Hyperloop: Masa Depan Kereta Berkecepatan Tinggi Mulai Terbentuk

Pentingnya Kereta Api

Kita mungkin berpikir bahwa era modern didominasi oleh mesin pembakaran, pesawat, dan, lebih baru-baru ini, motor listrik. Namun, era industri dibangun di atas teknologi lain: kereta api.

Dengan menciptakan cara yang murah untuk memindahkan barang ke pedalaman, kereta api dan kereta sangat meningkatkan produktivitas.

Hingga hari ini, setiap ekonomi industri bergantung pada kereta api untuk mempertahankan manufaktur di luar wilayah pesisir (yang didukung oleh perdagangan laut). Kereta api sangat penting untuk memindahkan bahan baku dan produk industri bulk seperti bijih mineral, baja, mobil, dll.

Dalam beberapa kasus, ini dapat mengambil bentuk ekstrem, seperti jalur kereta api sepanjang 704 kilometer (437 mi) yang menghubungkan pusat pertambangan bijih besi di tengah gurun Sahara di Mauritania, dengan kereta sepanjang 3 kilometer, membawa 200 – 300 gerbong barang, membawa total 25.000+ ton material sekaligus.

Sumber: CNN

Kelebihan utama kereta api adalah bahwa mereka adalah metode transportasi yang paling hemat energi untuk dioperasikan di darat, itulah sebabnya mereka menjadi pilihan utama untuk memindahkan jutaan ton kargo.

Sumber: Boring Company – 2013 Hyperloop White Paper

Masih penting untuk industri, di sebagian besar negara, kereta api telah mengambil tempat di belakang ketika datang ke transportasi pribadi. Kereta api lebih lambat daripada pesawat, dan kurang fleksibel daripada mobil dan jalan raya. Ini berarti bahwa, selain kereta bawah tanah dan beberapa kereta komuter di daerah metropolitan, kereta api sering tidak dianggap sebagai cara untuk mengangkut orang antar kota.

Mode transportasi konvensional yang ada terdiri dari empat jenis unik: kereta api, jalan, air, dan udara.

Mode transportasi ini cenderung relatif lambat (misalnya, jalan dan air), mahal (misalnya, udara), atau kombinasi dari relatif lambat dan mahal (yaitu kereta api)

Elon Musk

Ini, tentu saja, dapat bervariasi, dengan Eropa sampai batas tertentu, dan Cina khususnya, telah membuat investasi besar dalam jaringan kereta kecepatan tinggi.

Sumber: Reddit

Namun, teknologi kereta kecepatan tinggi saat ini masih membuat mereka 3x lebih lambat daripada sebagian besar perjalanan udara, membuatnya hanya layak untuk wilayah dengan lalu lintas tinggi, jarak relatif pendek, dan untuk penumpang yang bersedia menghabiskan lebih banyak waktu bepergian.

Pemikiran ulang total tentang kereta api & kereta api bisa mengubah itu, pertama kali diusulkan dalam bentuk saat ini oleh Elon Musk dalam sebuah makalah putih yang diterbitkan pada 2013, memberinya julukan “Hyperloop”.

(Anda dapat membaca gambaran yang lebih panjang tentang teknologi kereta api dan teknologi potensial lainnya selain hyperloop di artikel kami sebelumnya, “Maglev, Hyperloop, Dan Masa Depan Kereta Api.”)

Tantangan Kecepatan Ultra-Tinggi

Pada kecepatan rendah dan hingga 200-300 km/jam (125-185 mil/jam), masalah utama untuk kereta api adalah untuk tetap berada di jalurnya dengan aman dan nyaman. Ini adalah masalah yang telah diselesaikan selama abad terakhir, dan sekarang merupakan teknologi yang sudah dipahami dengan baik, bahkan jika memerlukan manufaktur dan perawatan kelas dunia untuk kereta kecepatan tinggi.

Ketika pergi pada kecepatan yang lebih tinggi, beberapa masalah lain mulai menyebabkan masalah.

Kerusakan Rel dan Maglev sebagai Solusi

Masalah pertama adalah gesekan dengan rel. Ini sudah menjadi masalah untuk “kereta kecepatan tinggi normal”. Cara untuk mengatasinya adalah agar kereta tidak pernah benar-benar menyentuh jalur rel, tetapi malah melayang di atasnya.

