Permanent kussen

Al ruim tien jaar wordt er met magnetische zweeftreinen geëxperimenteerd. Maar toepassingen zijn er nog niet.

KRACHTIGE MAGNETEN kunnen maglev-treinen (maglev staat voor magnetic levitation) stukken goedkoper maken. Dat is hard nodig, want hoewel de technologie grote voordelen biedt, zoals hoge snelheden, geringe slijtage en een laag energieverbruik, zijn maglev-treinen relatief duur. Zweeftreinen worden voor de voortbeweging niet door wielen gedragen, maar door een `magneetkussen'. Het onderstel zweeft op enkele centimeters afstand boven de baan. Lange rijen elektromagneten in de spoorbaan, die om beurten worden bekrachtigd, zorgen voor een verschuivend magnetisch veld en voor de voortstuwing. Omdat er geen fysiek contact is met de baan, kunnen veel hogere snelheden worden gehaald dan bij treinstellen die op wielen lopen. Sinds 1987 experimenteren Siemens, Thyssen en ADtranz met hun Transrapid op een 31,5 kilometer lang proeftraject bij Lathen in Duitsland, vlak over de grens bij Ter Apel. Hier worden snelheden tot 420 kilometer per uur gehaald. In Japan zijn bij proeven snelheden van meer dan 500 kilometer per uur bereikt.

Hoewel de technische problemen beheersbaar blijven en toepassing bij afstanden van 50 kilometer economisch verantwoord lijkt, blijft de aanleg van de benodigde infrastructuur een probleem. Mede door de introductie van traditionele hoge snelheidstreinen worden maglev-treinen dan ook nergens commercieel geëxploiteerd. Op dit moment moeten elektromagneten en supergeleidende spoelen worden gebruikt om een zweeftrein in beweging te krijgen. De supergeleidende onderdelen moeten met helium gekoeld worden. Elk draaistel van Japanse maglev-treinen beschikt dan ook over een eigen lichtgewicht-koelinstallatie. Daarnaast is elk systeem voor magnetisch zweven gevoelig voor oneffenheden. Daardoor moet de baan voortdurend in de gaten worden gehouden.

Onderzoekers van het Lawrence Livermore National Laboratory in Californië hebben een alternatief ontwikkeld, dat bijna te mooi is om waar te zijn: een maglev-systeem dat gebruik maakt van permanente magneten en dus geen electriciteit nodig heeft. Het systeem is daardoor veel goedkoper dan de zweeftreinen die op dit moment in Japan en Duitsland getest worden. Bij de Inductrack van het Lawrence Livermore Lab zijn de treinstellen voorzien van magneten en bestaat de baan uit niet-magnetische spoelen van koperdraad. De magneten - een legering van ijzer, boron en neodymium - genereren een magnetisch veld zodra het treinstel in beweging komt. Omdat de magneten en de spoelen elkaar afstoten, gaat de trein zweven. De magneten kunnen vijftig maal hun eigen gewicht `optillen'. Volgens onderzoeker Richard Post is de draagkracht tien keer zo hoog als de aerodynamische draagkracht van straalvliegtuigen.

jetturbines

Op dit moment treedt levitatie op bij snelheden van 22 mijl per uur, maar Post denkt dat het ook moet lukken bij 1 tot 2 mijl per uur. Omdat de baan het treinstel niet in beweging kan zetten, overweegt Post dieselmotoren of jetturbines te gebruiken. Op bestaande baanvlakken zou ook van de elektrische bovenleiding gebruik kunnen worden gemaakt. Externe aandrijving blijft nodig om de aerodynamische weerstand te overwinnen of om bij defecten toch verder te kunnen rijden. Zodra de trein tot stilstand komt, zoals bij stations, wordt hij gedragen door wielen.

Op dit moment is geëxperimenteerd met een modelzweeftrein op een baan van 20 meter lengte. Daarbij zijn snelheden van 10 tot 12 meter per uur gehaald. Men hoeft de `trein' - een soort lege bak - met de hand maar een klein duwtje te geven. Uit opnamen met hoge snelheidscamera's blijkt dat de trein zeer stabiel is. Bovendien kan een hogere veiligheid worden gegarandeerd. Omdat het magnetisch veld uitsluitend aan de baankant wordt opgewekt, kunnen apparaten die gevoelig zijn voor magnetische velden zoals pacemakers niet van slag raken. In de huidige maglev-treinen moeten de passagiersruimten hiervoor wel worden afgeschermd.

Ruimtevaartorganisatie NASA heeft de onderzoekers 1,5 miljoen dollar gegeven zodat een groter circuit kan worden gebouwd. Men verwacht dan snelheden tot 170 meter per seconde (Mach 0.5) te halen. NASA hoopt het systeem te gebruiken om satellieten in een baan om de aarde te brengen. Met snelheden van 760 mijl per uur (Mach 1) zouden ruimtevaartschepen gelanceerd kunnen worden.

Ondanks de voordelen, zal het nog wel even duren voordat het systeem geïntroduceerd kan worden. Uit een rapport van adviesbureau Booz Allen & Hamilton blijkt dat de aanlegkosten van het Inductrack hoger zijn dan van reguliere zweefbanen. Daar staan echter lagere operationele kosten tegenover.