TEIL C

Andere elektrische Fahrzeuge

Magnetschwebebahnen (III)

Im Mai 1998 stellen Forscher des Lawrence Berkeley National Laboratory (LLNL) in Berkeley, Kalifornien, unter Leitung von Prof. Richard Freeman Post eine völlig neuentwickelte Magnetschwebebahn, die sie, abgeleitet von Induktion, Inductrack nennen (o. Indutrak). Im Grunde handelt es sich um ein Nebenprodukt des seit 1973 vorrangig betriebenen Projekts zur Energiespeicherung in Schwungrädern.

Zu den Besonderheiten dieses Konzeptes gehört, daß es keine aufwendigen supraleitenden Magnete benötigt und auch für niedrige Geschwindigkeiten gut geeignet ist. Bei diesem Maglev-System wird nämlich erstmals ein sogenanntes magnetisches Halbach-Array eingesetzt, eine besondere Magnetanordnung, die in den 1980er Jahren ebenfalls am LLNL von Klaus Halbach entwickelt worden ist und ursprünglich für Teilchenbeschleuniger konzipiert wurde.

Demonstriert wird das Konzept mit einer verkleinerten, 20 m langen Modellstrecke, auf der ein 22 kg schwerer Testwagen schwebt. Die Testläufe belegen die völlig passive Art des Systems, was bedeutet, daß zum Erreichen der Levitation weder Steuerungsströme zur Aufrechterhaltung der Stabilität, noch den Gleisen von außen zugeführte Versorgungsströme erforderlich sind. Statt dessen wird nur die Bewegung des Wagens über die Strecke benötigt, um eine stabile Levitation zu erreichen.

Zusammengefaßt handelt es sich bei Inductrack um ein experimentelles Magnetschwebebahn-System, bei dem zur Erzeugung des Schwebeeffektes Drahtschleifen ohne zusätzliche Stromversorgung in der Gleisanlage installiert sind, während im Fahrzeug in Halbach-Arrays angeordnete Raumtemperatur-Permanentmagnete aus Neodym-Eisen-Bor (NdFeB) verwendet werden. Fährt der Zug entlang seiner Spur, dann induziert er alleine durch seine Bewegung ein abstoßendes Magnetfeld, das ihn über dem Gleiskörper schweben läßt. Da keine zusätzliche Energie aufgewendet werden muß, um den Schwebeeffekt zu erzielen, eignet sich die Inductrack-Technologie auch für den schweren Güterverkehr. Außerdem resultiert aus der Verwendung dieser Arrays ein 2,5 cm großer Luftspalt zwischen ihnen und dem schwebenden Wagen, was besonders bei schlechtem Wetter Vorteile hat und auch den Bau von Strecken mit größeren Toleranzen ermöglicht.

Damit ist das System ausfallsicherer, kostengünstiger und energieeffizienter als die anderen Magnetschwebesysteme. Außerdem erübrigt sich eine Abschirmung der Fahrgastzelle, da die Magnetfelder ausschließlich unterhalb der Permanentmagnete wirken und oberhalb so gut wie nicht vorhanden sind. Angetrieben werden können die für Anfahr- und Abbremsphasen mit Hilfsrädern ausgestatteten Wagen von einem Propeller, Düsentriebwerk, Elektromotor oder anderswie. Die Entwickler erwarten, daß die erste kommerzielle Umsetzung ein S-Bahn-System sein wird, sehen aber noch viele andere Anwendungsmöglichkeiten wie People Mover, Intercity-Hochgeschwindigkeitszüge, den Hochgeschwindigkeitsversand von Gütern in Vakuumröhren sowie elektromagnetische Katapulte als Raketenstartvorrichtungen (s.u.).

Bislang existieren drei Varianten des Systems: Inductrack I ist für hohe Geschwindigkeiten optimiert, während Inductrack II bei niedrigeren Geschwindigkeiten effizienter und Inductrack III besonders für den Schwerlasttransport geeignet ist.

Als die Firma General Atomics (GA) aus San Diego, Kalifornien, im Jahr 2000 einen Forschungsvertrag aus dem Low-Speed Urban Maglev Program der Federal Transit Administration erhält, um eine Magnetschwebebahn-Technologie als kostengünstige, zuverlässige und umweltfreundliche Option für städtische Massenverkehrsmittel zu entwickeln, kommt das Unternehmen zu dem Schluß, daß der Inductrack-Ansatz die Zielstellungen am besten erfüllt – basierend auf Faktoren wie Einfachheit, Gewicht, Kapital- und Wartungskosten sowie Flexibilität des Designs. Grundlage des städtischen Maglev-Systems soll die Version Inductrack II mit dualem Halbach-Array werden, die von elektromagnetischen Impulsen bewegt wird und nur die Hälfte des Stroms benötigt, um die gleiche Levitationskraft pro Flächeneinheit zu erzielen, wie bei Verwendung einer einseitigen Inductrack I Konfiguration – und dies wohlgemerkt ohne wesentliche Erhöhung des Gewichts oder der Grundfläche der Halbach-Arrays. Als Antrieb wählt GA einen energieeffizienten Linearsynchronmotor, der aus einer separaten Halbach-Anordnung unter dem Wagen besteht, die mit in der Spur eingebetteten Motorwicklungen interagiert.

