Fachtagung Baumaschinentechnik 2006

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1 Fachtagung Baumaschinentechnik 2006 Ideen, Konzepte, Lösungen Konzepte und Strategien zur Lösung der Schadstoffproblematik sowie Hinweise zur Verwendung von Biodiesel Prof. Dr. Gennadi Zikoridse, Dr. Uwe Hofmann HTW Dresden Oktober 2006 Dresden

2 Kurzfassung Die geforderte Emissionsminderung für Dieselmotoren stellt eine echte technologische Herausforderung dar. Vor allem die Partikel- und Stickoxidemissionen müssen in den nächsten Jahren drastisch verringert werden. Durch intensive Weiterentwicklung dieses Motorkonzeptes, insbesondere dank der Einführung der Hochdruckeinspritzsysteme und der Verbesserung der Triebwerkseigenschaften, konnten in den letzten Jahren beachtliche Fortschritte hinsichtlich der Leistungssteigerung und Absenkung der Schadstoffemissionen erzielt werden. Jedoch macht die nationale und internationale Fortschreibung der Emissionsgrenzwerte für alle Arten der Dieselmotoren eine breite Einführung von Abgasnachbehandlungssystemen unumgänglich. So werden hocheffiziente, funktionssichere und langlebige Partikelfilter- und DeNO X - Systeme die nächste Herausforderung sein. Biogene Kraftstoffe sind in den vergangenen Jahren zunehmend in das Bewusstsein des Verbrauchers gedrungen. Steigende Energiepreise und Umweltanforderungen führten dazu, dass diese Kraftstoffe, zu denen z.b. Bioethanol, Pflanzenöl und BTL (Biomass-to-Liquid) Fuels gehören, wachsende Bedeutung gewinnen. Biodiesel ist derzeit der einzige Biokraftstoff, der in nennenswerten Mengen auf dem Markt verfügbar ist [1]. In diesem Beitrag werden bei Baumaschinen erläutert und diskutiert. Weiterhin werden Hinweise über den Einsatz von Biodiesel und deren Auswirkung auf die Abgasnachbehandlung gegeben. 1 Einleitung Der Dieselmotor ist bis heute die kraftstoffverbrauchsgünstigste Antriebsquelle für Kraftfahrzeuge und Baumaschinen und damit für die weltweit geforderte CO 2 - Reduktion unentbehrlich. Nachteilig sind jedoch seine funktionsbedingt hohen Stickoxidund Partikelemissionen. Durch eine gezielte Optimierung des Verbrennungsprozesses von Pkw- und Nutzfahrzeugdieselmotoren konnte bereits eine Leistungssteigerung und eine erhebliche Absenkung der Schadstoffemissionen erzielt werden. Zur Einhaltung neuer Schadstoffgrenzwerte ist eine drastische Absenkung sowohl der Stickoxid (NO X )- als auch der Partikel-Emissionen (PM) erforderlich. Das stellt die Industrie vor eine besonders komplizierte technische Herausforderung. Einerseits müssen die Abgasnachbehandlungssysteme für den Serieneinsatz weiterentwickelt bzw. neu entwickelt werden und andererseits müssen diese Systeme (Partikelfilter und DeNO X ) aufeinander als Gesamtsystem abgestimmt werden. Gleichzeitig soll eine optimale Integration in das Gesamtkonzept des Fahrzeuges und insbesondere eine funktionale Abstimmung mit dem Dieselmotor erzielt werden. Partikelfilter und DeNO X -Katalysator werden Bestandteil einer vom Motormanagement gesteuerten Abgasnachbehandlung sein. Auch im Bereich der mobilen Maschinen und Geräte hat sich die Abgasgesetzgebung (Tabelle 1) in kontinuierlichen Schritten weiter entwickelt und den Geltungsbe- 358