Ini adalah prinsip teknologi levitasi magnetik (maglev), dengan serangkaian magnet yang mendorong kereta ke atas dan ke depan.

Sumber: Departemen Energi

Ini bukanlah solusi tanpa tantangan, karena ini memerlukan magnet superkonduktor, yang perlu didinginkan pada suhu yang sangat rendah.

Ini membuatnya mahal, tetapi itu memungkinkan. Ada beberapa jalur maglev komersial yang beroperasi saat ini, termasuk Shanghai, Beijing S1, dan Changsha di Cina, dan Linimo di Jepang. Maglev bandara Incheon Korea Selatan telah ditutup sejak 2023.

Barrier Hambatan Udara pada Kecepatan Ultra-Tinggi

Masalah kedua adalah hambatan udara. Ini meningkat secara eksponensial seiring dengan peningkatan kecepatan, memaksa kereta kecepatan tinggi dan maglev untuk mengadopsi profil yang aerodinamis.

Masalah tambahan yang disebabkan oleh hambatan udara adalah bahwa jika kereta bisa mencapai kisaran 1.000 km/jam (620 mph), itu akan menyebabkan ledakan sonik, yang sangat tidak diinginkan baik bagi orang-orang di sekitar maupun infrastruktur kereta api itu sendiri.

Ini adalah mengapa batas atas teknologi maglev kecepatan tinggi diyakini berada di kisaran 600 km/jam (372 mph), yang merupakan tujuan dari desain maglev terbaru Cina.

Pada akhirnya, meskipun profil yang lebih aerodinamis dapat membantu, hambatan udara akan selamanya membatasi kecepatan transportasi kereta api konvensional.

Ini adalah mengapa, di inti konsep Hyperloop, adalah ide untuk melakukan apa yang dilakukan maglev untuk gesekan rel: menghilangkan masalah.

Swipe to scroll →

Konsep Awal Hyperloop

Ide hyperloop adalah meletakkan kereta maglev di dalam tabung vakum, dari mana udara hampir sepenuhnya dihilangkan.

Ini seharusnya menghilangkan hambatan udara sepenuhnya, memungkinkan kecepatan 1000 km/jam. Kecepatan ini bisa memungkinkan perjalanan dari Los Angeles ke San Francisco hanya dalam 30 menit.

Kecepatan perjalanan yang lebih tinggi secara teoretis memungkinkan dengan desain Hyperloop-like, dengan kecepatan setinggi 4.000 km/jam (2.500 mph).

Kelebihan Utama

Argumen terkuat mendukung Hyperloop adalah bahwa itu kemungkinan akan dinaiki dan digunakan seperti kereta api lebih dari pesawat, meskipun dengan kecepatan yang setara.

Ini berarti akan ada pembatasan yang lebih ringan pada bagasi, serta prosedur keamanan dan pemeriksaan yang membosankan di bandara, yang sering menghabiskan waktu sebanyak waktu perjalanan itu sendiri, terutama untuk penerbangan jarak pendek dan menengah.

Jadi, sementara Hyperloop tidak akan segera bersaing dengan penerbangan Paris-Beijing, mereka mungkin akan bersaing pada jarak yang lebih pendek, menyediakan perjalanan yang jauh lebih cepat.

Efek ini diperkuat dengan kemungkinan stasiun Hyperloop dibangun jauh lebih dekat ke pusat kota. Sementara kereta/kapsul Hyperloop bisa berjalan pada 1.000 km/jam, mereka juga bisa berjalan lebih lambat. Jadi mereka juga mengurangi kebutuhan bagi pelancong untuk berkomuter dari bandara yang jauh ke pusat kota, lebih lanjut meningkatkan waktu perjalanan total.

Keamanan bisa menjadi argumen lain. Ini masih belum terlihat bagaimana keamanan Hyperloop akan ditangani (lihat di bawah), tetapi itu bisa terbukti jauh lebih aman daripada perjalanan udara.

Terakhir, di sini juga sangat tidak pasti, biaya infrastruktur mungkin akan dikompensasi oleh biaya operasional yang lebih rendah daripada perjalanan udara. Kemungkinan menggunakan jaringan listrik lokal atau energi surya juga akan mengurangi emisi karbon dari perjalanan tersebut, berpotensi memiliki dampak signifikan pada harga tiket total di masa depan dengan pajak karbon.

