Überschall Magnetzug im Vakuumtunnel

Linzer Klangwolke 2010
Samstag, 4. September 2010, 19:45 Uhr
Linzer Donaupark
Eintritt frei

Lange vor Hyperloop

Nach der Präsentation bei der Linzer Klangwolke stellte Lawine Torrèn den Projektantrag bei der Forschungsförderungsgesellschaft FFG. Wir wollen BABY JET als Verkehrsmittel der Zukunft konkret umsetzen.

BABY JET zielt auf ein Magnetschienenfahrzeug, das in Vakuumröhren mit geringstmöglichem Durchmesser und kleinstmöglichen Einheiten in Überschallgeschwindigkeit zwischen europäischen Städten verkehrt. Das System soll – fahrerlos betrieben und zu individualisierten Fahrzeiten – eine Ablösung des fossilen Flugverkehrs ermöglichen.

Die Sondierung zielt auf Klärung, Darstellung und Kommunikation der technischen Machbarkeit, eines hypothetisch sehr geringen Energieverbrauchs, konkurrenzloser Fahrzeiten bei gleichzeitig hoher Kapazität, des geringen Flächen- und Ressourcenverbrauchs, vergleichbar geringer Errichtungskosten, Emissionsfreiheit, eines betriebs- und volkswirtschaftlichen Nutzens, sowie der rechtlichen und gesellschaftlichen Rahmenbedingungen.

Fossile Treibstoffe neigen sich dem Ende, ihr Verbrauch verbietet sich mehr und mehr angesichts der Erderwärmung. Fossil betriebener Flugverkehr zwischen europäischen Städten, wie wir ihn kennen, hat ein Ablaufdatum. Hochgeschwindigkeitszüge als Alternative sind schon wegen des exponentiell steigenden Luftwiderstands an einer physikalischen Grenze angelangt. Eine überaus elegante und nach oben hin offenene Alternative scheint die Verbindung von reibungs- und verschleißfreiem, magnetischem Antrieb (Fahrweg) mit dem gegen null gehenden Luftwiderstand einer Vakuumröhre. Allerdings sind bisher angedachte Systeme sehr teuer und deshalb gesellschaftlich kaum aktzeptabel. Die Kosten zu reduzieren hieße, sie exponentiell zu reduzieren. Genau das hat das Projekt BABY JET vor: durch radikale Reduktion des Querschnitts.

BABY JET verbindet das erprobte Antriebssystem des Langstator-Motors im Fahrweg eines teilvakuumisierten Tunnels mit dem Ziel, Überschallgeschwindigkeit zu erreichen. Die offenbaren Probleme der Kosten des Tunnelbaus und der technischen Lösung für die Vakuumisierung sollen dadurch minimiert werden, dass der Fahrzeug- und Tunnelquerschnitt auf ein Minimum verringert wird, was die bewegten Massen bei Bau und Betrieb exponentiell verringert.
Die Kleinheit des Systems wird zum entscheidenden Vorteil.

BABY JET versucht folgende Fragen zu klären

➔ Ist die Miniaturisierung eines “Transrapid”-ähnlichen Systems möglich und was wären die Hürden bezüglich Fahrweg und Antrieb?
➔ Wie kann dieses System in einer Röhre von weniger als 1,6 m Durchmesser installiert und betrieben werden?
➔ Wie ist die Aufrechterhaltung des Teilvakuums technisch umsetzbar?
➔ Wie ist das Fahrzeug, die Nacelle konstruiert, wie sieht es aus?
➔ Was sind die steuerungstechnischen Herausforderungen bei Individualisierung der Fahrzeugfrequenz und Hochgeschwindigkeit?
➔ Welche Chancen und Risken birgt die Tunnelführung für die Trassierung?
➔ Wie sieht die Energiebilanz eines Antriebssystems aus, das einen Großteil des Inputs (Beschleunigungs- und Hebeenergie) wieder zurückspeisen könnte?
➔ Kann das Vakuum als potenzieller Energiespeicher betrachtet werden?
➔ Welche Versuchsstrecke käme in Frage?
➔ Wie sieht die verkehrs- und betriebswirtschaftliche Betrachtung aus?
➔ Welchen volkswirtschaftlichen Nutzen hat das System?
➔ Welche Verbindung käme als erste Teilstrecke in Frage?
➔ Welche rechtlichen Rahmenbedingungen müssten geschaffen werden?
➔ Welche gesellschaftlichen Hürden stünden einer Akzeptanz im Wege und wie ließe es sich erfolgreich kommunizieren?