3 reich ausgedehnt. Die Grenzwertstufen 1 und 2 gelten ausschließlich für Baumaschinen mit einer Leistung von max. 560 kw. Im April 2004 wurden die Grenzwertstufen 3 und 4 verabschiedet. Im Rahmen dieser Gesetzgebung wurde der Geltungsbereich der Richtlinie deutlich ergänzt. Hinzu kamen Dieselmotoren für den Bahneinsatz, den Binnenschiffsbetrieb und stationär betriebene mobile Dieselmotoren in Aggregaten [2]. Tabelle 1: Emissionsgrenzwerte für Offroad-Dieselmotoren 2 Strategien zur Schadstoffreduzierung beim Dieselmotoren Damit der Dieselmotor auch in der Zukunft eine wichtige Rolle als Antriebsquelle spielen kann, müssen die Schadstoffemissionen, insbesondere die Partikel- und Stickoxidemissionen, drastisch verringert werden. Die Problemlösung wird durch: innermotorische Maßnahmen effiziente Abgasnachbehandlung Kombination beider Maßnahmen erwartet. Nach heutigem Stand der Technik sind beide Maßnahmen mit erheblichen technischen und wirtschaftlichen Problemen behaftet und stellen eine große Herausforderung für Forschung und Industrie dar [3]. 2.1 Innermotorische Maßnahmen Die Verhinderung der Schadstoffemissionen ist eine der Hauptaufgaben bei der Motorenentwicklung. Durch die Verbesserung der Homogenisierung des Verbrennungsprozesses können die besonders problematischen Partikel- und NO X -Emissionen weiter abgesenkt werden. Hierbei werden neben Brennraumoptimierung für Ladungsbewegung hauptsächlich die neuen Einspritzsysteme favorisiert. 359

4 Die kritischen Schadstoffe eines Dieselmotors sind die Stickoxide (NO, NO 2, NO X ) und die Partikel, die zum überwiegenden Teil aus Ruß bestehen. Die Besonderheit ist, dass sich die Entstehung beider Schadstoffe gegenläufig verhält, d. h. Verbrennungsbedingungen, die sich günstig auf die NO X -Minderung auswirken, erhöhen oft die PM (Ruß)-Emission und den Kraftstoffverbrauch (b e ). Es wird dabei von einer NO X -PM- bzw. NO X -b e -Schere, bzw. dem trade-off gesprochen (Bild 1). Bild 1: NOx/PM Zielkonflikt Durch die gezielte Beeinflussung des Brennverfahrens mittels konventioneller Maßnahmen wie der Optimierung des Brennraumes, der Luftzuführung zum Brennraum, des Einspritzsystems (allgemein genannt die Brennverfahrensentwicklung) ist es möglich, Bedingungen zu schaffen, die die NO X - (thermische NO-) Entstehung verringern. Mit strenger werdender Gesetzgebung stoßen die konventionellen Maßnahmen jedoch an ihre Grenzen. Daher werden, neben Möglichkeiten der Abgasnachbehandlung, auch so genannte unkonventionelle Maßnahmen erprobt. Dazu gehört beispielsweise die Abgasrückführung (AGR). Das Ziel der Dieselmotoren-Entwicklung in den nächsten 7 bis 10 Jahren besteht zusammengefasst darin, durch innermotorische Maßnahmen die Motor-Rohemissionen auf ein so niedriges Niveau zu senken, dass zukünftige Emissionsgrenzen mittels Abgasnachbehandlungsverfahren möglichst einfach und kostengünstig erreicht werden können [4]. 360

5 2.2 Abgasnachbehandlungskonzepte für Dieselmotoren Zur wirksamen Nachbehandlung der dieselmotorischen Schadstoffemissionen existieren verschiedene Konzepte. Die im Abgas enthaltenen Komponenten Kohlenmonoxid und unverbrannte Kohlenwasserstoffe werden mittels Oxidationskatalysator zu Kohlendioxid und Wasser oxidiert. Die Oxidationskatalysatoren konvertieren auch einen Teil der an den Rußpartikeln angelagerten Kohlenwasserstoffe und tragen somit zu einer geringfügigen Verringerung der Partikelemission bei. Die derzeit einzig zuverlässige Methode zur Beseitigung der Partikel besteht in der Filterung mittels geeigneter Filtermedien und einer sich anschließenden Regeneration. Zur Entfernung der Stickoxide existieren sogenannte DeNO X -Katalysatoren. Zu nennen sind hier insbesondere die SCR- und die NO X -Speicherkatalysatoren [5] Partikelfiltersysteme Partikelfilter stellen zurzeit die wirkungsvollste nachmotorische Technologie zur Minderung der Partikelemission von Dieselmotoren dar. Nahezu unabhängig von ihrer Größenverteilung werden bis zu 99 % der Rußpartikel und mehr als 90 % der Gesamtpartikel durch moderne Partikelfilter zurückgehalten und durch Einstellung der erforderlichen thermischen Bedingungen oxidiert. Da die thermische Regeneration im normalen Fahrbetrieb nicht sichergestellt ist, müssen zusätzliche Maßnahmen zur Regeneration getroffen werden. Dies kann einerseits durch die Erhöhung der Abgastemperatur (innermotorische Maßnahmen oder Heizung des Abgases) erfolgen. Andererseits kann durch Zugabe von Kraftstoffadditiven oder durch katalytische Beschichtung des Partikelfilters die Regenerationstemperatur gesenkt werden. Es wird unterschieden zwischen kontinuierlich und periodisch arbeitenden Regenerationsverfahren [6]. Das Funktionsprinzip eines Partikelfilters ist in Bild 2 am Beispiel eines Keramik- Monolithen mit wechselseitig verschlossenen Kanälen dargestellt. Bild 2: Prinzipschema eines Filtermediums Das einströmende Rohabgas wird gezwungen, durch die porösen Wände des Eingangskanals hindurch in einen benachbarten Kanal (Ausgangskanal) zu strömen, der 361

