefritten neemt China zijn nieuwe maglevmonster in gebruik. Het is het begin van een nieuw tijdperk op vervoersgebied, dat niet alleen tot China beperkt blijft.

Verschillende landen, waaronder Japan, zetten momenteel groots in op magneettreinen, die met hun duizelingwekkende snelheid alleen al mensen uit vliegtuigen en auto’s kunnen lokken.

Maglevtreinen kunnen echter geen gebruik maken van bestaande sporen, maar hebben een apart spoor nodig, wat de bouwkosten enorm opdrijft. Aan de andere kant zijn de onderhoudskosten laag. Omdat de treinen niet in direct contact staan met het spoor, slijten de rails niet.

Magnetische treinen werken bovendien bij ieder soort weer. De rails raken niet krom in de zomerse hitte, en de trein blijft ook bij sneeuw en ijs gewoon rijden.

Daarbij zijn de treinen uiterst comfortabel om in te rijden doordat ze niet slingeren of schudden.

223 gram CO2 per persoon per kilometer stoot een vliegtuig uit. De magneettrein slechts 7 procent daarvan.

Met andere woorden, de voordelen zijn talrijk, waardoor de maglevtechnologie zich momenteel snel ontwikkelt – vooral in Azië, waar circa driekwart van de hogesnelheidsspoorwegen in de wereld ligt.

Maar Europa zet nu ook in op maglev. Zo heeft het Pools-Zwitserse technologiebedrijf Nevomo een baanbrekend concept ontwikkeld, een hybride tussen maglev en een gewoon spoor, waarbij treinen 550 km/h kunnen halen.

Nevomo wil een maglevtrein integreren in het bestaande spoorwegnet. Dit zal de overgang naar de nieuwe technologie veel makkelijker maken, omdat zowel conventionele treinen als maglevtreinen van het spoor gebruik zullen kunnen maken. In de praktijk zal dit gebeuren door een bestaand spoor te voorzien van elektromagneten, waarboven de maglevtrein kan zweven.

Het bedrijf Nevomo heeft een concept ontwikkeld waarbij een magneetspoor in de bestaande rails wordt gelegd. De magneettrein en de gewone trein kunnen het spoor dus allebei gebruiken.

© Nevomo.tech

In de zomer van 2021 begon Nevomo met de bouw van een 750 meter lange testbaan in Polen, waar de technologie de komende jaren getest zal worden.

Passagiers zweven naar vliegveld

Het idee van magneetbanen is niet nieuw. In de jaren 1980 ontwikkelden de Duitse bedrijven Siemens AG en ThyssenKrupp AG samen het maglevsysteem Transrapid, dat een groot succes is in China. Daar werd in 2002 de langste maglevtrein ooit in gebruik genomen in Shanghai.

Met behulp van de Duitse technologie zoeft ’s werelds snelste trein over een traject van 30 kilometer van het centrum van Shanghai naar de luchthaven Pudong met een topsnelheid van 431 km/h – in nog geen acht minuten.

De Shanghai Transrapid is een van de zes commerciële magneetzweeftreinen die nu op aarde in bedrijf zijn – allemaal in Azië, waaronder een in Japan, pionierland van hogesnelheidstreinen.

1 uur en 7 minuten zal de 500 kilometer lange reis van Tokio naar Osaka straks duren per maglevtrein.

Japan steekt net als China ettelijke miljoenen in de maglevtechnologie. Het plan is om in de nabije toekomst een groot aantal magneettreinen door Japan te laten rijden, waarmee de reistijd tussen grote steden een vijfde korter wordt.

Op dit moment test Japan de nieuwe L0 Series Maglev, die nu al geschiedenis schrijft.

Aangedreven door supergeleidende magneten verbrijzelde de aerodynamische trein in april 2015 alle snelheidsrecords toen hij op een testtraject in Yamanashi even een snelheid van 603 km/haalde – denk aan Groningen-Brussel in 20 minuten.