Theoretische Analysen zeigen, daß Inductrack-Systeme so konstruiert werden können, daß sie pro Quadratmeter Halbach-Array mehr als 40 t zum Schweben bringen können und ein Verhältnis von schwebendem Gewicht eines Zuges zum Gewicht der Magnete von bis zu 50-zu-1 möglich machen. Die Istwerte, die in einem Testlauf bei GA erreicht werden, betragen etwa 30 t pro Quadratmeter. Am LLNL optimiert das Team derweil die Konstruktion der Magnete und der Strecke. Insbesondere wird an einer neuartigen laminierten Bahn gearbeitet, die aus einem Stapel geschlitzter Kupferplatten besteht, die von einem Faserverbund verstärkt sind. Das neue Design ist einfacher und sollte kostengünstiger herzustellen sein als die bisherige Spur (litz-wire ladder track).

Im Mai 2003 beginnt General Atomics auf einem Gelände in San Diego eine 120 m lange Inductrack-Teststrecke zu errichten, die über gerade und gebogene Abschnitte mit 50 m Radien verfügt, und im Juni liefert die Firma Hall Industries aus Pennsylvania das dafür bestellte 8 t schwere und 5 m lange Testfahrzeug-Chassis (WBS D11000).

Das Einzelfahrwerk (ein normales Fahrzeug würde zwei davon haben) besteht aus oberen und unteren Halbach-Arrays, zusätzlichen Halbach-Magnet-Arrays für das Antriebssystem, Hilfsrädern und sekundären Fahrwerkskomponenten. Zur Veränderung des Gewichts während des Tests ist das Versuchsfahrzeug mit Wassertanks ausgestattet. Die anfänglichen Tests werden auf den ersten 15 m der Teststrecke durchgeführt. Die Entwicklungsarbeiten erfolgen mit einer Finanzierung aus dem Directed Research and Development Program des LLNL – und im November wird die Technologie an die GA für Anwendungen im Bahn- und Transit-Bereich lizenziert.

Nach Inbetriebnahme der gesamten 120 m Strecke im September 2004 beginnen einen Monat später die Tests mit dem Fahrzeug-Chassis, um zuerst die Datenerfassungs- und Steuerungselektronik zu überprüfen. Aufgrund der Kürze der Strecke ist die Fahrtgeschwindigkeit auf maximal 10 m/s begrenzt – was aber völlig ausreicht, um das Testfahrzeug schweben zu lassen. GA möchte aus der Inductrack-Technik nun ein marktreifes Urbanes Transportsystem machen. In diesem Jahr erhalten die Mitglieder des Livermore/GA-Teams einen R&D 100 Award für die Inductrack-Entwicklung.

2005 gibt es einen kaum aussagefähigen Zwischenbericht über die Fortführung der Fahrttests, und im Oktober 2006 stellt GA das Konzept für eine Inductrack-Frachtversion für den Hafen von Los Angeles vor. Hier soll ein insgesamt 7,5 km langes Elektro-Cargo-Conveyor (ECCO) System Terminal Island mit dem SCI-Komplex verbinden. Der Kostenvoranschlag inkl. Kanal- und Autobahn-Kreuzungen, Weichen, Fahrzeuge, Energiesysteme usw. beziffert sich auf 575 Mio. $. Um die Funktion zu belegen, wird ein 20 Fuß Frachtcontainer auf das existierende Magnetschwebebahn-Test-Chassis montiert und erfolgreich bis zu einer Geschwindigkeit von 35 km/h getestet (begrenzt aufgrund der relativ kurzen Länge der Testsrecke). Leider wird das Projekt nicht umgesetzt. Im selben Jahr erhält Post ein neues Patent über eine besondere Inductrack-Konfiguration (US-Nr. 7.096.794), und für 2008 ist der Bau einer 7,4 km langen Demonstrationsstrecke auf dem Gelände der California University of Pennsylvania (CUP), 95 km südwestlich von Pittsburgh, geplant, wozu es meinen Informationen nach aber nicht kommt.

Nachdem der Bahnbetreiber Union Pacific (UP) im November 2008 eine Machbarkeitsstudie für eine 8 km Magnetschwebebahn für den Güterverkehr in Auftrag gegeben hatte (s.o.), scheint man sich auf das System von General Atomics zu besinnen, und im Februar 2009 laufen in San Diego Tests auf einer 120 m langen Versuchsstrecke. Mehr darüber ist bislang nicht herauszufinden.

