Duurzaamheid
Maglev, Hyperloop en de toekomst van treinen
Voeg Securities.io toe aan je voorkeursbronnen op Google
Het belang van treinen
Industriële rol
De gehele industriële periode is gebouwd op één technologie: spoorwegen en treinen. Door een goedkope manier te creëren om goederen landinwaarts te verplaatsen, hebben spoorwegen en treinen de productiviteit enorm verhoogd. Later zouden de verbrandingsmotor voor auto’s en vrachtwagens en vervolgens de straalmotor voor vliegtuigen de schijnwerpers overnemen.
Maar tot op de dag van vandaag vertrouwt elke industriële economie op treinen om haar productie buiten de kustgebieden (die ondersteund worden door zeehandel) te behouden. Treinen zijn vooral cruciaal voor het verplaatsen van grondstoffen en bulk industriële producten zoals staal, auto’s, enz.
In sommige gevallen kan dit extreme vormen aannemen, zoals de 704‑kilometer (437 mi) spoorlijn die het ijzererts‑mijncentrum in het midden van de Sahara in Mauritanië verbindt, met een 3‑kilometerlange trein, die 200‑300 goederentreinen vervoert, met in totaal meer dan 25.000 ton materiaal in één keer.
Bron: Tourifique
Voor die kwestie is treinlogistiek ook cruciaal voor alle moderne legers, zoals geïllustreerd door het belang van strategische spoorwegen in de Oekraïne‑oorlog, die dagelijks duizenden granaten en munitie naar de frontlinie vervoerden.
Hoge‑snelheidsreizen
Moderne treinen zijn ook geëvolueerd van de massieve zware industriële werkpaard tot efficiënt concurreren met snelwegen en luchthavens.
Geen plaats is dit duidelijker dan in China, dat het dichtste hogesnelheidsnetwerk ter wereld heeft. Eind 2023 bedroeg de totale lengte van het netwerk 45.000 km (28.000 mijl), goed voor twee‑derde van de wereldwijde hogesnelheidsspoorwegen.
Hogesnelheidsspoorwegen, met snelheden in het bereik van 200–380 km/u (120–240 mph), bieden efficiënt transport tussen steden.
Contrasterende geografie
Treinnetwerken zijn sterk afhankelijk van overheidsbeleid en nationale investeringsbeslissingen. Dit komt door een combinatie van factoren:
- De meeste spoornetwerken zijn genationaliseerd of oligopolies vanwege de gecentraliseerde aard van de technologie.
- Spoorwegen vereisen complexe vergunningen en dwingen vaak landeigenaren hun grond te verkopen of toegang te verlenen om nieuwe projecten mogelijk te maken.
- De hoge investeringskosten voor nieuwe spoorwegen worden over tientallen jaren afgeschreven, waardoor de meeste particuliere investeerders niet bereid zijn zo lang te wachten.
- Spoorwegen veranderen vaak de demografie, economie en algehele ontwikkeling van hele regio’s en stedelijke centra, waardoor hun traject zeer politiek is.
Dus is het misschien geen verrassing dat hoe centraler de politiek van een land, hoe succesvoller treinen zijn in het overtreffen van auto’s en snelwegen.
China
China staat bovenaan het spoorwegnetwerk. Niet alleen heeft het dit 45.000 km hogesnelheidsnetwerk, maar het heeft ook nog eens 114.000 km langzamer spoorwegnetwerk dat lokale gebieden en industriële faciliteiten bedient.
Bron: Reddit
Tegen het einde van 2035 plant China een spoorwegnet van 200.000 kilometer (124.274 mijl) te hebben, inclusief ongeveer 70.000 km hogesnelheidsspoorweg.
Alle steden met een bevolking van meer dan 200.000 zullen vóór 2035 door het spoorwegnet worden bediend, en die met een bevolking van meer dan 500.000 zullen worden aangesloten op hogesnelheidslijnen, volgens het laatste plan.
