Wer eine Reise tut, startet mit der Qual der Wahl: Schnell am Ziel ist das Flugzeug. Die Eisenbahn fährt dagegen langsam und CO₂-arm. Deshalb wären Nachtzüge eine klimaschonende Alternative zum innereuropäischen Flugverkehr. Zwar wollten die SBB ab diesem Frühjahr genau damit punkten. Trotzdem kommt die geplante Verbindung nach Malmö nicht zustande. Das Bundesparlament lehnte einen Subventionsantrag für den Euronight-Express ab.

Gesichert ist, dass die Eisenbahn wesentlich klimafreundlicher funktioniert als ein Flugzeug. Eine unabhängige Klimabilanz bestätigt dies auch für die Reise von Bern nach Malmö: Der knapp zweistündige Flug verursacht etwa 300 kg CO₂ pro Person. Ein Bahnpassagier ist zwar einen halben Tag unterwegs, aber stösst nur 45 kg CO₂ aus.

Überlandreise in Schallgeschwindigkeit

Die beste Reisevariante wäre deshalb, das Tempo des Flugzeugs mit der Energieeffizienz der Eisenbahn zu kombinieren. Tatsächlich wird bereits ein Transportsystem erforscht, das den Personen- und Warenverkehr über Land revolutionieren soll. «Hyperloop» heisst das Gefährt der Zukunft: Passagierkapseln oder Container rasen in Schallgeschwindigkeit durch Vakuum-Röhren – reibungslos und ohne den Boden zu berühren. «Der Hyperloop ist ein energieeffizientes, emissionsarmes Transportsystem», bestätigt das Labor für Energiesystem-Analysen am Paul-Scherrer-Institut (PSI). Im Vergleich zu einer Flugreise stösst die Magnetschwebetechnik 20-mal weniger CO₂ aus.

«So umweltschonend wie eine Zugfahrt»

Hyperloop-Systeme sind einer Magnetschwebebahn ähnlich und nutzen Antriebe, die für Liftanlagen und Achterbahnen heute schon im Alltagseinsatz stehen. Dabei handelt es sich um Linearmotoren, die an einer Monoschiene angebracht sind und nun Fahrkapseln horizontal vorwärtstreiben sollen. Dazu stossen die Motoren regelmässige Impulse aus, um die Kapsel permanent zu beschleunigen. Gleichzeitig erzeugen sie ein induktives Magnetfeld, worüber dieselbe Fahrkapsel fast schwerelos gleitet. Das Ganze findet in einem geschlossenen System statt: In den Hyperloop-Röhren wird ein Vakuum erzeugt, sodass die Fortbewegung möglichst reibungslos erfolgen kann.

Die meiste Energie benötigt ein Hyperloop-System für die Induktionsmotoren und die Vakuumpumpen.

Die meiste Energie benötigt ein Hyperloop-System aus Schiene, Kapsel und Röhre für die Induktionsmotoren und die Vakuumpumpen. Erste Abschätzungen zeigen, dass der Stromverbrauch – pro Kopf und Kilometer – nicht höher ist als für die Fahrt in einem herkömmlichen Hochgeschwindigkeitszug. «Die neue Transporttechnologie wäre eine nachhaltige Alternative zum Flug- und Strassenverkehr über weite Distanzen», hofft deshalb Steffen Hartmann, Head of Communications der Eurotube Foundation, an deren Forschung sich die ETH und die SBB beteiligen.

Weltweite Forschung – auch in der Schweiz

2013 präsentierte der SpaceX-Mitgründer Elon Musk den «Hyperloop Alpha» und veranstaltete danach jährliche Rennen in Kalifornien auf einer 1,5 km langen Teststrecke. Forschungsgruppen aus der Schweiz waren von Anfang mit dabei. Das ETH-Team «Swissloop», das unter anderem von den Elektrizitätswerken des Kantons Zürich (EKZ) gesponsert wird, erreichte eine Spitzengeschwindigkeit von über 250 km/h. Es ist die zweitschnellste Testfahrt weltweit.