Sumber: Visionas

Keterbatasan Teknis

Tantangan Teknik Vakum

Meskipun konsep Hyperloop sederhana dalam prinsipnya, menerapkannya dalam prakteknya cukup kompleks. Ada banyak teknik yang harus dilakukan, dan pertanyaan tentang bahan atau desain yang akhirnya dipilih.

Masalah terbesar adalah penciptaan dan penanganan vakum udara yang diperlukan. Makalah putih awal membayangkan 0,015 psi (100 Pa), yang kira-kira 1/6 tekanan di Mars atau 1/1000 tekanan di Bumi.

Efisiensi pompa vakum industri menurun secara eksponensial seiring dengan penurunan tekanan, sehingga manfaat lebih lanjut dari mengurangi tekanan tabung akan diimbangi oleh kompleksitas pompa yang meningkat.

Tingkat vakum seperti itu perlu ditangani dengan aman juga, karena re-pressurisasi yang tidak terkendali bisa menyebabkan kecelakaan fatal.

Sistem penguncian dan docking yang tepat untuk koneksi ke stasiun kereta yang dipressurisasi secara normal juga akan diperlukan.

Pasokan Energi

Lingkungan tekanan rendah akan memerlukan pasokan energi yang konstan. Desain awal membayangkan serangkaian panel surya yang menyertai tabung Hyperloop, yang, dikombinasikan dengan baterai, akan menyediakan energinya dan membuatnya “mandiri”.

Secara keseluruhan, konsumsi energi seharusnya tidak menjadi masalah besar ketika dibandingkan dengan alternatif setara untuk kecepatan ini: pesawat.

Namun, ini bisa mengurangi kasus ekonomi untuk Hyperloop, dan kemungkinan besar konsumsi energi yang tinggi untuk menjaga magnet superkonduktif dan tabung dalam vakum akan membuat mode transportasi ini jauh lebih mahal daripada jalur kereta api normal, bahkan tanpa mempertimbangkan biaya infrastruktur.

Tantangan Bahan dalam Lingkungan Vakum

Masalah lain yang disebabkan oleh vakum adalah bahwa banyak bahan mulai berperilaku berbeda pada tekanan udara yang sangat rendah.

Terutama, penguatan baja tradisional dalam beton dapat melengkung atau retak dalam kondisi vakum, dan beton standar mungkin runtuh ketika tekanan udara internal mendekati nol.

Paling mungkin, bahan baru akan diperlukan, dengan beberapa sudah diuji (lihat di bawah).

Getaran dan Masalah Kenyamanan Berkendara

Titik kegagalan potensial lain yang diungkapkan oleh pengujian awal Hyperloop adalah munculnya getaran kuat setelah melewati 600 km/jam.

Jika tidak diatasi, getaran ini akan membuat pengalaman penumpang tidak dapat ditoleransi secara fisik, bahkan tidak dapat ditahan, dan juga kemungkinan akan merusak komponen Hyperloop dalam penggunaan reguler.

Keamanan Penumpang dan Protokol Darurat

Ketika bergerak pada kecepatan seperti itu, kekhawatiran utama adalah, tentu saja, keamanan. Setiap kecelakaan pada kecepatan penuh akan langsung mematikan semua penumpang, dan kemungkinan juga bagi orang-orang di sekitar lokasi kecelakaan.

Ini kemungkinan akan memaksa Hyperloop untuk dibangun baik di bawah tanah atau cukup tinggi di atas tanah untuk dilindungi dari kecelakaan lalu lintas, persimpangan, dll.

Jalur trek juga harus hampir sempurna lurus dan rata, karena berbelok pada kecepatan seperti itu akan sangat sulit. Ini bisa membatasi implementasi ide ini di daerah pegunungan.

Serupa, gempa bumi atau bencana alam lainnya perlu dideteksi tepat waktu untuk kendaraan Hyperloop yang sedang beroperasi untuk mematikan daya dengan cepat.

Kekhawatiran lain adalah bagaimana menangani darurat apa pun di dalam kapal. Paling mungkin, perjalanan cepat ke stasiun terdekat akan diperlukan untuk memberikan bantuan medis yang diperlukan.