China zal ook spoorwegbouw bevorderen in gebieden die gedomineerd worden door etnische minderheden, evenals grensgebieden en onderontwikkelde regio’s in centraal en westelijk China, om armoede te verlichten en het platteland nieuw leven in te blazen, aldus het bedrijf.
Hetzelfde belang van spoorwegen is te zien in Azië, bijvoorbeeld met India’s 132.310 km sporen, zij het van veel langzamere aard.
Europa
Een andere trein‑vriendelijke regio is Europa, met een netwerk van 202 131 km maar slechts 11,666 km hogesnelheidsspoorwegen, voornamelijk gelegen in West‑Europa.
De EU streeft ernaar het aantal hogesnelheidsvervoeren tegen 2050 te verdrievoudigen, en ziet dit als cruciaal voor een efficiënter transportsysteem temidden van verstedelijking.
Bron: Wikipedia
In Europa kunnen treinen echter achterblijven in internationaal handelsvervoer, vanwege een complex geheel van meerdere spanningen (zowel AC als DC) en seinssystemen, evenals verschillende sporenbreedtes (de afstand tussen de rails), bijvoorbeeld Portugal + Spanje gebruiken hun eigen, en Finland + de Baltische staten gebruiken de Russische spoorbreedte. Desondanks wordt 70 % van het (voornamelijk internationale) goedervervoer over de Zwitserse Alpen per spoor afgehandeld.
Bron: Wikipedia
Noord‑America
Ten slotte, Noord‑America, vooral de VS, loopt achter op het gebied van passagiersnetwerken, met voornamelijk langzaam rijdende Amtrak en goederenspoorwegen.
De VS heeft echter het grootste spoorwegtransportnetwerk ter wereld, met 260.000 km sporen (160.000 mijl). Historisch gezien was dit cruciaal voor de ontwikkeling van de VS en de verovering van het Westen, met name met de eerste transcontinentaal spoorweg waarvan de sporen centraal stonden in de verbinding van het binnenland met de kustgebieden.
Van stoom tot elektriciteit
De eerste treinen werden aangedreven door de allereerste stoommachine, die hun energie uit steenkool haalde. Dit was een revolutie ten opzichte van het vorige transportsysteem dat alleen door wind en dierlijke spieren werd aangedreven, en creëerde een enorme economische bloei overal waar het werd geïmplementeerd. Later schakelde men over op diesel voor krachtigere en minder vervuilende locomotieven.
Uiteindelijk werd een nieuw stadium bereikt met elektrificatie, waardoor de trein niet langer zijn eigen brandstof hoefde te dragen, maar in plaats daarvan efficiënter energie kon gebruiken die direct in elektriciteitscentrales werd opgewekt.
Bron: Mesas Stamps
Elektrificatie opende ook de weg voor treinen die worden aangedreven door fossiele brandstoffen, ofwel uit kernenergie of hernieuwbare energie. Dit maakt moderne treinen een veel minder vervuilend alternatief, met een radicaal lagere CO₂‑voetafdruk.
Zo bijvoorbeeld in het VK, ondanks dat de elektrificatie van het spoor nog achterloopt, stoot elk type railvervoer, van nationale spoorweg tot tram en metro, slechts 35‑28 gram CO₂‑equivalenten per passagierskilometer uit, onder de EV’s (47 g) en 5 × minder dan diesel‑ en benzineauto’s (170 g).
Bron: Our World In Data
De toekomst van treinen
Maglevs
Ver van een verouderde en stagnerende technologie, bevindt treinvervoer zich aan de voorhoede van technologische evolutie en elektrificatie.
Een belangrijke innovatie is de maglev‑trein (magnetische levitatie), die in 2004 commercieel werd gelanceerd. Deze science‑fiction‑achtige technologie laat treinen letterlijk zweven boven de sporen.
Dit biedt een aantal unieke voordelen ten opzichte van reguliere spoorwegen en andere landgebaseerde vervoermiddelen:
- Vermindert wrijving aanzienlijk, waardoor de algehele energieverliezen afnemen.
