Das Projekt LIMITLESS (Linear Induction Motor Drive for Traction and Levitation in Sustainable Hyperloop Systems), das von der EPFL, der Haute École d’ingénierie et de gestion du canton de Vaud (HEIG-VD) und Swisspod Technologies geleitet wird, zielt auf die Schaffung eines neuen, nachhaltigen und effizienten Transportsystems ab, das auf einer leichten Infrastruktur basiert. Das Konsortium hat einen wichtigen Meilenstein erreicht, indem es das Äquivalent einer Hyperloop-Strecke im realen Maßstab von 141,6 km (11,8 km im verkleinerten Maßstab) zurücklegte und Spitzengeschwindigkeiten von 488,2 km/h (40,7 km/h im verkleinerten Maßstab) in einer kontrollierten Niederdruckumgebung erreichte. Die Ergebnisse wurden kürzlich auf der Hyperloop Day-Veranstaltung an der EPFL bekannt gegeben.
Dieser Rekord wurde im Hyperloop-Testcenter auf dem Lausanner Campus der EPFL erzielt. Diese als Kreisbahn konzipierte Einrichtung ermöglicht die schnelle Herstellung von Prototypen und das Testen verschiedener Technologien, die für Hyperloop benötigt werden. Die Infrastruktur weist einen Durchmesser von 40 Zentimetern und einen Umfang von 125,6 Metern auf. Es handelt sich um eine verkleinerte Version (1:12) des Hyperloop-Systems, das in der EPFL-Doktorarbeit von Denis Tudor, CEO von Swisspod, beschrieben wurde, und ermöglicht eine direkte Korrelation zwischen den Testergebnissen und der Leistung im realen Maßstab.
Die Wissenschaftler setzen auf eine passive Infrastruktur, wodurch die Effizienz gesteigert und die Implementierungskosten gesenkt werden können. Daher konzentrieren sich die meisten Bemühungen auf die Entwicklung eines neuen linearen Induktionsmotors (LIM), einer Schlüsselkomponente des Hyperloop-Antriebssystems, die bei hohen Geschwindigkeiten eine bessere Leistung erbringen soll. Er ist das Thema der Doktorarbeit von Simone Rametti am Labor für verteilte elektrische Systeme (DESL) der EPFL.
"Das LIMITLESS-Projekt ermöglicht das Verständnis mehrerer grundlegender Aspekte im Zusammenhang mit dem elektromagnetischen Hochgeschwindigkeitsantrieb von Hyperloop-Kapseln. Durch die Nutzung dieses Wissens konnten wir die Levitations- und Antriebsfunktionalität in einen einzigen Motor mit einer sehr hohen Energieumwandlungseffizienz integrieren", erklärt Mario Paolone, Professor am DESL.
82 Tests für aufeinanderfolgende Rekorde
Im Rahmen des von Innosuisse unterstützten Projekts LIMITLESS hat das Team insgesamt 82 Tests durchgeführt. Bei den Experimenten wurde die Flugbahn einer Hyperloop-Kapsel in einer kontrollierten Umgebung mit niedrigem Druck (50 Millibar) nachgebildet. Die längste Strecke legte eine Distanz von 11,8 km zurück, während die erreichte Höchstgeschwindigkeit 40,7 km/h betrug. In einem System in voller Größe bedeutet dies eine Strecke von 141,6 km, was ungefähr der Entfernung zwischen Genf und Bern oder San Francisco und Sacramento entspricht, und Geschwindigkeiten von bis zu 488,2 km/h. Diese Leistung wurde mit einer Kapsel erzielt, die in Bezug auf Navigation, Energieversorgung und Antrieb völlig autonom ist. Die Infrastruktur überträgt keine Energie auf die Kapsel, die die einzige Energiequelle für ihren Antrieb und ihr Schweben enthält.
"Unsere Infrastruktur arbeitet in einem geschlossenen Kreislauf, sie ist also wirklich grenzenlos - LIMITLESS - ohne inhärente 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 - im Gegensatz zu anderen Hyperloop-Infrastrukturen. Unser innovativer Ansatz beim Bau des Hyperloop-Systems ermöglicht uns eine entscheidende Plattform, auf der wir verschiedene Technologien testen und verfeinern können, um eine optimale Leistung und Anpassungsfähigkeit zu gewährleisten", sagt Cyril Dénéréaz, CTO von Swisspod.
Ein schneller Weg in die Zukunft
Die nächsten an der EPFL geplanten Tests sollen effizientere Versionen des Hyperloop-Antriebs und der Levitation auf der Grundlage von LIM validieren sowie die Fähigkeiten, Grenzen und Perspektiven des Systems in der realen Welt erforschen und gleichzeitig wichtige Daten für eine schnellere Markteinführung liefern. Bei diesem strategischen Ansatz wird die Technologie in kontrollierten Umgebungen und in kleinerem Maßstab perfektioniert, sodass das Entwicklungs- und Forschungsteam eine kosteneffiziente Entwicklung und schnelle Iterationen durchführen kann. Mit einer solchen Methode können Effizienz, Sicherheit und Geschwindigkeit systematisch verbessert werden, bevor die Technologie in größerem Maßstab eingesetzt wird. Die im Rahmen des LIMITLESS-Projekts entwickelten Technologien könnten sich auf viele Bereiche jenseits des Hyperloop auswirken, z. B. auf die Automobilindustrie, U-Bahn-Systeme, den Eisenbahnsektor und die Luft- und Raumfahrt."Dieser Schritt bringt uns einer Zukunft näher, in der Hyperloop zu einem Katalysator für gesellschaftlichen Wandel wird. Die Erprobung unserer jahrelangen technologischen Innovation ist ein entscheidender Schritt, um die Entwicklung und den Einsatz effizienter Hyperloop-Technologien weltweit zu fördern. Wir werden bald damit beginnen, unser erstes Hyperloop-Gütertransportprodukt in der Anlage in größerem Maßstab zu testen, die wir derzeit in den USA bauen. Dies ist ein entscheidender Schritt, um Hyperloop für den Personenverkehr Wirklichkeit werden zu lassen und die Art und Weise, wie wir uns vernetzen, arbeiten und leben, zu verändern", sagte Denis Tudor, CEO von Swisspod.
Innosuisse
Other contributors: BUSCH, COMSOL, LEMO, Reno-Cardan, Swisscom, Valelectric
Referenzen
Tudor Denis. Optimal Design Operation Strategies of a Hyperloop Transportation System , doctoral thesis, EPFL, 2023.Rametti Simone, Pierrejean Lucien André Félicien, Hodder André, Paolone Mario. Pseudo-Three-Dimensional Analytical Model of Linear Induction Motors for High-Speed Applications , IEEE Transactions on Transportation Electrification, 2024.