Het vorige record behoorde toe aan de Franse hogesnelheidstrein TGV (Train à Grande Vitesse), die in 2007 een topsnelheid van 574,8 km/h haalde.

De maglevtrein zweeft boven het spoor en wordt aangedreven door magnetische velden. De lange neus van de Japanse trein L0 Series Maglev snijdt door de lucht.

© Claus Lunau

De Japanse maglevtrein heeft een lange, spitse neus van circa 15 meter, die als een pijl door de lucht schiet, wat bij hoge snelheden van cruciaal belang is.

In 2027 zal de L0 Series-trein Chuo Shinkansen Maglev gaan rijden op het traject tussen Tokio en Nagoya. Central Japan Railway Company, de exploitant van de toekomstige lijn, garandeert de passagiers nu al een aangename reis in rijtuigen die eersteklas vliegreizen zullen evenaren qua comfort en dienstverlening.

De trein krijgt tot tien rijtuigen, elk met plaats voor 100 passagiers die toegang zullen hebben tot een supersnel 5G-netwerk en een scherm met bedieningspaneel. De inrichting is nog niet definitief, maar de trein krijgt waarschijnlijk een restaurant, een lounge en een panoramarijtuig.

De Europese spoorwegmaatschappijen zijn ook van plan het comfort aanzienlijk te verbeteren wat betreft het inchecken, het instappen en het interieur van de treinen.

Het verkorten van de reistijd maakt veel uit voor het treincomfort. Het gaat niet alleen om nieuwe treinen die sneller gaan, maar ook om zo recht mogelijk van stad naar stad te rijden.

Sinds 2014 wordt er hard gewerkt om de 286 kilometer lange lijn tussen Tokio en Nagoya te bouwen voor de trein Shinkansen Maglev – een veeleisende taak, aangezien bijna 90 procent van de route door tunnels gaat. Eén tunnel zal bijvoorbeeld 25 kilometer lang worden en 1,4 kilometer onder de grond lopen in de Japanse Alpen.

Eerst een tunnel bouwen en dan pas graven – het Britse bedrijf hyperTunnel keert de tunnelbouw om. Met behulp van kleine boorgaten en een 3D-model wordt de tunnel gepland, waarna hij door robots wordt uitgegraven.

© hyperTunnel

1. Horizontaal boren bepaalt de omtrek

Eerst worden er langs de hele toekomstige tunnel bodemmonsters uitgeboord. De boringen maken het mogelijk om een nauwkeurig 3D-model van de tunnel en zijn omgeving te maken. Dan wordt de omtrek van de tunnel uitgeboord via 20-40 boorgaten.

© hyperTunnel

2. Robots 3D-printen de tunnel

Een zwerm boorrobots wordt de boorgaten in gestuurd die de omtrek van de tunnel vormen. De robots boren de buitenrand van de tunnel uit en bekleden hem via 3D-printing. Daarna wordt de tunnel uitgehold via zeer precieze explosies.

© hyperTunnel

3. Machine verwijdert aarde en stenen

Een door kabels getrokken machine loopt door de hele tunnel en veegt aarde en stenen op. Hij hakt ook de tunnelbuis bij, terwijl andere robots de tunnelwand met beton bedekken en zelfrijdende karretjes het puin verwijderen.

Mettertijd zal de lijn worden verlengd, en in 2037, als hij helemaal klaar is, zullen passagiers de 500 kilometer lange reis van Tokio naar Osaka in slechts één uur en zeven minuten kunnen afleggen – hetzelfde als met het vliegtuig. Als je de tijd voor het inchecken en controles op het vliegveld meerekent, is de trein veel sneller.

De Shinkansen Maglev wordt drie keer zo snel als de klassieke Japanse hogesnelheidstrein Shinkansen, die in 1964 op precies hetzelfde traject debuteerde.

