Rekord für den längsten Hyperloop-Versuch an der EPFL gebrochen

Das Projekt LIMITLESS (Linear Induction Motor Drive for Traction and Levitation in Sustainable Hyperloop Systems), das von der EPFL, der Hochschule für Wirtschaft und Technik Waadt (HEIG-VD) und Swisspod Technologies durchgeführt wird, zielt darauf ab, ein nachhaltiges und effizientes zukünftiges Transportsystem auf Basis einer leichten Infrastruktur zu schaffen. Das Konsortium hat einen wichtigen Meilenstein erreicht, indem es das Äquivalent einer 141,6 km langen Hyperloop-Strecke (11,8 km im verkleinerten Massstab) in Originalgrösse und Spitzengeschwindigkeiten von bis zu 488,2 km/h (40,7 km/h im verkleinerten Massstab) in einer kontrollierten Niederdruckumgebung realisiert hat. Die Ergebnisse wurden kürzlich im Rahmen des Hyperloop Day an der EPFL vorgestellt.

Dieser Rekord wurde in der Hyperloop-Testanlage an der EPFL aufgestellt. Diese hochmoderne Struktur, die als kreisförmige Schleifenbahn konzipiert ist, unterstützt das Rapid Prototyping und das Testen verschiedener Technologien, die für den Hyperloop erforderlich sind. Die Infrastruktur hat einen Durchmesser von 40 Zentimetern und einen Umfang von 125,6 Metern. Es handelt sich um eine verkleinerte Version (1:12) des in der EPFL-Doktorarbeit von Denis Tudor, dem CEO von Swisspod, beschriebenen Hyperloop-Systems, die eine direkte Korrelation zwischen den Testergebnissen und der Leistung in Originalgrösse ermöglicht.

Der Erfolg des Experiments ist von grosser Bedeutung für den Hochgeschwindigkeitsverkehr und zeigt die Grundprinzipien der Hyperloop-Technologie und ihre Eignung für die Zukunft des nachhaltigen und schnellen Reisens. Der Hyperloop besteht aus zwei Hauptelementen: einem vollelektrischen Fahrzeug und einer Niederdruck-Röhreninfrastruktur. Er hat das Potenzial, den innerkontinentalen Reiseverkehr zu verändern und gleichzeitig nachhaltig zu sein.

Die Wissenschaftler stützen sich auf eine passive Infrastruktur, was zu einer höheren Effizienz und geringeren Implementierungskosten führt. Daher konzentrieren sich die meisten Bemühungen auf die Entwicklung eines neuartigen linearen Induktionsmotors (LIM), eines Schlüsselteils des Hyperloop-Antriebssystems, der eine verbesserte Leistung bei hohen Geschwindigkeiten bieten soll. Dieses Thema ist Gegenstand der Dissertation von Simone Rametti am Distributed Electrical Systems Laboratory (DESL) der EPFL.

«Das Projekt LIMITLESS ermöglicht das Verständnis mehrerer grundlegender Aspekte im Zusammenhang mit dem elektromagnetischen Hochgeschwindigkeitsantrieb von Hyperloop-Kapseln. Durch die Nutzung dieses Wissens konnten wir die Schwebe- und Antriebsfunktionen in einen einzigen Motor mit sehr hoher Energieumwandlungseffizienz integrieren», erklärt Mario Paolone, Professor am DESL.

Back-to-back-Rekorde in 82 Tests aufgestellt

Im Rahmen des von der Innosuisse unterstützten Projekts LIMITLESS führte das Team insgesamt 82 Tests durch. Bei den Experimenten im Rahmen von LIMITLESS wurde die Flugbahn einer Hyperloop-Kapsel in einer kontrollierten Niederdruckumgebung mit 50 Millibar nachgestellt. Bei der längsten Hyperloop-Mission wurde eine Strecke von 11,8 km zurückgelegt und eine Höchstgeschwindigkeit von 40,7 km/h erreicht. In einem gross angelegten System entspricht dies einer Strecke von 141,6 km, was etwa der Entfernung zwischen Genf und Bern oder zwischen San Francisco und Sacramento entspricht, und einer Geschwindigkeit von bis zu 488,2 km/h. Dies wurde mit einer völlig autonomen Kapsel in Bezug auf Navigation, Energieversorgung und Antrieb erreicht. Die Infrastruktur überträgt keine Energie an die Kapsel, die die einzige Energiequelle für ihren Antrieb und ihr Schweben enthält.

Das Team überwachte die Leistung wichtiger Teilsysteme wie Antrieb, Kommunikationsinfrastruktur, Leistungselektronik und Wärmemanagement genau. Sie bewerteten den Energieverbrauch, die Schubvariationen, die LIM-Reaktion und die Steuerung während der Beschleunigung, der Fahrt, des Ausrollens und der Bremsszenarien.

"Unsere Infrastruktur funktioniert als geschlossener Kreislauf, ist also wirklich LIMITLESS, frei von jeder inhärenten Längenbegrenzung. Die Art und Weise, wie unsere Strecke konzipiert wurde, ermöglicht es uns, alles zu berücksichtigen - die Energieeffizienz der Kapsel, die Antriebssysteme und vieles mehr - auf eine Art und Weise, wie es andere Hyperloop-Infrastrukturen nicht können. Unser innovativer Ansatz beim Bau des Hyperloop-Systems bietet uns eine wichtige Plattform, um verschiedene Technologien zu testen und zu verfeinern und eine optimale Leistung und Anpassungsfähigkeit zu gewährleisten", erklärt Cyril Dénéréaz, CTO von Swisspod.

Auf der Überholspur in die Zukunft

Künftige Tests in der EPFL-Anlage zielen darauf ab, effizientere Versionen des LIM-basierten Hyperloop-Antriebs und -Schwebevorgangs weiter zu validieren sowie die realen Fähigkeiten, Grenzen und Aussichten des Systems zu erforschen und gleichzeitig wichtige Daten für die Beschleunigung der Markteinführung zu liefern. Dieser strategische Ansatz beinhaltet die schrittweise Weiterentwicklung der Technologie in kontrollierten, reduzierten Massstäben, was dem Ingenieur- und Forschungsteam eine kosteneffiziente Entwicklung und schnelle Iterationen ermöglicht. Diese Methode ermöglicht systematische Verbesserungen in Bezug auf Effizienz, Sicherheit und Geschwindigkeit, bevor die Technologie in grösserem Massstab eingesetzt wird. Die im Rahmen des LIMITLESS-Projekts entwickelten Technologien können sich über die Hyperloop-Industrie hinaus auf eine Vielzahl von Sektoren auswirken, u. a. auf die Automobilindustrie, U-Bahn-Systeme, den Schienenverkehr und die Luft- und Raumfahrt.

«Dieser Meilenstein bringt uns einer Zukunft näher, in der der Hyperloop zu einem Katalysator für den gesellschaftlichen Wandel wird. Die Erprobung unserer jahrelangen technologischen Innovation ist ein entscheidender Schritt, um die Entwicklung und den Einsatz effizienter Hyperloop-Technologien weltweit voranzutreiben. Wir werden bald damit beginnen, unser erstes Hyperloop-Frachttransportprodukt in der grösseren Anlage, die wir in den USA bauen, zu testen. Dies ist ein wichtiger Schritt, um Hyperloop für Passagiere Realität werden zu lassen und die Art und Weise, wie wir uns verbinden, arbeiten und leben, zu verändern», sagt Denis Tudor, der CEO von Swisspod.