- Minder wrijving vermindert ook de warmteproductie, waardoor veel hogere snelheden mogelijk zijn.
- Zonder contact zijn de enige snelheidslimieten gerelateerd aan luchtweerstand en de capaciteit van het maglev‑systeem.
- Geen contact zorgt voor een zeer soepele ervaring, met veel minder trillingen dan op stalen wielen, zelfs bij zeer hoge snelheden.
De werking van maglev berust op het genereren van enorme magnetische velden, met behulp van supergeleidende magneten (die geen elektrische weerstand vertonen). Hiervoor moeten de magneten worden gekoeld tot -450 °F / -267 °C.
Bron: Department Of Energy
Een ander groot voordeel is veiligheid. Maglev‑treinen worden “aangedreven” door de bekabelde geleidebaan. Twee treinen die dezelfde route volgen kunnen elkaar niet inhalen en tegen elkaar botsen omdat ze allemaal met dezelfde snelheid worden aangedreven.
Evenzo kunnen traditionele treinontsporing die ontstaan door te snelle bochten niet gebeuren met Maglev. Hoe verder een Maglev‑trein van zijn normale positie tussen de geleidewandjes afwijkt, des te sterker de magnetische kracht die hem terug op zijn plaats duwt.
De maglev‑treinmarkt wordt geschat op bij $2,17 mrd in 2023 en zal naar $3,13 mrd groeien tegen 2031, of een CAGR van 4,7 %.
Onbegrensde snelheid?
De hoogste snelheid die een maglev bereikte, werd behaald door de Japanse JR Central L0 supergeleidende maglev, die in 2015 een topsnelheid van 603 kilometer per uur (375 mph) bereikte.
Dit ligt waarschijnlijk dicht bij de maximale haalbare limiet voor maglev, vanwege de toenemende luchtweerstand naarmate de snelheid stijgt.
In elk geval zou reizen boven de geluidsnelheid (1.235 km/h / 767 mph) een supersonische knal veroorzaken die schadelijk zou zijn voor zowel de spoorweg‑infrastructuur als de omgeving.
Massale adoptie?
Maglev is nog steeds een relatief zeldzame technologie, waarbij de meeste hogesnelheidsspoorwegen hun snelheid behalen met conventionele methoden.
Desondanks zou een grootschalige uitrol van maglevs de meeste behoefte aan regionaal luchttransport, bijvoorbeeld binnen Europa of over het Noord‑Amerikaanse continent, kunnen elimineren, aangezien 400‑600 km/h kan concurreren met vliegtuigen, vooral wanneer men rekening houdt met de vertragingen die gepaard gaan met luchthavens en het boarden van vliegtuigen (veiligheidscontroles, bagage‑inchecken, enz.).
En in combinatie met de decarbonisatie van het elektriciteitsnet zou dit een enorme impact kunnen hebben op de wereldwijde CO₂‑uitstoot.
De ideale locaties zouden waarschijnlijk binnen en tussen de wereld‑megalopolissen liggen, met name aan de Amerikaanse kusten, ten noorden van India, het eiland Java (Indonesië) en West‑Europa.
Bron: Pinterest
Hyperloop
Wat als maglev‑treinen niet beperkt zouden worden door de geluidsnelheid?
Dit idee kan aanvankelijk absurd klinken, maar er is een manier om een sonische knal te vermijden en overmatige luchtwrijving te voorkomen: simpelweg de lucht verwijderen. Dit is het concept van hyperloop, gepopulariseerd door Elon Musk in een witboek in 2013, dat een reis van Los Angeles naar San Francisco in slechts 30 minuten voorstelt.
Bron: The Verge
Het idee is om de maglev‑trein in een onderdrukte buis of tunnel te plaatsen. Op deze manier kan het maglev‑systeem accelereren zonder te worden beperkt door luchtwrijving.
Het idee kreeg onmiddellijk een cult‑volgersschare en werd ontwikkeld door Hyperloop One, voorheen Virgin Hyperloop. Echter, dit bedrijf sloot definitief in 2023, nadat het zonder geld zat.
