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3.7.1 Neue Erkenntnisse zu den Emissionsfaktoren von Nutzfahrzeugen

Die Emissionsfaktoren für Nutzfahrzeugmotoren wurden bisher basierend auf den Messergebnissen an EURO 0und EURO I– Motoren entsprechend den prozentualen Grenzwertsenkungen der folgenden Grenzwertstufen EURO II bis EURO V fortgeschrieben.
Neuere Untersuchungen zeigen jedoch, dass die tatsaechlich erreichte Senkung des Emissionsniveaus der neueren Motorenkonzepte im Betrieb wahrscheinlich weit hinter den frueheren Annahmen zurueckbleiben. Elektronische Einspritzsysteme in Schweren Nutzfahrzeugen– eingeführt ab der Grenzwertstufe EURO II – ermöglichen unterschiedliche Einspritzstrategien in den verschiedenen Bereichen des Motorkennfeldes. Neuere Untersuchungen haben gezeigt, dass EURO IIMotoren ausserhalb des im gesetzlichen Pruefzyklus gefahrenen Kennfeldbereiches vielfach gezielt auf den spezifischen Verbrauch hin optimiert werden. Dies bewirkt dann im Gegenzug einen erheblichen Anstieg der StickoxidEmissionen.
Die NOxEmissionsfaktoren für Schwere Nutzfahrzeuge müssen daher deutlich nach oben korrigiert werden.
Nutzfahrzeugmotoren der Grenzwertstufe EURO II werden im Rahmen der Typpruefung bezueglich ihrer Schadstoffemissionen im sogenannten 13StufenTest geprüft. An 13 festgelegten Messpunkten im Motorkennfeld wird jeweils die Schadstoffemission gemessen und mit bestimmten Wichtungsfaktoren zu einem Gesamtergebnis verrechnet, das dann unterhalb des jeweiligen Grenzwertes liegen muss. In Deutschland, Österreich, der Schweiz und den Niederlanden wurden in den vergangenen vier Jahren das Emissionsverhalten von zahlreichen Nutzfahrzeugmotoren auf Motorpruefstaenden untersucht. Um die Emissionen unter realen Fahrbedingungen beurteilen zu können, wurden Messungen auch ausserhalb der Typpruefpunkte durchgefuehrt. Ein Beispiel für zwei vergleichbare Motoren (EURO I: 230kW/ 2100min 1 und EURO II: 230kW/ 2100min 1 ) des selben Herstellers ist in der Abb. 19 in einem NOxKennfeld mit entsprechend interpolierten IsoLinien dargestellt. Bei den Drehzahlen n=1260min 1 und n=2100min 1 liegen 10 der 13 Messpunkte aus dem 13StufenTest.
Bei den restlichen 3 Messpunkten handelt es sich um Messungen bei Leerlaufdrehzahl. Bei dem EURO IMotor ist zunaechst ein relativ gleichmaessiges Emissionsverhalten zu erkennen, bei dem EURO IIMotor sieht man hingegen, dass zwischen den relevanten Pruefdrehzahlen erheblich höhere NO x Emissionen auftreten.

Hier zeigt sich das Potential der elektronischen Regelung von modernen Dieselmotoren. Bei EURO IIMotoren lässt sich im mittleren Drehzahlbereich zwischen den Typpruefpunkten eine Optimierung des Kraftstoffverbrauchs um wenige Prozent erzielen, wobei aber erheblich höhere StickoxidEmissionen in Kauf genommen werden, die das Niveau der benachbarten Pruefpunkte und des Grenzwertes deutlich uebersteigen.
Im Rahmen der Arbeiten für das neue Handbuch für Emissionsfaktoren (HBEFA 2.0) wird ein Grossteil der Emissionsfaktoren des Strassenverkehrs neu berechnet. S. Hausberger,TU Graz, hat in diesem Zusammenhang die Emissionsfaktoren der Schweren Nutzfahrzeuge auf der Grundlage der neuen Messdaten neu berechnet [4]. Das ifeu, Heidelberg, das im Auftrag des UBA das Modell TREMOD (Daten und Rechenmodell: Schadstoffemissionen des motorisierten Verkehrs in Deutschland) erstellt hat, hat diese neuen Emissionsfaktoren der Schweren Nutzfahrzeuge in das Modell TREMOD 3.0 eingebunden und die Emissionen des Nutzfahrzeugverkehrs in einer vorlaeufigen Version neu berechnet. Obwohl im Jahr 2010 der Anteil der EURO IINutzfahrzeuge an der Fahrleistung nur noch 13 % beträgt, liegen die Mehremissionen von NOx bei knapp 50 %. Die Ursache dafuer ist, dass die neuen mittleren Emissionsfaktoren nicht nur für EURO IINutzfahrzeuge, sondern auch für EURO IIINutzfahrzeuge deutlich höher liegen, als die bisher auf der Basis von Angaben der NutzfahrzeugIndustrie entwickelten Emissionsfaktoren. Drei Punkte sollten bei der Bewertung der vorlaeufigen Ergebnisse berücksichtigt werden:

