Warum der Hyperloop (aktuell) unrealistisch ist

Der Hyperloop klingt vielversprechend: Hohe Reisegeschwindigkeiten, minimaler Energiebedarf und hohe Effizienz. Auf Basis dieser Argumente wird der Hyperloop zurecht befürwortet, denn wenn sich diese Technologie tatsächlich realisieren lässt, wäre diese ein hervorragender Ersatz für Kurzstreckenflüge.

Bezüglich der Machbarkeit, Sicherheit, und Wirtschaftlichkeit bestehen jedoch viele Zweifel. Der Transrapid verspricht ähnliche Vorteile, ohne die Bedenken des Hyperloops. Die Transrapid-Technologie wird nun seit über 50 Jahren erforscht, entwickelt und demonstriert, mit Erfolg.

Vergleicht man beide Systeme, stellt man fest, dass der Transrapid aktuell deutlich sinnvoller als der Hyperloop ist. Das liegt nicht nur an der langen Betriebserfahrung dieser Technologie, es liegt viel eher an der technischen Realisierbarkeit. Während beim Transrapid bereits wenige Jahre nach Beginn der Entwicklung mehrere Teststrecken im Betrieb waren, warten wir bei den Hyperloop-Projekten seit fast 10 Jahren auf realitätsnahe Tests mit personenbesetzten Fahrzeugen unter Vakuum. Zwar absolvierte „Virgin Hyperloop One“ im November 2020 die erste Hyperloop-Passagierfahrt, doch unter ernüchternden Bedingungen: Kein Vakuum, winziges Fahrzeug und (verhältnismäßig) niedrige Geschwindigkeit.

Aufgrund des Klimawandels ist klar, dass Kurzstreckenflüge früher oder später abgeschafft werden. Als Hoffnungsträger rückt hier überwiegend der Hyperloop in den Fokus. Doch wäre es vielleicht sinnvoller, auf den bereits einsatzbereiten Transrapid zu setzen? Ohne, dabei Risiken bezüglich der technischen Machbarkeit einzugehen? 

Quelle: Ryn88668 / Wikimedia Commons

Das Vakuum

Der Hyperloop erreicht seine hohe Maximalgeschwindigkeit von bis zu 1.200 km/h in einer Vakuumröhre. Der Vorteil ist, dass der Luftwiderstand nahezu wegfällt. So können erhebliche Einsparungen beim Energiebedarf gemacht werden, sofern diese Technologie funktioniert. Es ist jedoch hinterfraglich, ob es sich lohnt, die Luft aus der Röhre zu pumpen.

Gehen wir von dem Beispiel einer 600 km langen Hyperloopstrecke mit einem Durchmesser von lediglich 2 Metern aus. Um hier ein Vakuum zu erzeugen, müsste man 2.000.000 m3 (2.000.000.000 Liter) Luft aus der Röhre pumpen. Das Abpumpen der Luft erfolgt aktiv, sodass die Pumpen ununterbrochen die Luft aus der Röhre saugen.

Dabei ist die Röhre einem hohen Unterdruck ausgesetzt. Die Röhre muss zudem die Vibrationen von Fahrzeugkapseln bei bis zu 1.200 km/h standhalten, das ist technisch unvorteilhaft. Man kann sich vorstellen, wie viele Luftpumpen benötigt werden, um ein Vakuum dieser Größe zu erzeugen. Bei dem Transrapid wird kein Vakuum künstlich generiert, dementsprechend höher ist auch der Luftwiderstand. 

Fehlende Sicherheitskonzepte

Die Vakuumröhre des Hyperloops wirft nicht nur technische Fragen auf, auch die Sicherheit dieser Technologie hinterlässt offene Fragen.

Ein Notfallstopp, zum Beispiel aufgrund eines Feuers oder eines medizinischen Notfalls, wäre sehr schwer zu realisieren. 

Der Ausfall einer Hyperloop-Kapsel würde den gesamten nachfolgenden Verkehr lahmlegen, da die Fahrzeuge in einer sehr engen Zugfolgezeit aufgrund der niedrigen Kapazität pro Kapsel verkehren würden. So besteht ein erhöhtes Zusammenprallrisiko, wenn eine Kapsel mit 1.200 km/h schnell abbremsen muss, dies jedoch problematisch wird, da nur wenige Meter hinter der Kapsel mehrere weitere Kapseln bei maximaler Geschwindigkeit verkehren, die dann ebenfalls bremsen müssten.

Sind die Fahrzeuge gebremst, stellen sich weitere Fragen. Wie können Fahrgäste die Kapsel im Notfall verlassen? Würden die Fahrgäste aus dem Fahrzeug steigen, werden die Fahrgäste an dem Vakuum ersticken, sofern kein Abschaltmechanismus existiert. Dann wären zusätzliche Sauerstofftanks und Atemmasken unerlässlich. Auch das Entkommen aus der Röhre ist eine berechtigte Sorge. Notausgänge sind unwahrscheinlich, da diese das Vakuum beeinträchtigen würden. Viele Sicherheitsfragen bleiben beim Hyperloop vorerst ungeklärt. 

Beim Transrapid sieht das jedoch anders aus, im Notfall kann das Fahrzeug mit geringem Bremsweg anhalten, an vordefinierten Notfall-Haltestationen können die Fahrgäste das Fahrzeug verlassen.

Im absoluten Notfall sind Rettungsschläuche zu verwenden, durch welche die Fahrgäste rutschend das Fahrzeug verlassen. Alternativ wurden Rettungsrutschen, ähnlich zum Flugzeug, beim Transrapid getestet.

