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Die Leute wollen beschissen werden - Hyperloop

Im Jahr 2012 kündigte Paypal-Milliardär Elon Musk etwas an, was das Reisen revolutionieren sollte: eine Magnetbahn in einer Vakuumröhre, die zum Beispiel die etwa 560 Kilometer lange Strecke von Los Angeles nach San Francisco in 35 Minuten bewältigen könne – und das zu Ticketpreisen von 25 US-Dollar, weil der Bau viel billiger wäre als etwa die geplante Schnellzugstrecke zwischen den beiden Städten. Zudem sollen Solarzellen auf der Röhre mehr Strom generieren, als das System verbraucht. Der Name: Hyperloop.

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Zudem eröffnete er, dass er Hyperloop nicht monopolisieren wolle, sondern das System auch von anderen umgesetzt werden könne, um somit die Verbreitung zu beschleunigen und die neue Ära der Transporttechnologie in einem großen Maßstab einzuläuten.

Und prompt fing der Hype in den Medien an, ähnlich wie bei den Solarstraßen, über die ich bereits schrieb, und überall fantasierten einflussreiche Menschen über Hyperloopstrecken in ihrer Nachbarschaft. Auch der Hamburger Hafen soll eine eigene Hyperloopstrecke kriegen, denn offenbar war alles, was dem Hafen bislang fehlte, die Möglichkeit, Container mit 1200 km/h abzutransportieren, weil bei Waren, die mit großen, langsamen Schiffen monatelang über die Weltmeere transportiert wurden, natürlich auf der letzten Strecke jede Minute zählt.

Wie man sicherlich schon daran merkt, dass ich über den Hyperloop in einer Artikelreihe namens „Die Leute wollen beschissen werden“ schreibe, bin ich skeptisch. Doch bevor ich auf die konkreten Gründe dafür eingehe, möchte ich einen kleinen Blick in die Geschichte werfen.

Elon Musk hat nämlich die Kunst perfektioniert, als technologischer Visionär zu gelten, ohne tatsächlich viele originelle technologische Visionen zu haben. (Die Umsetzung und Lösung aller technischen und physikalischen Probleme überlässt er sowieso seinen Ingenieuren, die dann versuchen müssen, seine voreiligen Ankündigungen in der Öffentlichkeit irgendwie mit Substanz zu füllen.) Bei SpaceX war es die Idee der landenden und somit wiederverwertbaren Raketenstufe, die schon vorher in Comicheften und Science-Fiction-Filmen auftauchte und in der Praxis zum Beispiel bereits von McDonnell Douglas in den 90er Jahren oder Jeff Bezos’ Blue Origin im Jahr 2015 ausprobiert wurde. (Mehr über SpaceX kann man im Blog von Bernd Leitenberger nachlesen.) Der Elektroautohersteller Tesla wurde von Elon Musk aufgekauft, erst im Nachhinein bezeichnete er sich als Mitgründer. Die Solar-Dachziegel, die Tesla vor einigen Jahren ankündigte, sind so visionär, dass schon zum Zeitpunkt der Präsentation andere Unternehmen derartige Dachziegel bereits im Handel anboten. Musks Tunnelbohrunternehmen The Boring Company verspricht revolutionäre Billig-Preise, die so ziemlich genau dem mittleren Marktpreis entsprechen, weil die Firma auch nur normale Tunnelbohrmaschinen einkauft. Und nun haben wir den Hyperloop. Kurz gesagt: Die visionärste Leistung von Elon Musk hierbei ist der Name.

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Ganz am Anfang: pneumatisch angetriebene Züge.

Schon als die U-Bahn in London geplant wurde, hatte man die Idee, die Passagiere in Kapseln zu befördern, die durch Pressluft durch die Röhre gedrückt werden, so wie bei einer Rohrpost. Derartige Systeme waren im 19. Jahrhundert in einigen britischen Städten im Betrieb. Auch der früheste Vorläufer der New Yorker U-Bahn basierte auf so einem pneumatischen Antrieb und beförderte ab 1870 für drei Jahre Passagiere.

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Hier schon konkret: Züge fahren durch Röhren in einem Vakuum, um große Geschwindigkeiten erreichen zu können.

Der amerikanische Raketenpionier Robert Goddard (der später die erste Flüssigkeitsrakete der Welt starten sollte) beschrieb um 1904 (und genauer 1909) einen „Vac-Train“, einen Zug, der auf Magneten durch eine Vakuumröhre fahren und so hohe Geschwindigkeiten erreichen sollte, dass die Strecke von Boston nach New York in 12 Minuten bewältigt werden könnte. 1981 war es dann der Physiker Gerard Kitchen O'Neill, der in einem Buch über die mögliche Zukunft von Magnetzügen in unterirdischen Vakuumtunneln schrieb.

