North Sea International Airport Masterplan
In opdracht van Het Rijk (Ministerie van Infrastructuur en Milieu), en in samenwerking met het ingenieurs- en architectenbureau Royal Haskoning & baggerbedrijf Van Oord zijn wij met voorstellen gekomen om de veiligheid langs de kust te bevorderen, de druk op de overvolle Randstad terug te dringen en tegelijkertijd de schaarse ruimte die we hebben in ons kleine landje nog beter te gebruiken. Dit kan volgens ons op een innovatieve, haalbaare en duurzame manier. Beide ondernemingen hebben deze voorstellen gebaseerd op hun ervaringen (Royal Haskoning en Van Oord) opgedaan in Dubai, waar ze al jaren samenwerken aan de zogenaamde "Palmeilanden" (zie hieronder).
Nieuwe landaanwining in de vorm van een palmboom in Dubai; oer Hollandse landaanwinningstechniek
Een vliegveld in zee dat wordt voorzien van 100% duurzaam opgewekte energie; een droom dat ieder bedrijf wil realiseren. Maar is het ook haalbaar, realistisch, duurzaam & efficiënt?
De twee bedrijven (Royal Haskoning en Van Oord) hebben de afgelopen maanden gezamenlijk de mogelijkheden van grootschalige kustuitbreiding en een vliegveld in de Noordzee intensief bestudeerd. De voorstellen geven antwoord op vragen die in Nederland leven met betrekking tot de veiligheid van de kust als gevolg van de verwachte zeespiegelstijging, het gebrek aan ruimte,de behoefte aan uitbreiding van de natuurlijke leefomgeving in de dichtbevolkte Randstad, en natuulijk de duurzame energievoorziening. De voorstellen voor de kustuitbreiding en het internationale vliegveld in zee zijn gebaseerd op de kennis en ervaring die beide partijen hebben opgedaan in de loop van vele jaren met ontwerp en realisatie van grootschalige landaanwinningsprojecten en kunstmatige eilanden in zee, waaronder recentelijk in Dubai projecten als de Palm eilanden en de Wereld. Dit geeft ons het vertrouwen om ook in Nederland zélf een masterproject te starten wat betreft landaanwinning en duurzaamheid.
"Wind-energie is geen optie als er een luchthaven in zee is, dit zou hinderlijk zijn voor het luchtverkeer. Onderwatermolen-energie kan daarintegen heel efficiënt worden gebruikt"
BE-architecten-en-ingenieurs onderzoekt of het mogelijk is om het vliegveld 100% van schone onderwatermolen energie te voorzien. Daarnaast gaan we samen met Royal Haskoning de luchthaven ontwerpen.
Uit een oudere haalbaarheidsstudie uit 2002 blijkt dat de aanleg van een vliegveld op zee realiseerbaar is op tenminste 20 kilometer van de kust. Hier is de zee het diepst, en is de stroomsnelheid het gunstigst voor onderwatermolens. Conceptmatig hebben we een model ontwikkeld dat de ligging en het uiterlijk van het vliegveld gedetailleerd weergeeft. Daarnaast is kustuitbreiding ook duidelijk aangegeven. Het North Sea International Airport (NSIA) moet een internationaal knoopppunt worden in de luchtvaart (net zoals luchthaven Schiphol dat al is met ruim 45.000.000 reizigers per jaar.
In samenwerking met Royal Haskoning hebben wij de luchthaven gevisualiseerd en ontworpen.
North Sea International Airport gelegen in de Noordzee met op de voorgrond Nederland. Kustuitbreiding is ook duidelijk weergegeven.
Kustversterking & verbreding gedetailleerd weergegeven met het vliegveld op de achtergrond
Een gedetailleerd conceptmodel van het vliegveld is hieronder duidelijk weergegeven.
En voor de gene die het nog nauwkeuriger willen bekijken. De terminals zijn al ontworpen, evenals de beweegbare landingsbanen. Zie afbeeldingen hieronder.
Hub 1
.jpg)
Sorry, er liggen nog geen koffers op de banden...
Vliegveld-vleugelterminal 1 met rechts de Noordzee.
Hallen
Heldere cijfers en feiten
Ten behoeve van de veiligheid van Nederland wordt in dit voorstel de kuststrook 3 km verbreed. Dit resulteert in 250 vierkante kilometer “nieuw land”. Voorgesteld wordt om het gefaseerd, van Hoek van Holland naar Den Helder, in circa 25 jaar uit te voeren. Hiervoor is ongeveer 3,8 miljard kuub zand uit de Noordzee nodig.
