Delftse hyperloop-pod gaat dit jaar volledig zweven en krijgt eigen voortstuwing

‘Dreamteam’ Delft Hyperloop heeft zichzelf dit jaar twee uitdagingen gesteld: ze willen dat hun pod in alle richtingen vrij van de baan zweeft; en willen een motor bouwen die zich direct op de pod bevindt. Flinke uitdagingen – waar het studententeam al een heel eind mee op weg is. En intussen denkt de onderzoeksgroep na over de grotere schaal. Want hoe vacuüm moet de buis eigenlijk zijn, hoeveel energie kost dat, en wat is de beste manier om passagiers te laten in- en uitstappen?

Vorig jaar liet Delft Hyperloop zijn pod al zweven in het horizontale vlak. Dat kost in totaal minder kracht dan de wrijvingsweerstand van wieltjes. De magneten zijn bevestigd aan de pod, die onder de baan hangt. De software zorgt dat elke magneet met de juiste kracht naar de baan getrokken wordt, terwijl spoelen tegenkracht geven. Ook dit is actief en wordt steeds bijgesteld. De uitdaging voor dit jaar is om ook de wieltjes aan de zijkant te verwijderen. Hiertoe is een softwareprogramma ontwikkeld dat 6000 keer per seconde meet waar de pod exact is en hem bijstuurt.

Hittebatterij

In tegenstelling tot het ontwerp van hun voorgangers, heeft het team van dit jaar besloten een motor te bouwen die het voertuig niet vanuit de baan voortstuwt, maar die zich direct op de pod bevindt. Hierdoor zitten er veel minder kostbare materialen in de baan, wat de infrastructuur goedkoper maakt en makkelijker te implementeren. Al die elektrische componenten op de pod produceren echter wel enorm veel hitte, en om het vacuüm in de buis te behouden, kan je er geen lucht langs laten stromen, zoals bij auto’s of vliegtuigen. Om de hitte weg te houden van de meest kritieke onderdelen, heeft Delft Hyperloop een hittebatterij ontworpen. Hierin zit een phase changing material (PCM), een type was die hitte opslaat zonder dat de temperatuur toeneemt. Dat werkt goed, maar is mogelijk niet afdoende voor de totale koellast. Het team denkt daarom ook aan straling en sublimatie.

Lidwin de Wit: “We kijken of we stralingspanelen op de pod kunnen plaatsen om een deel van de warmte kwijt te raken, net als bij satellieten. Wat hierbij beperkend is, is de oppervlakte: anders dan bij satellieten, is er geen ruimte om de panelen uit te klappen. En een stralingspaneel werkt pas als het voldoende warm is. Dus je moet hem eerst extra verwarmen. Op dit moment weten we nog niet of dit de moeite loont.”

Als dat wel zo is, is er sowieso het nadeel dat je dan de ruimte in de buis verwarmt. Wat daar de gevolgen van zijn, valt buiten de scope van dit onderzoek: een eerste haalbaarheidsanalyse voor allerlei verschillende koelmethoden.

Hoe vacuüm dan?

De meeste energie van een hyperloop gaat zitten in het vacuüm houden van de hele buis. Vacuüm is daarbij een ‘overstatement’, want volledig vacuüm lukt natuurlijk niet. Dus de vraag is: hoe vacuüm is wenselijk en hoe bereik je dat. “Op dit moment gaat men uit van een druk van 100 pascal. Dat is 1 millibar, oftewel 1 duizendste van de luchtdruk op aarde. Onze berekeningen van het afgelopen jaar laten zien dat het per dag ongeveer 2 megawattuur kost om bij die druk te compenseren voor lekkages in de buis over een lengte tussen Amsterdam en Parijs”, zegt Lidwin de Wit. “Dit jaar gaan we kijken of we het energieverbruik van de pod en de vacuümpompen kunnen optimaliseren. Ook gaan we zoeken naar de optimale luchtdruk, die wellicht net iets hoger of iets lager ligt dan 100 pascal. Het optimum hangt uiteraard samen met de efficiëntie van pod en pompen. Doel is om ongeveer even veel energie te gebruiken als een trein.”

Op het station

Bij het in- en uitstappen, zijn er twee opties. De eerste is dat de pod op stations van de baan af schuift, een zijkamer in, waar het vacuüm wordt opgeheven. Een andere mogelijkheid is een slurf, zoals die bij vliegtuigen wordt gebruikt. In beide gevallen wordt het de kunst om een en ander soepel en snel te laten verlopen. Het idee is namelijk dat er op elk hyperlooptraject elke dertig seconden een pod voorbijkomt, dus dan heb je niet onbeperkt tijd om zuurstof toe te voeren in de buis op het station of te rommelen met een onwillige slurf.