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Andere Vorschläge gingen nicht ganz von einem Vakuum aus, sodass man für den Antrieb große Propeller nutzen kann.

Man muss aber nicht einmal in die USA schielen: Nach ersten Ideen in den 70er Jahren begann man 1992 in der Schweiz mit dem Projekt Swissmetro, durch das die wichtigsten Städte der Schweiz mit solchen schnellen Vac-Trains verbunden werden sollten. Das Projekt ging allerdings mangels Unterstützung im Jahr 2009 ein. Ein Jahr später (und immer noch zwei Jahre vor Elon Musks Ankündigung) berichtete man von chinesischen Plänen der Jiaotong-Universität Shanghai zum Bau eines Vac-Trains.

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Mehr Sci-Fi geht kaum: Züge in Glasröhren. Man hört fast die Futurama-Titelmelodie.

Es ist also ein bisschen schleierhaft, warum Elon Musk als Visionär die öffentliche Begeisterung für eine Idee anfachte, die seit über 100 Jahren immer wieder ohne handfeste Resultate gewälzt wurde.

Kann aber diesmal der Knoten platzen und Hyperloop all diese Versprechen erfüllen, die durch die Medien geistern? Oder werden diese Hoffnungen enttäuscht und die Hyperloop-Projekte sterben nach und nach einen langsamen Tod, wenn das Interesse abflaut und die Herausforderungen (und die Kosten) zu groß werden?

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Auch in der Sowjetunion machte man sich Gedanken über derartige Technologien.

Im Prinzip besteht Hyperloop aus zwei bekannten Technologien, die zusammengeklatscht werden: Magnetschwebebahnen und Vakuumkammern. Reden wir zunächst über Magnetschwebebahnen.

Maglev-Züge wurden ernsthaft ab den 60er Jahren des 20. Jahrhunderts entwickelt, weil man bei herkömmlichen Zügen die Rollreibung der Räder und deren Schwingungen bei höheren Geschwindigkeiten als Hemmnisse dabei ansah, sie immer schneller fahren zu lassen. Mehrere Länder bauten und erprobten derartige Maglev-Züge; Deutschland war mit dem Transrapid in den 80er und 90er Jahren einer der Technologieführer und Politik und Wirtschaft zeichneten zunächst Bilder einer Zukunft mit Transrapidstrecken quer durch die Republik. (Kommt mir irgendwie bekannt vor.) Allerdings hatte man in der Zwischenzeit große technische Fortschritte bei den normalen Schnellzügen gemacht, wodurch man also auch auf herkömmlichen Gleisen hohe Geschwindigkeiten erreichen und dennoch stabil fahren konnte. Der Transrapid galt nun mit seinen eigenen Strecken als zu teuer und zu unflexibel, und man verkaufte die Technik an die Chinesen, die damit allerdings bislang auch nicht mehr machten, als einen Flughafenzubringer in Shanghai zu bauen. Die Weiten Chinas werden indes mit herkömmlichen Schnellzügen erschlossen.

Schon jetzt kann man sich also fragen: Wenn uns normale Magnetschnellzüge zu teuer und zu unflexibel waren, warum sollten Magnetschnellzüge mit zusätzlicher Technologie billiger und praktischer sein?

Will man die Magnetschnellzüge in (Fast-)Vakuumröhren fahren lassen, kommt eine ganze Reihe weiterer technischer Probleme hinzu, die das ganze Vorhaben nicht nur teurer, sondern auch gefährlicher machen.

Das beginnt schon damit, dass so eine Hyperloopröhre, die über 500 Kilometer Länge erreicht, mal eben die größte Vakuumkammer der Welt ist, und zwar um Größenordnungen gewaltiger als die bisher realisierten. (Die größte Vakuumkammer derzeit ist laut Musk der Large Hadron Collider in der Schweiz, dessen Beschleunigerring einen Umfang von etwa 26,6 Kilometern hat, wobei dessen Röhren viel kleiner sind. Andere halten eine NASA-Testeinrichtung in Ohio mit einem Volumen von 30.000 Kubikmetern für die größte Vakuumkammer der Welt.) Allein dieses Vakuum herzustellen und zu erhalten, wird nicht wenig Energie verbrauchen. Zählt man den Fahrstrom für die Hyperloop-Passagierkapseln hinzu, wird es wohl eher illusorisch sein, den Energiebedarf mit Solarzellen auf den Röhren zu decken.

