Gli autobus guidano in modo intelligente grazie alla ricerca
I ricercatori dell'ETH stanno sviluppando un software per il produttore di autobus Carrosserie Hess che può far risparmiare molta energia e denaro.
Da qualche tempo un insolito filobus percorre le strade di Zurigo. Con il suo ampio parabrezza e le ruote coperte, dall'esterno sembra un tram. Ma l'autobus non è speciale solo per il suo design. In primo luogo, è un autobus elettrico con un sistema di trazione ibrido. Può attingere energia sia dalla linea elettrica aerea sia da un sistema di accumulo a batteria incorporato. In secondo luogo, l'autobus è piuttosto intelligente: grazie al software integrato che raccoglie automaticamente le informazioni sul percorso, l'autobus sa sempre cosa succederà dopo, ad esempio se sta scendendo o se una linea è interrotta.
Questo autobus urbano intelligente è il risultato di una collaborazione tra l'ETH di Zurigo e una PMI. L'ETH ha sviluppato un software di gestione energetica per l'unico produttore svizzero di autobus, la Carrosserie Hess di Bellach, nel cantone di Soletta. Questo software utilizza algoritmi per ottimizzare quando l'autobus deve attingere energia dalla linea elettrica aerea e quando dal sistema di accumulo a batteria. Ad esempio, ha più senso svuotare il sistema di accumulo quando l'autobus è in salita, perché la batteria viene ricaricata "gratuitamente", per così dire, dall'energia di frenata in discesa. In questo modo è possibile risparmiare fino al 15% di energia e molto denaro.
Vantaggi competitivi
La cooperazione porta vantaggi a entrambe le parti. Hess AG beneficia di una forza innovativa che non potrebbe permettersi senza un partner. "Semplicemente non saremmo in grado di sviluppare un sistema di gestione dell'energia così efficiente con le nostre risorse", afferma Martin Widmer, responsabile del progetto presso le Carrosserie Hess. Questo permette all'azienda, che conta circa 260 collaboratori, di ottenere un vantaggio competitivo rispetto ai suoi concorrenti stranieri, molto più grandi.
Da parte loro, i ricercatori dell'ETH possono trasferire le loro competenze teoriche in progetti concreti. I problemi scientifici relativi agli autobus ibridi si presterebbero bene alla pubblicazione su riviste scientifiche, afferma Christopher Onder, professore dell'Istituto dei sistemi dinamici e della tecnica di regolazione dell'ETH. "Il progetto è una vera e propria calamita per gli studenti". Finora, nell'ambito dei progetti con Hess, sono stati scritti circa 30 articoli, tesi di Bachelor o di Master. Inoltre, diversi studenti hanno già completato uno stage presso Hess, mentre altri, come Martin Widmer, sono entrati a far parte della PMI su base permanente dopo la laurea all'ETH.
Cambiamento nella pratica
La collaborazione tra l'ETH e la Carrosserie Hess esiste dal 2009, quando Hess ha sperimentato un autobus ibrido diesel. Tuttavia, il risparmio energetico non è stato pari a quello sperato. I responsabili di Hess si sono quindi aperti all'idea di sviluppare un nuovo sistema di gestione dell'energia per questo autobus nel quadro di un programma di dottorato presso l'ETH di Zurigo. Il dottorato è stato finanziato con fondi della CTI (ora Innosuisse) e dell'Ufficio federale dell'energia.
Tuttavia, sarebbe passato del tempo prima che il primo autobus con l'ETH uscisse dalla linea di produzione di Hess. Dal punto di vista della ricerca, il progetto è stato un successo completo: è stato ottenuto un significativo risparmio di carburante. Tuttavia, quando la tesi di dottorato è stata completata, il mercato non richiedeva più autobus ibridi diesel, ma principalmente autobus elettrici. È qui che le sfide di una partnership tra scuola universitaria e settore privato sono diventate evidenti. Da un lato i mulini dell'ETH, scientificamente precisi ma lenti, e dall'altro le Carrosserie Hess, esposte alle dinamiche del mercato. "Per noi il sistema non deve essere perfetto in teoria, ma deve funzionare in pratica e rispettare le normative", afferma Widmer. "E naturalmente prima o poi dovremo guadagnarci".
Il progetto cresce con noi
Nel progetto successivo con l'ultimo autobus elettrico di Hess - lo "Swiss Trolley Plus" - i partner hanno imparato dalle loro esperienze. Ancora una volta, un dottorando dell'ETH sta sviluppando un software per la gestione efficiente dell'energia. A differenza del primo progetto, tuttavia, l'Haute école spécialisée di Berna non è solo un secondo istituto di ricerca coinvolto, ma anche un operatore per la prima volta sotto forma di Autorità dei Trasporti di Zurigo (VBZ). Ciò significa che i ricercatori del Fare all'ETH possono analizzare il software praticamente dal vivo, utilizzando l'autobus pilota in uso da circa un anno sulla rete di trasporto pubblico di Zurigo.
L'autobus intelligente pilota di Zurigo è ancora l'unico del suo genere. Ma le cose cambieranno presto. A partire dall'autunno, infatti, entreranno in servizio regolare altri tre autobus a doppio senso di marcia dotati della stessa tecnologia. Widmer della Carrosserie Hess è fiducioso che altri operatori si uniranno a loro. "Abbiamo diverse parti interessate", afferma.
Il secondo progetto di dottorato congiunto si concluderà l'anno prossimo. Tuttavia, questa potrebbe non essere la fine della collaborazione tra l'ETH e Hess. Più a lungo durerà la collaborazione, più saranno riconosciuti i problemi che possono essere risolti al meglio insieme. "Come per la guida, il software potrebbe anche aiutare a risparmiare energia nel riscaldamento e nel raffreddamento", afferma Widmer. Il professor Onder dell'ETH apprezza la proposta: "Da un punto di vista scientifico, si tratta di una questione interessante e rilevante".