Vorschläge für die Weiterentwicklung der Abgasvorschriften der ZKR (RheinSchUO, Kapitel 8a) und der Europäischen Union (2004/26/EG)

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1 ZENTRALKOMMISSION FÜR DIE RHEINSCHIFFFAHRT RV (05) 51 RV/G (05) Dezember 2005 Or. de de/fr UNTERSUCHUNGSAUSSCHUSS ARBEITSGRUPPE UNTERSUCHUNGSORDNUNG Vorschläge für die Weiterentwicklung der Abgasvorschriften der ZKR (RheinSchUO, Kapitel 8a) und der Europäischen Union (2004/26/EG) Grenzwerte der Stufen III und IV Mitteilung der deutschen Delegation Bonn, den 1. Dezember 2005 Die deutsche Delegation übersendet nachfolgend erste Vorschläge für neue europaweit einheitliche Abgasgrenzwerte der Stufen III und IV für Binnenschiffe zur Diskussion in der Arbeitsgruppe. Auf der Sondersitzung am 1. bis 3. März hatte sich die deutsche Delegation dazu bereit erklärt. In Anlehnung an die Absprachen wird ein Vorgehen in 2 Stufen vorgeschlagen Grenzwerte, die noch mit Maßnahmen am und im Motor erreicht werden können Strenge Grenzwerte, die gegebenenfalls auch durch Abgasnachbehandlung erreicht werden müssten. Auf eine Beschränkung auf einen Schritt erst zum Jahr 2016, der dann aber sehr strenge Werte enthält, wurde verzichtet, um auch ein politisches Signal zu setzen, dass die weitere Reduktion der Emissionen nicht auf die lange Bank geschoben wird wäre für strenge Werte auf Grund der in der Binnenschifffahrt noch nicht ausreichend erprobten Abgasnachbehandlungstechniken verfrüht. Erste Ansätze zum Einsatz dieser Techniken dürfen nicht fehl interpretiert werden. Die Vorschläge für Stufe III (III RheinSchUO bzw. IIIB RL) sind als Basis (2 Varianten) für einen einheitlichen Vorschlag zu interpretieren. Sie stellen lediglich die Weiterentwicklung der jeweiligen bisherigen Ansätze der EU KOM und der ZKR dar. Die deutsche Delegation hat jeweils Alternativen in ihren Vorschlag eingearbeitet. Der favorisierte Ansatz ist in Fettschrift ausgeführt. Entsprechende Begründungen sind stichpunktartig als Tabelle beigefügt. Zum besseren Verständnis sei auf die in der Literatur angegebenen umfangreichen Studien verwiesen. Die neu zu erarbeitenden Vorschläge sollten sowohl für die EU Richtlinie 2004/26/EG (97/68/EG) als auch für das Kapitel 8a der RheinSchUO gelten. Deshalb sollten diese Vorschläge mit der EU-KOM entsprechend beraten werden. Seeschiffsmotoren werden von diesem Vorschlag nicht berührt. Hier obliegt die Regelung der IMO. Daher wäre über eine obere Leitungsbegrenzung z.b. [3300] zu diskutieren. Aus umweltpolitischer Sicht wäre es zu begrüßen, wenn auf die Stufe III verzichtet und statt dessen zeitnah (2012) die Stufe IV eingeführt werden könnte. Im Auftrag Winfried Kliche

