Bits&Chips

Hoe een Delftse startup een Europese hyperloop-industrie wil aanjagen

13 september 2018 

Hardt Hyperloop bestaat slechts anderhalf jaar, maar weet al alle grote jongens te enthousiasmeren voor het concept. Samenwerken en standaardiseren zijn de toverwoorden waarmee het zelfs zijn concurrenten aan boord krijgt. Hoe een kleine startup uit Delft de spil is in een ontluikende Europese hyperloop-industrie.

Zal de hyperloop ooit verder komen dan de tekentafel? Het idee van treintjes die sneller dan vliegtuigen door vacuümbuizen zoeven, is op zijn zachtst gezegd futuristisch. Iets voor Dubai of Abu Dhabi misschien, of een gevijfjarenplande miljoenenstad die in China uit de grond wordt gestampt.

Toch zijn er ook in Europa hele serieuze partijen heel serieus mee bezig. Vervoerbedrijven als de NS, Deutsche Bahn, Schiphol en KLM. Bouwondernemingen als Bam en IHC. Continental, Movares en Tata Steel. Er is de nodige scepsis, maar tegelijkertijd stoppen ze er vol enthousiasme geld en mankracht in.

Spil hierin is Hardt Hyperloop, een Delftse startup voortgekomen uit een studententeam dat meedeed aan een hyperloop-competitie. Hardt bestaat pas anderhalf jaar, maar heeft al aardig wat Europese handen op elkaar weten te krijgen rond het thema. De bovengenoemde partijen zijn op een of andere manier betrokken in een samenwerking rond het Delftse bedrijfje en er wordt gesproken met overheden. Een paar maanden terug heeft Hardt ook een samenwerking op poten gezet met drie andere hyperloop-startups, uit Canada, Polen en Spanje.

En het blijft niet bij enthousiasme of intenties: partners en investeerders durven ook daadwerkelijk de portemonnee te trekken. In zijn korte bestaan heeft Hardt al een slordige 6,5 miljoen euro opgehaald bij investeerders en betrokken partijen, en een korte testbaan laten sponsoren. Het denkt binnenkort nog eens tien miljoen extra op te kunnen halen. Hardt gaat hard.

Concepttekening van Hardts hyperloop.

Gisteren presenteerden de Delftenaren hun laatste wapenfeit: op het door henzelf georganiseerde Hypersummit-event onthulden ze de resultaten van een haalbaarheidsstudie, samen met onder meer Schiphol, naar een hyperloop-traject tussen Amsterdam en Frankfurt. De baan zou via Schiphol en de hoofdstad langs Utrecht en ’s-Hertogenbosch naar beneden moeten lopen, afbuigen naar Eindhoven en verder gaan langs Düsseldorf, Keulen, Bonn en uiteindelijk het vliegveld en stadshart van Frankfurt.

Volgens de berekeningen zou dat een commercieel haalbare kaart zijn. De hyperloop zou bovendien slechts twaalf gram CO2 per reizigerskilometer uitstoten, tegenover 74 voor de elektrische auto of 215 voor het vliegtuig. Reizigers zouden gewoon in het stadscentrum kunnen opstappen en korter onderweg zijn dan met het vliegtuig.

Daarnaast kan zeventig procent van de route in Nederland langs bestaande spoorlijnen en snelwegen worden aangelegd, en het traject zou een dubbelfunctie als het grootste zonnepark van het land kunnen krijgen. Hardt-ceo Tim Houter is optimistisch dat zo’n soort baan er in tien tot vijftien jaar kan liggen. Als opmaat voor een Europees netwerk.

De Europese aanpak

Toch verbleekt het verhaal van Hardt een beetje bij dat van de partijen die doorgaans in het oog springen als de term ‘hyperloop’ valt: de Amerikaanse bedrijven Virgin Hyperloop One en Hyperloop Transport Technologies. Hun budgetten zijn vele malen die van de Delftse dromers. En waar de Delftenaren een korte testbuis hebben om hun systemen in vacuüm uit te proberen, zijn zij al bezig met testtrajecten van honderden meters tot aan kilometers lang.

Maar Houter is niet zo bang voor hen. ‘Zij kiezen een ‘wij doen het allemaal zelf’-benadering waarbij anderen mogen aanhaken, terwijl wij juist een breed gedragen systeem maken met meerdere betrokken partijen. We merken heel erg dat bijvoorbeeld overheden liever zo’n aanpak zien, waarbij ze niet afhankelijk zijn van een enkele partij’, legt hij uit. ‘En met onze partners krijgen we de kritische massa waarmee we toch heel goed met het veld meekunnen.’