Als het “nieuwe land” voor een derde deel bestemd wordt voor woningbouw en kantoren en voor de rest natuur- en recreatiegebied, dan kan, zo is door de partijen berekend, het project kosten neutraal worden gerealiseerd. De kosten lopen op tot zo'n €3,6 miljard, maar kunnen dus kostenneutraal worden gecompenseerd volgens kosten-baten analyse. Het idee voor de nieuwe Nederlandse kust bevat een nieuwe duinenrij drie kilometer uit de kust, die bestand is tegen de zeespiegelstijging (gebaseerd op klimaatgegevens van het IPCC, het klimaatpanel van de Verenigde Naties). Volgens deskundigen zal nog deze eeuw de zeespiegel tussen 80 en 110 cm stijgen; een desastreus gevolg voor één van de meest laaggelegen landen ter wereld.
De magneetzweefbaan: hoe willen wij dit realiseren?
Halte 1 van de magneetzweefbaan: welkom bij de door ons bedachte Sonic Magnet Train (SMT).
Optillen en zijwaarts op zijn plaats houden is niet voldoende. De zweeftrein moet ook voortbewegen. Voor de aandrijving zorgen eveneens magneetvelden. De motor bestaat uit de statorpakketten die zijn opgenomen in de rail, en de rotorpakketten in het voertuig. Het is een lineaire synchrone motor. Deze motor lijkt op een uitgerolde elektromotor, of beter gezegd inductiemotor. Bij zo’n inductiemotor wekken elektrische spoelen in de stator onder invloed van een wisselstroom regelmatig variërende magneetvelden op. Die magneetvelden trekken of duwen tegen de permanente magneet die de rotor vormt en die daardoor gaat draaien.
Bij de Sonic Magnet Train verzorgen een drietal stroomdraden in de stator voor het bewegende magneetveld. Elke draad draagt een wisselstroom, die sinusvormig verandert. Doordat de elektrische stromen in de drie draden 120 graden in fase verschillen, ontstaat een bewegend magneetveld. In de rotor bevinden zich op geregelde afstand gelijkstroomdraden. Het bewegende magneetveld dat de stator opwekt, oefent een stevige kracht uit op die gelijkstromen in de rotor en duwt ze vooruit, en daarmee ook het voertuig. Door het ontbreken van bewegende onderdelen en wrijving tussen voertuig en rail, is het energieverbruik per reizigerskilometer laag.
De stromen die de stator opwekt in de rotor, zijn vrij gering. Dat ligt aan het gekozen rotormateriaal, dat zelfs een hoge elektrische weerstand mag hebben. De keuze voor de gelijkstroomdraden vormt een belangrijk verschil tussen de Duitse Transrapid en de Japanse magneetzweeftrein MLU, waar het magneetveld juist wel stromen in de rotor moet opwekken.
De Transrapidmotor haalt het maximale rendement als de snelheid van het voertuig gelijke tred houdt met het voortbewegende magneetveld. Deze snelheid hangt af van de wisselstroomfrequentie in de drie statordraden en het aantal draden per lengte-eenheid in de stator en de rotor. Het frequentiebereik van de Transrapid 07 bedraagt 16.000 tot 50.000 Hz. De snelheid past zich aan de frequentie van de wisselstroom aan.
De magneetvelden van de stator zorgen ook voor het remmen van de zweeftrein. Eenvoudigweg ompolen van de wisselstromen in de stator verzorgt de benodigde remkracht. De energie die daarbij vrijkomt – de motor wordt generator – kan worden teruggevoerd naar het stroomnet. Het is overigens niet uitgesloten dat op termijn in het Duitse systeem supergeleidende magneten worden opgenomen, zoals Japanse onderzoekers al hebben toegepast.
Elk treinstel heeft een gewicht van 53 ton. De twee buitenste kunnen 92 passagiers vervoeren, de middelste 126. Goederenstellen zijn iets lichter, 48 ton, en kunnen vijftien ton aan gewicht vervoeren. De motor, met een vermogen van 30 MW, levert een maximale stuwkracht van 330 kilonewton. De maximale versnelling is ingesteld op circa 0,8 m -2, een grotere versnelling is niet comfortabel. Binnen 180 seconden kan de Transrapid al met meer dan vierhonderd kilometer per uur over de baan zweven. Dit zou betekenen dat je in 12 minuten vanaf North Sea International Airport / Schiphol op zee naar het vaste land kunt reizen.
