Wiskunde geeft boost aan eco-rijden

Met een zuinige rijstijl kan je op een eenvoudige manier 5 tot 15 procent brandstof besparen. Burgerlijk ingenieur Bart Saerens ontwikkelde in zijn doctoraat een wiskundige methode om de optimale rijstijl te berekenen. Die kan nog enkele procenten extra ecologische winst betekenen.

“Hoe belangrijk is ecologisch rijden? Transport zorgt wereldwijd voor 13% van de broeikasgassen van menselijke origine, in Europa zelfs voor 20%”, steekt Bart Saerens van wal. “Eco-rijden bespaart op je brandstofverbruik – en zo ook op de uitstoot van broeikasgassen – voor een totaal van 5 tot 15%. Is dat de moeite? Zeker wel. Ecologie zal altijd een kwestie blijven van een cumulatief effect van maatregelen die op het eerste gezicht misschien geen megaresultaten opleveren.”

Ecologisch bewuste bestuurders kunnen in hun rijstijl rekening houden met een aantal vuistregels (zie kader onderaan), maar ook de technologie schiet hen ter hulp. Saerens: “Over eco-rijden is natuurlijk al veel nagedacht en gerekend en er zijn al aardig wat pogingen om die berekeningen te vertalen naar bakjes die je in je auto kunt inbouwen om optimaler, zuiniger te rijden. Daar schort echter meestal wat aan. Vaak zijn de gebruikte berekeningen te eenvoudig, en de wat complexere berekeningen zijn meestal alleen achteraf zinvol: als je wat trager gereden had, zou je x procent minder verbruikt hebben.”

Joris Snaet

Wiskunde aan het woord

Een juiste aanpak is met andere woorden een kwestie van de juiste wiskunde: “Je kunt eco-rijden als een probleem van optimale controle definiëren. Optimale controle berekent welke controlesignalen een kost voor een bepaald systeem minimaliseren. Concreet: bij eco-rijden zijn de controlesignalen de rotatiekracht van de motor, de remkracht en de versnelling. De kost is uiteraard het verbruik, en het systeem is de auto.”

“Zo’n probleem kan je wiskundig langs verschillende wegen benaderen. Een zeer hoog aangeschreven methode is gebaseerd op het maximumprincipe van Pontryagin, een Russische wiskundige. Dat principe is helaas onmogelijk in twee regels uit te leggen, maar het maakt het mogelijk om een optimale motorcontrole en optimaal schakelgedrag te berekenen. Op die manier heb ik een aantal verfijningen kunnen formuleren in de bestaande opvattingen over eco-rijden.”

“Ik heb bijvoorbeeld aangetoond dat het tijdens het vertragen op hogere snelheden – sneller dan 50 km/u – gunstig kan zijn om het ontkoppelingspedaal ingedrukt te houden. Een ander voorbeeld: bij versnellen was er geen consensus over de vraag of je nu hard of net traag moet optrekken. Ik heb aangetoond dat hoe groter het verschil is tussen de huidige snelheid en de snelheid naar waar je wil versnellen, hoe harder je moet optrekken. Hoeveel winst mijn verfijning oplevert, is moeilijk te zeggen, maar ik vermoed dat eco-rijden op basis van mijn onderzoeksresultaten zeker nog vijf procent beter zou moeten kunnen.”

“Ik heb geprobeerd zoveel mogelijk aspecten van het rijden in rekening te nemen, en tegelijk een methode te ontwerpen die praktisch is en tijdens het rijden gebruikt kan worden. Dat betekent dat mijn berekeningsmethode ‘vertaald’ kan worden in een apparaatje dat in de auto ingebouwd wordt en informatie geeft aan de bestuurder om zo zuinig mogelijk te rijden. Het kan bijvoorbeeld de huidige snelheid en de optimale snelheid tonen, en de huidige versnelling en de optimale. Enkele van onze ingenieursstudenten hebben al een prototype van zo’n apparaatje gebouwd. Een piste uitwerken voor commercialisering, via een spin-off of op een andere manier, zat er tijdens mijn doctoraatsmandaat niet in, maar in de toekomst sluit ik het zeker niet uit.”

Cruise control

“Natuurlijk doen we niet alleen in Leuven onderzoek rond deze problematiek. In Linköping in Zweden is er bijvoorbeeld een grote onderzoeksgroep die werkt aan een eco cruise control. Ik heb zelf samengewerkt met collega’s uit Blacksburg en het Virginia Tech Transportation Institute in de VS. Daar heb ik vooral gewerkt aan een geschikt verbruiksmodel, via metingen tijdens testritten. Zo’n samenwerking geeft veel voldoening en verruimt ook je onderzoeksmogelijkheden.”

“Na mijn doctoraat ga ik eerst negen maand lesgeven in Zuid-Afrika. Daarna zien we wel. Onze unieke aanpak is veelbelovend, en ik hoop dat ik daar in de toekomst nog een en ander mee kan doen. De ecologische dreiging van broeikasgassen is in elk geval té groot om alles zomaar op zijn beloop te laten.”