Zo is Tata Steel al druk bezig met onderzoek naar efficiënte hyperloop-buizen, en buigt het r&d-departement van IHC zich over de bouw van een baan. Niet voor niets was de slogan van de Hypersummit: ‘Alone we can go faster, together we can go further.’

Hardt zelf is zich de afgelopen tijd steeds meer gaan roeren als aanjager van standaardisatie en regelgeving. Een grensoverschrijdend transportsysteem kan immers alleen van de grond komen als er internationale afspraken liggen en er openbare aanbestedingen kunnen worden gehouden. Maar op dit moment is er zelfs nog geen overeenstemming over zoiets fundamenteels als de diameter van de buizen, laat staan over de manier van aandrijving, of hoe de pods in de buizen eruit moeten zien.

Met de coalitie van hyperloopstarters en de andere partners wil Hardt hier beslissingen over nemen. Idem voor regelgeving. Het is nog wel vroeg dag; de partijen zijn nog aan het bedenken welke onderwerpen geschikt zijn om in een standaard vast te leggen.

De testbuis van Hardt op de campus van de TU Delft.

De zweeftechnologie van Hardt

Ondertussen ontwikkelt Hardt ook nog steeds zijn eigen technologie. De aandrijving is zelfs de basis van het bedrijf en nog altijd het speerpunt. ‘We hebben een concept waarbij we op topsnelheid van het ene naar het andere spoor kunnen wisselen, zonder enig mechanisch onderdeel. Dat gaat fundamenteel zijn voor het succes van hyperloop’, vertelt Sascha Lamme, medeoprichter van Hardt. ‘Wij zien de hyperloop niet als een trein die op elk tussenstation stopt, maar meer als een snelweg waar de voertuigen met zeshonderd tot duizend kilometer per uur langsrijden, en dan de afrit pakken naar de stad waar alle passagiers naartoe willen. Je krijgt allemaal kleine voertuigen waar mensen in zitten die naar dezelfde bestemming gaan.’

De huidige interesse voor de hyperloop is te danken aan Elon Musk, die in 2013 een whitepaper publiceerde over de technologie. Toen hij twee jaar later een competitie organiseerde, besloten Houter, Lamme en nog twee medestudenten aan de TU Delft een team op te richten om mee te doen. Ze kenden elkaar al omdat ze het jaar ervoor het Formula Student-team voor elektrische racewagens hadden geleid, en ze zagen grote overeenkomsten met de hyperloop.

‘Maar we hadden eigenlijk al snel onze vraagtekens bij de ideeën van Musk’, vertelt Lamme. ‘Zijn initiële idee voor het zweefsysteem was bijvoorbeeld om luchtlagers te gebruiken, met een compressor die alle lucht in de buis aanzuigt en er onder het voertuig heel hard weer uitdrukt. Maar in een buis waar bijna geen lucht zit, moet je dan heel veel moeite doen en krijg je nog steeds maar een klein luchtkussentje.’

Verschillende teams, waaronder het Delftse, kozen daarom voor een magneetzweefsysteem. Lamme: ‘We hebben een beetje een stap terug gedaan en goed nagedacht wat zo’n systeem eigenlijk zou moeten zijn. Dat is ontzettend goed gegaan: we zijn eerste geworden bij de ontwerpcompetitie en als tweede geëindigd na het MIT, en we hebben een innovatieprijs binnengehaald.’

Toch is het niet dat concept waarmee Hardt verder is gegaan. ‘Er zijn twee basisconcepten voor magneetzweefsystemen: gebaseerd op aantrekking en gebaseerd op afstoting’, legt Lamme uit. ‘Het aantrekkingsconcept had onze voorkeur, maar de competitie had ervoor gekozen alleen de afstotende variant te faciliteren. De meeste teams hadden daarom gevraagd, en het is ook goed te combineren met andere concepten zoals luchtkussens en wielen.’

‘Maar het afstotende systeem heeft best wat beperkingen. De baan moet bestaan uit geleidend materiaal als aluminium of koper, en dat is een stuk duurder dan staal. Ook is bijvoorbeeld de liftover drag vaak hoger - hoeveel weerstand je krijgt voor hoeveel kilo je kunt tillen. En je moet eerst voorwaartse snelheid hebben voordat je van de grond komt, dus je hebt altijd een soort landingsgestel nodig.’

Daarom besloot het team toch terug te gaan naar de aantrekkende variant. In hun huidige ontwerp gebruiken de pods een combinatie van permanente en elektromagneten om onder een stalen rail te blijven zweven: de eerste zorgen voor het leeuwendeel van de aantrekking, de tweede worden gebruikt om de kracht voortdurend bij te stellen zodat de onderlinge afstand hetzelfde blijft. Zo is slechts een beetje stroom nodig om de pods te laten zweven.