Die Herangehensweise ist stark interdisziplinär. Eine rein technische Betrachtung würde insofern zu kurz greifen, als es sich um eine vollkommen neue Art der Fortbewegung handelt, die auf keine adäquaten gesellschaftlichen Rahmenbedingungen trifft. Die Idee ist eigentlich alt, der Neuerungsaspekt im Projekt BABY JET liegt vor allem in der Verkleinerung, welche exponentiell Kosten, Ressourcen und Bauzeit verringert. Allerdings läuft dies auch einem unbewussten Fortschrittsdenken zuwider, das in der Vergrößerung der Einheiten Sicherheit und Kosteneffizienz vermutet. Im Ergebnis versuchen wir, die Machbarkeit einer ersten Strecke innerhalb eines Zeithorizontes von 15 Jahren auszuloten.

Relevanz des Vorhabens

BABY JET zielt auf ein zukunftweisendes Massenverkehrsmittel, das an die Stelle des Kurz- und Mittelstreckenflugverkehrs tritt und die Zentren europäischer Landeshauptstädte und Metropolen im Minutentakt und zu konkurrenzlosen Fahrzeiten verbindet. Über fußgängige Wege sind die Zugänge zu den Tubes des Vakuumsystems verbunden mit den jeweilig vorhandenen ÖV-Systemen.
Die fahrerlosen Fahrzeuge können personalisiert werden, die potenziellen Fahrzeiten (Linz – Wien in 9 Minuten, Salzburg – Prag in 20 Minuten) könnten eine vollkommen neue und sichere Mobilität bei geringstem Energieverbrauch und beinahe ohne invasive Effekte (Lärm, Abgase, Landschaftverbrauch) ermöglichen.

Ein umweltfreundliches, sicheres und kostengünstiges europäisches „Metrosystem“ jenseits konventioneller Flugzeuge, Rad-Schiene Systeme oder gar PKWs.
Bedarfsgerechte Flexibilität der Fahrzeiten, geringe Gefäßgröße und hohe Kapazität positionieren das System zwischen individuellem und Massenverkehrsmittel.

Das Verkehrsmittel der Zukunft

Mit dem Vorhaben BAB JET kann geklärt werden, ob und inwieweit die vorhandene Antriebstechnologie, Tunnel- und Röhrenbau, die Technik der Vakuumisierung und die mechatronische Steuerung des komplexen Gesamtsystems sowie der Betrieb zu Kosten kleiner als ein konventioneller Autobahnkilometer hergestellt werden können. Parallel dazu untersuchen wir die raumstrukturellen Anforderungen, die rechtlichen und gesellschaftlichen Rahmenbedingungen, die verkehrswirtschaftlichen wie nutzerinnengruppenspezifischen Rahmen, sowie die kommunikativen Aspekte eines dermaßen neuartigen Systems als Voraussetzungen für einen vorzuschlagenden ersten Streckenabschnitt.

Durch die Förderung wird es möglich, das Projekt BABY JET in einer Gesamtsicht von der technischen Machbarkeit bis zur gesellschaftlichen Akzeptanz darzustellen und kritisch zu überprüfen. Keiner der Einzelaspekte ist vollkommen neu, der Wert der Untersuchung liegt in einer umfassenden Klammer vom technischen Profil bis zum geisteswissenschaftlichen Kalkül.

