Tijdens het Power Electronics & Energy Storage event op 14 juni aanstaande zijn er twee lezingen over de hyperloop, een magnetische zweeftrein die met een hele hoge snelheid door een vacuümbuis moet gaan rijden. Technisch een hoogstandje, want er zijn veel hobbels te nemen voordat het zover is. Koeling bijvoorbeeld, want in een vacuüm kun je niet met luchtkoeling werken.
Een magnetische zweeftrein die met 1000 km per uur door een vacuümbuis schiet: Het lijkt een onmogelijke opgave, maar eind juni presenteert een studententeam van de TU Delft hun prototype. Wat tien jaar geleden begon als een experimenteel idee van Elon Musk, is inmiddels de full time baan van 38 technische studenten in Delft. Zij werken sinds de zomer van 2021 aan een prototype van hun magnetische zweeftrein, de Helios I, die alle technologieën bezit van een volwaardige hyperloop.
Hidde de Bos, Chief Engineer van het hyperloopteam mag als plenair spreker tijdens het Power Electronics & Energy Storage event op 14 juni in Den Bosch de dag openen. Tijdens zijn lezing laat hij zien hoe zijn team van vrijwilligers het op neemt tegen studenten en commerciële partijen uit de hele wereld. Zij zijn het eerste studententeam dat gebruik maakt van actieve levitatie. Hiervoor werken ze met permanente magneten op het voertuig en elektromagneten in de baan om zo het voertuig te laten zweven. Dit levert als voordeel op dat je meer invloed en dus controle hebt op het regelsysteem. In de toekomst opent dat zelfs mogelijkheden voor high speed lane switching, waarbij de bestuurder op hoge snelheid van baan kan wisselen.
De theoretische snelheid van 1000 kilometer per uur, waar Elon Musk tien jaar geleden over fantaseerde, haalt het prototype nu nog niet, maar over 20 jaar moet het mogelijk zijn om binnen een half uur met passagiers van Amsterdam naar Parijs te ‘zweven’.
Het hyperloopteam is na amper een jaar ontwerpen, ontwikkelen en bouwen al in de testfase beland. Ze hebben nu een volledig functionerend schaalmodel van twee meter lang dat ze mogen testen in de vacuümbuizen van Hardt Hyperloop, een commercieel bedrijf en een spin-off van één van de eerste hyperloopteams van de TU Delft.
Koeling
Eén van de sponsors van het hyperloopteam is Telerex. Zij zijn bij het project betrokken geraakt omdat ze fraaie oplossingen hebben voor koeling van elektrische en elektroniche onderdelen. Zoals al gezegd is het heel erg lastig om een slim koelsysteem te maken voor de elektromagneten van de hyperloop. We zijn gewend dat we op de een of andere manier warmte overdragen naar de lucht door middel van actieve koeling met ventilatoren of passieve koeling met koellichamen. Dit soort systemen werkt in een vacuüm helaas niet omdat daar immers geen lucht aanwezig is.
Er zijn echter systemen om warmte te verplaatsen zonder gebruik te maken van lucht en zonder dat daarvoor energie nodig is. We hebben het dan over heat pipes, een manier van koeling die in laptops veelvuldig gebruikt wordt. Met een heatpipe kun je direct de warmte vanuit de hot spot transporteren, ook als die hot spot in een vacuüm zit.
Afbeelding 1. De schematische werking van een heat pipe.
Een heat pipe in zijn simpelste vorm is een afgesloten buis die deels gevuld is met een vloeistof. Omdat de buis verder luchtledig is, zal hij naast de vloeistof ook damp bevatten. Op de plek waar de warmtebron zit, verdampt de vloeistof waardoor de druk in de buis toeneemt. Aangezien aan de koude kant een veel lagere temperatuur heerst door het daar gemonteerde koellichaam condenseert daar de damp weer tot vloeistof en neemt de druk weer af. Aan de warme kant kan zo weer warmte opgenomen worden door vloeistof te laten verdampen. Doordat de wand van de heat pipe voorzien is van een speciale laag, kan door capillaire werken de vloeistof van de koude kant terug stromen naar de warme kant waardoor de kringloop compleet is (afbeelding 1). Omdat heat pipes op klantenspecificatie gemaakt kunnen worden, is er voor elke applicatie wel een heat pipe te maken. Ook voor de hyperloop waar de warmte die in de elektromagneten ontstaat vanuit het vacuüm afgevoerd moet worden.
Lezing 14 juni
Tijdens het Power Electronics & Energy Storage event zal Norbert Engelberts van Optimal Thermal Solutions (namens Telerex Nederland) het belang aantonen van goede koeling en schetst hij een aantal voorbeelden hoe dit succesvol wordt toegepast in E-Mobility. Zijn lezing met als titel ‘Loopt u ook warm voor elektrisch aangedreven transport?’ zal dan ook deels gaan over de hyperloop waar Telerex bij betrokken is.
2 juni 2022
