Hyperloop

Osittain blogini aihepiirin sivusta tässä ajatuksiani Hyperloopista, uudentyyppisestä ihmisten ja tavaroiden kuljetusmenetelmästä. Veronmaksajatkin joutuvat osallistumaan suuriin ja kalliisiin projekteihin, joita ei voida rahoittaa pelkästään kaupallisilla perusteilla. Hyperloopin kustannusarviot liikkuvat optimistisimmillaankin useampien miljardien eurojen luokassa, ja Suomen olosuhteissa olisi hyvin naivia kuvitella ettei yhteiskunta jossain vaiheessa joutuisi osallistumaan projektiin suurella panoksella. Varsinkin nykyisessä taloustilanteessa esitän tässä yhtenä mahdollisen projektin tulevana maksajana joitain konseptiin sisältyviä ongelmia, joita projektista innostuneet eivät ehkä ole tulleet ajatelleeksi. Jotkin päätelmät alla on numeerisia, mutta jokainen lukion fysiikan käynyt lukija pystyy tarkistamaan näistä useimmat taskulaskimellaan.

Monessa kohdassa epäilemättä puutun periaatteessa sivuseikkoihin. Tässä hankkeessa "sivuseikkoja" on kuitenkin niin monia ja vakavia ilman selkeitä, yksinkertaisia ja edullisia ratkaisuja, että vaikkapa luotettavan kustannusarvion tai toteutusaikataulun esittäminen projektista on täydellistä arpapeliä.

Konsepti

Hyperloop on mm. Teslan ja SpaceX:n kehittäjän, miljardööri Elon Muskin ideoima konsepti, jossa ihmisiä kuljetetaan lähes tyhjiöksi imetyn putken sisällä lineaarisähkömoottoreiden avulla liikkuvilla kapseleilla lähes äänen nopeudella (1220km/h). Musk on tosin itse sittemmin vetäytynyt projektin vetäjän roolista. Putkia vedettäisiin kaupunkien ja jopa maiden välille, tarvittaessa meren tai järvien pohjaa pitkin. Ajatuksena on kehittää uusi joukkoliikennejärjestelmä idean pohjalle.
Eräs Hyperloop-kapselin konsepti, jossa näkyy kompressori (Wikimedia)

Hyperloopilla saavutettavat hyödyt

Hyperloop lupaa esimerkiksi Helsingin ja Tukholman välisen matka-ajan lyhenevän puoleen tuntiin. Tällainen matka-aika olisi lyhyempi kuin lentokoneella saavutettava, erityisesti jos Hyperloopin asemat olisivat kaupunkien keskustoissa. Tämä edellyttäisi vähintään 800km/hr keskinopeutta pysähdyksineen ja hidastuksineen matkan Turun kautta ollessa yli 400km. Nopeus vastaa liikennelentokoneen matkanopeutta, mutta näihin verrattuna matkanteko määränpäähän olisi nopeampaa pääteasemien ollessa lähellä kaupunkien keskustoja.

Luvattu matka-aika tuskin voinee läheskään toteutua käytännössä. Paitsi että kapselin käytännön keskimääräistä matkanopeutta putkessa joudutaan teknisistäkin syistä alentamaan (mm. putkilinjassa olevat mutkat, asemat ja vaihteet), on muitakin viivytyksiä aiheuttavia ongelmia.

Turvatarkastuksiin kuluvasta ajasta tuskin voi tinkiä lentoliikenteeseen verrattuna kapselin ollessa ehkä lentokonettakin riskillisempi kohde sabotaaseille kapselin ollessa käytännössä kokonaan eristetty ulkomaailmasta matkansa aikana.

Kapseliin mahtuu kerrallaan vain rajallinen määrä matkustajia. Jo turvallisuussyistäkin kapselien välinen lähtötiheys on syytä olla rajallinen ja kapasiteetti näin ollen parhaassakin tapauksessa rajoitettu. Yhdellä reittilennolla pystytään lennättämään perille sama määrä matkustajia kuin viidellä-kuudella 28 hengen kapselilla. Pullonkaulan vuoksi viimeiset Hyperloop-matkustajat saattavat joutua odottamaan lähtöään ehkä pitkäänkin ruuhka-aikoina samalla kun hiljaisempina aikoina joudutaan ajamaan puolityhjiä kapseleita tai keskeyttämään liikenne. Turvallisuusvälien sekä matkustajien tarvitsemien siirtymisten ja ohjeistuksen vuoksi alle kymmenen minuutin vuoroväliä tuskin on syytä yhdellä yhteen suuntaan toimivalla putkella ajatella. 