Das ECCO-System hat aber auch schon Konkurrenz: Die Firma Magna Force wird im Mai 1993 durch Karl J. Lamb gegründet, der zeitgleich auchs seine ersten Patentanmeldungen einreicht.

Das Unternehmen tritt als globaler Technologie-Entwickler auf und finanziert die Entwicklung seiner innovativen Technologien komplett selbst. Dabei wird darauf geachtet, alle Prototypen in Originalgröße zu bauen, da sich insbesondere bei Arbeiten an der Magnettechnologie immer wieder zeigt, daß das, was im kleinen Maßstab funktioniert, nicht unbedingt auch im großem Maßstab zutrifft.

Es ist mir nicht gelungen herauszufinden, wann das Unternehmen, das seinen Hauptsitz inzwischen nach Port Angeles im Bundesstaat Washington verlegt hat, mit seinen Maglev-Aktivitäten begonnen hat. Diese basieren auf einem patentierten Permanentmagnet-Schwebesystem, das unter dem Namen LEVX vermarktet wird. Dessen Wagen schweben kontinuierlich und ausfallsicher oberhalb der Fahrwegschiene, ohne hierfür eine Energiequelle zu benötigen. Schon ein früher Prototyp kann mehr als 100.000 Stunden lang (knapp 12,5 Jahre) stabil und kontinuierlich in Schwebe gehalten werden, ohne daß sich der bei diesem System mindestens 2,5 cm betragende Luftspalt zwischen der Führung und dem Wagen verringert Im Jahr 2011 wird die 10-jährige ‚Schwebezeit’ eines weiteren Prototypen gefeiert, der aus wiederverwendeten Magneten früherer Modelle zusammengebaut worden war.

Ende Juni desselben Jahres beginnen die Bauarbeiten an der ersten Teststrecke für das LEVX Transport-System, das vollbeladene 40-Zoll Container entlang eines aufgeständerten Fahrwegs fortbewegt. Die Demonstration soll so nah wie möglich die entsprechende Situation in einem Seehafen oder einer intermodalen Güterverkehrsanlage imitieren.

Obwohl die Technologie zuerst für Fahrzeuge mit einem Gewicht von 450 kg entwickelt wurde, was der ‚Passagier-Skala’ entspricht, konzentriert sich Magna Force kaum mehr auf dieses Marktsegment, sondern sucht sein Heil bei schwereren Systemen für verschiedene Einsatzbereiche. Auf der Versuchsstrecke, die im Mai 2012 in Betrieb geht, werden als Lasten beispielsweise vorgefertigte Betonteile mit einem Einzelgewicht von 1,7 t eingesetzt. Getragen werden sie von einem 45 t schweren ‚Magnetlaster’, der eine Zuladung von 34 t erlaubt und sich mit einer Geschwindigkeit von bis zu 70 km/h fortbewegen kann. Die Firma gibt die Streckenkosten mit 5,2 Mio. $ pro Meile an.

Auf der Homepage des Unternehmens, das inzwischen mit seinen Magnetkupplungen und magnetischen Bremsen große Erfolge feiert, wird zwar noch von Urban Transit Systemen und People Movern gesprochen, und es gibt auch einige Grafiken zu bewundern, von einer Umsetzung in diesem Marktsegment scheint Magna Force aber auch weiterhin weit entfernt zu sein.

Ein anderes Marktsegment betrifft die Raumfahrt. Und auch hier gibt es ein Unternehmen, das ebenfalls mit dem Physiker Post und den am LLNL betriebenen Maglev-Forschungen verbandelt ist:

Die Firma Advanced Maglev Systems LLC (AMS) aus Shoreline, Washington, arbeitet seit Ende der 1990er an NASA-Projekten mit, bei denen die Maglev-Technologie genutzt werden soll, um Nutzlasten innerhalb von nur 10 Sekunden auf eine Orbitalgeschwindigkeit von 183 m/s zu beschleunigen. Mit der Entwicklung eines derartigen Schienenbeschleunigers ließen sich die gegenwärtigen Startkosten für Satelliten dramatisch reduzieren.

Die Technik der elektromagnetischen Startanlagen wird schon in den 1930er Jahren von Robert Goddard vorgeschlagen, doch erst ab den 1960er Jahren wird ernsthaft an ihrer Realisierung gearbeitet. Bahnbrechend dafür sind die Entwicklungen des schon mehrfach erwähnten Briten Eric Laithwaite – und an der University of Sussex wird schon früh eine 7 m lange Führungsschiene getestet. Die Start-Magnetschienenbahn (manchmal auch Railgun genannt, s.u.) arbeitet nach dem gleichen Prinzip wie die üblichen Maglev-Bahnen, indem auf einer Schiene ein metallener Körper durch ein bewegtes Magnetfeld beschleunigt wird, wobei die am Ende der Magnetschienen erreichte Geschwindigkeit im vorliegenden Fall allerdings sehr hoch ist. Die Technik wird bereits genutzt, um den Einschlag von Meteoriten zu simulieren, aber auch militärische Anwendung sind schon angedacht worden.