6 in den Abgasstrang mündet. Die Partikel selbst lagern sich an der Oberfläche der Kanäle und innerhalb der porösen Wände ab. Die Problematik der Partikelfilterregeneration ist sehr vielschichtig. Für die Gewährleistung einer sicheren Regeneration müssen gleichzeitig viele Prozessparameter (Abgastemperatur, Abgasgegendruck, Restsauerstoffgehalt im Abgas, Filtrationsgeschwindigkeit, Raumgeschwindigkeit u. a.) eingehalten werden, wobei die Abgastemperatur dominierend ist. Derzeit lassen sich grundsätzlich zwei prinzipielle Regenerationsverfahren unterscheiden. Es sind zum Einen die aktiven Regenerationsmethoden wie Kraftstoffnacheinspritzung, brennergesteuerte Regeneration und elektrische Beheizung und zum Anderen die passiven Regenerationsmethoden mittels katalytisch aktiver Substanzen wie Kraftstoff-Additive oder eine katalytisch aktive Beschichtung der Filterelemente. In den modernen und funktionssicheren Partikelfiltersystemen werden derzeit kombinierte Regenerationskonzepte eingesetzt [7]. Bild 3 zeigt die Oxidationsraten der Partikel mit verschiedenen Regenerationsstrategien. Bild 3: Regenerationsstrategien für Partikelfiltersysteme Zur effizienten Verbrennung eines Rußpartikels mit Sauerstoff (O 2 ) bedarf es hoher Temperaturen (> 600 C), die im Dieselabgas selbst bei Volllastbetrieb nur schwierig zu erreichen sind. Durch Verwendung von Kraftstoffadditiven auf Cerium (Ce)- oder Eisen (Fe)-Basis lässt sich diese Zündgrenze auf 450 C absenken. Eine weitere Regenerationsmethode ist die Rußoxidation mit Stickstoffdioxid (NO 2 ). Hierzu werden weitaus geringere Temperaturen (ab 250 C bis 450 C) als bei der Verbrennung mit O 2 benötigt. Diese Verbrennung läuft sehr langsam ab und ist wenig exotherm. Das NO 2 wird durch Oxidation von NO entweder in einem vorgeschalteten Oxikat oder durch eine katalytische Beschichtung des Filters (CSF) erzeugt. Auf- 362

