Hyperloop dla przewozów towarowych

Trzy lata od rozpoczęcia pierwszych prac możemy powiedzieć, że się udało. Nasz zespół był wielokrotnie wyróżniany zarówno w Polsce, jak i za granicą, a opinia publiczna, politycy i media dzięki naszym staraniom dyskutują o wizji kolei próżniowej w Polsce. Obecnie naszym celem jest stworzenie platformy logistycznej. Widzimy w niej ogromny potencjał dla rozwiązania problemów przewozów towarowych w Europie.

Zarys historyczny

Pierwsze pasażerskie połączenie kolei konnej powstało w 1807 roku na odcinku pomiędzy Swansea i Mumbles w Walii, a wóz parowy zbudowany przez Richarda Trevithicka zaprezentowano podczas eksperymentu w 1804 roku. Pojazdy o napędzie elektrycznym pojawiały się już w pierwszej połowie XIX wieku, jednak za najwcześniejszy elektrowóz uznaje się dzieło Wernera von Siemensa zaprezentowane w 1879 roku na Wystawie Przemysłowej w Berlinie. Elektryfikacja linii dalekobieżnych w Europie rozpoczęła się w drugiej dekadzie XX wieku. Mimo faktu, że elektrowozy są pojazdami nieautonomicznymi i potrzebują zasilania z sieci trakcyjnej, okazały się ekonomiczniejsze w eksploatacji. Kolej zelektryfikowana zagwarantowała szybszy i tańszy przewóz towarów i pasażerów w ruchu dalekobieżnym. Był to przełomowy moment w historii transportu. Niespełna wiek później jesteśmy świadkami kolejnego udoskonalenia transportowego – kolei próżniowej, znanej również jako Hyperloop.

Początki i geneza stworzenia systemu

Kolej próżniowa to nowy rodzaj transportu łączący zalety pociągów oraz samolotów, który eliminuje największe wady dominujących obecnie środków transportu. Pomysł na kolej próżniową zrodził się na początku XX wieku, ale dopiero XXI wiek przyniósł techniczne możliwości jego realizacji. Ideę tego środka transportu ożywił w 2013 roku Elon Musk, przedsiębiorca i filantrop. Opis systemu o nazwie Hyperloop Alpha został wówczas umieszczony na serwerach SpaceX. Od tego czasu liczba firm i zespołów rozwijających tę technologię stale rośnie. Zapotrzebowanie na ten futurystyczny środek transportu wynika z chęci zaoszczędzenia czasu, jaki spędzamy w podróży. Coraz częściej się przemieszczamy i transportujemy coraz większe ilości towarów. Wymagamy od dostawców szybkiego doręczenia, nawet tego samego dnia, lecz obecna infrastruktura nie jest w stanie zaspokoić rosnącego popytu na usługi transportowe. Średni czas podróży międzymiastowej nie zmniejszył się znacząco od wielu dekad, a w niektórych przypadkach wręcz się wydłużył. Czas stał się towarem deficytowym, więc skrócenie czasu podróży jest głównym motorem napędzającym wizję wdrożenia kolei próżniowej. Dostawy towarów za pomocą Hyperloop na liniach np. Szczecin – Gdańsk, czy Warszawa – Kraków pozwolą wdrożyć usługę dostawy w dniu zamówienia jako standard.

Niskociśnieniowa kolej próżniowa pozwala na uzyskanie efektu synergii poprzez wykorzystanie zalet zarówno kolei, jak i lotnictwa, jednocześnie unikając ich wad. Warunki niskiej próżni w rurze powodują, że kapsuły mogą osiągać prędkości dostępne do tej pory wyłącznie dla samolotów, zużywając przy tym bardzo małą ilość energii.

