Forskning hjælper med at gøre busser smartere

En temmelig usædvanlig trolleybus har i de seneste måneder navigeret i Zürichs gader. Med sin store forrude og dækkede hjul, det kan nemt forveksles med en sporvogn – men det er ikke kun designet, der gør denne bus så unik. Til at starte med, den har et hybrid elektrisk drivsystem, der gør det muligt at trække strøm fra et indbygget traktionsbatteri samt luftledninger. Men denne bus er også "smart", med specialdesignet software, der automatisk indsamler information om ruten. Det betyder, at den altid ved, hvad de kan forvente - uanset om det er en ned ad bakke eller en død ledning foran.

Denne intelligente bybus er resultatet af et fælles projekt mellem ETH og den schweiziske SME Carrosserie HESS, som har hovedkvarter i Bellach i kantonen Solothurn. Carrosserie HESS er Schweiz' eneste busproducent – ​​og ETH har udviklet en softwarepakke til energistyring, der er skræddersyet til deres behov. Ved hjælp af algoritmer, softwaren bestemmer, hvornår bussen skal skifte mellem luftledningerne og batteripakken ved at identificere den optimale strømkilde i hvert enkelt øjeblik. For eksempel, under en bakketur er det mest fornuftige valg at dræne traktionsbatteriet, fordi bussen efterfølgende kan drage fordel af regenerativ bremsning på en ned ad bakke for at genoplade batteriet "gratis". Denne metode kan reducere energiforbruget med op til 15 procent, hvilket giver store besparelser.

Konkurrencefordel

Dette samarbejdsprojekt giver fordele på begge sider. HESS nyder godt af en innovationskapacitet, der ville være utænkelig uden en forskningspartner. "Vi har simpelthen ikke ressourcerne til at udvikle den slags effektive energiledelsessystem på egen hånd, "siger Martin Widmer, der er ansvarlig for projektet hos Carrosserie HESS. Arbejdet med ETH har gjort det muligt for den schweiziske virksomhed og dens cirka 260 medarbejdere at opretholde en konkurrencefordel i forhold til langt større rivaler fra andre lande.

For deres del, ETH-forskere er i stand til at omsætte deres teoretiske ekspertise til konkrete projekter. De videnskabelige kompleksiteter ved hybridbusser er et godt emnevalg for bidrag til akademiske tidsskrifter, siger Christopher Onder, Professor ved Institut for Dynamiske Systemer og Kontrol ved ETH. "Projektet tiltrækker elever som en magnet, " tilføjer han, bemærker, at de fælles projekter, der er udført med HESS til dato, allerede har givet omkring 30 semesterprojekter og bachelor- og kandidatafhandlinger. Hvad mere er, en række studerende har allerede gennemført et praktikophold på HESS, mens andre som Martin Widmer har tiltrådt faste stillinger hos SMV efter endt uddannelse på ETH.

At omsætte teori til praksis

ETH og Carrosserie HESS begyndte at arbejde sammen i 2009. På det tidspunkt, HESS eksperimenterede med en diesel -hybridbus, men de energibesparelser, de opnåede, var lavere, end de havde håbet på. Så da ETH fik ideen om at udvikle et nyt energistyringssystem til busprojektet som en del af en doktorgrad, HESS -projektkoordinatorerne sprang på chancen. Doktorgraden blev finansieret af den schweiziske kommission for teknologi og innovation CTI og det schweiziske føderale energikontor.

Der var stadig et stykke vej, før den første bus med ETH -software rullede af HESS -produktionslinjen. Fra forskningssiden, projektet var en bragende succes, der gav nogle store brændstofbesparelser – men da doktorafhandlingen var færdig, balancen i kundernes efterspørgsel var flyttet fra diesel hybridbusser til elektriske busser. Dette bragte de udfordringer, der opstår i ethvert partnerskab mellem den akademiske verden og den private sektor, hjem, med den langsomme mølle af ETH's videnskabeligt stringente tilgang på den ene side, og Carrosserie HESS eksponering for markedsdynamik på den anden side. "Det, vi har brug for, er ikke nødvendigvis et system, der er teoretisk perfekt, men en, der fungerer i praksis og overholder alle regler, " siger Widmer. "Og det skal selvfølgelig give os nogle penge til sidst!"

Et projekt med en fremtid

"SwissTrolley plus" er et opfølgningsprojekt, der involverer den nyeste elbus fra HESS – og begge partnere har lært af erfaring. Endnu engang, en doktorand ved ETH er ved at udvikle et softwareprogram til effektiv energistyring. Men det nye er, at dette projekt bringer et andet forskningsinstitut ombord i form af Bern University of Applied Sciences, samt sin første offentlige transportoperatør i form af Verkehrsbetriebe Zürich (VBZ). Som resultat, ETH-forskerne kan analysere softwaren under virkelige forhold praktisk talt lige uden for døren, takket være pilotbussen, som VBZ føjede til sin Zürich-flåde for omkring 12 måneder siden.

Lige nu, den smarte Zürich-pilotbus er den eneste af sin slags – men ikke længe. Dette efterår, yderligere tre todelt busser baseret på den samme teknologi vil begynde at køre på lokale ruter. Og tilbage på Carrosserie HESS er Widmer overbevist om, at andre offentlige transportoperatører snart vil følge trop:"Nogle af dem har allerede udtrykt interesse".

Dette andet fælles doktorgradsprojekt ophører næste år, men der er en god chance for, at samarbejdet mellem ETH og HESS vil fortsætte i fremtiden. Jo længere deres samarbejde varer, jo flere problemer de finder, der bedst kan løses ved at arbejde sammen. "Software kan muligvis hjælpe ikke kun med kørslen, men også spare energi brugt til opvarmning og aircondition, "siger Widmer. ETH Professor Onder er uden tøven enig:" Det er bestemt et interessant og relevant område for forskere at undersøge. "