31.05.2019

Hochgeschwindigkeitszüge & Hyperloop: China auf der Überholspur

China baut seine Bahn-Aktivitäten gerade massiv aus. Reguläre Hochgeschwindigkeitszüge fahren bald 400 km/h. Eine 600 km/h-Magnetschwebebahn soll in drei Jahren in den Regelbetrieb gehen und auch an einem mit dem Hyperloop vergleichbaren System wird gearbeitet.
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China: Magnetschwebebahn - Hochgeschwindigkeitszüge - Hyperloop
(c) Weibo / CRCC: Der kürzlich präsentierte Prototyp der 600 km/h-Magnetschwebebahn

Zum Vergleich: Der heimische Railjet fährt bis zu 230 km/h. Und der deutsche ICE und der französische TGV kommen auf bis zu 320 km/h. In China erreichen reguläre Hochgeschwindigkeitszüge des Typs Fuxing auf einem 22.000 Kilometer-Netz bereits jetzt bis zu 350 km/h. In den kommenden Jahren will man auf die Höchstgeschwindigkeit dort auf 400 km/h bringen und das Netz bis Ende diesen Jahres auf 29.000 Kilometer ausbauen. Und das ist nur ein Schauplatz eines umfassenden Bahn-Ausbauprogramms im Reich der Mitte.

+++ Warum es noch ein paar Jahre dauern wird, bis der Hyperloop marktreif ist +++

China: Hochgeschwindigkeitszüge als Konkurrenz für Schiffe und Flugzeuge

Dort setzt man – wohl auch aufgrund der riesigen kontinentalen Ausstreckung des Landes – umfassend auf die Schiene. Auf der “neuen Seidenstraße” sollen Güterzüge zur schnelleren und umweltfreundlicheren Alternative für die Frachtschifffahrt werden. Und neben den genannten Fuxing-Hochgeschwindigkeitszügen sollen mehrere fortgeschrittene Magnetschwebebahn-Projekte im Personenverkehr dem Flugzeug Konkurrenz machen, aber auch den urbanen Verkehr revolutionieren.

600 km/h-Magnetschwebebahn: Regelbetrieb in drei Jahren geplant

In der Stadt Qingdao wurde nun ein seriennaher Magnetschwebebahn-Prototyp präsentiert, der auf 600 km/h kommt. Auf der Strecke zwischen Peking und Shanghai (knapp über 1000 Kilometer) wäre man mit ca. dreieinhalb Stunden rund eine Stunde schneller, als mit dem Flugzeug. Erst ab Strecken von etwa 1500 Kilometern wäre man wieder am Luftweg schneller. bereits 2021 will man in Serie gehen. Der Regelbetrieb der Hochgeschwindigkeitszüge soll im Jahr darauf startet.

Urbane Magnet-Bahn in Peking

Auf die Magnetschwebetechnik setzt man auch im urbanen Verkehr in Peking. Dort gibt man sich mit “bescheidenen” 200 km/h Höchstgeschwindigkeit zufrieden. Vorteile bietet das System im urbanen Verkehr etwa damit, dass Züge besonders steile Gefälle überwinden können und besonders enge Kurvenradien nehmen können. Besonders will man mitten in der Stadt beim Thema Lautstärke punkten. Denn die Züge sollen “nicht lauter als ein Staubsauger” sein.

Konkrete Hyperloop-Pläne

Und was einige Player im Westen wohl noch stärker beschäftigen wird: Auch beim Thema Hyperloop ist China auf der Überholspur. Derzeit befindet man sich mit den Magnetschwebebahnen in der Vakuumröhre zwar noch im Laborversuchs-Stadium. Prototypen-Tests werden von der Southwest Jiaotong Universität in Chengdu betrieben. Die Pläne für den Zug, der mit rund 1000 km/h schneller sein soll, als Linienflugzeuge (ca. 800 km/h), scheinen aber durchaus konkret. Betrachtet man Chinas Geschwindigkeit bei den anderen genannten Projekten, scheint eine schnellere Umsetzung als im Westen realistisch.

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OVE, LCM
(c) OVE/Fürthner - (v.l.) Johann Hoffelner, Josef Passenbrunner und Hubert Mitterhofer von LCM.

Seit August des heurigen Jahres hat das LCM mit Johann Hoffelner einen neuen CEO – brutkasten berichtete. Rund drei Monate später darf man sich über den OVE Innovation Award freuen.

Pankl Turbosystems beschäftigt sich mit Brennstoffzellen-Luftversorgungssystemen (FCAS – Fuel Cell Air Supply) sowie mit elektrisch unterstützten Abgasturboladern (EAT – Electrically Assisted Turbocharger) für Kleinserien. Weil aber Turbosysteme technologisch extrem anspruchsvoll sind, setzt die Mannheimer (Deutschland) Firma bei der Optimierung spezieller Komponenten auf externe Entwicklungspartner.