Om de trein voort te bewegen, worden spoelen in de baan geïnstalleerd - vanwege de lage luchtweerstand in de buis is er buiten de begin- en eindpunten relatief weinig nodig om de treintjes op snelheid te houden. De stroom die het voertuig krijgt, wordt vervolgens weer opgewekt door de beweging.

‘Dit hangsysteem is cruciaal voor het wisselen’, verklaart Lamme. ‘In bestaande magneetzweefsystemen zit je om het spoor heen geklemd, maar wij kunnen er ook gewoon een soort plaat van maken waar je vrij onder beweegt. We hebben nog een baan aan de zijkant, en daarmee kunnen we met hetzelfde concept het voertuig naar links of naar rechts sturen. De baan is niets anders dan een staallaminaat, er zitten geen magneten in of iets dergelijks, en daarmee kunnen we de kosten zo laag mogelijk houden.’

Een van de dingen waarover nagedacht wordt, is het voorkomen dat passagiers het idee hebben dat ze opgesloten zitten in een buis. Een skylight als dak kan hieraan bijdragen.

Welke technologie wordt de standaard?

Staat de ontwikkeling van zo’n eigen aandrijfsysteem niet haaks op de pogingen om tot een standaard te komen? ‘Iedereen is natuurlijk bezig met zijn eigen systeem, maar we hebben ons bedrijf een beetje zo opgebouwd dat we niet afhankelijk zijn van de uitkomst van die standaardisatiegesprekken’, zegt Lamme. ‘We hebben de basis gelegd voor die aandrijving, maar we willen nu eerst met die andere partijen overeenstemming krijgen voordat we er echt heel veel tijd en geld in stoppen om het verder te ontwikkelen.’

‘Als Hyperpoland bijvoorbeeld een systeem heeft dat echt beter blijkt qua kosten en performance, wie zijn wij dan om het tegen te houden?’, beaamt Houter. ‘Onze visie is gewoon het goedkoopste en beste hyperloopsysteem, en als andere partijen daar een veel beter idee voor hebben dat wij niet hebben gezien, dan gaan we daar heel graag mee in gesprek. Wij zetten vooral in op het integreren en interfacen van systemen, dus niet zozeer op een specifiek subsysteem.’

Gaat het ervan komen?

Ondertussen zijn er nog vragen genoeg rondom het concept van de hyperloop. Is het vooral interessant als vervanging voor vliegreizen, of ook geschikt voor woon-werkverkeer? Wat gaat een kaartje kosten? Zijn de beloofde energievoordelen daadwerkelijk haalbaar? Is het mogelijk om zo’n groot volume bijna vacuüm te trekken? Hoe integreert het met andere transportvormen? Hoe zorg je ervoor dat de deur-tot-deur-tijd ook laag wordt? Hoe kan Den Haag, Twente of Duisburg profiteren van een verbinding tussen Schiphol en Frankfurt?

KLM-topman Pieter Cornelisse liet zich tijdens een panelsessie ontvallen de hyperloop slechts als een van de mogelijkheden te zien. Hij wil alle opties openhouden en ook kijken naar bijvoorbeeld maglev-systemen en hogesnelheidstreinen.

Ook niet onbelangrijk: hoe kan Frankrijk betrokken worden bij het project, vroeg Lucienne Krosse van Inno Energy zich af tijdens een paneldiscussie op de Hypersummit. Het land heeft een belangrijke stem in Europa en in de Europese vervoersnetwerken. Laat nu net Toulouse de thuisstad zijn van de testfaciliteit van Hyperloop Transport Technologies, een van de partijen die hun eigen plan trekken.

Over al die vraagstukken wordt al druk nagedacht. Hardt is net begonnen aan een softwaresysteem dat een volledig dynamische, vraaggestuurde dienstregeling mogelijk moet maken, geïntegreerd met andere transportmogelijkheden. Het buigt zich met partners ook over nieuwe ideeën om de bouw van de infrastructuur te vergemakkelijken en te versnellen.

Het enthousiasme is dan ook groot. En de druk om uitstoot terug te dringen, wordt steeds groter terwijl onze reislust van geen ophouden weet. Cornelisse zei daarom óók te geloven dat een eerste commerciële hyperloop er in vijftien tot twintig jaar kan liggen. Afvaardigingen van de NS en Deutsche Bahn durfden zelfs nog wat optimistischer schattingen af te geven. Met zulk enthousiasme kan het er zomaar van komen.

Abonneer direct op onze nieuwsbrief

abonneren

Digital signal processing

1 oktober - 15 oktober

Eindhoven

C and C++ secure coding

9 oktober - 11 oktober

Eindhoven