Hyperloop ei kilpailisi läheskään kaikkien Tukholmaan lentävien matkustajien kuljettamisesta, sillä monille Arlanda on pelkkä välipysähdys matkalla muualle. Näille on yleensä kätevämpää suorittaa turvatarkastus jatkossakin jo Suomessa ja Hyperloopin potentiaalisiksi käyttäjiksi jäävät lähinnä vain  Helsingin ja Tukholman keskustojen välillä liikkuvat liikematkustajat. Onko näitä riittävästi kannattavaan liikennöintiin?

Matka Tukholmaan onnistuisi nopeasti ja sujuvasti pienempien kaupunkikenttienkin välillä pienillä potkuriturbiini- tai suihkukoneilla ilman pitkiä odotusaikoja. Valitettavasti Malmin lentokenttää, jossa tällaista toimintaa olisi ehkä voinut kehittää aikanaan Tukholman Bromman kentän tapaan, ollaan nyt lopullisesti sulkemassa. Tällaisen toiminnan mahdollistaminen olisi vaatinut vain murto-osan niistä kustannuksista, joita Hyperloopin on arvioitu edullisimmillaankin maksavan. On melko vaikeaa kuvitella, kuinka Hyperloop voisi "mullistaa" kansallisen liikennejärjestelmän sillä volyymillä, mikä sille näyttää olevan mahdollista.
Eräs vaihtoehto Hyperloopille (Wikimedia)



Turvallisuus

Turvallisuudesta ei tingitä, sehän on tärkein ohjenuora nykyään lähes kaikkialla. Toistaiseksi kuitenkin Hyperloopin melko ilmeisiin turvallisuusongelmiin ei ole edes yritetty esittää uskottavia ratkaisuja, mikä on melko huolestuttavaa.

Kuinka matkustajat pelastetaan kapselista, joka on lähes avaruuden olosuhteita vastaavassa tyhjiössä seitsemän senttimetriä paksun teräsputken sisältä toimintahäiriön tapahtuessa? Entä jos toimintahäiriö tapahtuu merenpohjassa tai tunnelissa? Entä kuinka kapselit ja matkustajat selviytyvät jostain syystä syntyvän putkirikon aiheuttamasta, putkessa etenevästä shokkiaallosta syntyvistä kuormista? Turvallisuus onkin ehkä suurin ongelma koko ideassa.

Elämme hyvin turvallisuushakuisessa maailmassa ja varsinkaan tavallisten maksavien matkustajien turvallisuudesta ei tingitä. Autoissa on vasta kuulentojen jälkeisenä aikana tullut pakollisiksi esimerkiksi turvavyöt, turvatyynyt ja kolaritestien hyväksytty läpäiseminen. Hyperloop on periaatteessa avaruusalus sen liikkuessa suurella nopeudella lähes avaruutta vastaavissa olosuhteissa, jotka on luotu putken sisään. Avaruusaluksista poiketen se ei kuitenkaan pääse vapaasti liikkumaan kaikkiin suuntiin vaan kiitää muutaman sentin etäisyydellä teräsputken seinämästä nopeudella, josta vaikkapa hätäpysäytys 2g (kaksinkertainen maan vetovoima) kiihtyvyydellä vaatii 17 sekuntia ja lähes 3 km matkan. Hätäpysäytys tällä kiihtyvyydellä ja kestolla vaunun pituussuunnassa olisi jo erittäin suuri rasitus matkustajille vaikka nämä istuisivat paikoillaan selkä menosuuntaan, jolloin nämä eivät joutuisi hidastuksen aikana roikkumaan istuinvöidensä varassa kaksi kertaa oman painonsa suuruisella voimalla. Rasitukset saattavat olla esimerkiksi sydänsairaille ja vanhuksille liikaa. Normaalikäytön kiihtyvyyden pituussuunnassa, joksi on esitetty 0,5g, ihminen kestää paremmin, mutta hätätilanteessa pysähtymisaika 69 sekuntia ja 11,7km pysähtymismatka tällä hidastuvuudella 1220km/hr huippunopeudesta ovat ehkä liian suuria ongelmien ilmetessä. Tällöinkin matkustajien täytyy käytännössä olla istuimiinsa vyötettyinä.

Jokainen roska, mutteri tai vaikkapa tunneliin unohtunut työkalu on turvallisuusriski sellaisen osuessa kapseliin luodin nopeudella. Kapselin vaurioitumisen estämiseksi siitä pitäisi tehdä käytännössä ammuksenkestävä, ellei irtokappaleiden esiintymistä voida erittäin luotettavasti poissulkea.