Cabine schiet door buizen

De snelheden van de nieuwe maglevtreinen van 500-600 km/h zijn historisch hoog – maar ze verbleken bij een van de meest besproken vervoerstechnologieën van de toekomst, de Hyperloop.

Net als maglevtreinen maakt de Hyperloop gebruik van magnetisme, maar hier schieten cabines, pods genoemd, door bijna luchtledige buizen.

De topsnelheid bedraagt maar liefst 1200 km/h, tegen de circa 900 km/h van een passagiersvliegtuig.

Het basisprincipe van de technologie is het opheffen van luchtweerstand en wrijving – de twee natuurkrachten die de snelheid van conventionele treinen beperken – met behulp van vacuümpompen en magneten.

Het brein achter de Hyperloop is miljardair en hightechgoeroe Elon Musk, de man van de elektrische auto Tesla en het ruimtevaartbedrijf SpaceX. Musk opperde het idee van de snelle trein in 2012. In slechts tien jaar tijd heeft de technologie een sprong gemaakt van een inval naar de werkelijkheid.

De eerste Hyperlooptest met passagiers vond plaats in november 2020, toen twee medewerkers van Virgin Hyperloop met 172 km/h door een 500 meter lange testbuis schoten aan de rand van Las Vegas, VS.

De rit duurde maar 15 seconden, maar trok wereldwijd de aandacht.

De test bewees dat de Hyperloop niet alleen een jongensdroom is, maar vooral een levensvatbare technologie die alleen nog verfijnd en opgeschaald moet worden. En waar de topsnelheid in 2017 bij een van de eerste onbemande tests 94 km/h bedroeg, zou de Duitse TUM Hyperloop in juli 2019 een nieuw record van 482 km/h halen.

De Hyperlooptechnologie vervangt treinstellen door kleine cabines, die zweven in vacuümbuizen – zoals deze testbaan bij Las Vegas.

© Virgin Hyperloop

Verschillende routes liggen op de tekentafel van de vele onderzoeksinstellingen en bedrijven die met de technologie werken.

Op onze breedtegraden hebben 16 EU-landen belangstelling getoond voor de Hyperloop, waarmee we binnen 15 jaar klimaatvriendelijk van Amsterdam naar Berlijn zouden kunnen zoeven in slechts drie kwartier, of van Brussel naar Groningen in 20 minuten.

De visie is om een enorm Hyperloopnetwerk op te zetten waarmee passagiers in een paar uur Europa kunnen doorkruisen met bijna de geluidssnelheid – en bijna zonder van de grond te komen.

Maar lang voordat Europa door Hyperloop-buizen verbonden wordt, zullen de reistijden naar het hoge noorden al heel wat korter worden.

Als in 2029 ’s werelds langste onderwatertunnel opengaat, de 18 kilometer lange Fehmarnbeltverbinding tussen Duitsland en Denemarken, wordt Scandinavië aangesloten op het spoorwegnet van de rest van Europa. De treinreis tussen Hamburg en Kopenhagen wordt bijvoorbeeld twee uur korter en daalt tot 2,5 uur.

Ook lopen er inmiddels verbindingen dwars over continenten.

Dankzij een pas geopende hogesnelheidsroute tussen Kunming in China en Vientiane in Laos is het nu mogelijk om per trein helemaal van Lissabon in het westen naar Singapore in het oosten te reizen. Met 18.755 kilometer is dit ’s werelds langste treinreis.

De route is niet snel – hij gaat door 13 landen en duurt drie weken, inclusief overstappen. Maar wat zijn totale klimaatvoetafdruk betreft, laat hij het vliegtuig ver achter zich. De reis beïnvloedt het klimaat slechts met 0,08 ton CO2 – nog geen 20e van de uitstoot van een vliegreis over die afstand.

Er loopt nu één spoorweg van Lissabon in het westen naar Singapore in het oosten. De treinreis gaat door 13 landen en duurt drie weken.

© Claus Lunau