Der Hyperloop ist ein Konzept auf Basis des Transrapids für ein Hochgeschwindigkeitstransportsystem, das durch Solarenergie elektrisch getriebene Transportkapseln mit Reisegeschwindigkeiten von bis zu 700 Meilen pro Stunde (ca. 1225 km/h) auf Luftkissen durch eine stark evakuierte Röhre befördern soll, wie bei der Rohrpost. Der Unternehmer Elon Musk stellte das Konzept im August 2013 vor. Damit sei es laut Musk 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]

Technik

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 bei Normaldruck bestehenden 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.^[3] 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.^[4] 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

Musk entwickelte das Konzept nach eigener Aussage als kostengünstigere und sicherere Alternative zu dem California High-Speed Rail (CAHSR) zunächst für die Verbindung zwischen Los Angeles und San Francisco bei einer Fahrzeit von 35 min für die 570 km lange Strecke. Für diese kalkuliert Musk Kosten zwischen sechs und siebeneinhalb Milliarden US-Dollar.^[1] Diese stellt er den derzeitigen Kostenschätzungen für den Bau des CAHSR 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 dem vorgesehenen Leergewicht der Kapseln 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 CAHSR ist Hyperloop in einer anfänglichen Planungsphase („Alpha“), wobei CAHSR inzwischen bereits im Bau ist.^[5] Musks Vorschlag wurde von verschiedener Seite heftig kritisiert, unter anderem wurde angeführt, die Kostenannahmen seien unrealistisch^[6], und es wurde kritisiert, dass die Route nicht die Innenstädte, sondern Vororte miteinander verbinden soll.^[7] Beim Projekt California High-Speed Rail ist ein Großteil der Kosten auf diese Anbindung der Innenstädte zurückzuführen, da dort Land besonders teuer ist. Ein weiterer Kritikpunkt ist, dass die behaupteten Kostenersparnisse durch eine aufgeständerte Trasse bei bisherigen Infrastrukturprojekten auf Stelzen nicht eingetreten sind – im Gegenteil, Trassen auf Stelzen (wie bei Hyperloop) waren und sind immer teurer als ebenerdige Trassen (wie bei CAHSR).^[8][9]

Entwicklung

Die grundlegende Idee der Fortbewegung ohne Luftwiderstand in einer evakuierten Röhre stellte George Medhurst bereits im Jahr 1812 vor.^[10] Früheste Konzepte für Fortbewegung in (teil-)evakuierten Röhren sind bereits aus den 1910er Jahren bekannt.^[11][12] Seit den 1970er Jahren wurden mehrere Konzepte veröffentlicht, die auch breitere Bekanntheit erlangten, jedoch bisher nie umgesetzt wurden.^{[13][14][15][16]} 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.^[17][18] 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.^[19] Für die weitere Entwicklung regt Musk ein offenes, partizipatives Konzept vergleichbar der Entwicklung freier Software an und bittet um Einsendung von Verbesserungen. Er äußert auch Bereitschaft, die Entwicklung eines Prototyps selbst zu finanzieren und durchzuführen.^[22] Musk plant, bis zum Jahr 2017^[23] 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.^[24] Im Mai 2016 wurde ein Prototyp des Antriebs auf einer Teststrecke in Nevada der Öffentlichkeit vorgestellt.^[25][26] 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. Mit dem Bau wurde im Januar 2016 die Firma AECOM beauftragt.^[27] Die Röhre, in der komplette Prototypen getestet werden können, bekommt einen Durchmesser zwischen 4 und 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.^[28][29] Bereits eine Woche nach der Bekanntgabe des Hyperloop Pod Competition hatten sich über 700 Teilnehmer angemeldet.^[30] Dazu gehören auch Teams von Universitäten wie der University of Illinois.^[31] Am 30. Januar 2016 gab die den Wettbewerb ausrichtende Texas-A&M-Universität bekannt, dass von den 120 eingereichten Vorschlägen 22 für die nächste Runde und damit für Test auf der noch zu bauenden Teststrecke ausgewählt wurden.^[32]

Vorgeschlagene Routen

Die in der Konzeptstudie vorgeschlagene Strecke von der Region um Los Angeles in die Region um San Francisco beginnt in Sylmar, einem Vorort von Los Angeles, 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 laut Musk 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.^[20] Diese würden zum Einsatz kommen, falls beschlossen werden würde, mit dem Hyperloop auch Güter zu transportieren. Im März 2016 gab die slowakische Regierung bekannt, eine Vereinbarung mit Hyperloop Transportation Technologies zur Prüfung verschiedener Streckenoptionen – unter anderem von Bratislava nach Wien – geschlossen zu haben.^[33] Das russische Bahnunternehmen RŽD nahm im Mai 2016 Verhandlungen mit dem US-amerikanischen Unternehmen Hyperloop One auf, um Pläne für eine Frachttrasse zwischen der Hauptstadt Moskau und der Großstadt Sankt Petersburg zu entwerfen.^[34][35] Nach einem neuen Werbevideo ist auch Dubai ein möglicher Kandidat für diese Transportsystem. Angekündigt sind 12min Reisezeit von Innenstadt Dubai nach Innenstadt Abu Dabi. Anstatt 2h Autofahrt ^[36]

Unternehmen

Zur Umsetzung von Hyperloop-Projekten wurden die Unternehmen Hyperloop Transportation Technologies^[37] und Hyperloop Technologies gegründet. Hyperloop Technologies wurde im Mai 2016 zu Hyperloop One umbenannt.^[25] Hyperloop Transportation Technologies will 2016^[veraltet] 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) – vergleichbar mit heutigen Hochgeschwindigkeitszügen wie dem TGV und langsamer als die geplante Höchstgeschwindigkeit von CAHSR (220 mph). Die Strecke wäre die erste Teststrecke, deren Baugröße im vollen, dem geplanten Endzustand des Hyperloop entsprechenden Durchmesser ausgeführt würde. 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^[veraltet] beginnen.^[38][39]

Kritik

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.^[40] „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.“^[40] Markus Hecht, Leiter des Fachgebiets Schienenfahrzeuge 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.^[41] Außerdem sei die Rettung der Passagiere im Notfall extrem schwierig.^[42] 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.^[41] 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.^[43][44] Doch als größtes Problem wird die als unrealistisch angesehene Kostenrechnung genannt.^[45] Hecht verweist hier auf das aus Kostengründen eingestellte Swissmetro-Projekt und andere ähnliche Projekte, die die vorgeschlagenen Kosten überstiegen.^[41] 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, lang anhaltenden Störungen im ohnehin staugeplagten Verkehr auf der Interstate 5 führen müsste.^[46] Ferner sind für Gabelungen / „Weichen“ bisher keine Lösungen im Internet zu finden.

Siehe auch

• Beach Pneumatic Transit
• Rohrpost

Weblinks

• Offizielle Webseite
• Tesla Motors: Hyperloop Alpha (PDF; 19 MB) – Hyperloop Blog
• SpaceX: Hyperloop Alpha (PDF; 3,9 MB)
• werbefinanziertes Video Kurzbericht US Unternehmer Musk will Reisende durch Röhren schießen, Spiegel Online, 13. August 2013, abgerufen am 18. Dezember 2013.