2 Vorschlag Stufe III in Analogie zu RheinSchUO RheinSchUO Stufe II P N CO HC NO x [] 18 P N < 37 5,5 1,5 8,0 0,8 37 P N < 75 5,0 1,3 7,0 0,4 75 P N < 130 5,0 1,0 6,0 0,3 130 P N < 560 3,5 1,0 6,0 0,2 P N 560 3,5 1,0 n 3150 min -1 = 6,0 343 n 3150 min -1 = 45. n (-0,2) -3 n < 343 min -1 = 11,0 0,2 Vorschlag Stufe III (Gültig ab ) P N [] CO HC NO x GL 1) T 2) GL 1) T 2) GL 1) BMVBW 18 P N < 37 5,5 1,0 6,0 0,45 37 P N < 75 5,0 1, ,3 75 P N < 130 5,0 1,0 4,0 0, P N < 560 3,5 2,5 1,0 0,8 4,0 0,16 P N 560 3,5 2,5 1,0 0,8 n > 3125 min -1 = 4,0 0, n 3125 min -1 = 45. n (-0,2) -5 n < 343 min -1 = 9,0 < 355 min -1 = 7,2 355 n 3120 min -1 = 0,66*(45*n -0,2-3) > 3120 min -1 = 4 1) [1] 2) deutsche Typgenehmigungen [2]

3 - 2 - Quellen, Begründungen Vorschlag Stufe III in Analogie zu RheinSchUO Schadstoff Quellen Begründung CO 1) 2) 90% aller Stammmotoren, im Leistungsbereich über 130, für die in D eine Typgenehmigung erteilt wurde, können den Wert 2,5 g/h einhalten. Die Schadstoffreduktion beträgt ca. 30%. HC 90% aller Stammmotoren, im Leistungsbereich über 130, für die in D eine Typgenehmigung erteilt wurde, können den Wert 0,8 g/h einhalten. Die Schadstoffreduktion beträgt zwischen 33% NOx BMVBW 3) 130 > 130 EU RL 2004/26/EG FE Vorhaben 4) 1) [1] 2) deutsche Typgenehmigungen [2] 3) Siehe auch Grafik in der Anlage 4) FE Vorhaben der Bundesanstalt für Gewässerkunde [3] und 20%. - Vorschlag BMVBW ist Weiterentwicklung Stufe III zu Stufe II in Analogie des Schrittes von Stufe II zu Stufe I - Vorschlag GL beruht auf internationalen Vorgaben - keiner der Stammmotoren im Leistungsbereich über 130, für die in D eine Typgenehmigung erteilt wurde, kann einen der Werte einhalten. - Die Ziele können aber noch durch Anpassungen am Motor erreicht werden - Der GL Vorschlag wird auf Grund der internationalen Ausrichtung favorisiert. - Die Schadstoffreduktion beträgt 33% Stufe IIIA für Typen I,J,K um 25% reduziert. Die empfiehlt eine Reduktion bis 40%. Die Schadstoffreduktion beträgt für den Bereich: 37 ca. 45% > 37 ca. 25% Die empfiehlt Werte in Abhängigkeit vom Zylinderhubvolumen im Bereich von 0,12 g/h bis 0,24 g/h an. Über die Hälfte aller Stammmotoren im Leistungsbereich über 130, für die in D eine Typgenehmigung erteilt wurde, kann den Wert 0,16 g/h schon heute einhalten. Laut FE Vorhaben betrug der Durchschnittwert der Abgasmessungen von 104 in den Jahren 1980 und 1990 gemessenen Motoren ca. 0,18 g/h. Bei 18% dieser Motoren lag der Durchschnittswert sogar bei 0,16 g/h. Die Schadstoffreduktion beträgt 25%

