Dank Forschung fahren Busse intelligent
ETH-Forscher entwickeln für den Bushersteller Carrosserie Hess eine Software, mit der ?sich viel Energie und Geld einsparen l?sst.
Auf Zürichs Strassen verkehrt seit einiger Zeit ein aussergew?hnlicher Trolleybus. Wegen seiner grossen Frontscheibe und der abgedeckten R?der ?hnelt er von aussen einem Tram. Doch der Bus ist nicht nur wegen seines Designs speziell. Erstens handelt es sich um einen Elektrobus mit hybri?dem Antriebssystem. Er kann Energie sowohl aus der Strom-Oberleitung als auch aus einem eingebauten Batteriespeicher ziehen. Zweitens ist der Bus ziemlich smart: Weil eine integrierte Software automatisch Streckeninformationen sammelt, weiss der Bus stets, was als N?chstes passiert – ob es beispielsweise bergab geht oder ob eine Leitung unterbrochen ist.
Dieser intelligente Stadtbus ist das Resultat einer Zusammenarbeit der ETH mit einem KMU. Für den einzigen Schweizer Bushersteller, die Carrosserie Hess aus dem solothurnischen Bellach, hat die ETH eine Software fürs Energiemanagement entwickelt. Diese optimiert anhand von Algorithmen, wann der Bus die Energie aus der Strom-Oberleitung und wann aus dem Batteriespeicher ziehen soll. Beispielsweise ergibt es mehr Sinn, den Speicher zu leeren, wenn der Bus auf einen Hügel f?hrt – weil die Batterie beim Abw?rtsfahren durch Bremsenergie sozusagen ?gratis? wieder geladen wird. Auf diese Art und Weise lassen sich bis zu 15 Prozent Energie und ausserdem viel Geld einsparen.
Wettbewerbsvorteile
Die Kooperation bringt für beide Seiten Vorteile. Die Hess AG profitiert von einer Innovationskraft, die sie sich ohne Partner nicht leisten k?nnte. ?Wir w?ren mit unseren Mitteln schlicht nicht in der Lage, ein derart effizientes Energiemanagement zu entwickeln?, sagt Martin Widmer, der seitens der Carrosserie Hess für das Projekt zust?ndig ist. So kann sich die Firma mit rund 260 Mitarbeitenden gegenüber der ungleich gr?sseren Konkurrenz aus dem Ausland immer wieder Wettbewerbsvorteile verschaffen.
Die ETH-Forscher ihrerseits k?nnen ihr theoretisches Know-how in konkrete Projekte überführen. Die wissenschaftlichen Problemstellungen rund um Hybridbusse würden sich gut für Publikationen in wissenschaftlichen Journals eignen, sagt Christopher Onder, Professor am Institut für Dynamische Systeme und Regelungstechnik an der ETH. ?Das Projekt ist ein wahrer Magnet für Studierende.? Bis dato seien rund 30 Semester-, Bachelor- oder Masterarbeiten im Rahmen der Projekte mit der Firma Hess erstellt worden. Zudem absolvierten bereits mehrere Studierende ein Praktikum bei Hess, andere, wie Martin Widmer, stiegen nach ihrem Abschluss an der ETH fix beim KMU ein.
Wandel in der Praxis
Die Kooperation zwischen der ETH und der Carrosserie Hess besteht seit dem Jahr 2009. Damals experimentierte Hess mit einem Diesel-Hybrid-Bus. Dieser sparte jedoch nicht so viel Energie ein, wie man sich erhofft hatte. Die Verantwortlichen von Hess zeigten sich darum offen, als seitens der ETH die Idee aufkam, im Rahmen einer Doktoratsstelle ein neues Energiemanagement für diesen Bus zu entwickeln. Mit Geldern der KTI (heute Innosuisse) sowie des Bundesamts für Energie konnte das Doktorat finanziert werden.
Bis aber der erste Bus mit ETH-Software bei Hess vom Band rollte, sollte es noch etwas dauern. Aus Sicht der Forschung war das Projekt zwar ein voller Erfolg: Es konnten deutliche Treibstoffeinsparungen erzielt werden. Doch bis die Doktorarbeit fertiggestellt war, waren auf dem Markt nicht mehr Diesel-Hybrid-Busse, sondern vor allem Elektrobusse gefragt. Hier zeigten sich die Herausforderungen einer Partnerschaft zwischen Hochschule und Privatwirtschaft. Die wissenschaftlich exakt, aber langsam mahlenden Mühlen der ETH auf der einen Seite, die den Dynamiken des Marktes ausgesetzte Carrosserie Hess auf der anderen. ?Bei uns muss das System nicht theoretisch perfekt sein, aber es muss in der Praxis funktionieren sowie den Vorschriften entsprechen?, sagt Widmer. ?Und natürlich müssen wir irgendwann Geld damit verdienen.?
Das Projekt w?chst mit
Beim Nachfolgeprojekt mit dem neusten Elektrobus von Hess – dem ?Swiss Trolley Plus? – haben die Partner aus den Erfahrungen gelernt. Wiederum entwickelt seitens der ETH ein Doktorand eine Software für ein effizientes Energiemanagement. Im Gegensatz zum ersten Projekt ist mit der Berner Fachhochschule aber nicht nur eine zweite Forschungsinstitution, sondern mit den Verkehrsbetrieben Zürich (VBZ) auch erstmals ein Betreiber eingebunden. Dies bedeutet, dass die ETH-Forscher die Software praktisch live vor der Haustüre analysieren k?nnen – anhand des Pilot-Busses, der seit rund einem Jahr im Zürcher ?Li?nienverkehr eingesetzt wird.
Noch ist der intelligente Zürcher Pilot-Bus der einzige seiner Art. Doch das wird sich bald ?ndern. Ab Herbst sollen drei zus?tzliche Doppelgelenkbusse mit der gleichen Technik im Linienbetrieb eingesetzt werden. Widmer von der Carrosserie Hess rechnet fest damit, dass weitere Betreiber dazukommen werden. ?Wir haben einige Interessenten?, sagt er.
Kommendes Jahr wird das zweite gemeinsame Doktoratsprojekt auslaufen. Gut m?glich aber, dass dies noch nicht das Ende der Zusammenarbeit von ETH und Hess bedeutet. Denn je l?nger die Kooperation dauert, desto mehr Problemstellungen werden erkannt, die am besten gemeinsam gel?st werden k?nnen. ?Analog zum Fahrbetrieb k?nnte eine Software auch helfen, bei Heizung und Kühlung Energie einzusparen?, so Widmer. ETH-Professor Onder gef?llt der Vorschlag: ?Wissenschaftlich ist das eine interessante und relevante Fragestellung.?