^ übersicht Mobilitätskonzepte der Zukunft Teil 2 – Städte miteinander verbinden

10.05.2016 by Tesla3.de

Zu Teil 1 der Serie: Mobilitätskonzepte der Zukunft Teil 1 – Städtischer Verkehr neu gedacht

„Die Zeit wird kommen, in der Menschen in dampfbetriebenen Postkutschen von einer Stadt zur anderen reisen, fast so schnell wie ein Vogel fliegt, fünfzehn oder zwanzig Meilen in der Stunde.“
Oliver Evans, amerikanischer Erfinder 1799

Solange ein funktionsfähiger Teleporter und fliegende Autos noch Zukunftsmusik sind, bleibt die Herausforderung des Fernverkehrs zwischen zwei Städten möglichst viele Menschen in kurzer Zeit, energieeffizient und bei optimaler Taktung von einem Ort zum anderen zu bewegen.
Man kann natürlich wie im Stadtverkehr autonom fahrende Autos und Busse mit elektrischem Antrieb quer durch das Land schicken. Insbesondere elektrische Busse, die mit Ökostrom betrieben werden, sind von den CO2-Emissionen pro Fahrgast praktisch konkurrenzlos, aber sobald Strecken um die 500 Kilometer oder mehr in kurzer Zeit zurückgelegt werden müssen, gibt es interessantere Ansätze.

Der Klassiker in neuem Gewand

Im 16. Jahrhundert bereits als Transportmittel im Bergbau genutzt, dauerte es bis 1804 als die erste Dampflokomotive das Zeitalter schienengebundener Verkehrssysteme für den Personentransport einläutete. Im Laufe des 19. Jahrhunderts entwickelte sich die Eisenbahn zum bedeutendsten vernetzten Verkehrsystem zwischen Städten – mittlerweile existieren weltweit Eisenbahnstrecken mit insgesamt weit über einer Million Kilometern Länge. Der kommerzielle Erfolg von Hochgeschwindigkeitszügen in Europa begann Anfang der 80er-Jahre mit dem französischen TGV (Train à Grande Vitesse), der ab 1982 den Betrieb aufnahm und durch eine optimierte Streckenführung sowie Geschwindigkeiten bis zu 260 km/h die Fahrzeit von Paris nach Lyon auf die Hälfte reduzierte.

Mittlerweile gibt es weltweit mehr als 100 verschiedene Hochgeschwindigkeitszüge, in Deutschland etwa ist das fortgeschrittenste Serienmodell der Velaro von Siemens, der als Weiterentwicklung des ICE 3 Geschwindigkeiten über 400 km/h erreicht und in Russland, China und Spanien bereits im Einsatz ist. Durch diverse Innovationen wird die Technologie immer weiter verfeinert, um den Luftwiderstand und die Reibung zu verringern, die Kurvengeschwindigkeiten und die Effizienz hingegen weiter zu erhöhen. Dem "Mercury Train" sieht man die an Überschallflugzeuge angelehnte, windschnittige Form gut an und mit Doppelstockwagen bietet er viel Platz für seine Fahrgäste:

Mercury Train Außenansicht

Konzept des englischen Hochgeschwindigkeitszugs Mercury Train

Ein weiteres Konzept, das derzeit entwickelt wird, sieht einen Nonstop-Zug vor, an den sich leichte Zubringer-Shuttles ankoppeln und nach dem Umstieg der Passagiere wieder abkoppeln und zum Bahnhof zurück fahren. Die Passagiere werden quasi "fliegend" übergeben, was die Transportzeiten und die Energiebilanz verbessern soll. In diesem Video kann man sehen, wie das Umsteigen geplant ist: http://youtube.com
Aufgrund des zusätzlichen Platzbedarfs für die Shuttle-Strecken ist es fraglich ob sich dieses Konzept im dichtbesiedelten Europa durchsetzen kann. Beim Platzbedarf können die beiden folgenden Verkehrsmittel deutlich mehr überzeugen.

Leise über den Gleisen schweben

Die Entwicklung der Magnetschwebebahn begann bereits in den 20er-Jahren des letzten Jahrhunderts im Deutschen Reich, wurde aufgrund des zweiten Weltkriegs dann auf Eis gelegt und erst in den 60er-Jahren wieder aufgenommen. Magnetschwebebahnen sind bei hohen Geschwindigkeiten durch die Bauweise leiser und energieeffizienter als die Eisenbahn, zudem sind aufgrund des Antriebs extreme Beschleunigungen und Verzögerungen möglich. Ein weiterer Vorteil ist der niedrige Verschleiß der Trasse, da durch das Schweben des Zugs keine Reibung entsteht. Als größte Nachteile sind die hohen Anschaffungskosten, die komplexe Technik und die Inkompatibilität zu bestehender Bahninfrastruktur zu sehen.

Nachdem die Kosten für die geplanten innerdeutschen Trassen aufgrund gestiegener Rohstoff- und Baukosten zu explodieren drohten, die Eisenbahn immer schneller und das Fliegen deutlich billiger wurde, gab man nach einem schweren Unfall mit 23 Toten die Technologie in Deutschland letztendlich auf. Das letzte Relikt dieser Zeit ist die weltweit einzige in Shanghai befindliche, 30 km lange kommerzielle Strecke der deutschen Magnetschwebebahn "Transrapid", die als Flughafentransfer allerdings hoch defizitär und aufgrund günstigerer Verkehrsmittel wenig beliebt ist.

