Sempre più autobus nei Paesi Bassi sono elettrici. Ormai, circa l'80% di tutti i nuovi autobus è alimentato da un motore elettrico. Buone notizie per il clima, si potrebbe dire. Ma c'è un problema:poiché spesso è difficile prevedere quanta energia è rimasta nella batteria, spesso vengono programmati più autobus del necessario. Anche le compagnie di autobus spesso devono pianificare con mesi di anticipo. dottorato di ricerca il ricercatore Camiel Beckers pensava che ciò potesse essere fatto in modo più efficiente. Ha sviluppato modelli in grado di prevedere esattamente quanta energia utilizzerà un autobus elettrico su un determinato percorso.

Come le autovetture elettriche, gli autobus elettrici sono alimentati da uno o più motori elettrici, che ricevono energia da una grande batteria a bordo del veicolo. La distanza percorsa dall'autobus, la sua autonomia di guida, dipende da due fattori:la capacità della batteria e il consumo energetico del veicolo.

Poiché non è facile aumentare la capacità energetica di un autobus elettrico (le batterie sono grandi e pesanti), questi autobus hanno un'autonomia più breve rispetto ai tradizionali autobus diesel. "Inoltre, l'autonomia varia parecchio, a seconda del veicolo, della strada, del traffico e delle condizioni meteorologiche", spiega Camiel Beckers, ricercatore presso il gruppo di ricerca Dynamics and Control presso il dipartimento di Ingegneria Meccanica della TU/e.

"Questo non è solo scomodo per il singolo conducente, perché lui o lei non sa per quanto tempo l'autobus può ancora viaggiare, è anche fastidioso per le persone che fanno la pianificazione. Spesso devono preparare più autobus di quelli effettivamente necessari, solo per sicurezza, che ovviamente non è molto efficiente."

Slittamento e sospensione

Questo ha ispirato il giovane ricercatore a sviluppare uno strumento che prevede in dettaglio il consumo di energia degli autobus elettrici. "Il mio strumento tiene conto non solo delle informazioni sul percorso, come la velocità massima consentita sul percorso, ma anche dei dati meteorologici attuali e della pendenza della strada."

La previsione si basa principalmente su modelli fisici che simulano la dinamica del veicolo degli autobus. Pensa alla resistenza al rotolamento delle ruote, alla resistenza aerodinamica e alle perdite che si verificano durante la guida delle ruote. "Abbiamo quindi arricchito questi modelli con dati effettivi sul tempo e informazioni sul percorso, come la posizione dei semafori", afferma Beckers.

Il ricercatore ha testato il suo modello con autobus urbani elettrici di VDL, utilizzati nella città di Eindhoven. "Questo ha dimostrato, tra le altre cose, che in curva consuma molta energia, fino al 5% del consumo della trasmissione. Questo perché le gomme tendono a slittare di più in curva. Abbiamo anche scoperto che le sospensioni degli autobus consumano energia extra quando si guida su superfici stradali irregolari. Su strade sconnesse, costa fino al 13% del consumo medio di energia degli autobus urbani."

Apprendimento online

Il bello del lavoro di Beckers è che le sue modelle continuano a diventare più intelligenti. "Utilizzando i cosiddetti metodi ricorsivi di stima dei parametri (apprendimento online), i miei modelli migliorano automaticamente man mano che nuovi dati diventano disponibili."

Alla fine, Beckers è stato in grado di prevedere, con un margine di errore di solo il 10%, quanta energia avrebbe consumato un determinato autobus su un determinato percorso. "Da questo, in combinazione con i modelli di batteria esistenti, puoi anche prevedere l'esatta autonomia di guida."

Pianificazione dinamica

Beckers, che lavorerà alla TNO dopo il dottorato, spera che i suoi modelli siano particolarmente utili nella progettazione dinamica degli autobus. "Attualmente, gli autobus sono programmati con mesi di anticipo, il che non è sempre efficiente. In futuro, ciò può essere fatto molto più tardi, una settimana prima o anche un giorno prima. Ciò ha ovviamente tutti i tipi di vantaggi, come efficienza e flessibilità."

Il ricercatore vede anche applicazioni per le autovetture, purché il percorso sia ragionevolmente prevedibile. "Pensa ai pendolari che prendono la stessa strada per andare al lavoro ogni giorno. Trarrebbero anche beneficio da un po' meno di ansia da autonomia, ovviamente."