Im Oktober 1999 wird am NASA Marshall Space Flight Center in Huntsville, Alabama, eine Maglifter-Testanlage im Maßstab 1:20 in Betrieb genommen, die gemeinsam mit der PRT Advanced Maglev Systems Inc. aus Park Forest, Illinois (möglicherweise eine Schwester der vorstehenden Firma), und dem Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) in San Francisco entwickelt und installiert worden ist. Die etwa 15 m lange, 60 cm breite und 50 cm hohe Führungsschiene ist auf Betonsockeln montiert und besteht aus 10 identischen Segmenten, die jeweils ca. 225 kg wiegen, hauptsächlich durch das Gewicht des Eisens in dem Motor.

Die Spur beinhaltet zwei Hauptkomponenten, zum einen die Halbach-Arrays aus Raumtemperatur-Permanentmagneten, die an dem Fahrzeug montiert sind, um innerhalb der Spur stark abstoßende Ströme zu induzieren, und zum anderen dicht gepackte Spulen aus isoliertem Kupferdraht, die in die Spur eingebettet sind. Insgesamt sind rund 1.000 rechteckige, induktive Spulen von jeweils 15 cm Breite installiert. Umhüllt ist die Strecke mit nichtmagnetischem Edelstahl. Auf dieser Schiene wird eine 13,5 kg schwere Modellrakete durch die magnetischen Kräfte des Induktionsmotors in weniger als einer halben Sekunde auf knapp 100 km/h beschleunigt. Mit der Anlage will man zunächst mehr über die Aerodynamik, die magnetischen Felder und die Energiespeicherung erfahren.

Das Livermore-Team unter der Leitung von Prof. Richard F. Post hatte die Funktionsfähigkeit seiner Inductrack-Technologie bereits zuvor mittels erfolgreicher Versuche bewiesen (s.o). Die Ergebnisse sind so vielversprechend, daß die NASA einen Drei-Jahres-Vertrag mit dem Team schließt, um das Konzept als Methode zum effizienteren Starten von Satelliten zu untersuchen. Die Visionäre der NASA sehen bereits maglev-gestützte Startschlitten, die auf einer 2,4 km langen Strecke Raumfahrzeuge auf über 965 km/h beschleunigen, um erst anschließend die Raketentriebwerke für den Start in den Orbit zu zünden. Der hierfür benötigte Strom in Höhe von 200 kWh, der zu diesem Zeitpunkt in den USA etwa 75 $ wert ist, könnte es ermöglichen, das Startgewicht aufgrund des geringeren Treibstoffbedarfs um rund 20 % senken.

Im März 2000 wird in Huntsville eine zweite Maglev-Führungsschiene errichtet, die 13 m lang ist (andere Quellen: 15 m). Gebaut wird sie von der Firma Foster-Miller Inc. aus Waltham, Massachusetts, einem Hersteller von Militär-Robotern u.ä., der bei diesem Projekt mit dem LLNL und der PRT Advanced Maglev Systems zusammenarbeitet.

Die experimentelle Spur verwendet einen linearen Synchronmotor, d.h. das Gleis ist so synchronisiert, daß sich die Spulen anschalten, kurz bevor der Träger in Kontakt mit ihnen kommt, und sich wieder ausschalten, wenn der Träger vorbeigerast ist. Sie beschleunigt den 22 kg schweren Träger bis auf 93 km/h, fast dem Zehnfachen der Erdbeschleunigung. Die erste Hälfte der Spur enthält den Antriebsmotor, und die zweite ein magnetisches Bremssystem. Die aktuellen Tests sollen dazu beitragen, die Maglev-Fahrdynamik und die Schnittstelle zwischen einem Träger und seiner Rakete besser zu verstehen sowie herauszufinden, wie man das Raumfahrzeug von dem Träger trennen kann, um es zu starten.

Eine Studie der NASA aus dem Jahr 2002 zeigt, daß sich sogar 30 – 40 % des Raketentreibstoffs einsparen lassen, womit die Nutzlast entsprechend vergrößert oder die Rakete verkleinert werden kann, wenn die Erstbeschleunigung einer großen Rakete mit Hilfe eines weiterentwickelten Inductrack auf Mach 0.8 (950 km/h) erfolgt. Zukünftige Arbeiten an großen Systemen sollen daher durch das NASA Kennedy Space Center in Florida geleitet werden. Geplant ist eine 2,4 km lange Spur, auf der ein geflügeltes Fahrzeug auf einen magnetisch schwebenden Schlitten sitzt, der mit einer Beschleunigung von 2 g (19,6 m/s²) auf eine Geschwindigkeit von rund 645 km/h gebracht wird,