Dann muss man sich überlegen, wie man dieses Vakuum überhaupt erhalten kann: Die Röhre müsste aus Stahl sein, denn Beton ist zu porös, um daraus eine Vakuumkammer zu machen. Stahl dehnt sich allerdings bei Hitze aus und zieht sich bei Kälte zusammen, weswegen selbst vergleichsweise kurze Stahlbrücken Ausgleichstellen brauchen, in die sie sich ausdehnen können, wenn es warm wird. Bei einer 500 Kilometer langen Strecke aus Stahl kann ein Temperaturunterschied von 20 Grad Celsius bereits über 120 Meter Längendifferenz bedeuten. Solche Bewegungen auszugleichen und im selben Moment dafür zu sorgen, dass die Röhre luftdicht bleibt, ist eine enorme technische Herausforderung – und die Lösung wird sicherlich nicht billig.

Einschub: Vielleicht fragen sich jetzt einige, wie man es bei normalen Eisenbahnschienen hinkriegt, dass die nicht anfangen, bei großer Hitze Wellen zu schlagen. Das war früher durchaus ein Problem, heute allerdings verankert man die Schienen so fest an den Schwellen, dass sie sich nicht bewegen können, auch wenn sich dabei gewisse Spannungen in ihnen aufbauen. Bei größeren Strukturen (wie etwa Röhren, in denen Züge fahren sollen) kann man das so allerdings nicht machen, schon aus Kostengründen.

Die Entscheidung, die Passagiere in einer Röhre mit einem (annähernden) Vakuum reisen zu lassen, hat natürlich auch weitere Auswirkungen. Die Kapseln müssen wie Raumschiffe abgedichtet sein und eigene Lebenserhaltungssysteme mitführen – inklusive Reservesystemen, damit die Fahrgäste bei einer Fehlfunktion nicht ersticken. Sollte die Kapsel in einer Röhre stehenbleiben, gibt es schließlich keine Möglichkeit, auf der Strecke auszusteigen. Ein medizinischer Notfall kann nur dann bewältigt werden, wenn die Kapsel es zu einem Bahnhof schafft. Ein großer Riss in der Außenhülle der Kapsel wäre fatal.

Unter Sicherheitsaspekten ist der Hyperloop ein Alptraum. Ein Selbstmordattentäter könnte wie bei einem Flugzeug als Passagier auch alle seine Mitreisenden umbringen, indem er die Außenhülle beschädigt oder die Systeme der Kapsel zerstört. Es wären also ähnliche Sicherheitsvorkehrungen wie an Flughäfen nötig – was den Zeitgewinn gegenüber herkömmlichen Eisenbahnen wieder relativiert. Es bringt schließlich wenig, wenn die Fahrt nur eine halbe Stunde dauert, man aber zwei Stunden vorher am Ausgangspunkt sein muss, um die nervigen Sicherheitskontrollen zu passieren.

Aber damit hört es nicht auf: Sollte die Röhre selbst größeren Schaden nehmen, könnten womöglich sämtliche Reisenden in dieser Röhre getötet werden. Die Luft würde mit so einer Heftigkeit in das Vakuum der Röhre einfließen, dass sie die ersten Kapseln mit der Wucht der Druckwelle einer Atombombe trifft. Die Kapseln dahinter wiederum würden nicht nur mit der Luft, sondern auch mit den Trümmern der vorherigen Kapseln kollidieren. Es muss aber nicht mal ein Leck geben. Sollte die strukturelle Integrität der Röhre beeinträchtigt sein, könnte das auch einfach dazu führen, dass der äußere Atmosphärendruck sie zusammenquetscht. Das ist etwas Neues: Selbst der Luftverkehr ist nicht so anfällig, dass ein Problem gleich sämtliche Flugzeuge auf einer bestimmten Route abstürzen ließe. Beim Hyperloop hingegen müsste ein Erdbeben oder ein Terroranschlag nur ein oder zwei Stützen der Röhren einstürzen lassen, um die gesamte Strecke in eine Todesfalle zu verwandeln.

Heißt das, dass der Hyperloop unmöglich ist? Nein. Die technischen Herausforderungen lassen sich sicherlich lösen. Ein Risiko wird aber immer bleiben, denn die Gesetze der Physik kann man nicht ändern. Die Frage ist: Ist der Hyperloop dann noch praktikabel? Die kurze Auflistung der Probleme dürfte jede Illusion zerstört haben, dass der Hyperloop billiger werden könnte als eine normale Bahnstrecke. Und ob eine höhere Geschwindigkeit wirklich erstrebenswert genug ist, um die Investition zu rechtfertigen? Eine Reise wird nicht einfach nur dadurch besser, dass sie schneller vorbei ist. (Die neuen ICE 4 der Deutschen Bahn sind langsamer als die ICE 3, also scheint diese Erkenntnis bei der Bahn angekommen zu sein.) Auch Überschallflugzeuge wie die Concorde oder die Tu-144 sind gefloppt, weil sie zu teuer im Betrieb waren, andere Konkurrenzprojekte wie die Boeing 2707 oder die Lockheed L-2000 wurden gar nicht erst gebaut. Hyperloop ist nette Science-Fiction, aber nicht das Transportsystem der Zukunft.

