Abgasmessung Aktueller Stand und Ausblick Umsetzung und Auswirkungen der AU-Richtlinienänderung an der PTB

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1 Abgasmessung Aktueller Stand und Ausblick Umsetzung und Auswirkungen der AU-Richtlinienänderung an der PTB Dr.-Ing. Sonja Pratzler, Prof. Dr. Volker Ebert PTB Fachbereich 3.4 Analytische Chemie der Gasphase Vollversammlung für das Mess- und Eichwesen

2 Abgasmessung Aktueller Stand und Ausblick Übersicht Neue Regelungen und der zeitliche Rahmen Trübungsmessgeräte (MessEV) Fehlergrenzen und Umsetzung im Rahmen der Konformitätsbewertung Rückführung neuer Transmissionsfilter Abgasanalysatoren (MID) Studie zur Einhaltung der Fehlergrenzen für neue Grenzwerte Partikelanzahlmessgeräte (MessEV) Ausgangsposition und zukünftige Aufgaben PTB-Aktivitäten Personalsituation und Baumaßnahme Fazit 2

3 Änderungen der Regelungen AU-Richtlinie Wiedereinführung der Endrohrmessung für alle Fahrzeuge Verschärfung der Grenzwerte für EUR 6/VI-Fahrzeuge (C0 und Trübung) Neu: Partikelanzahlmessung Zusätzliche Kalibrierung aller Abgasmessgeräte neben der Eichung Infrastruktur 3

4 Änderungen der Regelungen AU Richtlinie Einführung Partikelanzahlmessung Kalibrierrichtlinie Wiedereinführung Absenkung Grenzwerte für EUR Endrohrprüfung 6/VI: (Änderung des Benzin: CO: 0,1% AU Leitfadens auf Diesel: k=0,25m Version 5.01) 1 Kalibrierpflicht für alle Abgasmessgeräte im AU Bereich Sehr kurze Übergangsfrist 4

5 Kalibrierrichtlinie Anforderung der AU-Richtlinie: Anwendung bei AU-Messgeräten bei der nächsten Befassung Entwickelt unter Teilnahme von BMVi, Herstellern und Prüforganisationen Beschreibt ähnliche Prüfvorgänge wie bei einer Eichung Aufbau einer industriellen Kalibrierinfrastruktur akkreditierter Kalibrierlaboratorien Doppelte Überprüfung der Messgeräte, doppelte Kosten / doppelter Aufwand für die Verwender 5

6 Trübungsmessgeräte Diesel KFZ Neuer Grenzwert für EUR 6/VI-Diesel-KFZ für Trübungskoeffizient k=0,25m -1 mit Fehlergrenze k=0,1m -1 REA-Projektgruppe Fehlergrenzen für Abgasmessgeräte unter Leitung der PTB Fehlergrenze auf k=0,1m -1 Beschlussvorschläge an den REA für Fehlergrenzen und anzuwendende Regelwerke (EO 18.09, Welmec 7.2, OIML R99 für Störfestigkeit) In der Kürze der Zeit Erstellung eines nationalen Regelwerkes zugunsten der Zertifizierungen zurückgestellt (z.b. PTB-Anforderung später) Umfangreiche Vergleichsmessungen zur Validierung der vorgeschlagenen Fehlergrenze 6

7 Trübungsmessgeräte Diesel-KFZ Ergebnis der REA PG: Kennzeichnung der geeigneten Geräte durch Angabe zur Messgenauigkeit FG: k=0,1m -1 95% der Geräte im Feld mit innerstaatlicher Bauartzulassung vor 2015 (Keine Revisionen möglich) Enormer Anstieg (Faktor 4) der Auftragszahl für Konformitätsbewertungen nach MessEV im Vergleich zu den Vorjahren Häufig Geräte mit 15 Jahre alten Hard- und Softwarevarianten 7

8 Trübungsmessgeräte Diesel KFZ: Rückführung Umstellung der Rückführung der Transmissionsfilter auf einen modernen Filterkomparator mit höherer Genauigkeit PGT 100 ca. 25 Jahre alt inkl. Validierung des neuen Systems und Bestimmung des neuen Messunsicherheitsbudgets PGT 100 LCRT 2005-S (Gigahertz-Optik) 8

9 Aktuelle Rückführung Trübungsfilter PTB AG 4.51 Primärapparatur 10% Filter LCRT Vergleich PTB Normalfiltersatz PTB 3.4 LCRT Filterkomparator EA Filtersatz I: Bezugsnormal EA LCRT Filterkomparator Filter Feldtest EA Filtersatz II: Arbeitsnormal Werkst/Herstellerfiltersatz AU Feldgerät 9