De magneetzweefbaan is niet alleen een optie voor de Zuiderzeelijn van Schiphol naar Groningen, maar ook voor een cirkeltraject in de Randstad en, mocht Schiphol in Zee / NSIA realiteit worden, een snelle verbinding met de nieuwe nationale luchthaven.
De wegen in de Randstad slibben dicht. Veel mensen proberen iedere ochtend weer met de auto tijdig het werk te bereiken en staan daarbij een tijdje in de file. Files brengen niet alleen ergernis, maar ook enorme kosten met zich mee. Denk maar aan de verspilde brandstof en milieueffecten. Voor 2010 bedroeg de geschatte economische schade maarliefst €782.000.000. De groeimogelijkheden voor bestaand openbaar vervoer, trein en bus, zijn beperkt. De vele ideeën en discussies (telewerken, niet inhalen voor vrachtvervoer, 24-uurseconomie, verbreding van snelwegen, kilometerheffing) leveren nog onvoldoende op. Misschien haalt een snelle magneetzweefbaan wat druk van de ketel.
In het plan Rondje Randstad verbindt een magneetzweefbaan de vier grote steden Amsterdam, Den Haag, Rotterdam en Utrecht. Het traject, met een lengte van 165 tot 180 kilometer, heeft op elke 10 tot 25 kilometer een halte. Om de drie tot zes minuten zweeft er een trein langs. De snelheid loopt op de langste trajecten op tot meer dan 350 kilometer per uur. Een half rondje, zeg maar van Utrecht naar Den Haag, leg je af in binnen 20 minuten af. De investeringsomvang bedraagt ongeveer vier miljard Euro. De gewenste overheidsbijdrage is jaarlijks vijftig tot honderd miljoen Euro, vele malen minder dan de economische schade door files.
Magneetzweeftreinen VS, Japan en Duitsland
Bij magneetzweefbanen tillen magneetvelden het voertuig op, waardoor wrijving met de baan en puntbelasting door wielen ontbreekt. Bovendien duwen magneetvelden het voertuig vooruit. Daarbij kan men zowel uitgaan van ongelijke magneetpolen die elkaar aantrekken als van gelijke polen die elkaar afstoten.Wereldwijd hebben inmiddels miljoenen mensen een proefrit in een magneetzweeftrein gemaakt. In Noord-Duitsland rijdt de Transrapid. Sinds 1985 hebben testmodellen daar een half miljoen kilometer zwevend afgelegd. In augustus van dit jaar verscheen het nieuwste model, de Transrapid 08, op de baan. Deze uitvoering is daadwerkelijk commercieel inzetbaar. Hij bestaat uit twee wagens, maar kan tot tien wagendelen worden uitgebreid. Het systeem kan maximaal 840 passagiers vervoeren.
In Japan en de VS werken onderzoekers eveneens aan magneetzweefbanen en magneetaandrijvingen. Alhoewel de Japanse en Amerikaanse systemen uitzicht bieden op nog energiezuiniger vervoer, loopt de Nederlandse en Duitse versie Transrapid qua ontwikkeling voorop. Hij is inmiddels genoemd als het ideale vervoermiddel tussen Las Vegas en Los Angeles. In een Zwitsers plan, Swissmetro, moet de Transrapid in een nationaal tunnelnet gaan zweven. Een verlaagde luchtdruk in de tunnels maakt de luchtweerstand kleiner, wat meer rendement kan opleveren.
Brandstof
De Transrapid concurreert, wat energieverbruik betreft, gemakkelijk met auto’s en vliegtuigen en is ook zuiniger dan conventionele elektrische treinen. Voor een goede vergelijking helpt de omrekening van het energieverbruik van vervoersmiddelen naar de benodigde brandstof om een reiziger honderd kilometer te vervoeren. Daarbij is uitgegaan van de doorgaans beperkte bezetting van vervoersmiddelen, bij auto’s gemiddeld 34% van de capaciteit. Om een autopassagier honderd kilometer te vervoeren, is vier tot acht liter brandstof nodig. Vliegtuigen komen tot een energieverbruik van zo’n zeven tot dertien liter brandstof per persoon per honderd kilometer. De Transrapid is volgens deze berekening met twee tot vier liter brandstof enkele tientallen procenten zuiniger met energie dan conventionele treinen en hogesnelheidslijnen. Daarbij komt ook dat deze energie relatief schoner is dan conventionele treinen.