Deze tegenslag heeft velen ertoe gebracht prematuur te beweren dat het concept dood is, en het een “pipe‑dream” te noemen (woordspeling). Dit was prematuur, aangezien andere hyperloop‑achtige initiatieven vooruitgang boeken.
Hyperloop‑prototypes
De eerste is de Nederlandse Hardt Hyperloop die heeft aangekondigd dat zij in september 2024 met succes hun hyperloop‑voertuig heeft getest. Dit is alleen bewijs dat het voertuig beweegt en dat vacuüm wordt gehandhaafd, maar een eerste stap.
Andere actieve bedrijven op dit gebied in westerse landen zijn Musk’s Boring Company en Italian HyperloopTT.
In trein‑enthousiast China, een maglev‑trein voltooide recent een test in een 2‑kilometerlange (1,2‑mijl) pijpleiding met een lage‑vacuumomgeving in de provincie Shanxi. Dit werd getest door China Aerospace Science and Industry Corporation (CASIC).
Het ontwerp streeft naar een snelheid van 1.000 kilometer (621 mijl) per uur. Het systeem behaalde eerder een record‑snelheid van 623 kilometer (387 mijl) per uur in een test onder niet‑vacuumomstandigheden.
Het doel zou niet zijn om te stoppen bij 1.000 km/u, maar om op de lange termijn tot 4.000 km/u te gaan.
Dus in theorie zou het kunnen worden gebruikt voor intercontinentale reizen, waardoor het gelijk zou staan aan nog niet bestaande commerciële hypersonische ruimtevliegtuigen, bijvoorbeeld van Berlijn naar Peking in slechts 2‑3 uur of van LA naar NY in slechts 1‑2 uur.
Echter, hyperloop‑systemen zullen veel vooruitgang in ontwerp en engineering nodig hebben om realiteit te worden. Onder de weinige moeilijkheden vallen:
- Veilig het behouden van een sterk vacuüm over de volledige lengte van de lijn.
- Dit omvat het beheren van het risico van onverwacht plotseling vacuümverlies na een ongeval of zelfs een terroristische aanslag.
- Veilig en efficiënt de enorme hoeveelheid energie leveren die het systeem vereist.
- Hyperloop integreren in het bestaande spoorweg‑ en stationsnetwerk.
- Toegewijde infrastructuren bouwen.
- De extreme snelheden zullen de route‑opties beperken, waardoor de hyperloop‑ontwikkelaar moet vertrouwen op dure super‑bruggen en tunnels om obstakels te omzeilen.
Andere innovaties
Treinvervoer is een technologie die historisch altijd heeft geprofiteerd van innovatie in andere sectoren. Het maakte eerst gebruik van de stoommachine die werd gebruikt voor het pompen van water in steenkoolmijnen, daarna de nieuw geïnvesteerde dieselmotor, en daarna elektriciteit en supergeleider‑magneten.
Dus is het logisch om naar de toekomst van treinen te kijken in de bredere context van andere technologische vooruitgang.
Hogetemperatuur‑supergeleiders
Een belangrijk onderdeel van het maglev‑ en hyperloop‑systeem is de behoefte aan supergeleidende magneten. Deze vereisen de huidige ultralage temperaturen, wat technisch moeilijk en energie‑intensief is.
Dit zou spoedig kunnen veranderen, met supergeleider‑materialen die minder koude of zelfs kamertemperaturen vereisen. We bespraken in detail hun ontwikkeling en het laatste nieuws in “Progress In Superconductivity Making Way For A New Technological Revolution”.
Over het algemeen, als supergeleiding zou worden bereikt bij een veel hogere temperatuur, zou dit maglev een veel superieure optie maken ten opzichte van de klassieke hogesnelheidsspoorweg.
Het zou ook triviaal maken dat de transmissie van absurde hoeveelheden energie over lange afstanden mogelijk wordt, waardoor hernieuwbare energie, hyperloop en andere beschaving‑veranderende technologieën zoals kernfusie veel economischer worden.