10 LCRT Ringvergleich: Design Ziel: Sicherstellung der Rückführungskette von Prüfmitteln während der Eichung, für neue Filter und Genauigkeitsklassen Ergänzung der Filterstandardreihe um neuen Filter mit K=0.2 m -1 (ca. N = 8%) Neues Prüfmittel für abgesenkten Trübungsgrenzwert Test der Filter und der Komparatoren in erweitertem Wertebereich Teilnehmer: 3 Eichbehörden + PTB LCRT-Vergleich: Kalibrierung der Referenzfilter am optischen Normal (PTB-FB 4.51) Messung PTB-FB 3.4 mit LCRT-Komparator Messung Eichämter mit LCRT Messung PTB-FB 3.4 mit LCRT 10

11 LCRT Ringvergleich: Ergebnis Geplante Eich- und Verkehrsfehlergrenze Abweichungen bei k=0,2 m -1 alle innerhalb ± m -1 Komparator(LCRT) + Prüfmittel (Filter)-Performance zielführend für VFG K = 0.1 m -1 Performancereserve 11

12 Feldtest Trübungsfilter: Design Ziel: Verifikation der im Feld befindlichen Geräte, für die neuen Genauigkeitsklassen unter Verwendung genauerer Prüfmittel Teilnehmer: 4 Messgerätehersteller + DEKRA Alles Bestandsgeräte, z.b. Rückläufer aus Werkstatteinsatz, ca. mittig zwischen Eichungen Filterstandardreihe plus neuer Filter mit k=0,25 m -1 neue Trübungsgrenzwert für EUR 6/VI Opazimeter verschiedener Firmen Marktabdeckung, Herstellerunterschiede Mehrere (>3) Geräte je Bauart Geräteschwankungen innerhalb Baureihe 5-10 Messungen Wiederholbarkeit 12

13 Feldtest Trübungsfilter: Ergebnis Geplante Eich- und Verkehrsfehlergrenze Geringe Streubreite Leichter Offset Teilnehmer 1 Teilnehmer 2 Teilnehmer 3 Teilnehmer 4 Teilnehmer 5 Performance der Messgeräte zielführend + Performancereserve Fehlergrenze k = 0,1 m 1 zielführend 13

14 Abgasanalysatoren 4-Gas-Messgeräte für Benzin KFZ MID regulierte Messgeräte mit festgelegten Fehlergrenzen Neuer Grenzwert für EUR 6/VI-Benzin-KFZ c(co)=0,1% (Vol.) Eignung für EUR 6/VI: Geräteklasse 0 Verlängerung der REA-Projektgruppe Fehlergrenzen für Abgasmessgeräte Vergleichsmessungen zur Validierung der beschlossenen Geräteklasse 14

15 CO-Vergleichsmessung: Design der Messreihe Ziel: Absicherung der Umsetzbarkeit der Richtlinie 6 Gerätetypen Auswahlkriterium: Marktabdeckung, 20 Messgeräte Umsatzstärkste Hersteller und Geräte Baujahre Genauigkeitsklasse 1 (18.10) bis 0 (MID) Testgase: CO in N 2 0 0,01% 0,1% 2% 3,5% 5% 15

16 CO-Vergleichsmessung: Testaufbau NDIR system (Siemens Ultramat) CO dtdlas System (PTB) Gasmischungen DUT 16

17 Abweichung Absolute CO-Konzentration Fehlergrenze in % in Vol.% 0,16 Ergebnis 0,14 0,12 0,1 0,08 0,06 0,04 0,02 0 CO-Vergleichsmessung: Ergebnis für Klasse 0 MID-Geräte CO CO Konzentration in in % Vol. % 0,1% 0,2% Performance der Messgeräte bei 0,1% Vol. CO zielführend mit Performancereserve Klasse 00 Klasse 0 Klasse 1 A B C D E F G H I 17

18 WHO AU-PN: Partikelanzahlmessung Erkrankungen korrelieren eher mit Partikelanzahl-(PN)-belastung als mit Partikelmasse oder Gastrübung PN-Emissionsgrenzwerte f. KFZ-Typprüfung (TP) seit EURO5/V (Diesel) Regulierung betrifft Rußpartikel mit 23nm und größer Entwicklung von PN-Messgeräten für Typprüfung Metrologische Absicherung der TP-PN-Geräte notwendig ABER: Materialeffekte, Partikelgrößeneffekte, Partikelform 18

19 AU-PN: Partikelanzahlmessung Aufbau metrologischer Primärinfrastrukturen zur PN-Rückführung PTB seit 2010 aktiv Erzeugung über Ruß-NP-Generatoren Messung über PN-Analysatoren (Elektrometer (EM) Primärstd) + Kondensationszähler (CPC, sekundär) Weltweit erste PN-Key-Comparisons A) unter Euramet B) unter CCQM PTB-CMC für Dienstleistungen (einzige PN-CMCs in Europa: PTB + METAS + NPL) Grundlage für alle Dienstleistungen zu AU-PN 19

