Een futuristische nieuwe manier van vervoer: haalbaar of hype?
Het oorspronkelijke idee is afkomstig van de Amerikaanse raketpionier Robert Goddard, ruim een eeuw geleden, maar het concept van de Hyperloop beleefde in 2012 een spectaculaire herstart. Toen lanceerde technologie-visionair, elektrische auto- en rakettenbouwer Elon Musk zijn voorstel voor een vervoersmiddel dat met honderden kilometers per uur door vacuüm getrokken buizen onder zou schieten. Door de lage druk is de luchtweerstand heel klein, en worden snelheden van 700 tot 1200 kilometer per uur mogelijk.
Door Bruno van Wayenburg • 11 december 2023
© Ontwerpwerk
Musk-aanhangers, ingenieurs op zoek naar een missie en vervoers-visionairen sprongen bovenop het idee, en binnen tien jaar waren tientallen universiteiten, startups en zelfs een enkel speciaal aan Hyperloop gewijd onderzoekslab volop bezig met het idee. Daaronder het Nederlandse studententeam Delft Hyperloop en de startup Hardt Hyperloop in Rotterdam. In Groningen verrijst een testcentrum.
Zelfs vervoersgiganten als Deutsche Bahn publiceerden gunstige schattingen van de technische mogelijkheden en de kosten, maar de vraag is: kan Hyperloop werkelijk een ‘vijfde vervoersmodaliteit’ worden, naast auto, boot, vliegtuig en trein: emissievrij, stil, bescheiden in ruimtebeslag en met genoeg capaciteit om de sterk stijgende vraag naar vervoer op te blijven vangen?
© Maus Bullhorst
Mars Geuze
Hardt Hyperloop
‘Dit was onze eerste iteratie’, zegt Mars Geuze, Chief Commercial Officer (CCO) van de startup Hardt in Rotterdam. Hij staat bij een brug-achtige metalen constructie, waaronder een karretje geparkeerd staat. Bovenop en aan de zijkanten het karretje zitten grote elektromagneten, op centimeters afstand van rails die onder de brug hangen en aan de zijkanten bevestigd zijn. ‘Dat is puur staal, daar zit niets slims in’, zegt Geuze over de rails. Als het hele systeem aangeschakeld wordt, springt het karretje ineens de lucht in, om onder de brug te blijven zweven.
‘De magneten trekken zich naar het staal toe omhoog’, legt Geuze uit. 4000 keer per seconde wordt afstand tot de baan gemeten, en door de magneetkracht harder of zachter te zetten, blijft het karretje op één hoogte zweven. De magneten en rails aan de zijkant dienen om het karretje in het midden te houden.
20 meter lange voertuigen
Dit is het principe van Hardts hyperloop dat als het aan Geuze ligt uiteindelijk een revolutionaire vorm van personenvervoer moet worden. Het bedrijf past dit toe op voertuigen van zo’n 20 meter lang, die door een buis schieten waarin de luchtdruk is teruggebracht tot een duizendste van de normale luchtdruk. ‘Dat is laag, maar wordt in de vacuümindustrie nog niet als echt vacuüm gezien’, zegt Deuze.
De voertuigen bieden plaats aan zo’n 30 passagiers, en zouden mensen op den duur met zo’n 700 kilometer per uur van A naar B moeten vervoeren. In een PR-video van Hardt verschijnen de reistijd Amsterdam-Berlijn op een scherm in een fraai vormgegeven terminal: vertrek 12:10, aankomst 1.05. Nog geen uur.
Maar daarvoor moet nog wel een massa aan technische problemen opgelost worden. Hoe ga je passagiers laten instappen? ‘Met deuren in de buis die heel precies aansluiten op die in het voertuig, heel goed afgedicht met een soort rubber’, zegt Geuze. Hoe drijf je het voertuig aan? (‘Het trekt zichzelf naar voren met magneten langs stalen schoenen in de baan’). Wat doe je bij grote lekken of andere problemen in de buis? (’segmenteren met schotten die je af kunt sluiten, en de voertuigen razendsnel afremmen’).
Van spoor wisselen
Eén probleem claimt Hardt al opgelost te hebben: hoe wissel je van spoor? ‘Dat kun je doen door bij een splitsing één van de twee zijrails te kiezen: de linker of de rechter’, zegt Geuze. Hardt demonstreerde dit in 2019 op een testbaan.
Het voordeel is dat het voertuig zelf zijn route kan kiezen, zegt Geuze, en dat biedt weer mogelijkheden om Hyperloop flexibeler te maken dan het huidige spoor. ‘Als je één voertuig vol passagiers hebt die van A naar B willen is dat in principe al genoeg vraag.’ Over de precieze inrichting van zo’n netwerk zullen nog wel knopen doorgehakt moeten worden: stap je in op de hoofdader, of werk je met op- en afritten om op snelheid te komen en af te remmen?
Ook materieel is de infrastructuur een stuk geavanceerder dan spoor: kilometers buis op bijna-vacuüm. ‘Aan de andere kant: buizen zijn maar 3,5 meter breed, dus ze nemen minder ruimte in dan spoorwegen’, zegt Deuze, die stelt dat het netwerk op den duur 30 procent goedkoper kan zijn dan hogesnelheidsspoor. ‘Het netwerk kan zich terugverdienen met normale ticketprijzen’, belooft hij.
Groeiende vraag naar vervoer
Sterker nog, Hyperloop is volgens Geuze onvermijdelijk om de sterk groeiend vraag naar vervoer op te lossen. ‘Schiphol verwacht een vraaggroei van 180 procent, maar moet krimpen. Met elektrische vliegtuigen ga je dat niet oplossen.’ Hyperloop-verbindingen kunnen concurreren met vluchten over afstanden tot 2500 kilometer, dat is 70 procent van de vraag.