Entä sitten, kun kapseli on turvallisesti saatu jarrutettua ennen vauriokohtaa tai kapseli on pysähtynyt putkeen sähkökatkon tai vaikkapa viime aikoina raideliikenteessä esiintyneiden liikenteenohjausjärjestelmän pettämisen kaltaisten ongelmien johdosta? Kuinka matkustajat saadaan pois kapselista, tyhjiön ja paksun terässeinän läpi ulos ennen kapseliin varatun hapen loppumista? Entä jos putki kulkee meren pohjassa?

Tai mitä tapahtuu jos kapselin tai putken seinämään syntyy reikä korroosion, onnettomuuden tai sabotaasin vuoksi tai routa siirtää putkea? Mitä jos kapselissa syttyy tulipalo? Tai ilmastointi menee epäkuntoon? Tai...

Uuden tekniikan yhteydessä syntyy aina uusia riskejä, joista kaikkia ei voida edes ennustaa. Toki ennen käyttöönottoa pyritään ratkaisemaan kaikki ne riskit, jotka tunnistetaan, mutta vasta käyttökokemukset antavat varmuuden ratkaisujen toiminnasta myös käytännössä. Hyperloopin ensimmäiset matkustajat joutuvat lähes koelentäjän tai astronauttien asemaan ilman näiden riskinsietokykyä tai -halua, terveyttä ja tarvittavia tietoja ongelmien ilmetessä.
Turvallista matkaa! (Wikimedia)


Matkustajamukavuus

Hyperloop -kapselit on ajateltu varustettaviksi wc-tiloilla, joihin kuljetaan lentokoneen tapaan kävellen istuimilta. Todellisuudessa on kuitenkin todennäköistä, että jalkaisin siirtyminen kapselin sisällä tai tarpeiden suorittaminenkin kapselin liikkuessa on haastavaa. 0,5g tasaisenkin kiihtyvyyden vallitessa liikkuminen jalkaisin alkaa olla vaikeaa, puhumattakaan siitä jos kiihtyvyys ei ole tasaista. Kiihtyvyys tuskin on tasaista eikä se aina ole kapselin pituussuuntaistakaan. Putkilinjan kaartuessa syntyy keskipakokiihtyvyyksiä vaakatasossa ja pystysuunnassa. Kiihtyvyyden kaarteessa saa toki vaikuttamaan suoraan alaspäin kapselin suhteen kapselia kallistamalla, mutta tällöinkin kallistumiskiihtyvyyden aiheuttama poikittaiskiihtyvyys ja lisääntyvä painontunne voi aiheuttaa hankaluuksia hyvinkin toteutetussa järjestelmässä.

Tärinä, värähtelyt ja kapselissa olevien laitteiden äänet voivat olla häiritseviä. Ikkunattomassa ja ahtaassa kapselissa matkustaminen voi olla hyvin ahdistava kokemus. Kokemus saattaa olla verrattavissa pahimmillaan huvipuistolaitteeseen, josta ei näe ulos ja jossa joutuu, nopeudesta huolimatta, olemaan kymmeniä minuutteja paikalleen sidottuna voimatta käydä tarpeillaan. Koulutettua matkustamohenkilökuntaa voi olla tarpeen käyttää jo turvallisuudentunteen lisäämiseksi, mutta myös hätätilanteista selviämistä varten.

Matkustajamukavuus paranee ja monet muutkin ongelmat helpottuvat mikäli nopeutta voidaan pienentää, mutta silloin koko ajatus nopeasta liikennemuodosta alkaisi vesittyä.

Erityisesti yleensä ensimmäisessä luokassa lentokoneella matkustavia liikematkustajia ajatellen mukavuustason tulisi olla varsin korkean jotta nämä tulisivat kyytiin toisenkin kerran. 

Teknisiä haasteita


Putken on oltava erittäin suoran. Jotta 0,5g kiihtyvyyttä ei ylitettäisi kohtisuorassa tasossa putkeen nähden, putkilinjan kaarevuussäteen tulisi olla suurempi kuin 23km kuljettaessa täyttä vauhtia. Tämä pitäisi toteuttaa paitsi vaakatasossa, myös pystysuunnassa. Myös putken sisäisten lineaarijohteiden tulisi täyttää samankaltainen ehto äkillisten heilahtelujen välttämiseksi jos kapselia kallistetaan johteiden avulla mutkaan saavuttaessa ja siitä poistuttaessa - tämän voi tosin ehkä toteuttaa myös "kelluvalla" kapselirakenteella, jossa on kuitenkin omat haasteensa. Putken suoruusvaatimus on haaste paitsi teknisesti, myös kaavoituksen kannalta putkilinjan kulkiessa lähes väistämättä myös monien hankalien alueiden läpi. Meren pohjalla näin suoran putken tekeminen on erityinen haaste merenpohjan epätasaisuuksien, pohjan laadun ja vedenalaisen maanrakennuksen vaikeuden vuoksi.