1. Wegen der Neudefinition der Fahrzeugschichten im HBEFA 2.0 musste das ifeu in TREMOD die Bestandsund Fahrleistungsgewichtung anpassen. Eine differenzierte Bestandsabfrage beim KBA wird demnächst im Rahmen der TREMODArbeiten für die BASt durchgefuehrt. Diese Daten standen jedoch kurzfristig nicht zur Verfuegung. Aus diesem Grund wurde eine Statistik des KBA verwendet, die die Neuzulassungen der Lkw und Sattelzugmaschinen in hoher Differenzierung nach Groessenklassen in einer Zeitreihe von 1970 bis 2001 ausweist. Erst mit einer umfassenden Aktualisierung kann die Gesamtberechnung auf Basis der differenzierten KBABestandsdaten entsprechend der neuen Struktur durchgefuehrt werden. Es sind hierdurch jedoch keine signifikanten Änderungen zu erwarten.

2. Die Berechnungen enthalten noch keine Korrektur unter Beruecksichtigung der Energiebilanz. Wegen der unterschiedlichen Energieverbraeuche zwischen „neu“ und „alt“ ist keine mit TREMOD 3.0 konsistente Gesamtberechnung des Strassenverkehrs möglich, da z. Zt. noch kein sinnvoller Energiebilanzabgleich durchgefuehrt werden kann. Dies ist erst möglich, wenn eine Berechnung mit allen neuen Faktoren (Pkw, Leichte Nutzfahrzeuge, motorisierte Zweiraeder, ...) des HBEFA 2.0 durchgefuehrt wurde. Da die Schweren Nutzfahrzeuge nach den neuen Emissionsfaktoren im Durchschnitt einige Prozent weniger Kraftstoff verbrauchen als bisher angenommen wurde, könnte die Korrektur unter Beruecksichtigung der Energiebilanz einen geringeren Anstieg der Gesamtmenge an Schadstoffemissionen der Schweren Nutzfahrzeuge zur Folge haben.

3. Die Emissionsfaktoren der Schweren Nutzfahrzeuge für die Emissionsklasse EURO III basieren aufgrund des grossen Aufwandes und der hohen Kosten der Messprogramme bisher auf den Messungen von nur 4 verschiedenen Motortypen. Für die EURO IVund EURO VFahrzeuge wurden wie bisher die Emissionsfaktoren in Anlehnung an die Grenzwertabsenkung festgelegt. Da die Flotte der Schweren Nutzfahrzeuge im Jahr 2010 zu 80% aus EURO III, IV und VFahrzeugen besteht, deren tatsaechliches Emissionsverhalten erst in den naechsten Jahren messtechnisch untersucht werden kann, ist die Prognose mit einer gewissen Unsicherheit behaftet. Wie gross diese Unsicherheit ist, kann zur Zeit nicht quantifiziert werden. Eine abschliessende Einschaetzung kann erst dann getroffen werden, wenn Messdaten der Motorkennfelder in repraesentativem Masse vorliegen. Ergebnisse für weitere EURO IIIMotoren aus laufenden Projekten werden fruehestens im Herbst 2003 erwartet.

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