Er moet hoe dan ook geïnvesteerd worden in Europese infrastructuur, zegt hij, en dan is Hyperloop de beste optie, al is die dan niet voor morgen. Geuze voorspelt dat we rond 2030 de eerste korte stukjes per Hyperloop kunnen reizen, lokaal of in een testomgeving. ‘Maar pas tussen 2035 en 2040 zul je de eerste contouren van regionale netwerken zien. Dit is een marathon, niet een sprint.’
Karel van Dalen
Faculteit Civiele Techniek en Geowetenschappen
‘Mijn expertise is dynamica van constructies, dus dan gaat het bijvoorbeeld over trillingen van de hyperloop-buis en de palen waar die op staat, zegt Karel van Dalen, onderzoeker bij de faculteit Civiele Techniek, ‘en de Hyperloop is vanuit dat oogpunt heel boeiend. Met die snelheden kunnen er golven opgewekt worden vergelijkbaar aan de hekgolf van een schip, die door de grond trekken’.
Van Dalen werkt samen met een postdoc-onderzoeker aan simulaties van dergelijke effecten, die de Hyperloop minder efficiënt kunnen maken, en hinderlijk voor de omgeving.
Een ander effect bestaat uit zijn trillingen van het voertuig in de buis. ‘Bij deze snelheden zijn zulke trillingen mogelijk instabiel, wat betekent dat ze steeds sterker worden. En dat kan tot materiaalmoeheid leiden, of zelfs tot gevaarlijke situaties, waarbij het voertuig tegen de buis dreigt te botsen.’
Emissievrij
‘Ik vind dit onderwerp inhoudelijk fascinerend. Is het haalbaar? Wat moet er daarvoor gebeuren? Hoe zorgen we dat dynamische effecten zo veel mogelijk onderdrukt worden? , Maar ook het feit dat ik kan meewerken aan het ontwikkelen van een compleet nieuwe vervoerstechnologie, die mogelijk helemaal groen kan zijn.’
Als de elektriciteit voor Hyperloop duurzaam opgewekt wordt, kan het tijdens de operationele fase CO2-emissievrij zijn, zegt Van Dalen. ‘De uitdaging zit hem in de constructiefase. Kunnen we het ook zonder emissies bouwen.’ Aangezien voor de Hyperloop duizenden kilometers buis nodig zijn, terwijl we volgens klimaatafspraken al in 2050 emissievrij moeten bouwen.’
Serieuze optie
Het kan, denkt Van Dalen. De buizen zijn gemaakt van staal of bijvoorbeeld van vezelversterkte polymeren, bij de palen en fundering zal beton nodig zijn. ‘In groen staal, worden flinke stappen gemaakt, groen beton is nog wat onzekerder.’
Eigenlijk zou er veel meer onderzoek gaande moeten zijn, vindt Van Dalen, ‘ze zijn er wel, maar het zijn er niet veel, vooral op Europees niveau. Dat verbaast me eigenlijk.’ Inmiddels is Hyperloop een serieuze optie, zegt hij. ‘Het is de hype ontstegen. Als je als onderzoeker impact op dit onderwerp wilt hebben, moet je het nu doen. Nu kun je nog significant bijdragen aan de ontwikkeling.’
Wijnand Veeneman
Faculteit Technologie, Bestuur en Management
‘Laten we eerst vaststellen dat het fantastische technologie is’, zegt Wijnand Veeneman, expert op het gebied van mobiliteit en infrastructuur bij de faculteit Techniek, Bestuur en Management, ‘als je inderdaad zwevend door een vacuüm kunt schieten dan kun je snelheden halen die in de buurt komen van vliegtuigen, zonder dat je zo veel energie hoeft te stoppen in dat vliegtuig in de lucht houden.’
Veeneman begeleidde meerdere afstudeerders op dit onderwerp, zegt hij, ‘maar er zijn nog wel wat ingewikkeldheden, en die zijn niet overal hetzelfde. Zo maakt het bijvoorbeeld nogal wat verschil of je het aanlegt in een volgebouwde omgeving als Schiphol of, zeg, in een nieuw aan te leggen stad. ‘Als je met niets begint, dan heb je wat betreft ruimtelijke ordening veel meer mogelijkheden. Dus dan is ook de business case anders.’
Last mile
‘Voor de Hyperloop, zelfs als je hem aansluit op een spoornetwerk, moet je voor die last mile, naar bijvoorbeeld de terminal van Schiphol, ook een vacuümbuis aanleggen, en de kostprijs is in dat volle gebied een stuk hoger dan op het platteland. Ook zijn er in Europa daar ontwikkelde concurrerende systemen, zoals bijvoorbeeld het spoorwegnet.’
Toch is er wel degelijk ruimte voor het concept, denkt Veeneman. Mensen zijn te veel gefocust op een ja-nee-antwoord. ‘Het is óf bullshit, of fantastisch. Maar dat is niet hoe technologieontwikkeling functioneert.’ Eerst zal Hyperloop alleen in bepaalde omstandigheden en niches bruikbaar zijn, verwacht Veeneman.
Sagrada Família
‘Als ik kijk naar de beloftes die innovatoren in de Hyperloop-wereld doen, dan denk ik: ja, sorry, maar nee. En ik denk eerlijk gezegd dat zij dat ook wel weten, maar ze moeten wel, anders stopt de financiering. Het is als het bouwen van de Sagrada Família, iets fantastisch dat pas op de lange termijn zijn werkelijke gebruik gaat vinden. Maar je weet: als je daar nu niet aan begint, ben je over 150 jaar ook niet klaar.’