Im Jahr 2003 liefert das Post-Team der NASA eine weitere Teststrecke, die anschließend von Diplom-Ingenieur-Studenten am Florida Space Institute aufgebaut und getestet wird. In den Folgejahren wird es jedoch still um das Projekt – bis im September 2010 die Meldung kursiert, daß die NASA inzwischen daran arbeitet, elektrisch oder mit Gas betriebene Schlitten auf eine Geschwindigkeiten von über Mach 10 zu beschleunigen. Die hierfür benötigte Strecke würde ca. 3,6 km lang sein. Die Ingenieure legen nun einen 10-Jahres-Plan fest, der mit dem Start einer Drohne beginnen soll, wie sie derzeit von der Air Force verwendet werden. Anschließend sollen weiterentwickelte Modelle folgen, bis man bereit ist einen Träger zu bauen, mit dem ein kleiner Satellit in den Orbit gebracht werden kann. Möglicherweise aus militärischen Gründen sind keine weiteren Details darüber zu finden.

Die Firma Advanced Maglev Systems erscheint noch einmal im Dezember 2007, als sie das Patent für einen Fahrweg aus modularen Elementen für Magnetschwebebahnen beantragt, das sie allerdings erst im Mai 2012 zugesprochen bekommt (US-Nr. 8.171.858). Ansonsten ist kaum etwas über das Unternehmen herauszufinden.

Neben den genannten Firmen und Institutionen gibt es noch weitere, die sich mit dieser Anwendung der Maglev-Technologie beschäftigen.

Die Europäische Raumfahrtagentur ESA beispielsweise läßt 2003 von dem deutschen Luft- und Raumfahrtunternehmen Astrium Gmbh eine Studie über die Machbarkeit der Technologie erstellen. Diese kommt zu dem Ergebnis, daß man ein 40 - 60 kg schweres Projektil mit einer Nutzlast von 5 kg mittels einer 180 m langen elektromagnetischen Startanlage in eine suborbitale Bahn befördern kann. Versuche sind hier m.W. noch nicht gemacht worden.

Dies ist anders am Deutsch-Französischen Forschungsinstitut in Saint-Louis, einem binationalen Institut für Sicherheits- und Verteidigungsforschung im elsässischen Saint-Louis, wo in den 1980er Jahren u.a. eine elektromagnetische Kanone (Railgun) weiterentwickelt wird. Diese funktioniert ähnlich wie ein Gaußgewehr (Coilgun), was ich an dieser Stelle aber nicht weiter vertiefen möchte, da es nichts mit Personentransport zu tun hat – außer in die ‚ewigen Jagdgründe’...

Später werden in Saint-Louis Prototypen von zwei elektromagnetischen Startvorrichtungen gebaut. Der PEGASUS Electromagnetic Launcher hat eine elektrische Leistung von 10 MJ, die er Kondensatorbänken entzieht (200 x 50 kJ), und kann bei einer Länge von 3 - 6 m Objekte vom Kaliber 30 mm bis 50 mm beschleunigen, während der kleinere RAFIRA eine elektrische Leistung von 2,7 MJ besitzt (18 x 150 kJ), 3 m lang ist und das Kaliber 25 mm x 25 mm ‚verschießen’ kann. Mit dem PEGASUS gelingt es, ein und zwei Kilogramm schwere Testkörper auf die beachtliche Geschwindigkeit von 7.500 km/h zu bringen.

Seit der Millenniumwende sollen auch sowohl die britische als auch die US-Marine Maglev-Antriebe zum schiffgestützten Starten von Flugzeugen untersuchen (Electromagnetic Aircraft Launch System). Dies ist gut nachvollziehbar, denn eine elektromagnetische Beschleunigungsschiene benötigt weniger Platz als ein herkömmlicher Dampfkatapult, und es ist viel einfacher, die Antriebskraft der Schiene dem Gewicht des jeweiligen Flugzeugs anzupassen, wie es bei jedem Start erfolgt. Die Maglev-Technologie ist auch energieeffizienter, da sie die aufgewendete Startenergie (in diesem Fall Strom) mit einem Wirkungsgrad von 40 – 70 % in kinetische Energie des Flugzeugs umwandelt, verglichen mit nur 5 % beim Dampfsystem.

Neben der uns schon bekannten Firma General Atomics arbeitet in den USA insbesondere Northrop Grumman aus Sunnyvale, Kalifornien, an der Weiterentwicklung dieser Starttechnik. Im Rahmen eines mit 373 Mio. $ finanzierten Projekts bauen beide Unternehmen konkurrierende Systeme für die US-Marine. Die auf linearen Synchronmotoren basierenden Katapult-Prototypen sollen noch im Laufe des Jahres 2003 auf dem Navair-Marinestützpunkt in Lakehurst, New Jersey, getestet werden.