4 - 3 - Vorschlag Stufe III in Analogie zu EU RL 2004/26/EG RL 2004/26/EG Stufe IIIA Kategorie: Hubraum/Nutzleistung (SV/P) (Liter pro Zylinder/) Kohlenmonoxid (CO) Summe der Kohlenwasserstoffe und Stickstoffoxide (HC+NO x ) Partikel () V1:1: SV < 0,9 und P 37 W 5,0 7,5 0,40 V1:2: 0,9 SV < 1,2 5,0 7,2 0,30 V1:3: 1,2 SV < 2,5 5,0 7,2 0,20 V1:4: 2,5 SV < 5 5,0 7,2 0,20 V2:1: 5 SV < 15 5,0 7,8 0,27 V2:2: 15 SV < 20 und P < 5,0 8,7 0, V2:3: 15 SV < 20 und P 5,0 9,8 0, V2:4: 20 SV < 25 5,0 9,8 0,50 V2:5: 25 SV < 30 5,0 11,0 0,50 Vorschlag Stufe IIIB (Gültig ab ) Kategorie: Hubraum/Nutzleistung (SV/P) (Liter pro Zylinder/) Kohlenmonoxid (CO) Kohlenwasserstoffe (HC) Stickstoffoxide (NOx) Partikel () 1) 1) EPA 4) 1) EPA 4) 1) EPA 5) V1:1: SV < 0,9 und 3,5 1,0 -- 4,0 0,24 P 37 W V1:2: 0,9 SV < 1,2 3,5 1,0 -- 4,0 0,18 V1:3: 1,2 SV < 2,5 3,5 1,0 -- 4,0 0,12 V1:4: 2,5 SV < 5 3,5 1,0 -- 5,0 0,12 gemäß V2:1: 5 SV < 15 3,5 1,0 -- 5,0 0,16 RheinSchUO V2:2: 15 SV < 20 und 3,5 1,0 -- Stufe III 5,2 0,20 0,30 P < 3300 V2:3: 15 SV < 20 und 3,5 1,0 -- 5,9 0,20 0,30 P 3300 V2:4: 20 SV < 25 3,5 1,0 -- 5,9 0, V2:5: 25 SV < 30 3,5 1,0 -- 6,6 0,20 0,30 1) [1] 4) EPA, Vorschriften der amerikanischen Umweltbehörde Blue Sky Programm (HC und NOx werden als Summenwert angegeben) [1],[4] 5) EPA, Vorschriften der amerikanischen Umweltbehörde Blue Sky Programm [1],[4]

5 - 4 - Quellen, Begründungen Vorschlag Stufe III in Analogie zu EU RL 2004/26/EG Schadstoff Quellen Begründung CO 1) 2) 99% aller Stammmotoren, im Leistungsbereich über 130, für die in D eine Typgenehmigung erteilt wurde, können den Wert 3,5 g/h einhalten. Die Schadstoffreduktion beträgt ca. 30%. HC EPA 4) Der in der vertretenen Auffassung getrennter Begrenzungen von HC und NOx wird gefolgt. Der Grenzwert 1,0 ist gerechtfertigt da 90% aller Stammmotoren, im Leistungsbereich über 130, für die in D eine Typgenehmigung erteilt wurde, können den Wert 0,8 g/h einhalten. Die Schadstoffreduktion beträgt in etwa 20% bis NOx 130 > 130 EPA 4) EU RL 2004/26/EG FE Vorhaben 3) EPA 5) 25%. Der Vorschlag des der folgt internationalen Vorgehensweisen (z.b. der IMO) und ist daher zu bevorzugen. Zudem wird eine getrennte Limitierung die Weiterentwicklung der Grenzwerte vereinfachen. Keiner der Stammmotoren im Leistungsbereich über 130, für die in D eine Typgenehmigung erteilt wurde, kann einen der Werte einhalten. Die Ziele können aber noch durch Anpassungen am Motor erreicht werden. Die Schadstoffreduktion beträgt 33% Stufe IIIA für Typen I,J,K um 25% reduziert. Die empfiehlt eine Reduktion bis 40%. Die Schadstoffreduktion beträgt für den Bereich: 37 ca. 45% > 37 ca. 25% Über die Hälfte aller Stammmotoren im Leistungsbereich über 130, für die in D eine Typgenehmigung erteilt wurde, kann den Wert 0,16 g/h schon heute einhalten. Laut FE Vorhaben betrug der Durchschnittwert der Abgasmessungen von 104 in den Jahren 1980 und 1990 gemessenen Motoren ca. 0,18 g/h. Bei 18% dieser Motoren lag der Durchschnittswert sogar bei 0,16 g/h. Die Schadstoffreduktion beträgt 25% 1) [1] 2) deutsche Typgenehmigungen [2] 3) FE Vorhaben der Bundesanstalt für Gewässerkunde [3] 4) EPA, Vorschriften der amerikanischen Umweltbehörde Blue Sky Programm (HC und NOx werden als Summenwert angegeben) [1],[4] 5) EPA, Vorschriften der amerikanischen Umweltbehörde Blue Sky Programm [1],[4]

