Hans verktyg kan optimera framtidens transportsystem
En gammal sanning är att ingenting är så svårt att förutspå som framtiden. Men baserat på dagens trender är det ett rimligt att anta att elektrifiering, digitalisering och automatisering kommer att ha en stor påverkan på samhället. Inte minst på hur människor och varor ska transporteras. Gyözö Gidofalvi vid institutionen för samhällsplanering och miljö har arbetat med transportfrågor i 20 år. Det är en god idé att dra nytta av hans forskning i planeringen av framtidens vägar.
Vissa saker återkommer i Gyözö Gidofalvis arbete, dels hur föremål rör sig genom rum och tid, dels tal, stora tal. Hans doktorsavhandling, vid Aalborgs universitet, handlar om metoder för utvinning av spatio-temporal information för platsbaserade tjänster. Han och hans studenter, bland andra Adrian Prelipcean, Can Yang och Jesper Provoost, har sedan fortsatt att forska på hur man kan extrahera mönster ur rörelsedata och använda dem i transporttillämpningar.
Sedan 2018 arbetar Gyözö Gidofalvi vid Integrated Transport Research Lab, ITRL, där han har en halvtidstjänst som forskningsledare, en del av hans anställning vid avdelningen för geoinformatik. Ett ämne han för övrigt tycker förtjänar mer uppmärksamhet.
Gyözö Gidofalvi beskriver miljön som stöttande, mångdisciplinär och med många engagerade intressenter. Det är en verksamhet som ser till helheter och anlägger ett systemperspektiv på hållbara transporter. Gyözö Gidofalvi har genomfört omfattande forskning om framtidens elvägar. Och det krävs en del tankemöda när man ska ersätta en infrastruktur för fossila fordon med ett trafiksystem som bygger på elektricitet. Den uppskattade kostnaden bara för att planera det nya elektiska vägsystemet i Sverige ligger på några hundra miljoner kronor, en relativt blygsam summa jämfört med Tyskland där kostnaden för planering uppskattas till ungefär 4 miljarder euro.
- Tumregeln är att en långtradares kostnad består av fordonet, föraren och bränslet, en tredjedel vardera, säger Gyözö Gidofalvi. Eftersom elmotorer har en betydligt högre verkningsgrad än förbränningsmotorer innebär eldrift att 80 procent av bränslekostnaden försvinner. Om 5 till 10 år kommer vi antagligen också se demonstrationer av tunga långtradare som kör helautomatiskt mellan transportnav. För att få till en säker och snabb övergång kan vi relativt snart komma att se långtradarflottor som kontrolleras från ett kontrolltornsliknande nav till en mycket lägre kostnad än bemannade lastbilar. Det kommer också driva på utvecklingen och innebära en komparativ fördel för lastbilar jämfört med till exempel godståg.
Laddningsstationer fungerar ganska bra för privat trafik och även för regionala och lokala transporter. De är också lätta att konstruera eftersom marken vanligtvis är privatägd. Men för den tunga trafiken med fordon som kan väga 60 ton är det svårt att förlita sig på dem. Långtradare som ska färdas långa sträckor kan ha större batterier men kapaciteten och räckvidden begränsas av batteriernas tyngd. Ett system som bygger enbart på batterier skulle därför kräva ett stort antal laddningsstationer och ändå riskera trängsel vid stationerna och överbelastning av det lokala elnätet. Att få fram tillräckligt med råvaror för stora batterier till hela fordonsflottan innebär också höga kostnader och miljöproblem.
- Laddningsstationer är det elektriska transportsystemets lågt hängande frukter men de är ändå mer komplexa än traditionella bensinstationer, som i princip består av en cistern och en pump. Ändå har antalet bensinstationer i Sverige minskat från 8 500 till 2 500 de senaste 50 åren på grund av dålig lönsamhet. Laddningsstationer är beroende av tillräcklig elförsörjning och det är en helt annan sak än att ha tankbilar som levererar bränslet.
För närvarande är den rådande tanken att elektrifiera långa sammanhängande vägsträckor med mycket trafik. Nyligen har experter också börjat diskutera en lösning med återkommande och lika långa mellanrum utan elektrifiering längsmed elvägarna, som ett sätt att möta utmaningarna. Men problemet med att bygga med återkommande mellanrum är att det bara fungerar om alla fordon väger lika mycket, håller samma hastighet och i stort sett rör sig längs den elektrifierade vägen. Men så är det uppenbart inte.
Problemet med både den traditionella korridormetoden och den med återkommande vägsegment utan el är ett ensidigt fokus på vägsträckor med stora trafikvolymer, utan att ta hänsyn till lastbilarnas transportväg som avgör både energianvändningen och laddningsmöjligheter. Beroende på hur laddat ett batteri är kan därför båda typerna av elväg ha begränsad nytta för systemet. En lastbil med fulladdat batteri vinner inte mycket. Och en lastbil som närmar sig målet har antagligen också nära till en laddningsstation.
- Ett mer effektivt sätt är att elektrifiera väl valda vägsträckor där många fordon som behöver ladda kan fylla på sina batterier och förlänga räckvidden mer effektivt. En av många utmaningar med att skapa en optimerad elektrisk vägstruktur är att välja ut de vägsträckor som är bäst att elektrifiera.
