Emissionsentwicklung von Straße, Schiene und Schifffahrt im Vergleich

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1 nstitut für Verbrennungskraftmaschinen und Thermodynamik Emissionsentwicklung von Straße, Schiene und Schifffahrt im Vergleich a. Univ.-Prof. D. Dr. Stefan Hausberger WKÖ, Verkehr & Umwelt Wien, nstitut für Verbrennungskraftmaschinen und Thermodynamik NHALT Einleitung Wie ist die Abgasgesetzgebung im Vergleich? Was bringen die Emissionsgrenzwerte im realen Betrieb? Welche Technologien werden zur Grenzwerteinhaltung in Zukunft verwendet? Wie sind die Emissionen der verschiedenen Verkehrsmittel im Vergleich? Zusammenfassung 2 1

2 nstitut für Verbrennungskraftmaschinen und Thermodynamik Einleitung Anteil an t-km in AUT [%] Die Personen- und Gütertransportleistung wird vom Straßenverkehr dominiert 80% 70% 60% 0% 40% 30% 20% 10% 0% Jahr Straße Bahn Donau Anteil an P-km AUT [%] 80% 70% 60% 0% 40% 30% 20% 10% 0% Jahr PKW Bus Bahn Nicht Mot. 2-Räder nstitut für Verbrennungskraftmaschinen und Thermodynamik Bestehender Handlungsbedarf aus Umweltsicht: NOx Minderung wegen Grenzwertüberschreitungen nach mmissionsschutzgesetz Luft und NEC (National Emission Ceiling) PM 10 Minderung wegen Grenzwertüberschreitungen nach mmissionsschutzgesetz Luft CO 2 wegen unterschriebenem Kyotovertrag Verlagerungen im Modal Split sind in gewissem Umfang möglich, bestehende, flächendeckende Probleme bei CO 2, NO 2 und PM10 ( Feinstaub ) lassen sich durch Verkehrsverlagerungen und Verkehrsvermeidung alleine sicher nicht lösen -> Weitere Senkung der spezifischen Emissionen der Kfz erforderlich und mit weiterer Absenkung der Emissionsgrenzwerte bis 2012 bereits eingeleitet 4 2

3 nstitut für Verbrennungskraftmaschinen und Thermodynamik Relevante Emittenten im Verkehrssektor NOx und PM10-Abgas: Dieselmotoren, speziell * Straßenverkehr (~60% NOx, ~0% PM d Verkehrs) * Traktoren, Baumaschinen,.. (~30% NOx, ~0% PM d Verkehrs) * Bahn in bewohnten Gebieten (~ 2% NOx, ~ 2% PM d Verkehrs) * Schifffahrt in bewohnten Gebieten (~ 1% NOx, ~ 1% PM d Verkehrs) CO 2 : alle Antriebe PM 10: Aufwirbelung und Abrieb bei Straße, Schiene, (Off-Road?) Der Vortrag beschäftigt sich speziell mit NOx und Abgaspartikeln von Straße, Schiene und Schiff mit Dieseltraktion. Die Fokussierung auf Dieselantriebe und EU erfolgt im wesentlichen aus Zeitgründen. Ottomotoren sowie anteilige Kraftwerksemissionen von E-Betrieb werden hier nicht näher behandelt. Mobile Maschinen in Land-, Forst- und Bauwirtschaft sind wichtige Emissionsquellen, werden aus Zeitgründen hier aber ebenfalls nicht behandelt. nstitut für Verbrennungskraftmaschinen und Thermodynamik Emissionsgrenzwerte für NOx in der EU im Vergleich PKW für Golf-Klasse umgerechnet von g/km auf g/kwh, Off-Road für >60 kw NOx PKW 9.0 NOx SNF NOx-Off-Road g/kwh (*) Unterschiedliche Einführungszeiträume für Bahn und Schiff Gültig ab (*) n Diskussion 6 3

4 nstitut für Verbrennungskraftmaschinen und Thermodynamik Emissionsgrenzwerte für Partikel in der EU im Vergleich PKW umgerechnet von g/km auf g/kwh, Off-Road für >60 kw PM PKW PM SNF PM-Off-Road g/kwh (*) Unterschiedliche Einführungszeiträume für Bahn und Schiff Gültig ab (*) n Diskussion 7 nstitut für Verbrennungskraftmaschinen und Thermodynamik Grenzwerte für NOx Emissionen am schärfsten für PKW, gefolgt von Nutzfahrzeugen. Bahn und Schiffsmotoren vergleichsweise hoch. Grenzwerte für Partikelemissionen sind am schärfsten für Nutzfahrzeuge, für PKW ab EURO auch nieder. Wirksamkeit ergibt sich aus Grenzwert + Typprüfzyklus! Derzeitige Typprüfzyklen: NEDC bei PKW: Hochlast und v>120 km/h nicht erfasst ETC+ESC bei Nutzfahrzeugen: Niederlast (Stadtverkehr) nicht ausreichend erfasst NRSC+NRTC bei Bahn + Schiffsmotoren: kein Lastzustand vernünftig erfasst (bei NOx nur diskrete Punkte im Kennfeld, analog zu EURO bei SNF) Trade Off zwischen Verbrauch und NOx führt bei unzureichenden Typprüfverfahren oft zu hohen NOx-Emissionen im realen Betrieb 8 4