Boeing wiederum arbeitet an dieser Maglev-Technologie im Rahmen von NASA-Programmen wie der Phase II-Studie zu wiederverwendbaren Raumfahrzeugen (Highly Reusable Space Transportation) und entwirft und baut als Mitglied des GA/Bechtel/Foster-Miller-Teams eine Maglev-Erweiterung für die Holloman-Hochgeschwindigkeits-Teststrecke auf der Holloman Air Force Base in New Mexico. Diese Magnetschwebebahn soll nicht nur wichtige Prüfmöglichkeiten für die Landesverteidigung bieten, sondern auch dabei helfen, viele der erforderlichen Design-Parameter zu testen, um das Potential dieser Technologie für Startvorgänge zu verstehen.

Im Februar 2013 wird gemeldet, daß der zuständige 846. Test-Squadron seinen bislang erfolgreichsten Versuch auf dieser Maglev-Spur durchgeführt hat. In Verbindung mit einem neuen Antriebssystem wird eine Geschwindigkeit von mehr als 800 km/h erreicht. Was diese Spur so außergewöhnlich macht, ist ihre Fähigkeit, durch eine drastische Reduzierung der Vibrationen, die das getestete Objekt fühlt, wirklichkeitsnahe Flugbedingungen zu imitieren. Realisiert wird dieser Effekt durch den Einsatz von vier supraleitenden Elektromagneten, die an dem Testschlitten befestigt sind – ähnlich wie Räder an einem Fahrzeug. Sobald Strom fließt, sind die Magnete in der Lage genug Kraft zu erzeugen, um den Schlitten während der gesamten Dauer des Raketenantriebs einen Zoll über die Strecke anzuheben. Der Schlitten bewegt sich dabei über eine ausgeklügelte Doppelspur-Führung aus Beton mit eingebettetem Kupfer, was die Magneten abstößt und für höhere Stabilität sorgt. Um genügend Schub zu erhalten, wird der Schlitten mit sechs verbesserten Zuni-Raketen bestückt.

Der Test gilt als Höhepunkt von fast zwei Jahrzehnten intensiver Forschung, wobei ein Großteil der verwendeten Technologie von der bereits oben genannten Firma General Atomics stammt, dem Hauptauftragnehmer für die Maglev-Spur. Der erfolgreiche Versuch bestätigt nun auch, daß die Air Force in der Lage ist, die Anlage weiterhin alleine zu betreiben.

Mit der Technik eines magnetisch funktionierenden Start-Rings beschäftigt sich auch die US-Firma LaunchPoint Technologies Inc., die uns in diesem Kapitel weiter unten nochmals begegnen wird. Für die im Jahr 2006 durchgeführte Analyse des Systems, bei dem eine kleine Nutzlast innerhalb eines unterirdischen magnetischen Rohres solange beschleunigt wird, bis sie die Fluchtgeschwindigkeit erreicht und daraufhin den Ring über eine erhöhte Rampe verläßt und in die Umlaufbahn startet, erhält die Firma aus dem Small Business Technologie-Transfer-Programm des US-Verteidigungsministeriums einen Zuschuß von 500.000 $.

Die Ergebnisse der FuE-Analyse von LaunchPoint deuten darauf hin, daß ein Launch-Ring unter Verwendung Magnetschwebebahn-Technologie sehr gut funktionieren und ein äußerst kostengünstiges Mitteln darstellen könnte, um kleine Nutzlasten in den Weltraum zu schaffen. Es sieht allerdings nicht danach aus, als hätte die Firma das Projekt anschließend weitergeführt.

Die oben bereits erwähnte US-Firma Magplane Technology Inc. (MTI) in Bedford, Massachusetts, eine Ausgründung des dortigen MIT aus dem Jahr 1992, die das Magplane-System entwickelt hat (s.u. Kapsel-Pipelines), kann sich bei ihrer weiteren Arbeit auf die Bemühungen von mehr als 30 Ingenieuren und Wissenschaftlern aus dem United States Army Corps of Engineers und zehn der führenden Engineering-Unternehmen stützen, welche die Technologie im Rahmen der Nationalen Maglev Initiative des Verkehrsministeriums und unter Leitung des MIT weiterentwickeln. Woraus sich bis zur Jahrtausendwende aber noch nichts außer dem abgebildeten hübschen Modell ergeben hat.

Das neue Intracity Transport-System besitzt eine erhöhte Leichtbau-Führungsspur, die den Autobahnen folgt. Dieser Magway ist auch der Grund für die Einzigartigkeit des Systems: ein gekrümmter Hohlkasten, dessen obere Oberfläche eine Wanne aus Aluminiumblech mit einem offenen Schlitz in der Mitte bildet, in dem sich die mäanderförmige Vortriebswicklung des LIMs befindet, auf beiden Seiten von gebogenen Aluminium-Levitationsplatten flankiert.

Befahren wird die ‚Drittel-Röhre’ mit einem Radius von 2,1 m und einer Breite von 4,5 m (die dadurch auch ihre Abstammung von den Kapsel-Pipelines verrät) von Magplanes, die wie flügellose Flugzeuge aussehen, dank ihrer Permanentmagneten ca. 10 cm über der Magway-Wanne schweben und sowohl Passagiere als auch vorrangigen Güterverkehr befördern sollen. Die Permanentmagnete verwenden Neodym-Eisen-Bor-Materialien und sind als Halbach-Arrays angeordnet.

