En ganska ovanlig trolleybuss har navigerat på Zürichs gator de senaste månaderna. Med sin stora vindruta och täckta hjul, den kan lätt misstas för en spårvagn – men det är inte bara designen som gör den här bussen så unik. Till en början, den har ett elektriskt hybriddrivsystem som gör att den kan hämta ström från ett inbyggt dragbatteri samt luftledningar. Men den här bussen är också "smart", med specialdesignad programvara som automatiskt samlar in information om rutten. Det betyder att den alltid vet vad som väntar – oavsett om det är en nedförsbacke eller en död tråd framåt.

Denna intelligenta stadsbuss är resultatet av ett gemensamt projekt mellan ETH och det schweiziska SME Carrosserie HESS, som har sitt huvudkontor i Bellach i kantonen Solothurn. Carrosserie HESS är Schweiz enda busstillverkare – och ETH har utvecklat ett mjukvarupaket för energihantering som är anpassat efter dess behov. Med hjälp av algoritmer, mjukvaran bestämmer när bussen ska växla mellan luftledningarna och batteripaketet genom att identifiera den optimala strömkällan vid varje särskilt ögonblick. Till exempel, under en backe är det mest förnuftiga valet att tömma dragbatteriet, eftersom bussen i efterhand kan dra nytta av regenerativ bromsning på en nedförsbacke för att ladda batteriet "gratis". Denna metod kan minska energianvändningen med upp till 15 procent, vilket leder till betydande kostnadsbesparingar.

Konkurrensfördel

Detta samarbetsprojekt erbjuder fördelar på båda sidor. HESS drar nytta av en innovationsförmåga som skulle vara otänkbar utan en forskningspartner. "Vi har helt enkelt inte resurserna att utveckla den typen av effektiva energiledningssystem på egen hand, säger Martin Widmer, som ansvarar för projektet på Carrosserie HESS. Att arbeta med ETH har gjort det möjligt för det schweiziska företaget och dess cirka 260 anställda att behålla en konkurrensfördel gentemot långt större rivaler från andra länder.

För deras del, ETH-forskare kan omsätta sin teoretiska expertis till konkreta projekt. Den vetenskapliga komplexiteten hos hybridbussar är ett bra val av ämne för bidrag till akademiska tidskrifter, säger Christopher Onder, Professor vid Institutet för dynamiska system och styrning vid ETH. "Projektet lockar studenter som en magnet, " han lägger till, noterar att de gemensamma projekt som hittills genomförts med HESS redan har gett ett 30-tal terminsprojekt och kandidat- och masteruppsatser. Vad mer, ett antal studenter har redan genomfört en praktik på HESS, medan andra som Martin Widmer har tagit fasta tjänster på SME efter avslutad examen vid ETH.

Att omsätta teori i praktiken

ETH och Carrosserie HESS började arbeta tillsammans 2009. Då HESS experimenterade med en dieselhybridbuss, men energibesparingarna de uppnådde var lägre än de hade hoppats på. Så när ETH kom på idén att utveckla ett nytt energiledningssystem för bussprojektet som en del av en doktorandtjänst, HESS -projektkoordinatorerna hoppade på chansen. Doktorsexamen finansierades av den schweiziska kommissionen för teknologi och innovation CTI och det schweiziska federala energikontoret.

Det var fortfarande en bra bit kvar innan den första bussen med ETH-mjukvara rullade av HESS produktionslinje. Från forskningssidan, projektet var en rungande framgång som gav några stora bränslebesparingar – men när doktorsavhandlingen var klar, balansen i kundefterfrågan hade skiftat från dieselhybridbussar till elbussar. Detta tog hem de utmaningar som uppstår i alla partnerskap mellan akademin och den privata sektorn, med den långsamma kvarnen av ETH:s vetenskapligt rigorösa tillvägagångssätt å ena sidan, och Carrosserie HESS exponering för marknadsdynamiken å andra sidan. "Vad vi behöver är inte nödvändigtvis ett system som är teoretiskt perfekt, men en som fungerar i praktiken och uppfyller alla bestämmelser, " säger Widmer. "Och självklart måste det så småningom ge oss lite pengar!"

Ett projekt med framtid

"SwissTrolley plus" är ett uppföljningsprojekt som involverar den senaste elbussen från HESS – och båda parter har lärt sig av erfarenhet. Ännu en gång, en doktorand vid ETH utvecklar ett program för effektiv energihantering. Men vad som är nytt är att detta projekt tar med sig ett andra forskningsinstitut i form av Bern University of Applied Sciences, samt dess första kollektivtrafikoperatör i form av Verkehrsbetriebe Zürich (VBZ). Som ett resultat, ETH-forskarna kan analysera programvaran i verkliga förhållanden praktiskt taget utanför dörren, tack vare pilotbussen som VBZ lade till sin Zürich-flotta för cirka 12 månader sedan.

Just nu, den smarta Zürich-pilotbussen är den enda i sitt slag – men inte länge. I höst, ytterligare tre tvåledda bussar baserade på samma teknik kommer att börja köra på lokala linjer. Och tillbaka på Carrosserie HESS Widmer är övertygad om att andra kollektivtrafikoperatörer snart kommer att följa efter:"Några av dem har redan uttryckt intresse".

Detta andra gemensamma doktorandprojekt avslutas nästa år, men det finns en god chans att samarbetet mellan ETH och HESS kommer att fortsätta i framtiden. Ju längre deras samarbete varar, desto fler problem hittar de som bäst kan lösas genom att arbeta tillsammans. "Programvara kan potentiellt hjälpa till inte bara med körningen, men också spara energi som används för uppvärmning och luftkonditionering, " säger Widmer. ETH Professor Onder instämmer utan att tveka:"Det är definitivt ett intressant och relevant område för forskare att undersöka."