Putken suoruuden lisäksi myös sen ympyrämäisyyden ja säteen toleranssien, mahdollisesti myös pinnankarheuden tulee olla hyvin pieniä, jos Hyperloop Alphan tapaan kapselin pitämiseksi putken suhteen paikallaan käytetään staattisia kaasulaakereita, joiden vaatima paineilma syötetään kapselissa olevalla suurella kompressorilla. Kaasulaakerien normaalisti vaatima 5-50 mikrometrin rako liikkuvien osien välillä vaatii koneenrakennuksessakin tarkkuuskoneistusta, ja Hyperloopin mittakaavassa tämä tarkkuustaso on mahdotonta, tai ainakin äärimmäisen kallista. Vaikka suuripinta-alaisilla "suksilla"  ja suurilla virtausmäärillä saataisiinkin aikaan Alphan paperissa ajateltu 0,5mm - 1,3mm rako suksen ja seinämän välille, ovat toleranssit edelleen kalliita toteuttaa. Myös putken lämpölaajenemisen ja painevaihtelujen kompensointi olisi haastavaa näillä tarkkuusvaatimuksilla. Hitsisaumojen tai -roiskeiden tai kuhmujen tapaisia epätasaisuuksia ei juuri voida sallia.

Kuinka kapselin tarvitsema jäähdytys toteutetaan? Kapselin laitteet, erityisesti mahdolliset kompressorit välijäähdyttimineen ja ihmisetkin tuottavat koko ajan hukkalämpöä, joka pitäisi voida siirtää jonnekin jotta kapselin lämpötila ei alkaisi kasvaa. Kapseli on kuitenkin tyhjiöputkessa lähes termospullon tapaan eristetty eikä lämpöä voida juurikaan siirtää ympäröivään ilmaan ajoviimajäähdytyksenä tavallisten kulkuvälineiden tapaan. Kompressoristakin saatava ilma olisi kuumaa puristuksen johdosta, eikä siitä ole ainakaan apua tähän tarkoitukseen.

Myös normaalissa- ja erityisesti hätäjarrutuksessa vapautuva energia pitäisi pystyä nopeasti siirrettyä muualle ylikuumenemisen aiheuttamien ongelmien välttämiseksi. Saadaanko jarrutusenergia kerättyä valtakunnan sähköverkkoon järkevällä hyötysuhteella ja ilman liian suuria virtapiikkejä edes normaalijarrutuksessa? Jollei jarrutusenergiaa saada talteen, kapselin kiihdytykseen käytetty energia menetetään ja tavallisenkin jarrutuksen aiheuttama lämpenemisongelma pitäisi saada ratkaistua.

Hätäjarrutus on pystyttävä suorittamaan induktiojärjestelmän toiminnasta riippumatta, esimerkiksi mekaanisesti jarrupaloilla. Energiamäärä ja jarrutusteho ovat suuria ja koska tyhjiöputkessa oleva jäähdytys on heikkoa, jarrupalojen tai muun hätäjärjestelmän kuumeneminen voi olla suuri ongelma.

On esitetty että hukkalämmöllä kiehutettaisiin vettä, mikä sitoo huomattavasti lämpöä. Vesihöyry pitäisi kuitenkin johtaa jonnekin, käytännössä tyhjiöputken sisälle, josta se pitäisi taas pumpata pois jotta putken sisällä oleva tyhjiö pysyisi riittävänä. Jälleen vaaditaan lisää pumppaustehoa. 

Huoltojen helpottamiseksi ja turvallisuussyistä voisi olla järkevää jakaa putki paineiskun kestävillä väliovilla tai muulla tavoin osastoihin, joilla voidaan estää putkirikon aiheuttaman shokkiaallon eteneminen koko putken pituudelle. Lisäksi tällä mahdollistetaan putken osan täyttäminen ilmalla jolloin huoltotoimenpiteet putken sisällä olisivat mahdollisia ilman koko järjestelmän alasajoa. Myös matkustajien evakuointi putkeen ja pelastusyhteitä pitkin ulos olisi mahdollista ilman tarvetta koko putken täyttämiseen.Väliovien suunnittelussa olisi suuria haasteita.

Osastojen ohittamisen tai putkilinjojen yhdistämisen edellyttämässä putken haarautumisessa jonkinlaisten "vaihteiden" avulla on haasteita. Sekä putken että johteiden tulisi haarautua riittävän suurella säteellä siten, että myös vaihteessa voidaan pitää kohtuullinen nopeus. Jotta kaksisuuntainen liikennöinti sujuisi järkevästi, jouduttaneen joka tapauksessa tekemään ainakin kaksi putkea koko matkalle. Lisäksi ainakin tunneleissa ja meren alla voi olla tarve kolmannelle huolto/pelastusputkelle. Rakennus- ja käyttökustannukset kasvavat vastaavasti yhdelle putkelle arvioituihin kustannuksiin verrattuna.