Vor sechs Jahren fand der letzte Wettbewerb statt. Musk selbst zog sich inzwischen ganz aus dem Hyperloop-Geschäft zurück. Derweil gelingen der Forschung in der Schweiz und Europa weitere Erfolge. Letzten Herbst gelang dem Konsortium «Swisspod», an dem sich die ETH Lausanne beteiligt, sogar ein Weltrekord im 1:1-Massstab: Auf einer Testfahrt im US-Bundesstaat Colorado wurden 102 km/h gemessen. Das Gefährt und die Röhren sind gross genug, dass Personen darin Platz finden können.

Puzzlespiel im Miniaturformat

In den meisten Fällen surren bei Hyperloop-Rennen jeweils Miniaturkapseln über kurze Schienen, die kaum länger als 100 m sind und sich an freier Luft befinden. Deren Tempi kommen dem Zukunftsbild jedoch recht nahe. Der aktuelle Rekord liegt bei 463 km/h, erreicht von einem deutschen Team vor sieben Jahren. Solche Tests dienen dazu, die Antriebstechnik zu verfeinern. Denn das radlose Gefährt muss unter anderem durch Ventilatoren im Magnetfeld stabil gehalten werden.

Die Forschung selbst gleicht einem Puzzlespiel: «Viele Einzelteile sind bekannt und erprobt; aber diese zu einem Gesamtsystem zusammen­zustellen, braucht Wissen und Zeit», sagt Eurotube-Sprecher Hartmann.

Bau von luftdichten Betonröhren

Die Eurotube Foundation ist ihrerseits daran, das Hyperloop-Puzzle zu vervollständigen. Dazu will sie luftdichte Röhren aus Beton statt Stahl entwickeln. Erprobt wird eine klimaoptimierte Materialrezeptur, die bisher für Ökohäuser verwendet wird. Denn die Hyperloop-Infrastruktur soll möglichst ressourcenschonend erstellt werden können, so Hartmann. Am Innovationspark Dübendorf wird dieses Jahr ein Prototyp im Massstab 1:2 aufgebaut. «Das Know-how stammt unter anderem aus der Eisenbahntechnik und dem Tunnelbau», ergänzt Steffen Hartmann.

China: Testfahrten mit Vibrationen

Kennzeichnend für die Hyperloop-Forschung ist die Präsenz unterschiedlicher Fachdisziplinen: Komponenten für die Antriebs-, Stabilisierungs- und Bremstechnik werden der Luft-, Raumfahrt und Bahntechnik entlehnt. Dementsprechend wirken Studierende aus dem Maschinenbau, der Elektrotechnik und dem Tunnelbau mit. Gemäss dem Eurotube-Sprecher geniesst die Hyperloop-Forschung inzwischen den Ruf einer Talentschmiede.

Am weitesten gediehen sind die Vorhaben in Asien. So präsentierte die China Aerospace Science and Industry Corporation (CASIC) vor Kurzem erste Ergebnisse einer realen Probefahrt: Die Magnetschwebe-Kapseln erreichten – im geschlossenen System – Geschwindigkeiten bis 600 km/h. Allerdings gab es auch Rückschläge: Trotz minimalster geometrischer Abweichungen an der Schiene begann das gleitende Gefährt zu schwingen. Solche Vibrationen seien für Passagiere aber unangenehm und gesundheitsschädigend, fanden die CASIC-Forschenden heraus.

Ein KI-gesteuertes Federungssystem soll die feinen Bewegungen der schwebenden Kapsel ausgleichen. Mit weiteren Probefahrten und zusätzlichen Entwicklungen ist deshalb in der Hyperloop-Forschung zu rechnen.

Europa: Behörde will eine Teststrecke

Mit kommerziellen Schwebebahn-Fahrten rechnen Fachleute in Europa nicht vor 2060. Doch private und öffentliche Investoren bereiten sich schon heute darauf vor. Unter anderem strebt die EU-Behörde den Bau einer europäischen Teststrecke für die «ultraschnelle Personen- und Frachtmobilität» an.

Derweil möchte die Stadt Hamburg eine Verbindung bauen, die in rund zehn Jahren als Zusatzattraktion für die Sommerolympiade eingesetzt werden soll. Auch in Norditalien ist ein Konsortium daran, das Hyperloop-System für den schnellen und CO₂-armen Transport zwischen Venedig und Padua zu entwickeln. «Tatsächlich könnte es schneller gehen, als viele glauben», teilt die Eurotube Foundation auf ihrer Webseite mit.