Luftkissenzug "Hyperloop": Risiko in der Röhre

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AP/ Tesla Motors

1200 km/h schnell, erdbebensicher, umweltfreundlich: Der US-Unternehmer Elon Musk will einen wahren Wunderzug an der US-Westküste fahren lassen. Fraglich ist allerdings nicht nur, ob das Projekt realistisch ist - sondern auch, ob der "Hyperloop" ein Erdbeben überstehen würde.

Elon Musk ist immer für Ideen gut, die auch aus Science-Fiction-Romanen stammen könnten. Anders als mancher Erbauer von Luftschlössern aber ist der Unternehmer durchaus ernst zu nehmen. Er gründete etwa den Elektro-Sportwagenhersteller Tesla und das Raumfahrt-Unternehmen SpaceX. Letzteres wurde anfangs belächelt, doch inzwischen versorgen SpaceX-Raketen die Internationale Raumstation.

Auch das Projekt "Hyperloop", das Musk jetzt vorgestellt hat, erscheint wie eine kühne Vision, deren Chancen auf Verwirklichung eher begrenzt sind: Ein Zug, der mit ungeheurer Geschwindigkeit durch eine Röhre rast. Doch auch diesmal meint Musk es durchaus ernst: Statt einige wolkige Sätze abzuliefern, stellte er am Montag gleich eine Designstudie vor, die Auskunft über die technischen Details des Projekts geben soll. Und die haben es durchaus in sich:

  • Die Züge sollen mit bis zu 1220 Kilometern pro Stunde von San Francisco und Los Angeles rasen und die etwa 570 Kilometer lange Strecke in nur 35 Minuten zurücklegen.
  • Die Kapseln mit je 28 Passagieren sollen durch zwei parallele Röhren flitzen, die auf Stelzen liegen. Sowohl sie als auch die Röhren selbst sollen flexibel und damit erdbebensicher sein - eine wichtige Voraussetzung an der stark bebengefährdeten US-Westküste.
  • Als Antrieb nutzt Hyperloop einen sogenannten Linearmotor, der magnetische Kräfte als Antrieb benutzt.
  • Die Investitionskosten sollen nur 6 bis 7,5 Milliarden Dollar betragen - ein Schnäppchen im Vergleich zu jenen 70 Milliarden Dollar, die Kalifornien für einen bereits geplanten Schnellzug bezahlen wolle.
  • Das System soll sogar die ungeheuren Mengen an Energie, die für Geschwindigkeiten von bis zu 1200 km/h notwendig sind, selbst produzieren - mit Solarzellen, die über den Röhren angebracht sind.

Das größte Problem für Hochgeschwindigkeits-Röhrenzüge ist seit jeher der Luftwiderstand. Er steigt quadratisch zur Geschwindigkeit - so dass ab einem gewissen Tempo der Energiebedarf so groß wird, dass eine weitere Beschleunigung unmöglich ist. Eine Lösung ist, die Luft aus der Röhre zu pumpen, bis sich nahezu ein Vakuum ergibt. "Allerdings ist es unglaublich schwierig, ein Fast-Vakuum in einem Raum aufrechtzuerhalten", räumt Musk ein. "Ganz zu schweigen von einer 700 Meilen langen Röhre mit Dutzenden Haltestellen und Tausenden Kapseln, die jeden Tag ein- und ausfahren."

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Projekt Hyperloop: Der Luftkissenzug
Musks Lösung: Der Luftdruck wird nur so weit gesenkt, dass handelsübliche Pumpen ihn auch im Fall eines Lecks noch aufrechterhalten können. Da dann aber immer noch eine beachtliche Menge Luft in der Röhre ist, ergibt sich schon das nächste Problem: Je schneller der Zug fahren soll, desto größer muss der Durchmesser der Röhre sein. Andernfalls kann die Luft nicht schnell genug zwischen Kapsel und Röhrenwänden hindurchfließen und bremst die Kapsel ab.

Doch auch hierfür will Musk eine Lösung gefunden haben: Ein elektrisches Kompressor-Gebläse in der Spitze der Kapsel soll die Luft durchleiten und so den Druck vor ihr verringern. Dieses System beseitige auch gleich ein weiteres Problem: Es würde Räder überflüssig machen. Die seien bei Geschwindigkeiten jenseits der 1000 km/h ohnehin wenig empfehlenswert, meint Musk. Die Hyperloop-Kapsel schwebe dank des Kompressors auf einem Luftpolster, das nur äußerst geringe Reibung verursache.

Solarzellen sollen mehr als genug Strom liefern

Bliebe noch das Problem mit dem Strom. Um die Kapsel auf ihre hohe Geschwindigkeit zu bringen, wären enorme Energiemengen notwendig, trotz des geringen Luftdrucks in der Röhre. Der Hyperloop soll laut der Designstudie durchschnittlich 21 Megawatt verbrauchen. Solarzellen auf den Röhren könnten aber im Jahresmittel 57 Megawatt bereitstellen - also fast das Dreifache dessen, was der Hyperloop selbst braucht. Mit eingerechnet sei bereits der Strom, der für die Batterien benötigt wird, die den Betrieb auch nachts ermöglichen sollen.