Asemien tekniikka voi myös olla haastavaa; Kuinka järjestää matkustajien esteetön kulku kapselin ja asemalaiturin välillä? Miten varmistetaan helpppoa kulkua varten riittävän suurten luukkujen tiiviys huomioiden esimerkiksi matkustajien tuodessa jaloissaan tiivisteisiin juuttuvia roskia mukanaan?

Matkustajien elossapitojärjestelmän tulee olla likimain avaruustekniikkaa. Turvallisuussyistä suurten happisäiliöiden lisäksi tarvitaan ainakin ilmanpuhdistusjärjestelmä hiilidioksidin poistamiseksi. Ilmastointi on järjestettävä suljettuna kiertona. Elossapitojärjestelmien tulee olla syöttövirrasta riippumattomia, minkä vuoksi tarvitaan suuret akustot tai eksoottisempia järjestelmiä (polttokennot?) ja järjestelmän on pystyttävä toimimaan pitkiäkin aikoja pelastustoimien mahdollistamiseksi.
Kapselin ulkopuolella putkessa vallitsee lähes avaruuden olosuhteet, painottomuutta lukuunottamatta (kuva: Wikimedia)


Käyttökustannukset ja energiatehokkuus

Hyperloopia on mainostettu energiatehokkaana liikenneratkaisuna. Mainoskuvissa on näytetty aurinkopaneeleja putken päällä ja annettu ymmärtää kapselin kulkevan näistä saatavalla energialla. 

Hieman asiaa tutkimalla voi tämän ensikuulemalla järkeenkäyvän argumentin kuitenkin kyseenalaistaa. Eräs ongelma on kapselin kiihdytyksen vaatima ja jarrutuksen vapauttama energia. Jos yhden matkustajakapselin liikkuva kokonaismassa 28 matkustajineen, laitteineen ja rakenteineen saadaan puristettua vaikkapa 5 tonniin, on sillä 1220km/hr nopeudessa 287MJ kineettinen energia. Jos kiihdytys tähän nopeuteen tehdään vakiokiihtyvyydellä 0,5g, vaaditaan tähän 8,3MW huipputeho (hyötytehoa) vaikka vastusilmiöt oletettaisiin merkityksettömiksi. Vertailun vuoksi, kokonaisen Pendolinojunan huipputeho on vain 4MW.

Kapselin oman painon lisäksi myös putkessa olevaa, vaikkakin harvaa ilmaa kiihdytetään, mikä vaatii oman tehonsa. On myös mahdollista, että jo paljon äänennopeutta pienemmillä nopeuksilla vaunun edestä sen takapuolelle syöksyvä ilma ylittää paikallisen äänennopeuden ainakin kapselin pinnan suhteen ja tästä aiheutuvat suorat tiivistysaallot kapselin ja putken seinämän välillä aiheuttavat tärinän lisäksi kulkuvastusta merkittävästi lisäävää painehäviöitä ja -vastusta kapselin yli.

Tämän ilmiön ehkäisemiseksi asennettava kompressori on ideoitu jo Hyperloop Alphassa. Kompressorin ja sen vaatimien sähkölaitteiden vaatima tila ja lisämassa ovat huomattavia ja ratkaisu on kömpelö; Ensin imetään putkeen alipaine, ja alipaineista ilmaa aletaan sen jälkeen puristaa ahtimella kasaan. Molemmissa vaiheissa paljon energiaa hukataan pumppauksen huonon hyötysuhteen vuoksi. Ajatuksessa esitetyt välijäähdyttimet ovat myös ongelmallisia- hukkalämmöllä kiehutetaan vettä, mistä syntyvä vesihöyry päätyy putkeen, josta se täytyy pumpata pois (suurella energiamäärällä). Tämän lisäksi myös aiemmin esitetty jarrutusenergia sekä ilmastoinnin ja muiden laitteiden jäähdytyksen tuottama hukkalämpö jouduttaisiin todennäköisesti postamaan samalla tavalla, jolloin höyrynpoiston vaatima teho alkaa olla merkittävä osa koko järjestelmän kokonaistehosta.

