Een nogal ongebruikelijke trolleybus navigeert de afgelopen maanden door de straten van Zürich. Met zijn grote voorruit en afgedekte wielen, hij zou gemakkelijk voor een tram kunnen worden aangezien, maar het is niet alleen het ontwerp dat deze bus zo uniek maakt. Als begin, hij beschikt over een hybride elektrisch aandrijfsysteem waarmee hij zowel stroom kan halen uit een tractiebatterij aan boord als bovenleidingen. Maar deze bus is ook "slim", met speciaal ontworpen software die automatisch informatie over de route verzamelt. Dat betekent dat hij altijd weet wat hij kan verwachten - of dat nu een afdaling is of een doodlopende weg verderop.

Deze intelligente stadsbus is het resultaat van een gezamenlijk project tussen ETH en het Zwitserse MKB Carrosserie HESS, met het hoofdkantoor in Bellach in het kanton Solothurn. Carrosserie HESS is de enige fabrikant van bussen in Zwitserland – en ETH heeft een softwarepakket voor energiebeheer ontwikkeld dat is afgestemd op zijn behoeften. Met behulp van algoritmen, de software bepaalt wanneer de bus moet wisselen tussen de bovenleiding en het batterijpakket door op elk specifiek moment de optimale stroombron te identificeren. Bijvoorbeeld, tijdens een heuvelbeklimming is de meest verstandige keuze om de tractiebatterij leeg te laten lopen, omdat de bus vervolgens op een bergafwaarts traject kan profiteren van regeneratief remmen om de batterij "gratis" op te laden. Deze methode kan het energieverbruik tot 15 procent verminderen, wat zich vertaalt in aanzienlijke kostenbesparingen.

Concurrentie voordeel

Dit samenwerkingsproject biedt aan beide kanten voordelen. HESS profiteert van een innovatievermogen dat ondenkbaar zou zijn zonder een onderzoekspartner. "We hebben gewoon niet de middelen om zelf zo'n efficiënt energiebeheersysteem te ontwikkelen, " zegt Martin Widmer, die verantwoordelijk is voor het project bij Carrosserie HESS. Door met ETH samen te werken, heeft het Zwitserse bedrijf en zijn ongeveer 260 werknemers een concurrentievoordeel kunnen behouden ten opzichte van veel grotere rivalen uit andere landen.

Voor hun deel, ETH-onderzoekers kunnen hun theoretische expertise vertalen naar concrete projecten. De wetenschappelijke complexiteit van hybride bussen is een goede onderwerpkeuze voor bijdragen aan wetenschappelijke tijdschriften, zegt Christopher Onder, Professor aan het Institute for Dynamic Systems and Control aan de ETH. "Het project trekt studenten aan als een magneet, " hij voegt toe, constaterend dat de gezamenlijke projecten die tot nu toe met HESS zijn uitgevoerd, al zo'n 30 semesterprojecten en bachelor- en masterscripties hebben opgeleverd. Bovendien, een aantal studenten heeft al stage gelopen bij HESS, terwijl anderen, zoals Martin Widmer, na hun studie aan de ETH een vaste baan bij het MKB hebben aangenomen.

Theorie in praktijk brengen

ETH en Carrosserie HESS begonnen in 2009 samen te werken. HESS experimenteerde met een diesel hybride bus, maar de energiebesparingen die ze realiseerden, waren lager dan ze hadden gehoopt. Dus toen ETH in het kader van een promotieonderzoek op het idee kwam om een ​​nieuw energiemanagementsysteem voor het busproject te ontwikkelen, de HESS-projectcoördinatoren grepen de kans. Het doctoraat werd gefinancierd door de Zwitserse Commissie voor Technologie en Innovatie CTI en het Zwitserse Federale Bureau voor Energie.

Er was nog een hele weg te gaan voordat de eerste bus met ETH-software van de HESS-productielijn rolde. Van de onderzoekskant, het project was een doorslaand succes dat aanzienlijke brandstofbesparingen opleverde - maar tegen de tijd dat het proefschrift klaar was, het saldo van de vraag van de klant was verschoven van dieselhybride bussen naar elektrische bussen. Dit bracht de uitdagingen aan het licht die zich voordoen in elk partnerschap tussen de academische wereld en de particuliere sector, met de trage molen van ETH's wetenschappelijk rigoureuze aanpak enerzijds, en anderzijds de blootstelling van Carrosserie HESS aan marktdynamiek. "Wat we nodig hebben is niet per se een systeem dat theoretisch perfect is, maar een die in de praktijk werkt en voldoet aan alle regelgeving, ", zegt Widmer. "En natuurlijk moet het ons uiteindelijk wat geld opleveren!"

Een project met toekomst

"SwissTrolley plus" is een vervolgproject met de nieuwste elektrische bus van HESS - en beide partners hebben uit ervaring geleerd. Alweer, een promovendus aan de ETH ontwikkelt een softwareprogramma voor efficiënt energiebeheer. Maar wat nieuw is, is dat dit project een tweede onderzoeksinstituut aan boord brengt in de vorm van Bern University of Applied Sciences, evenals de eerste openbaarvervoermaatschappij in de vorm van Verkehrsbetriebe Zürich (VBZ). Als resultaat, de ETH-onderzoekers kunnen de software praktisch voor de deur analyseren in reële omstandigheden, dankzij de pilotbus die VBZ zo'n 12 maanden geleden aan haar vloot in Zürich heeft toegevoegd.

Direct, de slimme pilootbus van Zürich is de enige in zijn soort - maar niet voor lang. Deze herfst, nog drie dubbelgelede bussen op basis van dezelfde technologie zullen op lokale routes gaan rijden. En terug bij Carrosserie heeft HESS Widmer er alle vertrouwen in dat andere OV-bedrijven snel zullen volgen:"Een aantal van hen heeft al interesse getoond".

Dit tweede gezamenlijke doctoraatsproject loopt volgend jaar af, maar de kans is groot dat de samenwerking tussen ETH en HESS in de toekomst wordt voortgezet. Hoe langer hun samenwerking duurt, hoe meer problemen ze vinden die het beste kunnen worden opgelost door samen te werken. "Software kan mogelijk helpen, niet alleen bij het rijden, maar ook energie besparen die wordt gebruikt voor verwarming en airconditioning, ", zegt Widmer. ETH-hoogleraar Onder is het daar zonder aarzelen mee eens:"Dat is zeker een interessant en relevant gebied voor onderzoekers om naar te kijken."