Zullen we in de nabije toekomst als Marty McFly en Doctor Brown naar de campus zweven? Met het project van de Britse fysicus Nigel Hussey kan dit sciencefiction idee werkelijkheid worden. ‘Op dit moment zijn wij bezig met het maken van een prototype van de Heyendaalshuttle.’
De Radboud Universiteit (RU) heeft een van de sterkste magneten van Europa: iets wat de Britse fysicus Nigel Hussey enorm aantrok. In 2013 verkaste hij naar Nijmegen met het plan de wereld te veranderen. De Brit zag in verkeersveiligheid en de vele files een fundamenteel probleem in ons huidige verkeer. Daarom nam hij het op de schop door een nieuw transportsysteem te onderzoeken: geen individueel bestuurde auto’s, maar centraal aangestuurde zwevende capsules die over het wegdek sjezen. De Heyendaalshuttle vormt zijn tweede prototype. Toekomstige studenten hoeven zich niet meer te haasten om een plekje te bemachtigen in de beruchte bus 10 maar kunnen via hun mobieltje een ‘Heyendaalshuttle’ bestellen. Tenminste, als het aan Hussey ligt.
Op dit moment lijken elektrische auto’s echter nog de toekomst van het verkeer te zijn. In het klimaatakkoord staat dat alle personenauto’s die van de lopende band afkomen vanaf 2030 elektrisch moeten zijn. Met zijn visie daagt Hussey het toekomstbeeld van de elektrische auto uit. De RU is volgens Hussey geïntrigeerd door het idee: ze steunt het interfacultaire project genaamd National Individual floating Transport Instrastructure (NIfTI). Wat maakt NIfTI het transportsysteem van de toekomst volgens Hussey en hoe haalbaar is het?
Elektrische auto’s lijken de toekomst van het verkeer te worden. Waarom wil u het huidige systeem op zijn kop zetten?
‘Ik vind dat er veel nadelen aan het huidige transportsysteem met auto’s zitten, zoals het hoge aantal ongelukken en files. Het belangrijkste voor ons is om de infrastructuur veiliger te maken. Zo’n 150 jaar geleden dachten we dat onze infrastructuur het beste gebaseerd kon zijn op auto’s. Sindsdien hebben we ze stap voor stap verbeterd en veiliger gemaakt. Nu zijn we bezig auto’s op elektriciteit te laten rijden. Dat is mooi, maar we tolereren nog steeds zo’n kwart miljoen verkeersdoden per jaar en tien keer zoveel gewonden. Wat wij met NIfTI proberen te doen is dit huidige systeem weg te denken en met de kennis van nu iets totaal nieuws te bedenken.
Het zou dus een totaal nieuw transportsysteem moeten worden. Kunt u uitleggen wat NIfTI uniek maakt?
‘Het idee van zwevende voertuigen is niet nieuw. Ieder[1]een kent zwevende voertuigen natuurlijk uit sciencefiction-films. De eerste echte zwevende treinen werden al in de jaren zestig in Japan in gebruik genomen. Hierbij wordt gebruik gemaakt van supergeleiders. Dit zijn bijzondere metalen die onder lage temperaturen geen elektrische weerstand hebben en een object op een vaste hoogte kunnen laten zweven. Deze supergeleiders zorgen ervoor dat de trein erg stabiel op de rails zweeft, waardoor die heel weinig weerstand heeft en extreem hoge snelheden kan behalen. Deze supergeleiders moeten echter ook actief gekoeld worden omdat ze onder lage temperaturen werken. Dat is op grote schaal niet haalbaar. Wij maken daarom gebruik van rijen gekantelde elektromagneten onder een wegdek waardoor energie wordt gepulseerd om de capsule af te stoten en zo te laten zweven. De capsule zit dus niet vast aan een rail, waardoor die veel flexibeler is. Een trein kan alleen van A naar B, maar wij willen met het voertuig van A naar Z en alles daartussen. Daarmee heeft de capsule meer overeenkomsten met een auto dan een trein. Je zou de capsule kunnen zien als een taxi zonder bestuurder die je naar je opgegeven bestemming brengt.
‘Je moet je voorstellen dat een reeks capsules over de snelweg zweeft.’
Een zwevende capsule bestellen met je telefoon klinkt erg futuristisch, hoe werkt NIfTI?
‘Bij NIfTI zijn de magneten onder het wegdek de motor en is een centraal systeem het stuur. Zo hebben we het meeste gewicht uit het voertuig kunnen halen, zoals de motor en de accu. Dat maakt een potentiële aanrijding met een capsule van NIfTI veel minder schadelijk voor de betrokkenen. Daarnaast pakken we met het centrale systeem ook het probleem van files en onnodig stilstaan aan. Het centrale systeem dat alle capsules tegelijkertijd aanstuurt, zorgt voor een constante stroom over de weg. Je moet je voorstellen dat een reeks capsules over de snelweg zweeft met precies dezelfde snelheid en afstand tot elkaar: een soort trein maar dan kan iedere capsule bij iedere afslag zijn eigen weg gaan.’