Energiamäärä joka vaaditaan putken pumppaamiseksi lähes tyhjiöön on huomattava. Tässä on huomioitava suuri tyhjäksi pumpattava tilavuus (yksi tai useampi ainakin 3m halkaisijainen putki satojen kilometrien pituudelta) ja tyhjöpumppujen vaatimaton hyötysuhde alipaineen kasvaessa. Tähän tarkoitukseen sopisi esimerkiksi alipainepumput, joiden kapasiteetti on noin 5000 m3/hr 90kW sähkön ottoteholla. Jos oletetaan että pumpun tilavuusvirta putkesta imettävällä ilmalla tai ottoteho ei muutu ilman tiheyden laskiessa, niin vaikkapa halkaisijaltaan vain 3m suuruisen ja 100km pitkän putken 707000 kuutiometrin imemiseksi yhden ilmakehän paineesta Hyperloop Alphassa mainittuun 99 Pa paineeseen (noin 0,1% ilmakehän paineesta) vaaditaan noin 88 MWh energiaa. Tässä on oletettu hidas pumppaus, jolloin putkessa olevan ilman lämpötila ei juuri muutu. Tyypillisen sähkölämmitteisen omakotitalon vuotuinen energiankulutus on Vattenfallin mukaan noin 18,48 MWh vuodessa, joten yhden 100km pitkän Hyperloop-putken tyhjäksi imemisen viemällä energialla lämmittäisi ja toteuttaisi tällaisen kotitalouden muunkin sähkönkäytön lähes viiden vuoden ajan. Jos tyhjiön suuruudesta tingitään, pienenee tyhjiöpumppauksen vaatima energiamäärä, mutta samalla kapselin ahtimen vaatima teho ja muutkin häviöt alkavat kasvaa.

Käytännössä putken tulisi lisäksi olla selvästi kapselin läpimittaa suuremman, jolloin energiavaatimus kasvaa tyhjennettävän tilavuuden kasvaessa putken läpimitan neliössä.

Pumppujen tulee käytönkin aikana olla ainakin ajoittain toiminnassa tyhjiön ylläpitämiseksi väistämättömien vuotojen vuoksi. 


Rakennuskustannukset

Maanrakennusalan konsultti- ja insinööritoimisto Rambollin yhdessä KBMG:n kanssa tekemässä selvityksessä Helsingin ja Tukholman välisen Hyperloop -yhteyden hinnaksi on arvioitu 19 miljardia euroa. Vertailun vuoksi Helsingin ja Tallinnan välisen, tavalliseen rautatieliikenteeseen soveltuvan rautatietunnelin hinnaksi on esitetty 9-13 miljardia euroa. Pelkästään Helsingistä Turkuun menevän linjan hinnaksi on samassa yhteydessä arvioitu yli 6 miljardia euroa.

Lienee syytä epäillä Helsingin ja Tukholman välisen Hyperloop-radan kustannusarvion paikkansapitävyyttä; Kyseessä on uusi, aiemmin kokeilematon tekniikka, jossa on paljon normaalia rautatierakentamista suuremmat vaatimukset tarkkuuksille ja laatutasolle. Puhkaistavaa kalliota on esimerkiksi jo Helsingin ja Turun välillä lähes saman verran kuin tunnelissa Tallinnaan putken suoruusvaatimukset huomioiden, ellei huippunopeudesta suostuta selvästi tinkimään. Ramboll toteaakin, ettei olemassa olevia moottoritie- ja rautatiekäytäviä voi käyttää hyväksi. Vaihtoehtoisesti nostettaessa linja esimerkiksi viaduktin varaan (sillalle) kustannukset ovat myös suuria. Vietäessä putkilinja kallioisen saariston yli tai läpi Ahvenanmerelle ja sieltä lähes 100m syvyydessä putkessa merenpohjassa tai tunnelissa merenpohjan alla Ruotsin rannikolle kustannukset välttämättä nousevat huomattavasti, edellä mainitut putken suoruus- ja turvallisuusnäkökohdat huomioiden. Ympäristövaikutukset saaristossa olisivat joka tapauksessa huomattavia jos putki kulkisi kustannussyistä veden ja luotojen yläpuolella siltoja pitkin tai meren pohjassa.

Nämä ovat vain maanrakennukseen liittyviä epävarmuuksia, joihin täytyy lisätä Hyperloopissa käytettävän tekniikan ja auki olevien kysymysten ratkaisemiseksi kuluvat rahat. Kun vielä ottaa huomioon normaalienkin rakennusprojektien taipumuksen kallistua ja pitkittyä, on tuskin liioiteltua olettaa realististen kokonaiskustannusten Hyperloop -radasta olevan lähempänä 190 kuin 19 mrd euroa. Mutta vaikka summa olisi "vain" 19 miljardia, se olisi silloinkin noin 35% Suomen valtion vuoden 2017 talousarvion loppusummasta 55,2 mrd euroa.