7 grund des thermodynamischen Gleichgewichtes des NO 2 ist diese Regenerationsmethode bis etwa 450 C stabil [8]. Die passiven Regenerationsmethoden ermöglichen keine zuverlässige Filterregeneration unter allen Betriebsbedingungen des Fahrzeugs (z. B. Niedriglastbetrieb im Stadtverkehr). Es ist deshalb eine Kombination von passiven und aktiven Regenerationsmethoden erforderlich. Ein Einsatz von Partikelfiltersystemen und die Bereitstellung der, für die Regeneration erforderlichen Energie im Fahrzeug, ist mit Erhöhung des Kraftstoffverbrauches verbunden DeNO X -Katalysatoren Die NO X -Nachbehandlung bei Dieselmotoren ist sehr schwierig, da diese prinzipbedingt immer mit Magergemisch (λ>1) arbeiten. Zur nachmotorischen Reduzierung der Schadstoffkomponente NO X existieren verschiedene Katalysatorkonzepte. Momentan werden folgende DeNO X -Konzepte favorisiert: a) SCR (selective catalytic reduction)-verfahren b) NO X -Speicherkatalysator SCR-Verfahren Beim SCR-Verfahren werden die unerwünschten Stickoxide durch Zugabe eines selektiv wirkenden Reduktionsmittels gezielt umgesetzt. Eine Möglichkeit der sicherheitstechnisch unbedenklichen Bereitstellung von Ammoniak im Fahrzeug ist die Verwendung von wässriger Harnstofflösung. Die Zersetzung der Harnstofflösung erfolgt in einem Hydrolyse-Katalysator (vollständige Umsetzung zu NH 3 und CO 2 ). Bild 4 zeigt das Prinzipschema eines SCR-Katalysators. Die SCR-Katalysatoren sind am weitesten entwickelt und werden für die Anwendung in Nutzfahrzeugen favorisiert [9]. Bild 4: Prinzipschema eines SCR-Katalysators 363

8 NO X -Speicherkatalysator Die Funktionsweise dieses Katalysators zeichnet sich durch den Wechsel zwischen mageren (sauerstoffreichen) und fetten (sauerstoffarmen) Betriebsbedingungen aus (Bild 5). In der mageren Phase finden mehrere Prozesse statt. Kohlenmonoxid und die unverbrannten Kohlenwasserstoffe werden an der Edelmetallkomponente (Platin, Palladium oder Rhodium) zu CO 2 und H 2 O oxidiert. Ein Teil des NO wird an der Platin- Komponente zu NO 2 oxidiert, um dann in Form von Nitraten gebunden zu werden. Mit dem Wechsel auf fette bzw. stöchiometrische Bedingungen erfolgt eine Regeneration des Katalysators durch die nun im Überschuss vorhandenen Reduktionsmittel HC, CO und H 2. Das dabei freigesetzte NO X wird fast ausschließlich zu N 2 reduziert [10]. Bild 5: Prinzipschema eines NO X -Speicherkatalysators 3 Einsatz von biogenen Kraftstoffen 3.1 Allgemeines Der Energiebedarf wird in den nächsten Jahrzehnten dramatisch zunehmen. Hier wird insbesondere der Energiehunger der Schwellenländern maßgeblich sein. Eine Angebotslücke ist zu erwarten. Diese kann sinnvoll nur durch neue regenerative 364

9 Energiequellen gedeckt werden (Bilder 6 und 7). Bild 5: Entwicklung der Bereitstellung der erneuerbaren Energien in Deutschland [12] Bild 6: Weltenergiebedarf [11] Gemäß EU Richtlinie 2003/30/EG zur Förderung der Verwendung von Biokraftstoffen oder anderen erneuerbaren Kraftstoffen im Verkehrssektor [11] sollen die Mitgliedstaaten sicherstellen, dass bis ein Mindestanteil an Biokraftstoffen und anderen erneuerbaren Kraftstoffen von 5,75 % aller Otto- und Dieselkraftstoffe 365

