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Modeling the operating costs of an Hyperloop connection from Zurich to Paris

Adrian Zenklusen

Titel

Modeling the operating costs of an Hyperloop connection from Zurich to Paris

Autor/in

Datierung

09.06.2023

Beschreibung

Die steigende Nachfrage nach Verkehrsdienstleistungen erfordert eine Revolution im Sektor, um
Wachstum zu ermöglichen und gleichzeitig den Umwelteinfluss zu minimieren. Die Hyperloop-
Technologie bietet eine neuartige Lösung: Röhren mit nahezu Vakuum ermöglichen einen
Hochgeschwindigkeitstransport mit geringem Energiebedarf. Trotz seines Potenzials ist die finanzielle
Machbarkeit des Hyperloops, insbesondere in Bezug auf Betriebskosten, noch wenig erforscht. Diese
Studie bemüht sich, die Kosten einer hypothetischen Hyperloop-Verbindung von Zürich nach Paris zu
modellieren, um das Verständnis dieser Kosten zu vertiefen und Ansätze für zukünftige Forschungen
zu identifizieren.
Die Untersuchung umfasst die Definition des Szenarios von Zürich nach Paris, basierend auf aktuelle
Informationen, die durch Desk Research gesammelt wurden. Dies geht der Entwicklung eines
Kostenmodells für den Hyperloop voraus, das auf den im Eisenbahnsektor vorherrschenden
Kostenmodellen basiert. Anschließend wird das Modell mit relevanten Parametern versehen, um
Simulationen zu ermöglichen, darunter eine Basissimulation für die wirtschaftlichste Variante, eine
Sensitivitätsanalyse zur Ermittlung einflussreicher Parameter und eine Monte-Carlo-Simulation zur
Bestimmung der Sicherheit von Kostenprognosen.
Die Basiskapitalkosten betragen 38 Milliarden Dollar oder 70 Millionen Dollar pro Kilometer. Der
bedeutendste Einfluss auf die Kosten, etwa 70%, ergibt sich aus der Streckeninfrastruktur, während
Stations- und Kapselkosten jeweils einen unwesentlichen Anteil von 1% darstellen. Die Monte-Carlo-
Simulation ergibt einen Medianwert von etwa 1,5-mal der Basislinie, bei 62 Milliarden Dollar, mit
einer Wahrscheinlichkeit von 95%, dass die Kosten zwischen 48 und 78 Milliarden Dollar liegen.
Die jährlichen Betriebskosten werden auf 530 Millionen Dollar geschätzt, hauptsächlich aufgrund des
Energieverbrauchs. Die Sensitivitätsanalyse zeigt, dass diese Kosten stark von der Anzahl der
Passagiere und der zurückgelegten Kilometer abhängen. Die Monte-Carlo-Simulation für
Betriebskosten ergibt einen medianen Jahreskostenwert von 1,13 Milliarden Dollar, fast das Doppelte
der Basiskosten, mit einer Wahrscheinlichkeit von 95%, dass die Kosten zwischen 800 Millionen und
1,47 Milliarden Dollar liegen werden.
Dieses Projekt betont die inhärente Unsicherheit bei der Schätzung der Hyperloop-Kosten aufgrund
unbekannter Systemeigenschaften. Die Validität des Kostenmodells hängt von einer gründlicheren
Forschung in die Technologie und der Entwicklung einer genauen technischen Konfiguration ab. Die
Ergebnisse unterstreichen die Bedeutung einer effizienten Streckenplanung, insbesondere zur
Minimierung der kapitalbezogenen Streckenkosten. Dies erfordert weitere Forschungen zu
kosteneffektiven Tunnelbau- und Streckenoptimierungsmaßnahmen. Die Betriebskosten hängen
hauptsächlich von den zurückgelegten Kilometern und der Passagierzahl ab, was auf die
Notwendigkeit einer genaueren Nachfrageprognose für verbesserte Kostenprognosen und
Infrastrukturplanungen hinweist.

The escalating demand for transport services necessitates a revolution in the sector to accommodate
growth while minimizing environmental impact. The Hyperloop technology presents a novel solution,
featuring near-vacuum tubes facilitating high-speed transport with low energy requirements. Despite
its potential, the financial feasibility of the Hyperloop, particularly concerning operating costs,
remains under-explored. This study endeavors to model the costs of a hypothetical Hyperloop
connection from Zurich to Paris, aiming to advance the understanding of these costs and identify
avenues for future research.
This investigation involves defining the scenario from Zurich to Paris, informed by contemporary
information gathered via desk research. This precedes the development of a cost model for the
Hyperloop, which is constructed based on cost models prevalent in the rail industry. Subsequently,
the model is populated with pertinent parameters to facilitate simulations, including a baseline
simulation for the most economical variant, a sensitivity analysis for determining influential
parameters, and a Monte Carlo simulation to ascertain the certainty of cost predictions.
The baseline capital cost is $38 billion, or $70 million per kilometer. The most significant impact on
costs, approximately 70%, stems from the track infrastructure, while station and capsule costs
represent an inconsequential 1% each. The Monte Carlo simulation yields a median value around 1.5
times the baseline, at $62 billion, with a 95% probability of the cost being between $48 and $78
billion.
Yearly operating costs are projected at $530 million, primarily resulting from energy consumption.
Sensitivity analysis indicates that these costs are highly dependent on the number of passengers and
kilometers traveled. The Monte Carlo simulation for operating costs presents a median annual cost of
$1.13 billion, almost double the baseline, with a 95% probability that costs will range between $800
million and $1.47 billion.
This project underscores the inherent uncertainty surrounding Hyperloop cost estimation due to
unknown system characteristics. The cost model validity is contingent on more exhaustive research
into the technology and development of a precise technological configuration. The findings highlight
the significance of efficient route planning, especially in minimizing track-related capital costs. This
invites further research on cost-effective tunnel construction and route optimization. Operating costs
primarily depend on kilometers traveled and passenger volume, urging the need for more precise
demand forecasting for improved cost predictions and infrastructural planning.

Urheberrechtshinweis