Während man anfänglich 45 t schwere Fahrzeuge für den Intercity-Verkehr entwickelt, die Platz für 175 Passagiere bieten und ihre Reisegeschwindigkeit von 500 km/h in 20 Sekunden erreichen können, wendet man sich später Systemen mit Geschwindigkeiten unterhalb von 160 km/h und mit einer nominalen Passagierkapazität von 315 Sitz- und Stehplätzen zu.

Im Jahr 2004 hört man zwar noch, daß 2005 in den USA eine 500 m lange Versuchsstrecke gebaut werden soll, um Fahrzeuge mit einer Geschwindigkeit von 80 km/h zu testen, während in China sogar eine 2 km lange ovale Teststrecke geplant ist, die 2006 in Betrieb gehen soll, auf der Spitzengeschwindigkeiten von 160 km/h erreicht werden können – doch in beiden Fällen scheint alles auf dem Papier geblieben zu sein. Weitere Neuigkeiten gibt es nicht.

Unter dem Namen Magnetrans wird ein sehr schickes Fahrzeug-Design für den kontinuierlichen Betrieb bekannt, das von dem Erfinder Ernst G. Knolle aus South San Francisco, Kalifornien, stammt. Bei dem System wirken mit Permanentmagnete zur Abstoßung, Aufhängung und für den Antrieb – letzteres allerdings in Verbindung mit einer endlosen Kette, welche die nahezu perfekt aerodynamisch geformten Fahrkapseln mit einer Geschwindigkeit von 360 km/h voranzieht. Dabei ist in der Führungsbahn eine rohrförmige Antriebsmaschine eingebettet, welche die gleiche Funktion wie ein Kabel bei einem Seilbahn-System hat. Die Antriebsmaschine wird durch weit auseinander liegende stationäre Linearmotoren bewegt, während die radlosen Kabinen in festen Abständen an ihr angebracht sind.

Knolle beschäftigt schon sich langem und auch sehr beständig mit der Technik. Sein erstes Patent datiert von 1969 (US-Nr. 3.320.903), während das bislang jüngste aus dem Jahr 2001 (US-Nr. 6.301.736) stammt. Aus den dazwischen liegenden Jahren gibt es einige Publikationen über das Magnetrans-System, und es werden ab 1984 sowohl ein Prototyp in voller Größe als auch eine kurze Teststrecke gebaut, wobei das Passagierfahrzeug erstmals 1986 auf der World Expo’86 in Vancouver gezeigt worden zu sein scheint. Das 3,6 m lange, 90 cm breite und hohe Fahrzeug besitzt keinen Motor oder Kontrollen, wiegt etwa 136 kg, und sein flacher Boden ist von 32 Reihen mit Permanentmagneten abgedeckt.

Obwohl verschiedene Pläne, Kostenvoranschläge und eine Machbarkeitsstudie gemacht werden, wie eine ovale 8 km Teststrecke, eine 8 km Teststrecke mit 10 Stationen für die Stadt Irvine in Kalifornien (1998), eine 48 km Strecke mit 30 Stationen für Orange County in Kalifornien (2000), und eine 33,5 km Strecke mit 20 Stationen für die Stadt Austin in Texas, kommt keines dieser Projekte vorwärts.

Das 1996 gegründete Unternehmen MagneMotion Inc. in Devens, Massachusetts, hat seine Wurzeln ebenfalls am MIT, doch im Gegensatz zu der o.g. Firma Magplane beschäftigt man sich hier mit elektro-magnetischen ‚Material Handling Systems’ auf Basis einer Linear-Synchron-Motor (LSM)-Technologie. Diese geht auf Richard Thornton zurück, der sich dann auch zum Firmengründer mausert, zusammen mit einigen Kollegen.

MagneMotion hält Patente für Magnetschwebebahn- und Rad-basierte Transportsysteme und entwickelt für die US-Navy auch einen LSM-basierten schweren Nutzlast-Transportaufzug. Die Marine arbeitet seit mehr als einem Jahrzehnt an dem Konzept eines ‚Vollelektrischen’ Schiffes, bei dem die ineffizienten und wartungsanfälligen hydraulischen, pneumatischen, mechanischen und dampfbetriebenen Systeme alle durch andere Technologien ersetzt werden sollen. Die Entwicklung des Advanced Weapons Elevator (AWE) für Flugzeugträger beginnt 2003 mit dem Entwurf und Bau eines Proof-of-Concept-System.

Gemeinsam mit der Federal Equipment Co. (FEC) aus Cincinnati wird im Jahr 2004 der entsprechende Auftrag eingeholt, und 2011 können die Funktions- und Umweltprüfungen, einschließlich der Resistenz gegenüber Schocks, Vibrationen und elektromagnetischen Störungen erfolgreich abgeschlossen werden – worauf die beiden Partnerunternehmen schon im selben Jahr 11 Stück der AWE-Aufzüge mit LSM-Antrieb und einer Tragkraft von jeweils 20 t bauen... und damit auch im Folgejahr lustig fortfahren.