Es gibt noch ein weiteres Verkehrsprojekt von Elon Musk, welches dank eines ähnlichen Namens in den Medien oft mit Hyperloop verbunden oder gar verwechselt wird: The Loop. The Loop ist allerdings eine Idee von Musk, mit der er den Individualverkehr revolutionieren und nebenbei die Kompetenz seines Tunnelbauunternehmens nutzen möchte.

Dabei sollen Leute mit ihren Autos über Aufzüge in den Untergrund abgelassen werden, wo die Autos dank elektrisch angetriebener Rahmen automatisiert durch Tunnel bis zum Ziel fahren, um dort wieder über einen weiteren Aufzug an die Oberfläche gebracht zu werden. Musk schwärmte von Aufzügen in privaten Garagen, die mit dem Tunnelsystem verbunden sind, aber auch von öffentlichen Aufzügen in den Innenstädten. Mit großem Medieninteresse wurde die Eröffnung eines 3 Kilometer langen Testtunnels am SpaceX-Hauptquartier in Los Angeles im Dezember 2018 verfolgt, in dem man eher gemächliche Testfahrten im bereitgestellten Tesla unternehmen kann.

Obwohl es vollkommen untypisch für mich ist, muss ich lästern: Musk will die ineffizienteste U-Bahn der Welt bauen und lässt sich dafür feiern. Eine normale U-Bahn ist ziemlich schwer, und die Elektromotoren müssen ganz schön viel leisten, um sie zu beschleunigen. Pro Fahrgast gerechnet ist das Verhältnis allerdings immer noch wesentlich günstiger als bei einem normalen Auto. Es ist also bei The Loop auch mehr Energie nötig, um die gleiche Personenzahl (und ihr Gefährt) auf die gleiche Geschwindigkeit zu bringen. Der Platzbedarf ist bei einer U-Bahn ebenfalls kleiner. Ein moderner, knapp 100 Meter langer U-Bahn-Zug der Baureihe H aus Berlin hat eine Kapazität von fast 750 Fahrgästen, eine Autokolonne mit gleich vielen Passagieren wäre ungleich länger, selbst wenn die Autos in Zweierreihen stünden.

Durch den höheren Platzbedarf braucht man auch mehr Tunnelröhren, um ähnliche Passagiermengen in Stoßzeiten zu bewältigen, und die finanzielle und technische Herausforderung, womöglich auch noch Anbindungen zu einzelnen Wohn- und Geschäftshäusern zu buddeln und so im Prinzip eine ganze Stadt zu unterkellern, lässt sich wohl nur schwer korrekt quantifizieren. Zudem wäre es auch nur eine Frage der Zeit, bis irgendein Betrunkener in den offenen Fahrstuhlschacht eines öffentlichen Loop-Aufzugs fällt und sich den Hals bricht, während ein Fahrzeug ins Tunnelsystem einfahren oder es verlassen möchte. Gerade bei den klagewütigen Amerikanern und den dort üblichen Schadenersatzforderungen in hundertfacher Millionenhöhe würde ich es mir dreimal überlegen, so ein System zu betreiben.

Was ich mir eher vorstellen kann, sind aufgemotzte Rohrpostsysteme (wenn auch nicht mehr auf Pressluftbasis), mit denen kleinere Fracht unterirdisch zwischen großen Hubs wie etwa Frachtumschlagplätzen, Post- und Einkaufszentren befördert wird. Für den Individualverkehr sehe ich hingegen keine realistischen Chancen, was das Loop-Konzept angeht.

Elon Musk ist ein Phänomen. Er ist einer der Gründer von Paypal, aber anders als sein Kollege Peter Thiel wird er allgemein verehrt, und das sogar so sehr, dass er mehrmals in „Star Trek: Discovery“ als Lichtgestalt erwähnt wird. Es hat durchaus etwas Erfrischendes, wenn er sich wie ein kleines Kind für Science-Fiction-Ideen und deren mögliche Umsetzung in der Realität begeistern kann. Ich fürchte allerdings, wenn er weiterhin so leichtfertig Erwartungen schürt, die nicht realistisch zu erfüllen sind (wie etwa auch seine ambitionierten Marslandepläne), werden diese Erwähnungen noch schlechter altern als die Vorhersage des 3. Weltkriegs für das Jahr 1997, die in der ersten Star-Trek-Serie getätigt wurde.

Im ersten Teil dieser Artikelreihe ging es um Solarstraßen.

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