20 Bestehende Messgerätekategorien für PN CPC für stationäre Typprüfung Typprüfung von Fahrzeugen Bisher: Wartung durch Hersteller PEMS (Portable Emission Measurement System) für mobile TP Typprüfung im RDE Zyklus Prüfung durch Vergleich mit PMP-Standard AU-PN-Geräte AU-Werkstatt-Geräte Eichung+Kalibrierung Ab 2021 Eichung + Kalibrierung > Euro > Euro < Euro? PTB: Aufbau eines Kalibrierstandards für PMP-CPCs PTB-Gremienarbeit: über UNECE-PMP EMPIR-Projekt geplant: Metrol. Validation of PEMS devices PTB-Gremienarbeit: DIN NA AK CEN/TC 301/WG 16 -Konformitätsbew. in 19/20? -PN-Feldtransfer-standards für Eichbehörden in PTB-Gremienarbeit: AUPN-AG (Leitung PTB/BASt); REA ; AGME AA 20

21 AU-PN Einführung Was ist noch zu tun Festlegung des PN-Grenzwertes in der AU BAST/BMVi Festlegung der AU-PN-Prüfprozedur BAST Gründung einer AU PN-AG mit Stakeholdern (Eichbehörden, ASA, VDA, VdTUEV, ZdK + BMWI, BMVi) PTB +BAST Anforderungen an AU-PN-Messgeräte zur Konformitätsbewertung (PTB-Anforderung?) PTB Erweiterung der Rückführmöglichkeiten auf AU-PN-Geräte (Partikelgröße?, Anzahl? Fehlergrenzen?) PTB Planung zweier neuer AUPN-Labore PTB Entwicklung der AUPN-Messgeräte Hersteller/ ASA Eichnormale und Eich/Prüfvorschriften Eichbehörden Konformitätsbewertungen/Geräte im Markt PTB +Hersteller Kalibrierinfrastuktur für AU-Kalibrierrichtlinie DAkkS + PTB 21

22 PTB Maßnahmen PTB-Maßnahmen PTB interner Aufbau der Personaldecke z.zt. 15 Personen involviert (teilweise befristet und Teilzeit) Personalvorleistungen aus PTB-Mitteln Baumaßnahme: Neubau Abgaslabore 360m 2 2 AU Prüf-Labore 1 PN Kalib.-Labor 4 Büroplätze 1 Besprechungsraum 35 (teils toxische) Gase in der Gasbereitstellung Kosten: 4,4 Mio 22

23 APRIL/MAI 2018 Abgas Neubau in Modulbauweise 23

24 Abgas Neubau Chronologie 09/2017 Bedarfsplanung 10/2017 Ausschreibung 01/2018 Beginn Baufeldvorbereitung 03/2018 Baubeginn (Fundament) 10/2018 Fertigstellung Gesamte Planungs- und Bauzeit 12 Monate!! Nur möglich durch vom Ministerium bescheinigte Dringlichkeit 24

25 Fazit Das BMVI hat die deutsche AU deutlich verschärft Einführung der AU-Kalibrierrichtlinie Die PTB hat mit großer Unterstützung seitens EB/AGME/ASA.. : Die erforderlichen Systemanpassungen in die Wege geleitet Die Verschärfung für ca Bestandsgeräte metrologisch abgesichert (Trübungsfilter, Trübungskomparatoren, CO-AU-Geräte) Metrologische Infrastruktur für PN aufgebaut und validiert (Internat. Key-Comaprison) QM aufgebaut und Dienstleistungs berechtigung erworben (CMC- Eintrag) Abstimmung mit Ministerien und Stakekoldern betrieben Aber: Die Einführung von AU-PN und der Kalibrierrichtlinie bedarf eines weiteren, heftigen Kraftaktes, den wir nur gemeinsam bewältigen können Mit den Baumaßnahmen und dem Personalaufbau sieht sich die PTB auf einem guten Weg. Die PTB wird Sie so gut es geht bei Ihren Aufgaben unterstützen Aber wir brauchen auch Ihre Mitwirkung und Unterstützung Dank allen Beteiligten für die weiterhin enge Kooperation! 25

26 Vielen Dank an AG 3.4 Henning Bohlius, Ferris Fromme, David Godau, Helga Grohne, Alexandra Herrmann, Matthias Jahn, Enno Koerner, Kai Krauß, Dr. Andreas Nowak, Dr. Jawis Nwaboh, Johannes Rosahl, Michael Schneider, Dr. Olav Werhahn PTB AG. 8.51: Metrologische Software PTB AG 9.21: Gesetzliches Messwesen PTB Q-Bau Staatliche Baumanagement