Jika kendaraan ternyata terjebak atau macet di tengah jalan, sistem re-pressurisasi yang cepat dan titik evakuasi reguler untuk penumpang juga harus dimasukkan dalam desain trek.

Percobaan Awal

Ide tersebut segera mengumpulkan pengikut setia, berkat popularitas Elon Musk, dan telah mengalami beberapa awal yang salah sejak itu.

Kematian konsep, sudah dinyatakan beberapa kali, tampaknya telah dinyatakan secara prematur. Faktanya, banyak inisiatif yang lebih serius sekarang sedang berjalan, dengan keterbatasan teknis terbesar yang perlahan-lahan diatasi.

Ini meninggalkan pertanyaan terbuka tentang kelayakan ekonomi Hyperloop, sesuatu yang belum terlihat dengan kasus penggunaan nyata. Tetapi mempertimbangkan bahwa itu akan bersaing langsung dengan bandara dan maskapai, itu mungkin memiliki masa depan yang lebih menjanjikan daripada yang terlihat pada pandangan pertama, ketika itu bisa disalahartikan sebagai “kereta api cepat”.

Masa Depan Hyperloop

Kelayakan Ekonomi

Mempertimbangkan bagaimana ketidakpastian desain akhir dari sistem Hyperloop, serta kinerja dan persyaratan perawatan yang sebenarnya, sulit untuk menentukan kelayakan ekonominya. Beberapa elemen sudah bisa dibahas:

• Sistem Hyperloop harus dipasang di rute yang memenuhi beberapa persyaratan kunci:
  • Transportasi titik-ke-titik, dengan tidak banyak pemberhentian di tengah jalan, atau tidak ada sama sekali.
  • Beban lalu lintas yang berat, untuk memastikan utilitas maksimum infrastruktur yang mahal untuk dibangun.
  • Garis lurus relatif antara stasiun, baik dalam ketinggian maupun arah secara keseluruhan.

Selain itu, trek Hyperloop tidak akan kompatibel dengan kereta api yang ada, memerlukan stasiun Hyperloop untuk dibangun dekat dengan titik-titik minat penting (pusat kota, bandara, pelabuhan, dll.) atau dekat dengan stasiun kereta api kecepatan tinggi lainnya.

Keterbatasan ini, dikombinasikan dengan teknologi canggih yang diperlukan dan infrastruktur yang bahkan lebih kompleks daripada kereta kecepatan tinggi biasa, mungkin akan membatasi rute mana yang akan menguntungkan.

Paling mungkin, hanya lalu lintas kota-ke-kota yang saat ini dilayani oleh maskapai penerbangan dalam skala besar yang akan membenarkan Hyperloop.

Paradoksnya, Hyperloop yang lebih mahal dan kompleks mungkin memiliki prospek ekonomi yang lebih menjanjikan daripada jalur maglev yang lebih sederhana, yang jatuh dalam posisi yang tidak nyaman karena terlalu lambat untuk bersaing dengan pesawat di rute yang panjang, tetapi terlalu mahal untuk bersaing dengan kereta kecepatan tinggi biasa, masalah yang telah membatasi penerapannya secara signifikan.

Sebagai sistem yang digerakkan oleh listrik, biaya Hyperloop akan terikat dengan harga listrik. Ini akan lebih mudah didesain untuk mengurangi karbon, berpotensi memberinya diskon dalam menghadapi pajak karbon.

Situs Potensial Hyperloop

Karena persyaratan ekonomi untuk menggantikan bukan lalu lintas mobil dan kereta, tetapi perjalanan udara yang lebih mahal, Hyperloop kemungkinan akan pertama kali diimplementasikan di daerah yang mudah dibangun dan padat penduduk, atau setidaknya antara pusat-pusat kota besar yang cukup dekat satu sama lain. Di antara wilayah potensial yang memenuhi kriteria ini dapat disebutkan:

• Pantai Barat dan Timur AS.
• Dataran Eropa Barat Laut (dari Prancis/Belanda ke Polandia)
• Bagian barat Rusia, terutama Axis St. Petersburg-Moskow-Kazan.
• Pantai timur Cina.
• Pusat populasi utama India
• Timur Tengah, terutama jalur Kuwait-Qatar-UAE-Dubai.
• Pantai Brasil.