Kolej próżniowa w Polsce

Polska ma szansę stać się liderem w implementacji technologii kolei próżniowej w Europie, a być może i zaistnieć na arenie światowej jako jeden z wiodących dostawców technologii kompletnego systemu lub jego podzespołów. Prace nad systemem zaczęliśmy niemal równocześnie z amerykańskimi firmami. Nasza firma do dzisiaj złożyła już szereg wniosków patentowych, w celu ochrony prawnej opracowanych przez nas rozwiązań. Rynek budowlany w Polsce jest gotowy do prowadzenia budowy infrastruktury technicznej niezbędnej dla Hyperloopa. Ceny rynkowe obowiązujące w Europie i na świecie pozwalają nam w pierwszej fazie na budowę toru doświadczalnego za ok. ⅓ wartości nakładów, jakie ponosi konkurencja zagraniczna. Opracowaliśmy koncepcję budowy toru testowego na terenie Ośrodka Eksploatacji Toru Doświadczalnego w Żmigrodzie, należącego do Instytutu Kolejnictwa. Uczestniczyliśmy również w tworzeniu wstępnych studiów wykonalności kolei próżniowej w Polsce do roku 2030, łączącej dwie duże aglomeracje miejskie z Centralnym Portem Komunikacyjnym oraz zaprojektowaliśmy demonstracyjną linię Hyperloopa dla Łodzi, jako kandydata do organizacji Expo 2022. Jesteśmy gotowi, by stworzyć własny, nowoczesny system transportu.

Infrastruktura dla przewozów towarowych

Powstanie systemu kolei próżniowej wymaga równoczesnego rozwijania wielu technologii. Projekt nie wiąże się jedynie z budową pojazdu czy konstrukcji tuneli próżniowych pod ziemią czy na estakadach. Jest to przedsięwzięcie inżynieryjne obejmujące działania zmierzające do opracowania spójnych systemów konstrukcji podtorza, zasilania czy choćby systemów teleinformatycznych i wymiany danych między siecią pojazdów. Rozwiązanie musi być spójne z planowaniem przestrzennym na szczeblu krajowym. Wygląd zewnętrzny konstrukcji tuneli powinien być, pod względem architektonicznym, przyjemny w odbiorze, a przede wszystkim nie tworzyć bariery fizycznej czy wizualnej w tkance miasta. Zalety systemu Hyperloop to zalety rozwiązań stosowanych w kolejach konwencjonalnych rozszerzone o aspekty występujące w kolejach magnetycznych. Gotowy system nie będzie uciążliwy dla środowiska podczas eksploatacji i może być porównany do linii metra, która pozwala łączyć w szybki sposób wiele stacji bez negatywnego oddziaływania na zewnętrzną infrastrukturę i środowisko naturalne. Obecnie rozwijana technologia może być podniesiona ponad powierzchnię terenu, tak by omijać przeszkody terenowe, jak również może być prowadzona w istniejących korytarzach transportowych – w tym celu opracowaliśmy systemy integracji. Nasze rozwiązanie umożliwia stosunkowo szybką komercjalizację tego systemu bez większych zmian w regulacjach prawnych. Obecnie proces decyzyjny dotyczący tworzenia korytarzy transportowych na nowych szlakach trwać nawet do 20 lat. Integracja z istniejącymi szlakami kolejowymi jest rozwiązaniem, które pozwala znacznie skrócić ten czas .

Rozwiązanie dla logistyki

Wraz z gwałtownym rozwojem globalnego handlu popyt na towary, jakie należy przetransportować, stale rośnie. Dotychczasowy transport morski na dystansach międzykontynentalnych, ze względu na skrócenie czasu dostawy przy zachowaniu jednak konkurencyjnych cen, czy wręcz potrzebie odciążenia terminali kontenerowych w portach morskich, uzupełniany jest transportem kolejowym. Przykładem jest regularne użytkowanie linii kolejowej między Chinami a Polską. Poza tym, obecnie do przewozu towarów używany jest głównie transport drogowy. Mimo że jest to sprawdzona metoda, transport towarów samochodami ciężarowymi napędzanymi silnikiem spalinowym, generuje poważne problemy, jak wypadki, emisje gazów cieplarnianych, czy zużycie infrastruktury drogowej. Dlatego pierwszym krokiem w budowaniu kolei próżniowej jest stworzenie zrównoważonego i bezpiecznego systemu transportu dla sektora logistycznego – Inteligentnej Platformy Logistycznej inspirowanej systemem Hyperloop. Opracowany przez nasz zespół w 2017 roku system transportu dla Poczty Polskiej S.A. jest obecnie rozwijany w wersji elektromagnetycznej.