10 für den Verkehrssektor gemessen am Energieinhalt auf den Märkten in Verkehr gebracht wird. Entsprechend dieser Richtlinie gilt neben Biodiesel auch reines Pflanzenöl als möglicher Biokraftstoff, wenn es für den betreffenden Motortyp geeignet ist und die entsprechenden Emissionsanforderungen erfüllt. Pflanzenöl in Deutschland hauptsächlich Rapsöl wird derzeit vermehrt als Kraftstoff in umgerüsteten Dieselmotoren sowohl im Verkehrsbereich als auch in seinen Haupteinsatzgebieten, der Landwirtschaft und zur Energiegewinnung in Blockheizkraftwerken, verwendet. Gründe dafür sind neben der Preisdifferenz gegenüber Dieselkraftstoff auch die Vorteile hinsichtlich des Klima-, Boden- und Gewässerschutzes. Ein weiterer Grund für die zunehmende Akzeptanz von Pflanzenöl ist das Inkrafttreten der Vornorm DIN für Rapsöl als Kraftstoff am Damit steht Ölproduzenten und Motorenentwicklern eine verbindliche Vorgabe der Kraftstoffeigenschaften zur Verfügung. 3.2 Vergleichende Untersuchungen bei Einsatz biogener Kraftstoffe Im Folgenden werden Ergebnisse von Untersuchungen zum Beladungs- und Regenerationsverhalten eines Partikelfiltersystems bei Einsatz von Rapsmethylester (RME) und Rapsöl als Kraftstoff vorgestellt [13]. Im Unterschied zu Dieselkraftstoff enthalten RME und Rapsöl mehr als 10 Gew.-% Sauerstoff, daraus resultiert ein im Vergleich zu Dieselkraftstoff geringerer Mindestluftbedarf für die vollständige Verbrennung. Der massebezogene Heizwert von RME und Rapsöl ist ca. 15 % niedriger als der von Dieselkraftstoff. Die Untersuchungen sind an einem Motorenprüfstand mit einem Motor vom Typ Deutz F3L912W mit folgenden technischen Daten durchgeführt worden: Motortyp: 3-Zylinder-Viertakt-Dieselmotor (Wirbelkammerverfahren) Hubvolumen: 3,1 L Leistung: 35 kw bei 2500 min -1 max. Drehmoment: 149 Nm bei 1550 min -1 Als Partikelfiltermedium ist ein Keramikmonolith der Fa. Ibiden mit wechselseitig verschlossenen Kanälen mit folgenden Parametern verwendet worden: Höhe: 15,2 cm Durchmesser: 14,4 cm Volumen: 2,5 L Oberfläche: 2,5 m 2 Die Beladung des Partikelfilters erfolgte im Motorbetriebspunkt mit der Drehzahl 2250 min 1 und dem Drehmoment 30 Nm. Die Temperatur am Filtereingang betrug ca. 200 C. Im Beladungspunkt ist die Partikelemission vor dem Filter nach dem gravimetrischen Verfahren gemessen und anschließend eine Analyse der Partikel hin- 366

11 sichtlich der Fraktionen ISF (insoluble fraction), SOF (soluble organic fraction) und SIOF (soluble inorganic fraction) durchgeführt worden. Außerdem wurden die Größenverteilung und die Anzahl der Partikel mit einem elektrischen Mobilitätsdurchmesser von 15 bis 660 nm mit einer SMPS-Anlage bestimmt. Während des Beladungsvorganges ist der Druckverlust des Filters zur Charakterisierung des Beladungszustandes gemessen worden. Die Tabelle 2 gibt einen Überblick über die Partikelemission und die Partikelzusammensetzung im Motorbetriebspunkt der Filterbeladung. Es ist zu erkennen, dass zwischen Dieselkraftstoff und RME bzw. Rapsöl signifikante Unterschiede vorhanden sind. Die Partikelemission bei Einsatz von Dieselkraftstoff liegt mit 2,25 g/h höher als bei den beiden anderen Kraftstoffen, die sich mit 1,79 g/h (RME) bzw. 1,73 g/h (Rapsöl) nur unwesentlich voneinander unterscheiden. Die Partikel sind hinsichtlich der Fraktionen ISF, SOF und SIOF analysiert worden. Auch hier weist Dieselkraftstoff im Vergleich zu RME und Rapsöl deutliche Unterschiede auf. Bei Dieselkraftstoff beträgt die Emission von ISF mit 1,73 g/h mehr als das Dreifache der SOF-Emission (0,50 g/h). Im Vergleich zu Dieselkraftstoff ist bei RME und Rapsöl die ISF-Emission ca. 50 % niedriger, die SOF-Emission dagegen ist wesentlich größer. Tabelle 2: Partikelemission, -zusammensetzung und -anzahl vor Partikelfilter Bild 7: Partikelgrößenverteilung im Abgas vor Partikelfilter (Motorbetriebspunkt n = 2250 min -1, Md = 30 Nm) 367