Außerdem werden im Laufe der Jahre zahlreiche kleinere Förder- und Montage-Automatisierungsprojekte für Unternehmen aus der Konsumgüter-, Solarpaneele-, Halbleiter-, Pharma-, Automobil-, Medizintechnik- und Bergbauindustrie entwickelt und installiert. Kooperationspartner hat das Unternehmen in Deutschland, Österreich, Irland, Italien, Südkorea, Singapur, Malaysia und Japan. Gut verkauft sich das MagneMoverLITE (MM LITE) System für Lasten von 2 kg oder weniger, ein modulares, schlüsselfertiges LSM-System, das speziell für die schnelle und präzise Bewegung, Positionierung und Verfolgung von kleinen und leichten Probjekten ausgelegt ist.

Im Jahr 2009 erhält MagneMotion einen Zuschuß in Höhe von 7,9 Mio. $ von der Federal Transit Administration (FTA), um das Demo-System einer städtischen Magnetschwebebahn zu entwickeln. Die Firma konzentriert sich auf ein praktisches und erschwingliches System für städtische Pendler, das für eine Geschwindigkeit von 160 km/h ausgelegt ist. Die Zusammenarbeit im Rahmen der Urban Maglev Initiative des FTA besteht seit 2001, und ab 2007 kooperiert man auch mit der Old Dominion University (ODU) (s.o.).

Während der Phase I des neuen Projekts verbessert MagneMotion ihre Maglev-Lösung und baut und betreibt an ihrem Stammsitz eine 48 m lange Indoor-Teststrecke, auf der ein Demonstrator in voller Größe untersucht wird. Der 4.500 kg schwere Testschlitten ist in der Lage, ein Fahrzeug für 20 Passagiere vorwärts zu bewegen und erreicht auf der kurzen Strecke eine Geschwindigkeit von 9 m/s.

Im September 2011 folgen weitere 1,8 Mio. $, um die Maglev-Technologie auf der vorhandenen Infrastruktur an der ODU zu installieren. Anfang 2012 wird eine 78 m lange Spur der inzwischen MagneMotion Maglev System (M3) benannten Technologie an die ODU geliefert, was es dem gemeinsamen MagneMotion/ODU-Team ermöglicht, das neue System bei höheren Geschwindigkeiten und unter allen Witterungsbedingungen zu betreiben.

Ebenfalls im September 2011 kann das Unternehmen 7 Mio. $ Investitionsmittel von einer Aktionärgruppe einnehmen, der u.a. die Delta International Holding und die Massachusetts Capital Resource Co. angehören. 2013 erscheint der Endbericht über die Installation an der ODU, dem zufolge das System erfolgreich mit einer Geschwindigkeit von 37 km/h betrieben werden konnte, jedoch noch weiterer Entwicklungsbedarf bestünde - insbesondere bei Weichen, Kurven und, einer On-Board-Stromversorgung. Aktuellere Informationen gibt es bislang nicht.

Nach ihrer Umbenennung in Innovative Access Team NRW (IAT) im Jahr 2001 beginnt die 1997 als SchramekSchwager GbR gegründete Firma mit Sitz in Kamen mit der Weiterentwicklung des Transrapid-Systems zu einer Doppelstöckigen Magnetbahn.

Das Innovationskapital wird mit 350.000 € angegeben, und das erste Patent für ein 2-Wege-System in doppelstöckiger Bauweise für den Personen- und Gütertransport wird der Firma 2004 erteilt, ein weiteres 2007.

Neben der Nutzung einer einzelnen Trasse für den gleichzeitigen Oben-/Unten-Betrieb anstelle bisheriger Einfahrwegtrassen weist das neue Magnetschnellbahn-Konzept von IAT noch weitere Besonderheiten auf, wie die Sicherheitserhöhung durch automatische Begleitdrohnen, die jeder Personenmagnetbahn vorausschweben, in den Kontrollmechanismus des Systems eingebunden sind und dieses im Störungsfall auch abschalten können. Zudem sollen Lastenfahrzeuge Container aufnehmen und Güter transportieren. Potentiellen Kunden wird das Ganze noch mit einem weiteren Vorteil verzuckert: daß sich auf 200 km Strecke nämlich rund 600.000 m² Solarmodule unterbringen lassen, welche die Fremdeinspeisung vom Strom merklich reduzieren können.

Leider hat es das Projekt bisher noch nicht sehr weit gebracht, und außer einer Reihe von Kleinstmodellen und Grafiken sind keinerlei praktische Tests, geschweige denn Umsetzungen, nachzuweisen.

 

Weiter mit den Magnetschwebebahnen (Maglev)...