Niedrige Kapazität

Aufgrund des Vakuums und der geringen Flexibilität in Kurven müssen Hyperloop-Fahrzeuge sehr klein gebaut werden. Eine „Kapsel“ verfügt über eine Kapazität von lediglich 60-80 Sitzplätzen, während bei einer 10-Sektionen Transrapid-Konfiguration mehr als 1.000 Sitzplätze zur Verfügung stehen.

Um mit dem Hyperloop ähnliche Kapazitäten wie Transrapid oder ICE erreichen zu können, müssen sich mehrere Fahrzeuge gleichzeitig auf der Strecke befinden, bei einer sehr geringen Zugfolgezeit. Die geringe Zugfolgezeit bei Geschwindigkeiten über 1.000 km/h ist bedenklich, da alle Fahrzeuge innerhalb einer Röhre in Echtzeit miteinander kommunizieren müssten. Dies ist besonders im Falle einer Notbremsung unerlässlich, da ansonsten Fahrzeuge mit Geschwindigkeiten über 1.000 km/h zusammenprallen könnten, wenn ein vorausfahrendes Fahrzeug abbremst.

Technische Probleme

Insbesondere bei der geringen Zugfolgezeit sind technische Probleme ein präsentes Thema. 

Um einen problemlosen Betriebsablauf zu gewährleisten, müssen alle Fahrzeuge innerhalb einer Röhre in Echtzeit miteinander kommunizieren. Dies ist technisch zwar möglich, erfordert aber einer redundanten Auslegung der Systeme.

Die Geschwindigkeit von 1.200 km/h erscheint jedoch realistisch. Bei entsprechend geringem Energiebedarf dank fehlendem Luftwiderstand stellt dies kein Problem dar, insofern die Antriebsausrüstung (Transformatoren) bis zu 1.200 km/h zulässt.

Bei einigen Hyperloop-Technologien, insbesondere beim Antrieb im Fahrweg, ist die geringe Zugfolgezeit das größte Problem. Dafür muss man erst verstehen, wie der Antrieb im Fahrweg funktioniert. Am Beispiel des Transrapid lässt sich dies anschaulich erklären.

Der gesamte Fahrweg ist nie unter Strom. Die Strecke ist in sogenannte „Antriebsblöcke“ und „Streckenabschnitte“ unterteilt.

Die Antriebsblöcke geben an, wie viele Fahrzeuge auf einer Strecke von den Transformatoren angetrieben werden können.

Die Streckenabschnitte geben an, in wie viele Abschnitte der Antriebsblock unterteilt ist. 

Bei einer Fahrt des Transrapid sind von einem Antriebsblock nur die Streckenabschnitte unter Strom, auf welchem sich das Fahrzeug befindet. 

Nachdem der Transrapid über einen Streckenabschnitt gefahren ist, wird der Streckenabschnitt gewechselt.

Die Streckenabschnitte sind aber deutlich länger als die Fahrzeuge, da es ein zu hoher Aufwand wäre, auf einer langen Strecke viele kleine Streckenabschnitte mit eigenen Schaltstationen zu implementieren.

Daher lässt sich sagen: Je höher die Zugfolgezeit, desto höher die Anzahl an erforderlichen Antriebsblöcken und Streckenabschnitten. 

Das bedeutet gleichzeitig: Je höher die Anzahl der Antriebsblöcke und Streckenabschnitte, desto höher die Anzahl an technischer Ausrüstung wie Schaltstellen und Transformatoren.

Schlussfolgernd ergibt sich: Je höher die Anzahl der Antriebsblöcke und Streckenabschnitte, desto komplexer, fehleranfälliger und teurer ist das gesamte System. 

Daher wären die Hyperloopstrecken hyperaufwändig, zum einen Aufgrund des Vakuums, zum anderen Aufgrund der technischen Komplexität aufgrund der kurzen Zugfolgezeiten.

Dieses Problem könnte man lösen, indem man Kapseln mit deutlich höherer Kapazität entwickelt, und dementsprechend die Zugfolgezeit erhöht. Doch das würde Kurvenfahrten nahezu unmöglich machen, da die Kapseln so konzipiert sind, dass sie nicht flexibel sind, im Gegensatz zu dem adaptiven und anpassungsfähigen Magnetfahrwerk des Transrapid.

Was ist nun besser?

Es sei angemerkt, dass es sich beim Hyperloop um eine Technologie in Entwicklung handelt. Es ist selbstverständlich, dass nicht alle Fragen bereits jetzt geklärt werden können. Doch daran wird gearbeitet. Der Hyperloop hat weiterhin ein großes Potenzial, mit seiner revolutionären Technologie den Transport der Zukunft nachhaltig zu verändern. Die Hyperloop-Entwicklungen sind durchaus spannend, es entstehen viele neuartige Magnetschwebetechnologien. Darunter zählen permanentmagnetische Schwebetechnologien wie Nevomo Magrail und HyperPodX, als auch Hybridlösungen aus Elektro- und Permanentmagnete, wie Hardt-Hyperloop. 

Doch bis auf weiteres wäre der Transrapid die bessere Wahl, berücksichtigt man die Sicherheitsbedenken des Hyperloops. Mit Geschwindigkeiten von 500-600 km/h wäre er zwar „nur“ halb so schnell wie der Hyperloop, jedoch deutlich sicherer, angenehmer und realisierbarer.

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