5 nstitut für Verbrennungskraftmaschinen und Thermodynamik Beispiel für Effekt schlechter Typprüfzyklen: NEDC bei PKW Vergleich zu real world Zyklus CADC NEDC CADC 0.8 g NOx/km EURO 1 EURO 2 EURO 3 EURO 4 9 nstitut für Verbrennungskraftmaschinen und Thermodynamik Aktuelle und zukünftig nötige Technologien im Vergleich Basis-st (EURO 3) 2008 EURO, Stage 3a 2012, PKW EM, AGR, TA + LLK, (DPF) Basis+ DPF, (SCR) Basis+ DPF + SCR + opt. TA SNF EM, TA + LLK (AGR) Basis + SCR oder Basis + AGR+ HDE + opt. TA + PMKat Basis + SCR + AGR+ HDE + opt. TA+PMKat) Bahn+Schiff TA+LLK Basis (+EM) Basis + EM + (SCR) oder AGR+DPF EM =Elektronische Motorkontrolle (Einspritzzeit, -verlauf, -druck,..), AGR=Abgasrückführung, TA= Turboaufladung, LLK= Ladeluftkühlung, HDE=Hochdruckeinspritzung, SCR = Selektive Katalytische Reduktion, DPF = Diesel-Partikelfilter, PMKat=Partikelkatalysator 10

6 nstitut für Verbrennungskraftmaschinen und Thermodynamik Effekt aus Grenzwerte + Typprüfzyklus + Technologie auf die Emissionsniveaus [g/kwh] der neuen Antriebe 2012: Abgaspartikel werden wahrscheinlich stark abnehmen (ca. -90%) Verbrauch und CO 2 werden auch abnehmen (ca. - bis -10%) NOx (bei jeweils unveränderten Typprüfzyklen) wird: *in der Typprüfung bei PKW und SNF stark abnehmen (ca. -90%) *in der Typprüfung bei Bahn&Schiff deutlich abnehmen (ca. -60%) *m Autobahnverkehr bei PKW eventuell nur wenig abnehmen *m Stadtverkehr bei SNF eventuell wenig abnehmen *m normalen Betrieb bei Bahn und Schiff nur wenig abnehmen (* als Effekt unzureichender Typprüfungszyklen) 11 nstitut für Verbrennungskraftmaschinen und Thermodynamik g/sitzplatz-km Emissionen je Transportleistung im Vergleich Personenverkehr, Stadt, Dieselantrieb NOx Linienbus EURO PM Linienbus EURO CO2 Linienbus EURO 3 Quellen: TU Graz 12 6

7 g/sitzplatz-km nstitut für Verbrennungskraftmaschinen und Thermodynamik NOx Reisebus EURO 3 Bahn mit Energiemix 200 Emissionen je Transportleistung im Vergleich Personenverkehr, Überland, Dieselantrieb Reisebus EURO 3 0 PM Bahn mit Energiemix Reisebus EURO 3 CO2 Bahn mit Energiemix 200 Bahnmix: 80% elektr, davon 11% kalorisch Quellen: TU Graz, Bahn: FEU + TU Graz 13 nstitut für Verbrennungskraftmaschinen und Thermodynamik g/t-km NOx LKW-Diesel EU 3 EU 6 Schiff Diesel Stage 2 Energiemix 200 Emissionen je Transportleistung im Vergleich Güterverkehr, Fernverkehr, Dieselantrieb PM LKW-Diesel EU 3 EU 6 Schiff Diesel Stage 2 Energiemix LKW-Diesel EU 3 Schiff Diesel Stage 2 CO2 Energiemix 200 Straße: 40t Sattelfahrzeug zu 6% beladen; Bahn 60% beladen; Donau 68% beladen Quellen: TU Graz, Bahn, Schiff: FEU + TU Graz 14 7

8 nstitut für Verbrennungskraftmaschinen und Thermodynamik Zusammenfassung Die Emissionsgrenzwerte für PKW und LKW sind niedriger und sinken stärker als die für Bahn und Schiff Wenn die diskutierten Grenzwerte für PKW und LKW zusammen mit sinnvollen Testzyklen in Kraft treten, werden sehr niedere Emissionsniveaus erreicht werden Dafür wird bei Dieselmotoren im Straßenverkehr Abgasnachbehandlung und verbesserte Motortechnologie eingesetzt werden Bei Bahn- und Schiffsmotoren ist dies bis 2012 noch nicht nötig Die Emissionsvorteile für Bahn und Schiff werden so mit stark sinken bzw. es können sogar Vorteile für die Straße entstehen stzustand: Bahn mit Dieseltraktion hat kaum Emissionsvorteile gegenüber PKW und LKW Verlagerungen zu Bahn, Bus und Schiff sind kein Selbstzweck und kein Allheilmittel sondern sind genau zu planen. Leerfahrten im ÖV haben jedenfalls die höchsten spezifischen Emissionen je Personen-km. 1 nstitut für Verbrennungskraftmaschinen und Thermodynamik Danke für hre Aufmerksamkeit! Rollenprüfstand für Schwere Nutzfahrzeuge der TU-Graz 16 8

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