6 - 5 - Vorschlag Stufe IV Vorschlag Stufe IV (Gültig ab ) Die Grenzwerte sind identisch mit Stufe IV der RL 2004/26/EG (Motoren für andere Anwendungen als den Antrieb von Triebwagen, Lokomotiven und Binnenschiffen, Leistungsbereich > 130) CO HC NO x 3,5 0,19 0,4 0,025 Diese Werte sollten für alle Motoren gelten. Der Wert für CO könnte zumindest für Motoren ab 130 auch auf 2,5 g/h gesenkt werden (analog zu Stufe III) Ab 2016 sollten die Abgasgrenzwerte für alle Dieselmotoren in der EU harmonisiert werden. Kraftstoff (SOx Anteil) Die ZKR und die EU sollten sich auch für eine weitere Überarbeitung der Kraftstoffrichtlinie 1999/32/EG der EU einsetzen. Diese Richtlinie wird durch die im Juli 2005 verabschiedete Änderungsrichtlinie 2005/33/EG dahingehend angepasst, dass ab 2010 der Schwefelanteil am Schiffskraftstoff für Binnenschiffe nicht über 0,1% liegen darf. Eine weitere Verbesserung könnte dadurch erreicht werden, dass zum der Grenzwert für den Schwefelanteil auf 50ppm gesenkt wird. Die amerikanische EPA denkt gar an eine Begrenzung von 15ppm. Schwefelarmer Kraftstoff ist u. a. eine Voraussetzung für eine effektivere Abgasnachbehandlung. Einige Hersteller sind der Meinung, die mit den o. g. Grenzwerten für NOx und PM notwendig werdenden Nachbehandlungssysteme würden nur mit solcherart begrenztem Kraftstoff funktionieren. Literaturnachweise [1] Pawils, V, Neddenien,S.: Erarbeitung von Vorschlägen zur Weiterentwicklung der EU-Richtlinie 97/68/EG hinsichtlich deren Anwendung in der Binnenschifffahrt, Abschlussbericht des Germanischen Lloyd Hamburg Nr. NPC für das Forschungsvorhaben /2004; Auftraggeber Bundsministerium für Verkehr, Bau- und Wohnungswesen, Hamburg 2/2005, ZKR Dokument RV/G (05) 11 [2] ZSUK: Aufstellung von in Deutschland erteilten Typgenehmigungen, Zentralstelle Schiffsuntersuchungskommission/Schiffseichamt bei der Wasser- und Schifffahrtsdirektion Südwest, unveröffentlichtes Arbeitspapier für das Bundsministerium für Verkehr, Bau- und Wohnungswesen, Mainz 8/2005 [3] Grüttner, F. Moeck, R., Wehner, K., Biallas, M., Kurok, C., Ulrich, E., (2001): Erarbeitung von Verfahren zur Ermittlung der Luftschadstoffemissionen von in Betrieb befindlichen Binnenschiffsmotoren, FE Vorhaben Nr. BfG/M44/2001/968/1142/6/00 der Bundesanstalt für Gewässerkunde, im Auftrag der Bundesanstalt für Gewässerkunde, Hohen Luckow 11/2001 ZKR Dokument RV/G (02) 07 [4] u.a.:

7 12 10 Stufe II: <343 = n 3125 = 45*n -2-3 >3125 = 6 8 Stufe IIIa: Alternative 1 <343 = n 3125 = 45*n -2-5 >3125 = 4 Stufe IIIb: Alternative 2 <355 = 7,2 355 n 3120 = 0,66*(45*n -2-3) >3120 =