AI, zelfrijdende treinen & slimme spoorwegen
Automatisering en AI zijn andere snel voortschrijdende technologieën. Terwijl we de ontwikkeling van zelfrijdende auto’s visualiseren, die de complexiteit van stedelijke wegen aankunnen, is het logisch dat we zelfrijdende treinen nog eerder zouden moeten bereiken. Dit is met name omdat treinen opereren in een veel meer gecontroleerde en bekende omgeving, zelfs bij hogere snelheden.
- Veilige bewaking.
- Realtime‑updates en slimme ticketing.
- Geautomatiseerde treindiensten.
- Zelfrijdende treinen.
- Predictieve onderhoud.
- Connectiviteit, geautomatiseerde treinbesturing & digitale signalering.
Een andere activiteit die kan worden gestimuleerd door digitalisering, AI en ook blockchain, is logistiek. Het laden‑ontladen van goederentreinen, het wisselen van wagons tussen treinen, grensoverschrijdend transport en de interconnectie met vrachtwagenvervoer, kunnen allemaal semi‑ of volledig geautomatiseerd worden, waardoor rail‑vracht veel efficiënter en kosteneffectiever wordt.
Tunnelbouw
Een andere optie die we zouden kunnen zien is veel meer transport (inclusief rail) via tunnelbouw. Dit is een van de persoonlijke obsessies van Elon Musk, met de Boring Company die waarschijnlijk is opgericht om evenveel te helpen bij het oplossen van transport op aarde als bij het bouwen van habitats op Mars.
Dit zou een geprefereerde optie kunnen zijn voor toekomstige hyperloop‑systemen, aangezien een tunnel stabieler, minder kwetsbaar voor ongevallen en over het algemeen makkelijker te behouden is in een sterk vacuüm dan een hangende buis.
Mass drivers
Het sleutelidee van een mass driver is dat een shuttle in een baan kan worden gestuurd door het voldoende te versnellen op de grond zodat het geen eigen brandstof meer nodig heeft.
In wezen zou het een hyperloop zijn, maar met het doel om ontsnappingssnelheid te bereiken om een ruimteschip in een baan te lanceren zonder aan boord brandstof.
Het lanceertraject zal ook honderden, zo niet duizenden kilometers lang moeten zijn, waarbij het meest veelbelovende gebied het Tibetaanse plateau is.
Bron: Acepedia
Misschien verrassend genoeg kijkt China al naar de ontwikkeling van zo’n technologie, dus het zou dichterbij kunnen liggen dan we denken.
Als het slaagt, zou het de kosten van een orbitale lancering nog eens met een factor 10 verlagen ten opzichte van de reeds sterk verlaagde kosten door SpaceX (SPCX ), met schattingen die de kosten op slechts $60/kg plaatsen.
Terzijde, dit type systeem zou eerst kunnen worden gebruikt met kleinere modellen om vliegtuigen te versnellen tot een snelheid waarbij hypersonische scramjet‑motoren kunnen werken, waardoor zeer snelle hypersonische vluchten mogelijk worden.
Dus als intercontinentale hyperloops economisch niet haalbaar zijn, zou een mass driver / lanceer‑hyperloop voor hypersonische vluchten nog steeds deze technologie kunnen gebruiken.
Investeren in trein‑gerelateerde technologie
Ondanks dat het veel minder aandacht krijgt dan de ruimtevaart of EV’s, staan treinen, maglev en misschien in de toekomst hyperloop aan de voorhoede van het revolutioneren van de transportmiddelen en de economie van de mensheid.
China leidt tot nu toe de weg, maar de rest van de wereld neemt het op en wil hun spoorwegcapaciteit massaal uitbreiden.
Als u niet geïnteresseerd bent in het kiezen van trein‑gerelateerde bedrijven, kunt u ook kijken naar ETF’s zoals SmartETFs Smart Transportation & Technology ETF (MOTO), iShares US Transportation ETF (IYT) of SPDR S&P Transportation ETF (XTN) die meer gediversifieerde blootstelling bieden om te profiteren van de strategisch vitale transport‑ en spoorwegindustrie.