Geluid; nauwelijks last
De geluidsproductie is relatief laag. Op een afstand van 25 meter maakt een intercity met een snelheid van 160 kilometer per uur tweemaal meer herrie dan een Transrapid met een snelheid van driehonderd kilometer per uur. Je hoort slechts de lucht die langs het voertuig waait. Er is geen herrie van rollende wielen, wrijving tussen wielen en baan of het kadengkadeng veroorzaakt door opeenvolgende rails.
Elektromagnetisch veld schadelijk voor volksgezondheid? - de discussie duurt voort
De geleiders in de magneetzweefbaan vormen bronnen van gelijk- en wisselspanning. Na alle discussies over de gezondheidseffecten van elektromagnetische velden van mobiele telefoons en hoogspanningsleidingen, zit niemand te wachten op een nieuwe bron van zorg. Niettemin blijkt de elektrische veldsterkte nabij de magneetzweefbaan zeer gering. De elektrostatische oplading in een woonhuis kan oplopen tot 20.000 volt per meter, onder hoogspanningsleidingen van twintig kilovolt bedraagt dat veld tot duizend volt per meter. De magneetzweefbaan levert een elektrisch veld van nog geen tien volt per meter. Iedereen weet dat straling van electra schadelijk kan zijn voor de geondheid, zo kan het mannelijk sperma zelfs worden beschadigd als u te dicht bij elektronisch apparatuur slaapt. Onderzoek is nog gaande.
Aandrijving
Het magneetveld waaraan passagiers in de Transrapid staan blootgesteld, is veel zwakker dan het magneetveld van de Aarde, in tegenstelling tot bijvoorbeeld de magneetvelden die scheerapparaten, stofzuigers en boormachines opwekken.
Bij het plaatsen van een magneetzweefbaan op viaducten, heeft de magneetzweefbaan een groot voordeel ten opzichte van traditionele treinen en metro’s. De aandrijving zit namelijk grotendeels in de baan verwerkt en dat verlaagt het voertuiggewicht. De belasting wordt bovendien zeer gelijkmatig over de baan verdeeld; de puntbelasting die een trein op wielen levert, is afwezig. De viaducten hoeven daarom niet zo massief te zijn. Spoorwissels ontbreken. Via een draaibare brug zweeft de trein naar het andere spoor.
Alleen dat stuk van de baan waar zich een trein bevindt, krijgt daadwerkelijk spanning. Dat bespaart energie. Op die stukken van de baan waar extra vermogen nodig is – op een helling, als een trein moet versnellen of met hoge snelheid moet zweven – is de uitvoering en plaatsing van de externe motor aangepast. De energie aan boord verkrijgt men ook uit de aanwezige magneetvelden. Lineaire generatoren tappen de energie tijdens de zweeftocht af van de magneetvelden tussen voertuig en voerrail.
Haalbaarheid; nog veel onderzoek nodig
Er moeten nog veel hindernissen worden genomen voordat daadwerkelijk aan de tekentafel de Hollandse magneetzweefbaan een definitieve vorm krijgt. Na de nu gepresenteerde verkennende studie volgt een haalbaarheidsstudie. Uiteraard volgen alle betrokken partijen de ontwikkelingen in Duitsland en Japan op de voet. De financiering van het geplande traject tussen Hamburg en Berlijn vormt nog een probleem. Hogere aanlegkosten en een tegenvallend aantal reizigers bedreigt de realisatie van deze commerciële zweefverbinding.
De realisatie van het NSIA (North Sea International Airport) - Schiphol traject en een Rondje Randstad kan nog veel voeten in de aarde hebben. Om de reiziger uit de auto (en de file) te krijgen, moet zo’n initiatief goed aansluiten op de andere vormen van vervoer. In de verkennende studie opperen de initiatiefnemers het plaatsen van zweefbaanstations in de buurt van de snelwegen. Mensen uit de omgeving bereiken die stations met de auto of het openbaar vervoer.