Głównym napędem w systemie Hyperloop jest elektryczny silnik liniowy, który jest stosowany zarówno do przyspieszania, jak i hamowania pojazdu. Pojazd ma mieszany układ zawieszenia – na początku, przy niskich prędkościach porusza się na kołach, a następnie, wraz ze wzrostem prędkości, za pomocą lewitacji magnetycznej. Takie rozwiązanie zapewnia mniejsze zużycie torowiska i samego pojazdu, a także mniejszy opór, co przekłada się na niższe zużycie energii.

Nasza Inteligentna Platforma Logistyczna zakłada:

• otwarty oraz zamknięty (w drugiej fazie) w pełni elektryczny system transportu posiadający możliwość zasilania energią ze źródeł odnawialnych; system zamknięty zakłada zmniejszenie w arterii rurowej ciśnienia do wielkości zaledwie 1/1000 ciśnienia atmosferycznego, co znacznie obniża koszty transportu;
• w pełni autonomiczny system, w którym towary przemieszczane są automatycznie w zamkniętym środowisku, niwelując w ten sposób główne niebezpieczeństwa (np. wypadki) i opóźnienia (np. przez warunki pogodowe);
• prędkości do 300 km/h w środowisku otwartym i 600 km/h w próżniowej arterii rurowej;
• minimalną konserwację pojazdu ze względu na małą liczbę ruchomych części;
• elastyczność systemu pozwalającą na dostosowanie wydajności do zapotrzebowania.

Przedstawione przez nas rozwiązanie może być zastosowane między magazynami, centrami produkcyjnymi, dystrybucyjnymi czy punktami realizacji zamówień.

Aspekty ekonomiczne

Połączenie obniżonych kosztów serwisowania pojazdów (wstępne analizy pokazują, że koszty serwisowania będą 30-40% niższe w porównaniu z koleją dużych prędkości) z niższym zużyciem energii w wyniku redukcji oporów i masy (obniżenie o ok. 85% dla rozwiązania próżniowego) daje znaczne obniżenie kosztów operacyjnych. Według naszych szacunków koszty operacyjne dla 1 tonokilometra (lub 1 tonomili – ok. 0,02 dolara) mogą być nawet do 6 razy mniejsze niż w przypadku transportu drogowego i nawet 2 razy mniejsze niż w przypadku transportu koleją konwencjonalną.

Przyszłość technologii Hyperloop w Polsce

Dokładamy wszelkich starań, żeby technologia kolei próżniowej przeszła z fazy planowania i projektowania do fazy testów, a następnie do szybkiego wdrożenia na odcinkach pilotażowych. Do końca 2018 roku planujemy rozpocząć prace nad budową pierwszego odcinka testowego, który pozwoli na demonstrowanie układu zawieszenia pojazdu oraz silnika liniowego. Rozwiązanie, jakie zostanie sprawdzone na torze testowym otwartym, będzie mogło być następnie w pełni wykorzystane w systemie próżniowym na odcinku testowym wybudowanym na terenie Ośrodka Eksploatacji Toru Doświadczalnego w Żmigrodzie należącym do Instytutu Kolejnictwa. Nasza współpraca z Instytutem Kolejnictwa zapoczątkuje prace nad stworzeniem wersji pasażerskiej systemu kolei próżniowej.