Samalla 19 miljardin euron hinnalla Suomen koko nykyinen liikenneverkosto saataisiin pidettyä kunnossa noin kahdeksi vuosikymmeneksi. Vaihtoehtoisesti rahalla saataisiin rakennettua liki 57 kappaletta kustannusarvioltaan 335M€ arvoista, nelikaistaista Muurla-Lohja -moottoritietä tunneleineen ja siltoineen tai hankittua yli 100 uusimman sukupolven F-35 -superhävittäjän suuruiset ilmavoimat. Toki tällä rahalla voisi myös esimerkiksi ehkä pelastaa kokonaisen kansakunnan Afrikassa nälänhädästä.
Vain noin 400 miljoonan euron arvoinen osasto F-35 -hävittäjiä (Wikimedia)


Saloon ollaan suunnittelemassa myös 15km pituista testirataa, jonka kustannuksiksi yksinään on arvioitu 3 miljardia euroa, eli summaa joka kuluu 2-3 vuoden tienpitoon koko maassa. Ottaen huomioon että pelkkä hidastus huippunopeudesta vaatii kapselille ajatellulla 0,5g kiihtyvyydellä yli 11km pituisen radan, ei näin lyhyellä radalla voida testata huipunopeutta ja sen läheisyydessä mahdollisesti esiintyviä ongelmia normaalikäytössä. Tämäkin summa on niin suuri että se maksettaisiin pääasiassa veronmaksajien maksamilla lisäveroilla ennemmin tai myöhemmin- valtion ottaessa lisävelkaa myöhemmin ja korkojen kera.

Jokaista Suomen 2,6 miljoonaa valtion tuloveronmaksajaa kohden pelkän kokeilunkin hintalappu olisi siis 1150 euroa lisää veroja tai velkaa, ja Helsinki-Turku linjan 19 miljardin hinta-arviolla pelkät rakennuskustannukset katettaisiin keskimäärin 7300€ lisäveroilla jokaiselta veronmaksajalta. 

Työllisyysvaikutukset

Suomessa projektin työllisyysvaikutukset rajoittuisivat todennäköisesti lähinnä infrarakentajien ja näiden sidosryhmien (maan- ja infrarakentamisen konsultit) hyväksi. Varsinainen Hyperloopin laitetekniikka ja valmistus, joka luonnollisesti vie valtaosan rahoituksesta, on erikoisosaamista, jonka ulkomainen laitetoimittaja tulee todennäköisesti pitämään tarkasti omana tietonaan kun tieto on kovalla työllä ja uhrauksilla kerran saavutettu. Edellä on jo esitetty mahdollisia ongelmakohtia, joiden tekninen ja toimiva ratkaisu tulee vaatimaan vahvan patenttisalkun sekä paljon vain kokemuksen kautta kerättävää hiljaista tietoa. Voi toki olla että Suomalaisetkin tutkimuslaitokset voittavat jotain aiheeseen liittyviä tarjouskilpailuja ja osa toissijaisesta kehitystyöstäkin tehdään testiradan lähelle perustettavissa sivupisteissä tai jopa suomalaisissa insinööritoimistoissakin, mutta valtaosa sijoitettavasta rahasta kotiutetaan todennäköisesti ulkomaille.

Ympäristövaikutukset

Ympäristön kannalta suurimpia ongelmia lienevät maan pinnalla tai varsinkin sillan päällä kulkevan putken ulkonäköön liittyvät seikat. Jos putki nostetaan maan pinnalle, linjan suoruus vaatii sen vetämistä kallioiden läpi ja soiden, viljapeltojen ja järvien yli, voipa olla mahdollista että jossain joudutaan pakkolunastamaan huomattava määrä asuinrakennuksiakin linjan tieltä. Linjalle osuvat (luonnon)suojelualueet voivat olla suuri ongelma. Putkesta voi tulla meluhaittoja. Hyperloop -putki jättää joka tapauksessa pysyvän muistomerkin luontoon, ainakin kallioon louhittavien, muuhun liikennekäyttöön luultavasti liian ahtaiden tai muuten sopimattomien tunnelien muodossa, riippumatta siitä, saadaanko projekti jonakin päivänä valmiiksi tai jääkö se kesken. 

Yhteenveto

Onko Hyperloopilla sen toteuttamisen oikeuttavaa lisäarvoa verrattuna esimerkiksi jo olemassaolevaan lentoliikenteeseen? Jos kaikki menee hyvin ja matkaan pääsee jonottamatta keskustasta keskustaan selvästi lyhyemmässä ajassa kuin lentokenttien kautta odotuksineen ja turvatarkastuksineen kilpailukykyiseen hintaan, niin vastaus on kyllä. Mutta jos Hyperloop toimii kaupallisilla periaatteilla kuolettaen järkevässä ajassa rakennus- ja käyttökustannuksiaan, on matkalipun hinta helposti liian kova muille paitsi niille joille nopeus on välttämätöntä, ellei yhteiskunta merkittävästi subventoi lippujen hintaa. On myös mahdollista että Hyperloopin käytännön matkanopeuttakin joudutaan rajoittamaan selvästi tai se koetaan jostain syystä epämiellyttäväksi tai hankalaksi eikä se houkuttele edes liikematkustajia.