LCM mit Neuauslegung des E-Motors

“Die Elektromotoren für den Antrieb der Verdichterräder sind das Herzstück in FCAS-Systemen. Mit der kompletten Neuauslegung dieses Elektromotors hat LCM einen unentbehrlichen Beitrag zum gelungenen Innovationssprung und Wettbewerbsvorsprung geleistet”, erklärt Pankl Turbosystems-Geschäftsführer Gerhard Krachler.

Konkret hat es neun Monate gedauert, bis das LCM-Team rund um Hubert Mitterhofer und Josef Passenbrunner die ersten Funktionsmuster für den Elektromotor lieferte. Diese erfüllten die Erwartungen von Pankl und liefern Drehzahlen von bis zu 140.000 U/min und eine Nennleistung von 22kW. In diesem Sinne könnte ein FCAS von Pankl Turbosystems, in dem ein von LCM ausgelegter Motor arbeitet, schon bald bei einem Stratosphärenflug an Bord sein, heißt es.

Im Auftrag der britischen Stratospheric Platforms Ltd, eines Herstellers von Bauteilen für die Luft- und Raumfahrt, hat Pankl gemeinsam mit weiteren internationalen Unternehmen an der Entwicklung eines unbemannten Zero-Emission-Flugobjekts gearbeitet: “Selbst wenn dieses Projekt noch in einem sehr frühen Stadium ist, unterstreicht es die enorme Dynamik in der Brennstoffzellen-Technologie”, so Krachler weiter.

“Begrenzter Bauraum”

So unterschiedlich die Einsatzgebiete der FCAS sind, haben sie doch eine Gemeinsamkeit: Der Bauraum ist immer extrem begrenzt. Mithilfe der LCM-Software-Plattform “SyMSpace” konnte aus dieser Not eine Tugend gemacht werden. Damit wurden alle Komponenten – von der Baugröße des Motors über die Materialauswahl bis zur Dimensionierung jedes Bauteils – so aufeinander abgestimmt, dass die errechnete Motorauslegung nicht mehr verbessert werden kann, wie es in einer Aussendung heißt.

“Aus mehreren tausenden Varianten entsteht auf diese Art ein Elektromotor in der geforderten Baugröße, der in der Simulation 97 Prozent Wirkungsgrad erreicht. Es lässt sich kein Parameter weiter verbessern, ohne einen anderen zu verschlechtern”, erklären Passenbrunner und Mitterhofer.

Welches enorme Potential Brennstoffzellen haben, unterstreicht auch das Projekt SkalTABs (skalierbares Thermomanagement und Antriebsstrang für Brennstoffzellen-Nutzfahrzeuge). In dem vom deutschen Bundesministerium für Wirtschaft und Energie geförderten Forschungsprojekt arbeiteten mit der Rheinisch-Westfälischen Technischen Hochschule Aachen (RWTH) neben Infineon, GreenIng, AVL LIST und MACCON auch Pankl Turbosystems zusammen.

Das Ziel war es, für mittelständische Unternehmen und Fahrzeughersteller mit kleineren Stückzahlen einen Baukasten für verschiedene Leistungsstufen eigener Brennstoffzellensysteme zu erforschen: “Selbstverständlich war auch unser gemeinsam mit LCM entwickeltes FCAS mit an Bord”, sagt Krachler. Weitere Förderprojekte für Antriebssysteme im Megawatt-Bereich werden gerade vorbereitet.

Award für LCM mit Signalwirkung

Dass LCM und Pankl Turbosystems für ihr Projekt mit dem OVE Innovation Award ausgezeichnet werden, hat für Hoffelner Signalwirkung. Gerade bei nicht-fossilen Antriebtechnologien sei Reichweite das entscheidende Kriterium: “Reichweite ist immer eine Frage der Effizienz. Je effizienter Antriebsysteme arbeiten, desto mehr Reichweite ist möglich. Mit der Zusammenarbeit am FCAS haben wir die Grenzen des Möglichen gemeinsam ein wenig verschoben”, sagen Hoffelner und Krachler.

Bernhard Jakoby, OVE-Juryvorsitzender und Vorstand des Instituts für Mikroelektronik und Mikrosensorik an der Linzer Johannes Kepler Universität (JKU), begründet die Entscheidung LCM zu prämieren wie folgt: “Das ausgezeichnete Projekt zeigt wieder einmal, dass es in Österreich gelingt, innovative Technologien aus der Forschung in die Praxis zu bringen und am Weltmarkt zu etablieren.”

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