Umwelt und gesellschaftliche Relevanz

BABY JET reduziert die Umweltbelastungen konventioneller Verkehrsmittel auf erstaunlich radikale Weise.
Energieverbrauch: sämtliche Energieeinträge ins System könnten theoretisch rückgewonnen werden. Die Vakuumiserung – einmal hergestellt – bleibt aufrecht. Die Energie zur Beschleunigung kann durch Rückführung der Bremsenergie im System bleiben.
Die Hebeenergie bei Absenkung desgleichen. Überdies könnte die durchgehend vakuumisierte Röhre auch als potenzieller Energiespeicher genutzt werden – Vakuumisierungsarbeit würden dann erfolgen, wenn Sonne oder Wind genügend Leistung zur Verfügung stellen.
Der Betrieb von BABY JET braucht keinerlei fossile Energieträger.

Herstellung und Verschleiß: Das System arbeitet verschleißfrei. Sämtliche bei Bau und Herstellung verwendeten Materialien können 1:1 recycliert werden.
Lärm: Magnetantriebe arbeiten weitgehend geräuschlos. Durch großteils unterirdische Führung und den Wegfall des Luftwiderstandes ist mit 0 Lärmemission zu rechnen.
Flächenverbrauch: Bei großteils unterirdischer Streckenführung geht auch der Flächenverbrauch gegen null. Stationen könnten relativ einfach in bestehende Bahnhöfe und Verkehrsknotenpunkte integriert werden.
Egalität: BABY JET steht jedem und jeder in gleichem Maß zur Verfügung. Barrierefreiheit und Kostenfaktoren können von vornherein berücksichtigt werden.
Mobilität und Pendeln: Eine vollkommen neue Dimension des europäischen Arbeitens tut sich auf: Wien – Berlin in einer Stunde, zu jeder Zeit, individuell wie die U-Bahn. Die Kinder können in Prag studieren und zum Mittagessen nach Hause kommen.

Problem: Erderwärmung und Peak of Oil

Falls es zutrifft, dass fossile Treibstoffe begrenzt sind, dann sollte darüber nachgedacht werden, was nach den Flugzeugen kommt. Denn es gibt keine Alternative zu fossilen Treibstoffen im Flugverkehr. Hochgeschwindigkeitszüge (Rad-Schiene oder Maglev) können eine Effizienzgrenze von 300 km/h kaum überschreiten. Der Luftwiderstand steigt exponentiell und macht ein schnelleres Fortkommen zum energetischen Desaster. Hochgeschwindigkeitsstrecken stoßen allenthalben auf Widerstand – aus gutem Grund: laut, teuer, ineffektiv, und sie zerschneiden Landschaften und unser aller Horizonte mit Lärmschutzwänden.

Ohne schnelle Verbindungen zwischen den europäischen Metropolen wird jedoch auch in Zukunft weder Wirtschaft möglich sein, noch ein europäisches Arbeiten, Denken und Fühlen.

Projektpartner

TU Wien, Institut für Konstruktionswissenschaft und technische Logistik
Der Forschungsbereich Konstruktionslehre und Fördertechnik beschäftigt sich mit den Grundlagen der maschinenbaulichen Konstruktion und mit der Transport-, Lager- und Materialflusstechnik.
Prof. Georg Kartnig

Paris Lodron Universität Salzburg, Öffentliches Recht
Fachbereichsteil Verfassungs- und Verwaltungsrecht
deckt in der Forschung das gesamte Spektrum des öffentlichen Rechts einschließlich seiner Bezüge zum Europarecht ab.
Prof. Reinhard Klaushofer

Forschende Unternehmen
LCM – Linz Center of Mechatronics. Marktführer bei angewandter Mechatronikforschung in Österreich
pfeiffer vacuum – Komponenten und Systeme zur Vakuumerzeugung. Weltmarktführer bei Turbopumpen
ALPINE – einer der führenden Baukonzerne Europas 2011

Konsortialführer Lawine Torrèn

FFG - Förderansuchen - Sondierung zur Vorbereitung industrieller Forschung - IV2Splus Ausschreibung
Ausschreibungsschwerpunkt:
ways2go – 2.3.2 Das Verkehrsmittel der Zukunft
Laufzeit: Juli 2012 bis Mai 2013

Ergebnis: abgelehnt