Suatu hari nanti, konsep Hyperloop mungkin bahkan diterapkan di Bulan. Secara paradoks, ruang angkasa akan menjadi tempat yang lebih mudah untuk membangun Hyperloop daripada di Bumi, terutama di tempat yang tanpa udara seperti Bulan, di mana vakum tidak perlu dibuat pada awalnya tetapi sudah ada secara alami.

Ini tentu bukan kemungkinan yang langsung, tetapi bisa menjadi bagian dari rencana jangka panjang Cina untuk mengindustrialisasi satelit Bumi, bersama dengan perancangan ulang Hyperloop menjadi penggerak massa.

Teknologi yang Dapat Membantu Hyperloop

Tentu saja, lebih banyak penelitian, prototipe, dan investasi akan menjadi kunci untuk melihat sistem Hyperloop berjalan dalam kehidupan nyata.

Kemajuan independen dalam teknologi terkait juga bisa membuat Hyperloop jauh lebih layak.

Salah satu kemungkinan adalah bahan superkonduktor yang lebih baik, terutama superkonduktor suhu tinggi (atau idealnya suhu kamar). Dengan mengurangi kompleksitas sistem magnet superkonduktor, mereka akan membuat maglev jauh lebih murah, lebih mudah dirawat, dan kurang menghabiskan energi untuk dioperasikan.

Teknologi pengeboran yang lebih baik juga akan membantu, karena Hyperloop akan sepenuhnya dikubur atau memerlukan terowongan lebih banyak daripada kereta kecepatan tinggi biasa, karena ketidakmampuannya untuk berbelok pada sudut yang tajam.

Seperti yang diilustrasikan oleh penggunaan AI untuk mengurangi getaran, kecerdasan buatan juga bisa berkontribusi secara signifikan dengan banyak cara: mengembangkan bahan yang lebih baik, kereta api tanpa awak, perawatan prediktif, koneksi, kontrol kereta otomatis & sinyal digital, dan pembaruan waktu nyata.

Investasi di Teknologi Kereta Api

Meskipun mengumpulkan perhatian yang jauh lebih sedikit daripada aerospasial atau EV, kereta kecepatan tinggi, maglev, dan mungkin di masa depan, Hyperloop, berada di garis depan revolusi cara transportasi manusia dan ekonomi.

Cina telah memimpin jalan hingga saat ini, tetapi sisanya dari dunia mulai memperhatikan dan mencari untuk memperluas kapasitas jalur kereta api secara besar-besaran.

Jika Anda tidak tertarik untuk memilih perusahaan yang terkait dengan kereta api, Anda juga bisa melihat ETF seperti SmartETFs Smart Transportation & Technology ETF (MOTO), iShares US Transportation ETF (IYT), atau SPDR S&P Transportation ETF (XTN), yang akan memberikan eksposur yang lebih diversifikasi untuk memanfaatkan industri transportasi dan kereta api yang sangat strategis.

Kesimpulan

Hyperloop telah dibahas secara intensif sejak Elon Musk mempromosikan ide tersebut pada 2013, dan telah mengalami beberapa awal yang salah sejak itu.

Kematian konsep, sudah dinyatakan beberapa kali, tampaknya telah dinyatakan secara prematur. Faktanya, banyak dari inisiatif yang lebih serius sekarang sedang berjalan, dengan keterbatasan teknis terbesar yang perlahan-lahan diatasi.

Ini meninggalkan pertanyaan terbuka tentang kelayakan ekonomi Hyperloop, sesuatu yang belum terlihat dengan kasus penggunaan nyata. Tetapi mempertimbangkan bahwa itu akan bersaing langsung dengan bandara dan maskapai, itu mungkin memiliki masa depan yang lebih menjanjikan daripada yang terlihat pada pandangan pertama, ketika itu bisa disalahartikan sebagai “kereta api cepat”.

Pemimpin dalam Solusi Superkonduktivitas

American Superconductor Corporation

AMSC adalah perusahaan yang menyediakan solusi energi untuk grid listrik, kapal, dan energi angin. Secara umum, semakin banyak daya yang dikonsumsi oleh sistem atau semakin besar sistemnya, semakin banyak itu memerlukan teknologi superkonduktor untuk menghindari kepanasan.

