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5.2 Erreichbare Messgenauigkeit der Gravimetrie

Bestandteil der folgenden Vorschlaege ist eine Herabsetzung des Partikelgrenzwertes für DieselPkw auf 0,0025 g/km und für Nutzfahrzeugmotoren auf 0,002 g/kWh im ESC sowie auf 0,003 g/kWh im ETC. Es ist deshalb die Frage zu stellen, ob derartige Grenzwerte auf der Basis einer gegenüber dem heutigen Stand der Richtlinien verbesserten gravimetrischen Messmethode, wie sie u.a. von ACEA bzw. OICA vorgeschlagen wird, mit einer den Anforderungen eines Typpruefverfahrens genuegenden Messgenauigkeit eingeführt werden koennten. OICA kommt in einem Bericht vom Januar 2003 [22] als Beitrag zur PMPArbeitsgruppe der GRPE in dem Kapitel zur moeglichen Genauigkeit der Partikelmessung an Pkw und Leichten Nutzfahrzeugen zu folgendem Ergebnis:
“ In order to determine the limit of detection of the entire process (weighing, filter handling, loading, weighing) NEDCblank tests (tests without vehicle) were performed by DaimlerChrysler). As a result, the LOD is estimated to be 0.025 mg. This is equivalent to approximately 1 mg/km in an NEDC which is 4 % of the EuroIV emission limit. By further optimization steps of the gravimetric method (e.g. optimized flow, micro balance with increased accuracy) it will be possible to decrease the LOD to approximately 0.01 mg filter loading.
The mean value of all 10 tests is 0.0002 g/km with a standard deviation of 0.00015 g/km. One contribution to this relatively high standard deviation is from the decreasing“ particlesource” .
Compared with the EuroIV limit of 0.025 g/km this standard deviation of 0.00015 g/km is less than 1% of that limit value. Tests with very low emission vehicles had smaller standard deviations of about 0.0001 g/km.”
Es wird also seitens der Fahrzeughersteller bestaetigt, dass die Einhaltung eines Grenzwertes von 0,0025 g/km messtechnisch mit einer Standardabweichung von 0,00010 bis 0.00015 geprüft werden kann.
Der RWTueV, Essen, kommt als federfuehrender Technischer Dienst in einem Schreiben an das Umweltbundesamt vom 12.02.2003 zu folgendem Ergebnis:
„ Auch bei Herabsetzung der Partikelgrenzwerte auf 0,0025 g/km bzw. 0,002 g/kWh / 0,003 g/kWh kann die Partikelmessung durch gravimetrisch arbeitende Bestimmungsmethoden erfolgen. Hierbei ist jedoch zu beachten, dass sowohl die Aufloesung als auch die Wiederholbarkeit (Test zu Test) und Reproduzierbarkeit (Labor zu Labor) nicht mehr den bislang gebraeuchlichen Werten entsprechen werden. Die Varianzen aus einzelnen Messreihen können hier stark erhöhte Werte aufweisen. Darueber hinaus ist es möglich, dass, insbesondere beim Einsatz von partikelreduzierenden bzw. kohlenstoffreduzierenden Abgasnachbehandlungen, mehr loesliche als unloesliche Komponenten durch die Gravimetrie bestimmt werden. Da loesliche Anteile häufig erst in der Nachbehandlung entstehen und nicht linear abhaengig von Temperaturen im zu pruefenden System sowie in der herangezogenen Messtechnik sind, ist verstaerkt mit Schwankungen zwischen einzelnen Messungen zu rechnen........
Zusammenfassend lässt sich folgendes sagen:
· Mittels Gravimetrie kann auch bei extrem abgesenkten Grenzwerten eine Aussage über vom Motor ausgestossene, auf dem Filtermedium sammelbare Komponenten gewonnen werden. · Wiederholbarkeit, Reproduzierbarkeit etc. werden die bislang gebraeuchlichen Werte nicht mehr erreichen.
· Verfahrensmodifizierungen oder auch geeignete Probenvorbehandlungen ermöglichen noch deutliche Verbesserungen, beduerfen aber weiterer Untersuchungen.
· Bei stark partikelbzw.
kohlenstoffreduzierenden Nachbehandlungssystemen ist die Bewertung der Grenzwertunterschreitung auf Basis der heutigen PartikelDefinition weiterhin möglich. Die durch die Gravimetrie beurteilten Komponenten sind dann jedoch deutlich anderer Zusammensetzung als dies bislang der Fall war, da der emittierte Kohlenstoff so nicht mehr ausreichend nachweisbar ist.“

5.3 Folgerungen

Die Einführung einer Begrenzung der Partikelzahl in Ergaenzung zur Begrenzung der Masse hat folgenden Vorteil: Da die Masse und die Anzahl der Partikel keine hohe Korrelation aufweisen, wuerde das Massenkriterium die Begrenzung der „grossen“ Partikel sicherstellen, wärend durch das Anzahlkriterium gleichzeitig die wirkungsrelevante Begrenzung der „kleinen“ Partikel erreicht wuerde. Das Massenkriterium könnte eventuell ohne Partikelfilter erfüllt werden, das Anzahlkriterium jedoch nicht.

Fazit:

Eine weitere Herabsetzung der massenbezogenen Partikelgrenzwerte um den Faktor 10 reicht prinzipiell aus, um das Ziel des Gesundheitsschutzes zu erreichen, wenn daraufhin effektive Partikelfilter oder gleichwertige Techniken mit einer hohen Minderungsrate über den gesamten Groessenbereich der Partikel einschliesslich der NanoPartikel zum Einsatz kommen. Um Zielverfehlungen in Form von technischen Entwicklungen zu verhindern, die hauptsaechlich auf die Minderung der Masse hin optimiert sind, ist als flankierende Massnahme zur Begrenzung der Par tikelmasse eine Begrenzung der Partikelzahl notwendig.
Das Messverfahren zur Begrenzung der Partikelmasse auf niedrigem Niveau (US ) liegt vor. Untersuchungen der Automobilindustrie belegen die Verfügbarkeit und die hohe Genauigkeit dieses verbesserten Massemessver fahrens. Das als flankierende Massnahme notwendige Verfahren zur Begrenzung der Partikelzahl (CPC) wird bis Ende 2003 richtlinienkonform definiert sein. Eine Einführung für Pkw im Rahmen einer Grenzwertstufe EURO 5 und eine Ergaenzung der Richtlinie EURO V für Nutzfahrzeugmotoren ist damit machbar.

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