12 Während sich RME und Rapsöl bei der nach dem gravimetrischen Verfahren ermittelten Partikelemission und -zusammensetzung nur unwesentlich unterscheiden, weisen die Partikelgrößenverteilung und -anzahl erhebliche Differenzen auf (Bild 8). Die Verteilungskurve zeigt bei Rapsöl eine signifikant größere Partikelanzahl im Durchmesserbereich von 15 bis 70 nm. Das Maximum der Kurve liegt bei 35 nm, die Anzahl der Partikel beträgt ca pro Kubikzentimeter. Bild 9 zeigt den Verlauf des Druckverlustes während der Filterbeladung. Das Ausgangsniveau betrug bei allen Kraftstoffen ca. 15 mbar. Bei Dieselkraftstoff stieg der Druckverlust nach 230 Minuten auf 100 mbar (Druckverlustrate 0,37 mbar/min). Beim Einsatz von RME nahm der Druckverlust mit einer Rate von 0,20 mbar/min langsamer zu. Eine noch geringere Druckverlustzunahme ist mit 0,17 mbar/min bei Rapsölbetrieb zu verzeichnen. Bild 8: Verlauf des Druckverlustes in Abhängigkeit von der Beladungszeit (Motorbetriebspunkt n = 2250 min-1, Md = 30 Nm) Im Bild 10 sind die Verläufe des Druckverlustes und der Filtereintrittstemperatur am Ende des Beladungsvorganges und beim Übergang zur Regenerationsprozedur zu sehen. Bei der Drehzahl 2250 min 1 ist zunächst das Drehmoment sprunghaft von 30 Nm (Beladungspunkt) auf 95 Nm erhöht worden. Als dessen Folge steigt die Filtereintrittstemperatur von 200 C (Beladungspunkt) innerhalb von ca. 400 s auf 345 C an. Um in diesem Temperaturbereich eine Partikeloxidation einleiten zu können, ist den Kraftstoffen ein Additiv beigemischt worden. Die Konzentration des Additivs in den Kraftstoffen, bezogen auf dessen katalytisch wirksame Komponente Eisen, betrug 15 ppm. 368

13 Beim Rapsölbetrieb ist ab einer Temperatur von ca. 315 C eine Abnahme des Druckverlustes zu beobachten und damit eine Abnahme des Partikelgehaltes im Filter zu verzeichnen. Beim Einsatz von RME beginnt dieser Prozess bei einer Temperatur am Filtereingang von ca. 345 C. Beim Dieselkraftstoffbetrieb tritt erst ab einer Filtereintrittstemperatur von 375 C eine Abnahme des Druckverlustes auf. Bild 9: Druckverlust und Filtereintrittstemperatur während der Regenerationsprozedur. 4 Zusammenfassung und Ausblick Zur Einhaltung zukünftiger Schadstoffgrenzwerte ist eine drastische Absenkung sowohl der Stickoxid (NO X )- als auch der Partikel-Emissionen (PM) erforderlich. Dazu sind innermotorische Maßnahmen, Abgasnachbehandlung bzw. eine Kombination beider Maßnahmen unumgänglich. Insbesondere müssen die Abgasnachbehandlungssysteme für den Serieneinsatz weiterentwickelt bzw. neu entwickelt werden und verschiedene Systeme (Partikelfilter und DeNO X ) aufeinander als Gesamtsystem abgestimmt werden. Partikelfilter stellen zurzeit die wirkungsvollste nachmotorische Technologie zur Minderung der Partikelemission von Dieselmotoren dar. Bei Einsatz von Partikelfiltern stellt die Filtration des Abgases kein Problem dar. Zur effizienten Verbrennung eines Rußpartikels mit Sauerstoff (O 2 ) bedarf es hoher Temperaturen (> 600 C), die im Dieselabgas selbst bei Volllastbetrieb nur schwierig zu erreichen sind.zur Lösung dieses Problems existieren verschiedene Verfahren, so kann z.b. die Zündtemperatur von Ruß durch Verwendung von Kraftstoffadditiven auf Cerium (Ce)- oder Eisen (Fe)-Basis auf 450 C abgesenkt werden. 369