Meskipun namanya, AMSC menyediakan tidak hanya sistem superkonduktor tetapi juga, misalnya, gearbox untuk turbin angin, dan bisa menjadi mitra penting untuk komponen maglev domestik.

Perusahaan ini mengendarai beberapa penggerak pertumbuhan, dari tren elektrifikasi dan digitalisasi (termasuk pusat data AI), tetapi juga penyerahan kembali kapasitas manufaktur AS dan kebutuhan Anglosphere untuk memodernisasi dalam menanggapi risiko geopolitik yang meningkat.

Sumber: American Superconductor Corporation

Di segmen pasokan daya, AMSC telah melihat kenaikan pesanan yang stabil. Ini didorong oleh fabrikasi semikonduktor yang mencari perlindungan dari fluktuasi grid listrik, membantu grid menangani sifat intermiten dari energi terbarukan, dan kontrol daya & pasokan di situs industri.

Di segmen turbin angin, AMSC sebagian besar aktif dengan Sistem Kontrol Elektrik (ECS). Secara historis, ECS adalah segmen yang kuat untuk perusahaan dengan turbin angin 2MW, tetapi itu telah menurun secara bertahap. AMSC berharap untuk rebound berkat desain turbin baru 3MW, dengan fokus khusus pada pasar India.

Sumber: American Superconductor Corporation

Untuk kapal militer, AMSC menyediakan “Sistem Tindakan Pertambangan Magnetik Superkonduktor Tinggi AMSC”, sebuah sistem untuk mengubah tanda tangan magnetik kapal untuk melindunginya dari ranjau laut. Ini dijual ke AS, Kanada, dan angkatan laut Inggris, dengan nilai pesanan $75M.

Secara keseluruhan, AMSC melakukan yang terbaik dengan memanfaatkan teknologi superkonduktor dalam aplikasi niche yang layak saat ini, sambil kemungkinan akan siap untuk menerapkan kemajuan lebih lanjut di masa depan. Ini juga harus dicatat oleh investor bahwa saham telah mengalami volatilitas ekstrem di masa lalu, dan mereka harus menghitung risikonya secara tepat.

Investasi di Transportasi

Siemens Aktiengesellschaft (SIE.DE)

Siemens adalah perusahaan yang kuat di sektor industri, dengan aktivitas di bidang elektronik, industri berat, infrastruktur, mobilitas, dan perawatan kesehatan.

Sumber: Siemens

Aktivitas perusahaan di IoT tersebar di beberapa segmen, termasuk otomatisasi (62% dari industri digital total) dan infrastruktur pintar.

Aktivitas kesehatan fokus lebih pada pencitraan, analisis, dan robotika, sementara segmen mobilitas sebagian besar tentang infrastruktur kereta api dan rel.

Perusahaan ini melihat peluang besar dalam otomatisasi dari penurunan populasi global dan “glocalization” (atau “penyerahan kembali” kapasitas manufaktur yang lebih dekat ke pasar akhir). Kehadiran energi terbarukan yang meningkat di grid listrik juga meningkatkan kebutuhan akan “grid pintar” yang dapat menangani sumber daya yang lebih intermiten dan bervariasi ini.

Di niche tempat mereka aktif, Siemens adalah pesaing yang sangat kuat, menduduki peringkat #1 untuk otomatisasi pabrik, otomatisasi rel, otomatisasi grid, dan perangkat lunak industri vertikal (termasuk 1.300 ahli keamanan siber).

Sumber: Siemens

Siemens adalah saham yang berposisi untuk mendapat manfaat dari elektrifikasi, penyerahan kembali, IoT, otomatisasi, kereta api, dan tingkat teknologi yang meningkat dalam proses industri secara keseluruhan.

Sebagai pemimpin dalam manufaktur peralatan kereta api, mereka akan mendapat manfaat langsung dari investasi di sektor ini, serta tidak langsung dari tren reindustrialisasi.

Berkat rentang teknologi yang luas, mereka akan berada di garis depan dalam membangun kereta api pintar, memanfaatkan pengalaman mereka dalam otomatisasi dan IoT dari industri yang sudah lebih digital.