Det här har Gyözö Gidofalvi studerat i forskningsprojektet Reno – Route Based ERS Network Optimization. Genom att använda år av forskning och enorma mängder data – och tack vare värdefull hjälp från KTH Innovation – har den kunskapen också blivit grunden för ett uppstartsbolag inom deeptech, som han har grundat tillsammans med bland andra Jesper Provoost. Gordian Logistics Optimization Systems, använder artificiell intelligens för att planera och styra effektiva och hållbara transportsystem som drar mesta möjliga nytta av elektrifiering, automatisering och digitalisering.
Liksom Alexander den store ska ha tagit till sitt oväntade svärdshugg för att lösa den gordiska knuten använder Gordian sina skarpa redskap för att lösa pussel med extremt många bitar och faktorer att ta hänsyn till. Deras beräkningar bygger på 10 miljoner årliga transportsträckor med tunga fordon och tar hänsyn till batteristorlek och faktorer som lutning, vikt, hastighet och inte minst till tidigare och kommande möjligheter att ladda. Antalet möjliga placeringar är enormt men beräkningarna tar ändå bara några ögonblick.
- Vi kan simulera effekten av en placering på 0,3 sekunder. För att hitta en optimal placering gör vi en intelligent genomsökning av några miljoner tänkbara placeringar på 20 minuter.
Det kan löna sig att lägga den extra tiden innan vägbyggnadsmaskinerna rullar ut. Enligt deras egna beräkningar kan en optimerad vägstruktur elektrifiera upp till tre gånger större transportvolymer jämfört med traditionella elvägskorridorer, alternativt transportera samma mängd gods med en 80 procent lägre investering. Oavsett vilket blir de ekonomiska och miljömässiga vinsterna enorma.
I ett annat projekt, ”PREDICT”, har Gyözö Gidofalvi tillsammans med Jesper Provoost skapat en algoritm som styr en fordonsflotta i realtid. Den har testats i en simulering som bygger på 5 000 verkliga taxibilar i New York med 18 000 beställningar i timmen, där fordonen har styrts för att optimera nyttan på systemnivå, och dirigerats till områden där de bättre beräknats motsvara efterfrågan.
- Jämfört med den nuvarande situationen, där varje förare gör en egen bedömning, skulle vår algoritm minska väntetiden på en bil med 69 procent och samma transportbehov hade kunnat klaras av med bara 4 000 bilar, en minskning med 20 procent eller 1 000 bilar. Och med 1 000 färre bilar på vägarna skulle trängseln minska och trafikflödet förbättras ytterligare. Nästa steg blir att lägga till behovet av laddning i algoritmen så att vi också kan styra bilar till laddningsstationer på ett optimalt sätt.
Nya teknologier och idéer kommer att forma vårt framtida transportsystem, och det tar oss tillbaka till Gyözö Gidofalvis uppstartsbolag. Gordian är ett av många som tar sig an frågan om framtidens mobilitet, med det sticker ut. I en tävling mot 250 andra företag nådde de nyligen sista etappen iEIT Urban Mobility Accelerator Pitch Awards.
I tisdags, 22 juni 2021, fick de uppstartsbolag som var kvar i tävlingen presentera sina koncept. Gorian fick inte ställa sig på prispallen, men de var ett av två ytterligare bolag som erbjöds ett ”investment readiness programme package” från arrangörerna, vilket betyder att de kom bland de fem främsta. Ett imponerande resultat som visar att deras idéer bör tas på allvar av transportmyndigheter, tillverkare av batterier, bilar och laddningsstationer, logistikföretag, elbolag och alla andra som har en del i att skapa framtidens transportsystem.
Text: Johan C Thorburn
Det här är den tolfte artikeln i Skolan för arkitektur och samhällsbyggnad s artikelserie om utvalda forsknings-, utbildnings- eller samverkansinitiativ från respektive institutions verksamhet. Du hittar de tidigare artiklarna här:
-
KTH Arkitektur: Ljusdesignforskning introduceras i arkitektur
-
Byggvetenskap: Han planerar ny studenttävling om självförsörjning
-
Fastigheter och byggande: Nytt forum för diskussion och samarbete kring bostadsfrågan
-
Filosofi och historia: En medierad planet: Makten över de globala hållbarhetsmålens miljödata
-
Hållbar utveckling, miljövetenskap och teknik (SEED): Samarbeten för att förstå och hantera vatten
-
Samhällsplanering och miljö: Vad får oss att ändra resebeteende, välja innovation och en hållbar framtid?
-
KTH Arkitektur: Omgestaltning i fokus för ett hållbart kulturarv
-
Byggvetenskap: Fossilfri stålproduktion - storskalig lagring av vätgas i bergrum
-
Fastigheter och byggande: Samarbete med Stockholms stad och tredimensionella fastigheter
-
Filosofi och historia: Både teknik och etik behövs i den smarta staden
-
Hållbar utveckling, miljövetenskap och teknik (SEED): Aktivt och reflexivt lärande genom samarbete