Spannings‑ en treinbedrijven
1. Siemens Aktiengesellschaft (SIE.DE)
Siemens is een sterk bedrijf in de industriële sector, met activiteiten in elektronica‑zware industrieën, infrastructuur, mobiliteit en gezondheidszorg.
Bron: Siemens
De bedrijfsactiviteiten in IoT zijn verspreid over verschillende segmenten, waaronder automatisering (62 % van de totale digitale industrieën) en slimme infrastructuur.
De gezondheidszorgactiviteit richt zich meer op beeldvorming, analyses en robotica, terwijl het mobiliteitssegment voornamelijk bestaat uit trein‑ en spoorweg‑infrastructuur.
Het bedrijf ziet een grote kans in automatisering door de wereldwijd dalende bevolking en “glocalisatie” (of “reshoring” van industriële capaciteit dichter bij de eindmarkten). De toenemende aanwezigheid van hernieuwbare energie in het elektriciteitsnet vergroot ook de vraag naar een “slim net” dat deze meer intermitterende en variabele energiebronnen kan verwerken.
In de niche waarin het actief is, is Siemens een zeer sterke concurrent, gerangschikt #1 voor fabrieksautomatisering, spoorwegautomatisering, netautomatisering en verticale industriële software (inclusief 1.300 cyberbeveiligingsexperts).
Bron: Siemens
Siemens is een aandeel dat profiteert van elektrificatie, reshoring, IoT, automatisering, spoorwegen en het toenemende niveau van technologie in industriële processen in het algemeen.
Als leider in de productie van spoorwegapparatuur zal het direct profiteren van investeringen in de sector, evenals indirect van de re‑industrialiserings‑trend.
Dankzij zijn brede scala aan technologie zal het aan de voorhoede staan van de bouw van slimme spoorwegen, gebruikmakend van zijn ervaring in automatisering en IoT uit andere, al meer gedigitaliseerde industrieën.
2. Alstom (ALO.PA)
Het Franse bedrijf was een van de eersten die een hogesnelheidstrein ontwikkelde, die wereldberoemd werd als de TGV (“Train à Grande Vitesse”).
Vandaag is het wereldwijd #1 in rollend materieel (treinvoertuigen, 4.600+ treinwagens/jaar), diensten en turnkey‑systemen, en #2 in sein‑systeem, deels dankzij de overname van Bombardier Transportation in 2021.
Bron: Alstom
Alstom is de leider in automatisering van treinnetwerken, die in 2023 het hoogste automatiseringsniveau, GoA4, heeft bereikt op Franse regionale treindiensten.
Bron: Alstom
Dit systeem resulteert in 45 % minder energieverbruik en 30 % meer passagierscapaciteit per lijn.
Hoewel een leider in zijn sector, heeft het bedrijf enkele turbulente jaren gehad wat betreft financiële resultaten, te beginnen met een €3,2 mrd reddingspakket van de Franse overheid in 2003.
Sindsdien heeft de Alstom‑groep haar activiteiten in scheepsbouw en elektrische transmissie afgestoten aan de nucleaire gigant Areva in 2004, en vervolgens haar stroom‑ en netdivisies aan GE in 2014, en haar zware gasturbine‑business aan Ansaldo Energia.
Dit maakt de nieuwe Alstom een uitsluitend gericht op treinen, voortkomend uit het complexe industriële conglomeraat van het begin van de jaren 2000.
De groep werkt aan het herstellen van haar winstgevendheid en haar orderportefeuille, met sterke groei in toekomstige leveringen sinds 2022.
Bron: Alstom
Over het geheel gezien ziet het bedrijf een marktpotentieel van >€230 mrd op middellange termijn voor de periode 2025‑2028, waardoor het kan kiezen welke contracten winstgevend zullen zijn, en tevens de opschaling van de productiecapaciteit kan absorberen.