Hyperloop kuulostaa hienolta ja sitä se onkin onnistuessaan, tekninen saavutus. Saattaapa olla että se vie teknologista kehitystä eteen päin jouduttaessa keksimään aivan uusia ratkaisuja esille tuleviin ongelmiin siinä kuin kuuohjelmakin. Mutta on hyvin mahdollista että koko hanke epäonnistuu, ja hankkeeseen sijoitetut varat menetetään. Tai kaikkein todennäisintä lienee että Hyperloop toimii välttävästi ja haudataan alkuHypetyksen laannuttua.
Lähde: Amazon.com


Konsepti on erittäin riskillinen onnistumisensa suhteen, avoimia kriittisiä kysymyksiä on paljon. Turvallisuus- ja tekniset haasteet ovat suuria, ja niiden ratkaiseminen vaatii paljon aikaa ja rahaa.

Kuussakin on käyty, Kennedyn sanojen mukaisesti "ei siksi että se olisi helppoa, vaan siksi että se on vaikeaa". Kuuohjelmassa motivaatio oli pakottava, kylmä sota, joka oikeutti käyttämään projektiin huomattavan osan suurvallan budjetista. Mutta onko tässä projektissa tarjolla muuta motiivia kuin  yksi uusi, parhaimmillaan kohtalaisen kilpailukykyinen vaihtoehto kiireisimmille Tukholman ja Helsingin keskustojen väliä pendelöiville liikemiehille?

Ympäri maailmaa on muitakin hankkeita Hyperloopin koeratojen suhteen. Kannattaisiko ensin odottaa, toimiiko konsepti käytännössä edes lämpimissä maissa ja helpossa maastossa ja harkita Hyperloopin rakentamista Suomeenkin vasta sitten kun edes perustavimmanlaatuiset lastentaudit ja turvallisuusongelmat on selvitetty? Ettei kävisi kuin Springfieldissä Monorailin kanssa myyntimiehen vedettyä oikeista naruista (vaikka siellä sattumalta olikin rahaa tuhlattavaksi asti- toisin kuin tämän päivän Salossa Suomessa).




Epilogi

Miksi sitten tällainen perusinsinööri pahoittaa asiasta mielensä ja alkaa liata omaa pesää, olisihan tässä ehkä tiedossa jonkin verran töitä kollegoille tai itsellekin?  En pahoittaisikaan, jos kysymyksessä olisi pienempi hanke, joka pystyttäisiin rahoittamaan yksityisten yritysten omilla ja velkarahoilla ilman yhteiskunnan (merkittävää) osallistumista. Epäonnistuminen yksityisrahoitteisessa projektissa lankeaisi onnettoman hankkeen vetäjän (tai huijauksessa rahoittajan) harteille, mikä toki on sekin aina katastrofi, mutta vain pienessä mittakaavassa.

Nyt kyseessä oleva hanke on kuitenkin rahavirroiltaan valtava ja väistämättä yhteiskunnan vastuulla, että sen epäonnistuminen tulisi näkymään jokaisen kansalaisen elämässä. Pahimmillaan rahat vain katoavat projektin keskeytyessä tai Hyperloop todetaan valmiina liian kalliiksi, tehottomaksi, hankalaksi tai vaaralliseksi muihin, jo olemassaoleviin vaihtoehtoihin verrattuna. Maaseudulla on silloin pitkät pätkät muihin tarkoituksiin käyttökelvottomia tunneleita ja viadukteja pysyvänä varoituksena jälkipolville siitä, miten käy kun annetaan ylioptimististen mainospuheiden sokaista silmät selkeästi jo etukäteen nähtäviltä ongelmilta ja avarakatseisten ammattilaistenkin vaietessa näistä asioista lyhytnäköisten taloudellisten mahdollisuuksien edessä.

Ota rahat ja juokse? Vai annetaanko lapsillemmekin vielä mahdollisuus ja riittävät resurssit tehdä omat virheensä?



Kommentit

Tämän blogin suosituimmat tekstit

Sallitut jännitykset staattisessa mitoituksessa

Lujuuslaskentaa viivottimella, harpilla ja ruutupaperilla

Rajatilamitoitus koneenrakennuksessa?