14 Eine weitere Regenerationsmethode ist die Rußoxidation mit Stickstoffdioxid (NO 2 ). Hierzu werden weitaus geringere Temperaturen (ab 250 C bis 450 C) als bei der Verbrennung mit O 2 benötigt. Diese Verbrennung läuft jedoch sehr langsam ab. Passive Regenerationsmethoden, z.b. die additivgestützte Regeneration, ermöglichen keine zuverlässige Filterregeneration unter allen Betriebsbedingungen des Fahrzeugs (zum Beispiel Niedriglastbetrieb im Stadtverkehr). Es ist deshalb eine Kombination der passiven und aktiven Regenerationsmethoden erforderlich. Beim Betrieb der Motoren mit konventionellem Dieselkraftstoff haben sich Filtersysteme erfolgreich bewährt. Beim Einsatz von Rapsmethylester oder Rapsöl als Kraftstoff ist diesbezüglich großer Untersuchungsbedarf vorhanden. Die obigen Ergebnisse der Untersuchungen mit biogenen Kraftstoffen zeigen, dass mit dem verwendeten Partikelfiltersystem sowohl beim Einsatz von Dieselkraftstoff als auch von Rapsmethylester und Rapsöl sehr hohe Abscheidegrade erreicht werden. Die nach einer definierten Filterbeladung notwendige Partikeloxidation konnte auf Basis einer additivunterstützten Regeneration bei allen Kraftstoffen erfolgreich durchgeführt werden. Bei der Bewertung dieser Resultate muss berücksichtigt werden, dass mit allen Kraftstoffen nur eine einmalige Filterbeladung mit einer sich anschließenden Regenerationsprozedur erfolgte. Außerdem ist die Filterbeladung in nur einem Motorbetriebspunkt durchgeführt worden, d.h. die in den Filter eingetragene Partikelmenge und -zusammensetzung war für den jeweiligen Kraftstoff über die gesamte Beladungsdauer konstant. Aussagen über eine zuverlässige Funktionsweise des eingesetzten Partikelfiltersystems im Dauerbetrieb können aus den durchgeführten Untersuchungen nicht gezogen werden und müssen Gegenstand zukünftiger Arbeiten sein. Hier ist besonders zu überprüfen, ob eine erfolgreiche Filterregeneration über eine Vielzahl von Regenerationszyklen gewährleistet werden kann. 5 Literatur [1] Leible, L.; Kälber, St.; Nieke, E.: Biogene Kraftstoffe - Kraftstoffe der Zukunft?, Technikfolgenabschätzung, Theorie und Praxis Nr. 1, April 2006, S [2] Umweltbundesamt: Umweltdaten Deutschland Online, Emissionsmindernde Anforderungen im Verkehr, Dezember [3] Zikoridse, G.; Sandig, R.; Hofmann, U.: Regenerationsmethoden für Dieselpartikelfiltersysteme. Haus der Technik, Tagung: Minimierung der Partikelemission von Verbrennungsmotoren, München, Juni

15 [4] Zikoridse, G.; Bach, E.; Sandig, R.: Abgasnachbehandlung für Dieselmotoren - Konzepte und Strategien, 1. FAD-Konferenz: Herausforderung- Abgasnachbehandlung für Dieselmotoren, Dresden, November [5] Zikoridse, G.; Bach, E.; Kummer, C.; Kopte, J.: Bewertungsmöglichkeiten von Abgasnachbehandlungssystemen für Dieselmotoren, 5. Dresdner Motorenkolloquium: Zukünftige Brennverfahren für Dieselmotoren, Dresden, Juni [6] Zikoridse, G.: Original equipment diesel particle filters for on-road vehicles, Conference Exhaust gas particles in the atmosphere, Karlsruhe, Juni [7] Zikoridse, G.: Chancen und Risiken für die mehrstufige Abgasnachbehandlung von Dieselmotoren, Haus der Technik Essen - Seminar Minimierung der Partikelemissionen von Verbrennungsmotoren, München, Mai [8] Zikoridse, G.; Kummer, C.; Heidrich, E.; Lindner, R.; Naschke, W.; Rocher, Lösung zur simultanen Reduktion limitierter Schadstoffkomponenten, 3. FAD - Konferenz, Herausforderung Abgasnachbehandlung für Dieselmotoren, Dresden, November [9] Zikoridse, G.: Lösungen zur simultanen Reduktion limitierter Schadstoffkomponenten, Haus der Technik Essen - Seminar Minimierung der Partikelemissionen von Verbrennungsmotoren, Essen, Juni [10] Zikoridse, G.; Sandig, R.; Kopte, J.; Lindner, R.; Rocher, L.; Naschke, W.: Comparison of different regeneration strategies for diesel particle traps, Euroforum France: Procédés de combuston, Paris, November [11] Richtlinie 2003/30/EG des europäischen Parlaments und des Rates [12] Leohold, J.: Biogene Kraftstoffe Potenziale und notwendige Rahmenbedingungen, Volkswagen AG, Wolfsburg. [13] Hofmann, U.; Reinhardt, P.; Evtimova, M.: Untersuchungen zum Einsatz eines Partikelfiltersystems beim Betrieb eines Dieselmotors mit Rapsmethylester und Rapsöl, Chemie Ingenieur Technik, S , Juni

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