Das alles klingt verlockend - für manche Experten zu verlockend. "Ich halte das Konzept für unrealistisch", sagt Markus Hecht, Professor am Institut für Land- und Seeverkehr der Technischen Universität Berlin. Musks Designstudie hat Hecht sich zuvor nicht einmal angesehen. Er hält drei Probleme, die sich bei ähnlichen Projekten in der Vergangenheit gezeigt haben, für prinzipiell unüberwindbar. "Die Rettung der Passagiere in einem Notfall wäre extrem schwierig", meint Hecht. Hinzu komme das physikalische Problem der Abwärme, das in einer leergepumpten Röhre kaum lösbar sei.

Dann seien da noch die Kosten. "Solche Projekte sind finanziell kaum machbar", meint Hecht. Das hätten frühere Erfahrungen gezeigt, etwa die mit dem Swissmetro-Projekt. Magnetschwebezüge sollten mit mehr als 500 km/h durch Röhren mit niedrigem Luftdruck unterirdisch die Schweiz durchqueren. Im November 2009 aber wurde das bereits weit gediehene Projekt aus Kostengründen begraben.

Erdbebensicherheit fraglich

Fraglich erscheint auch, ob der Hyperloop einem Erdbeben standhalten könnte. Laut der Designstudie soll bei schweren Erdstößen ein Notbremssystem die Kapseln in den Röhren stoppen. Zwar gibt es solche Warnsysteme in manchen Metropolen bereits: Sie nutzen das Phänomen, dass die schnellsten Erdbebenwellen eher harmlos sind. Erreichen sie einen Sensor, gehen per Lichtgeschwindigkeit Signale an Notstopp-Systeme, die Züge anhalten, Ampeln auf Rot schalten oder Gasleitungen schließen. Wenn die langsameren zerstörerischen Scherwellen eines Bebens eintreffen, sind diese Risiken im Idealfall abgestellt.

Der Hyperloop dürfte die Ingenieure aber vor neue Herausforderungen stellen - denn seine enorme Geschwindigkeit führt auch zu einem enorm langen Anhalteweg. Selbst wenn die Kapsel so scharf bremst, dass die Passagiere mit dem doppelten ihres Körpergewichts nach vorn geworfen werden, bräuchte ein 1200 km/h schneller Zug rund 15 Sekunden, um zum Stehen zu kommen - und würde in dieser Zeit mehr als zwei Kilometer zurücklegen.

Um ein solches Bremsmanöver überhaupt zu ermöglichen, müssten die Passagiere natürlich die ganze Reise über angeschnallt bleiben. Zudem bleiben nur in den seltensten Fällen 15 Sekunden zwischen Erdbeben-Vorwarnung und dem Eintreffen der Scherwellen. Was geschähe, wenn die flexible Röhre vom Beben schon durchgeknetet wird, während der Hyperloop noch mit mehreren hundert km/h unterwegs ist, ist in der Designstudie nicht erwähnt.

Mitarbeit: Axel Bojanowski

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insgesamt 170 Beiträge
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1. optional
spon-facebook-10000220808 13.08.2013
Ich halte das Projekt wegen dem angegebenem Problem der Notrettung auch für unmöglich. Aber ich bin gespannt und lass mich überraschen. Als Erster würde ich aber nicht unbedingt in das Ding steigen ;)
2. Als im frühen 19. Jahrhundert die ersten ...
clausbremen 13.08.2013
... Eisenbahnen mit 30 - 40 km/h unterwegs waren, warnten 'Experten' vor der hohen Geschwindigkeit der Bahn, die Menschen auf Dauer kaum aushalten würden ... aber der Fortschritt liess sich nicht aufhalten.
3. Wieder einmal einer dieser typischen SPON Saetze
hdudeck 13.08.2013
...Das System sogar die ungeheuren Mengen an Energie, die für Geschwindigkeiten von bis zu 1200 km/h notwendig sind, selbst produzieren - mit Solarzellen, die über den Röhren angebracht sind
4. Hyperflop
donnerfalke 13.08.2013
Angesichts bestehender Probleme halte ich das Projekt für einen Flop. Allerdings muss man sagen dass jede neue Technologie mit einem Wagnis angefangen, natürlich wünsche ich den Ingenieuren dass das Konzept aufgeht.
5. Bremsweg...
Layer_8 13.08.2013
...ist dann glaube ich sogar fünfeinhalb Kilometer bei 2g... Ansonsten sind solche Projekte doch schon in den 1970ern angedacht worden. Technisch klar machbar, jedoch zu welchem wirklichen Preis? Da will sich doch jemand profilieren, und die Schweizer hatten am Schluss doch nen klaren Kopf :-)
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