Transrapid im Emsland

Transrapid auf der Versuchsstrecke im Emsland

Die Technologie selbst ist allerdings noch nicht beerdigt worden, so wird etwa in Japan an der Magnetschwebebahnlinie "Chuo-Shinkansen" von Tokio über Nagoya bis nach Osaka gebaut, die mit 438 km geplanter Länge und einem sehr hohen Tunnelanteil neue Rekorde auch bei den Baukosten aufstellen wird. Ein Teilabschnitt soll zu den olympischen Spielen 2020 bereits in Betrieb gehen, um die Weltöffentlichkeit darauf aufmerksam zu machen.
In China möchte man die Technologie für ein Stadtbahnnetz nutzen, die mit 120 km/h relativ langsam unterwegs sein wird, dafür aber deutlich leiser als schienenbasierte Systeme und aufgrund der Ständerbauweise mit weniger Platzbedarf auskommt. Gestritten wird derzeit noch über die schwer abschätzbaren gesundheitlichen Folgen und die Grenzwerte der Belastung durch Magnetfelder.

Auf Luftkissen durch die Vakuum-Röhre

Einen in dieser Zusammenstellung völlig neuen Ansatz hat der Tesla-CEO Elon Musk mit seiner Hyperloop-Idee ins Spiel gebracht, die als offenes Entwicklungskonzept im August 2013 veröffentlicht wurde. Ähnlich einer Rohrpost sollen Kapseln mit Geschwindigkeiten um die 1200 km/h, also knapp unter dem Überschall, auf Luftkissen durch eine stark evakuierte Röhre reisen. Als Antrieb nutzt der Hyperloop – ähnlich der Magnetschwebebahn – einen elektromagnetischen Langstator-Linearmotor. Der entscheidende Unterschied im Antrieb ist die Nutzung des sog. Inductrack-Systems, einer passiven Schwebetechnik auf Aluminium-Schienen, die ausfallsicherer, kostengünstiger, energieeffizienter und somit wirtschaftlicher ist als die bisher verfolgten Ansätze:

Vergleich Inductrack und Transrapid

Die neue Inductrack-Technologie könnte dem Magnetschwebesystem endgültig zum Durchbruch verhelfen

Das visionäre Konzept sieht es vor eine höhere Geschwindigkeit als Flugzeuge bei einem günstigeren Fahrpreis als von der Eisenbahn gewohnt zu erreichen – mehrere Teststrecken befinden sich aktuell in den Vereinigten Staaten im Bau.
Der erste Beschleunigungstest eines Hyperloop-Zuges ist für diesen Mittwoch geplant, allerdings noch außerhalb einer Röhre. Der Kostenvorteil soll sich unter anderem durch die geringeren Landerwerbskosten, durch stark reduzierten Aufwand für die Ebnung der Strecke und durch weniger aufwändige Fundamente ergeben. Landerwerbskosten machen einen Großteil der Kosten für den Bau einer Eisenbahnstrecke aus und sollen beim Hyperloop durch weitgehende Führung der Strecke auf bestehendem Autobahngelände und den verhältnismäßig geringeren Flächenbedarf der Stützen minimiert werden.

Hyperloop Aufbau

Der Hyperloop gleitet auf einem durch Kompressoren erzeugten Luftkissen im Teilvakuum

Durch die Streckenführung auf Stützen mit variabler Höhe muss nicht großflächig Gelände abgetragen oder aufgeschüttet werden. Mit einem vorgesehenen Leergewicht der Kapseln zwischen 3 und 4 Tonnen sind die Ansprüche an die Fundamente wesentlich geringer als für einen typischerweise hunderte Tonnen schweren Hochgeschwindigkeitszug. So wiegt ein ICE 3 etwa eine Tonne pro Sitzplatz, beim Hyperloop wären es nur noch 150 bis 200 kg.

Da bisher noch kein auf diesem seit 1812 grundlegend bekannten Vakuumröhren-Prinzip basierendes Konzept tatsächlich umgesetzt wurde und die erste Vorstellung der Inductrack-Schwebetechnik vor weniger als 20 Jahren erfolgte, bleibt es spannend ob die finanziellen und technologischen Annahmen unter Berücksichtigung von Sicherheitsvorgaben den Sprung in den kommerziellen Betrieb schaffen.

Fazit

Mit der Magnetschwebebahn und dem Hyperloop existieren zwei interessante Ansätze um Städte innerhalb der Landesgrenzen näher zusammen zu rücken und eine Alternative zur flexiblen, aber zumindest in Deutschland viel zu langsam verkehrenden Eisenbahn zu schaffen.
Welche dieser Ansätze auch kommerziell im großen Stil Sinn machen, das wird sich in den nächsten Jahren zeigen. Für die Verbindung kleiner und mittelgroßer Städte wird auch zukünftig ein Netz an Eisenbahnen und elektrisch betriebenen Bussen unverzichtbar bleiben. Eine weitere interessante Technologie zur Reduzierung von Lärm und Abgasen sind elektrisch angetriebene Flugzeuge, die im nächsten Teil der Serie im Rahmen der länderübergreifenden Mobilität näher beleuchtet werden.

Wie ist eure Meinung? Hinterlasst mir doch einen Kommentar unter diesem Blogeintrag, das geht auch als Gast.

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