Negli ultimi mesi per le strade di Zurigo ha percorso un filobus piuttosto insolito. Con il suo ampio parabrezza e le ruote coperte, potrebbe essere facilmente scambiato per un tram, ma non è solo il design che rende questo autobus così unico. Per iniziare, è dotato di un sistema di azionamento elettrico ibrido che gli consente di attingere energia da una batteria di trazione di bordo e da cavi aerei. Ma questo autobus è anche "intelligente", vantando un software appositamente progettato che raccoglie automaticamente le informazioni sul percorso. Ciò significa che sa sempre cosa aspettarsi, che si tratti di un tratto in discesa o di un cavo morto più avanti.

Questo autobus urbano intelligente è il risultato di un progetto congiunto tra ETH e la PMI svizzera Carrosserie HESS, con sede a Bellach nel Canton Soletta. Carrosserie HESS è l'unico produttore di autobus in Svizzera e l'ETH ha sviluppato un pacchetto software di gestione dell'energia su misura per le sue esigenze. Utilizzando algoritmi, il software determina quando il bus deve alternare tra i cavi aerei e il pacco batteria identificando la fonte di alimentazione ottimale in ogni momento particolare. Per esempio, durante una salita la scelta più sensata è scaricare la batteria della trazione, perché l'autobus può successivamente sfruttare la frenata rigenerativa su un tratto in discesa per ricaricare la batteria "gratuitamente". Questo metodo può ridurre il consumo di energia fino al 15%, che si traduce in un notevole risparmio economico.

Vantaggio competitivo

Questo progetto collaborativo offre vantaggi da entrambe le parti. HESS beneficia di una capacità di innovazione che sarebbe inconcepibile senza un partner di ricerca. "Semplicemente non abbiamo le risorse per sviluppare da soli quel tipo di efficiente sistema di gestione dell'energia, "dice Martin Widmer, responsabile del progetto alla Carrosserie HESS. La collaborazione con l'ETH ha consentito all'azienda svizzera e ai suoi circa 260 dipendenti di mantenere un vantaggio competitivo rispetto a rivali molto più grandi di altri paesi.

Da parte loro, I ricercatori dell'ETH sono in grado di tradurre le loro competenze teoriche in progetti concreti. Le complessità scientifiche degli autobus ibridi sono una buona scelta di argomenti per contributi a riviste accademiche, dice Christopher Onder, Professore presso l'Istituto per i sistemi dinamici e il controllo dell'ETH. "Il progetto attira gli studenti come una calamita, " Aggiunge, rilevando che i progetti congiunti realizzati fino ad oggi con HESS hanno già prodotto circa 30 progetti semestrali e tesi di laurea e di laurea magistrale. Cosa c'è di più, alcuni studenti hanno già completato uno stage presso HESS, mentre altri come Martin Widmer hanno assunto posizioni permanenti presso la PMI dopo aver terminato la laurea all'ETH.

Mettere in pratica la teoria

ETH e Carrosserie HESS hanno iniziato a lavorare insieme nel 2009. A quel tempo, HESS stava sperimentando un autobus ibrido diesel, ma i risparmi energetici che stavano ottenendo erano inferiori a quanto avevano sperato. Quindi, quando l'ETH ha avuto l'idea di sviluppare un nuovo sistema di gestione dell'energia per il progetto degli autobus come parte di una posizione di dottorato, i coordinatori del progetto HESS hanno colto al volo l'occasione. Il dottorato è stato finanziato dalla Commissione svizzera per la tecnologia e l'innovazione CTI e dall'Ufficio federale dell'energia.

C'era ancora molta strada da fare prima che il primo autobus con il software ETH uscisse dalla linea di produzione HESS. Dal lato della ricerca, il progetto è stato un successo clamoroso che ha prodotto alcuni importanti risparmi di carburante, ma quando la tesi di dottorato è stata terminata, l'equilibrio della domanda dei clienti si è spostato dagli autobus ibridi diesel agli autobus elettrici. Questo ha portato a casa le sfide che sorgono in qualsiasi partnership tra il mondo accademico e il settore privato, con il lento mulino dell'approccio scientificamente rigoroso dell'ETH da un lato, e dall'altro l'esposizione di Carrosserie HESS alle dinamiche di mercato. "Ciò di cui abbiamo bisogno non è necessariamente un sistema che sia teoricamente perfetto, ma che funzioni nella pratica e rispetti tutte le normative, " dice Widmer. "E ovviamente deve farci guadagnare un po' di soldi!"

Un progetto con un futuro

"SwissTrolley plus" è un progetto di follow-up che coinvolge l'ultimo autobus elettrico di HESS – ed entrambi i partner hanno imparato dall'esperienza. Di nuovo, uno studente di dottorato all'ETH sta sviluppando un programma software per la gestione efficiente dell'energia. Ma la novità è che questo progetto coinvolge un secondo istituto di ricerca, l'Università di scienze applicate di Berna, nonché il suo primo operatore di trasporto pubblico sotto forma di Verkehrsbetriebe Zürich (VBZ). Di conseguenza, i ricercatori dell'ETH possono analizzare il software in condizioni reali praticamente a portata di mano, grazie al bus pilota che VBZ ha aggiunto alla sua flotta di Zurigo circa 12 mesi fa.

Proprio adesso, lo smart bus pilota di Zurigo è unico nel suo genere, ma non per molto. Questo autunno, altri tre autobus bi-articolati basati sulla stessa tecnologia entreranno in servizio sulle tratte locali. E tornando alla Carrosserie HESS Widmer è fiducioso che presto altri operatori del trasporto pubblico seguiranno l'esempio:"Alcuni di loro hanno già manifestato interesse".

Questo secondo progetto di dottorato congiunto si concluderà il prossimo anno, ma ci sono buone probabilità che la cooperazione tra ETH e HESS continui in futuro. Più dura la loro collaborazione, più problemi trovano che possono essere risolti al meglio lavorando insieme. "Il software potrebbe potenzialmente aiutare non solo con la guida, ma anche risparmiare energia utilizzata per riscaldamento e condizionamento, " afferma Widmer. Il professor Onder dell'ETH concorda senza esitazione:"Questa è sicuramente un'area interessante e rilevante per i ricercatori da esaminare".