U wilt het hele verkeerssysteem omgooien. Waarom begint u dan bij de Heyendaalshuttle?
‘De route van de Heyendaalshuttle is de perfecte uitdaging om te onderzoeken of de techniek van NIfTI op meer dan alleen rechte wegen werkt. Het eerste succesvolle prototype van een capsule dat we hebben gemaakt was op een baan van maar twee meter lang en kende geen bochten. Op de route van buslijn 10 zijn heuvels, bochten, kruispunten en rotondes. Dit maakt het ideaal om een onderdeel van het concept NIfTI te bewijzen. Daarom bouwen we een prototype van de Heyendaalshuttle. Hiermee willen we kijken of NIfTI in staat is om de bus te vervangen op dat traject. Daarnaast maakt het feit dat we een prototype van de Heyendaalshuttle maken het een interessant project voor studenten, omdat zij die buslijn allemaal kennen.’
‘Vroeg in het proces wordt nagedacht over problemen die normaal gesproken later worden onderzocht.’
Veel studenten uit verschillende studierichtingen werken mee. Wat draagt die diversiteit bij aan het project?
‘Ik ben gewend om te praten met medefysici over metalen en supergeleiders. Nu praat ik onder andere met collega’s van taalwetenschap over een spraakherkenningssysteem voor NIfTI. Dat is iets waar ik zelf nooit aan zou hebben gedacht. Bij studentenbijeenkomsten zie je duidelijk hoe anders studenten van de verschillende faculteiten denken. Dat is alleen maar goed, zo zie je het probleem vanuit verschillende hoeken. Zo heeft een student van de bètafaculteit in dit vroege stadium al een masteronderzoek gedaan naar de milieu-impact van NIfTI in vergelijking met elektrische auto’s. Studenten van de Faculteit der Managementwetenschappen hebben het transportgedrag van inwoners van Nijmegen bekeken en daarbij mogelijke routes voor NIfTI bedacht. Daarnaast heeft het Donders Instituut onderzoek gedaan naar de besluitvormingsprocessen van mensen rondom een dergelijke nieuwe technologie. Doordat er zoveel mensen aan mee werken kan er dus vroeg in het proces worden nagedacht over problemen die normaal gesproken later pas worden onderzocht.’
In hoeverre heeft NIfTI de potentie om in de toekomst te concurreren met de elektrische auto?
‘In theorie is ons idee dus veiliger, maar een belangrijk vraagstuk op dit moment is de invloed op het milieu. We hebben laten berekenen dat NIfTI een vergelijkbaar verbruik als elektrische auto’s zal hebben. Mits deze energie volledig groen wordt opgewekt, zullen zij dus niet bijdragen aan klimaatverandering. Het grootste knelpunt voor elk transportsysteem is dat we onze natuurlijke bronnen niet uitputten. De capsule bestaat uit weinig materiaal. Hij heeft namelijk geen remmen en banden nodig, want de meeste grondstoffen zitten in het magnetische wegdek zelf. Wetenschappers vragen zich vooral af of er genoeg van de specifieke metalen op de wereld zijn om het systeem op grote schaal uit de grond te stampen. Die vraag blijft voorlopig onbeantwoord omdat we niet weten hoeveel van dit soort metalen nog beschikbaar zijn. Voor elektrische auto’s geldt overigens hetzelfde, omdat ook daar metalen in zitten zoals lithium waarvan onbekend is hoeveel er van is.’
‘We zijn al aan het nadenken over een groter prototype.’
Wat zijn de volgende stappen in het onderzoeksproces?
‘We zitten nu nog in de beginfase. Desondanks heb ik een verreikende visie voor NIfTI als algeheel transportsysteem. We moeten het in kleine stapjes opbouwen. Als we kunnen bewijzen dat de toepassing van NIfTI op de Heyendaalshuttle technisch mogelijk is, kunnen we gaan onderzoeken of het ook op grotere schaal geïntegreerd kan worden in de transportinfrastructuur. In de eerstvolgende stappen van het proces gaan we de prototypes telkens vergroten. Op dit moment hebben we dus een schaalmodel van twee meter lang, maar we zijn al aan het nadenken over een groter prototype. Daar vragen we financiering van de NWO voor aan. Als we aan de hand van dat prototype in de komende twee jaar dan kunnen aantonen dat NIfTI kan versnellen, remmen, bochten nemen en bergop en -afwaarts kan gaan, zijn we klaar voor de volgende stap: een schaalmodel op ware grootte. Middels dit schaalmodel kunnen we allerlei dingen testen die we anders niet konden doen. Denk hierbij aan veiligheidseisen, computerstroomverbruik en hoe NIfTI reageert op sterke wind. Daarna zouden we het kunnen implementeren in een kleine stad, maar dat is pas jaren later. Voor nu moeten we eerst kunnen aantonen dat het wetenschappelijk gezien mogelijk is, alsook dat het veiliger zal zijn, beter voor het milieu en dat het files zal verminderen.’
Dit artikel verscheen eerder in ANS-krant 8.