Geen bovenleidingen & schaarse ruimte in de "G4"
Het grootste knelpunt voor het project zit hem in de vier grote steden (Amsterdam, Rotterdam, Den Haag, Utrecht). Bij treinstations in stedelijke centra is de ruimte schaars. Gezien de problemen rond hogesnelheidslijn, Betuwelijn en de nieuwe metrolijn in Amsterdam valt ook bij dit private project weerstand te verwachten. De zweeftrein is misschien zuinig en niet zo lawaaierig, maar zet hem liever ‘niet in mijn achtertuin’. Buiten de bebouwde kom moet de aanleg van de lijn langs bestaande infrastructuur en de afwezigheid van bovenleidingen de acceptatie bevorderen.
Als de Transrapid-projecten Rondje Randstad, Zuiderzeelijn en NSIA - Schiphol het groene licht krijgen, zweven we straks van Rotterdam via Hamburg en Berlijn naar Dresden, Praag en Genève binnen 3uur. De reistijd Groningen-Schiphol bedraagt met de Transrapid nog geen 55 minuten. NSIA - Schiphol duurt maar 12 minuten. Een hogesnelheidslijn heeft daarvoor zonder tussenstops ongeveer een uur nodig, een auto bij afwezigheid van files twee uur en de intercity is tweeënhalf uur onderweg. Het consortium houdt ook de ontwikkelingen rond de luchthaven Schiphol in de gaten. Als er daadwerkelijk een luchthaven in de Noordzee komt, vormt volgens hen een magneetzweefbaan dankzij de hoge snelheid de ideale verbinding voor de luchtreizigers.
De minister van Infrastructuur en Milieu, Melanie Schultz van Haeagen-Maas Geesteranus, moedigt initiatieven van het bedrijfsleven aan. Toch wil het departement de ontwikkelingen in Duitsland en de Verenigde Staten afwachten. Met als uitgangspunt ‘eerst zien, dan geloven’ kan het wel eens lang duren voordat we zwevend de files omzeilen.
Sonic Magnet Train
De lineaire motor van een magneetzweeftrein is als een uitgerolde elektromotor. De magneetpakketten in het voertuig (rood) zijn vergelijkbaar met de rotor, de magneet die binnenin een elektromotor ronddraait. Ze zorgen voor het optillen en het netjes boven de rail houden van het voertuig. De gewikkelde stroomdraden in de voerrail (groen) zetten net als de elektrospoelen in de elektromotor stroom om in een aandrijvende kracht.
De Sonic Magnet Train zweeft volgens het elektromagnetische systeem, waarbij elektromagneten aan het voertuig de wagen optillen. Het veld van de draagmagneten vormt tevens het aangrijpingspunt voor de aandrijving.
De zweeftrein van de Sonic Magnet Train glijdt over de zweefbaan. Twee armen onder het voertuig omvatten de voerrail. Zij bevatten draagmagneten, conventionele elektromagneten met een ijzerkern. Die vormen onder het spoor het zogenaamde zweefraam. De draagmagneten trekken aan magneetpakketten in het spoor en tillen zo de trein op. Geleidingsmagneten ter hoogte van het spoor houden de trein zijwaarts bewegingsloos op zijn plaats. De ontstane spleetbreedte bedraagt zowel verticaal als zijwaarts ongeveer een centimeter. Sensoren meten honderdduizend keer per seconde de spleetbreedte. Daaraan gekoppelde elektronische regelsystemen houden bij alle snelheden de kleine afstand tussen de bewegende wagen en het statische spoor constant. Dit is hieronder duidelijk weergegeven.
Japan in de race
In Japan bestaan er twee zweeftreinprojecten. De HSST gaat net als de Sonic Magnet Train uit van aantrekkende krachten. De aandrijving is echter in het voertuig opgenomen, zodat het via een pantograaf energie moet opnemen. Bovendien zorgt een en hetzelfde systeem voor zowel het dragen als het geleiden van het voertuig. De beperking tot snelheden lager dan driehonderd kilometer per uur maakt het systeem vooral geschikt voor kleinere afstanden.
De Japanse MLU werkt volgens het elektrodynamische principe. In deze zweefbaan stoten de statormagneten in de voerrail – en in de nieuwste types in de zijwand van de baan – het voertuig van zich af, zowel omhoog (heffen) als naar voren (aandrijving). Ten opzichte van de Transrapid is de regeling van de magneten eenvoudiger