Energieeffizienz: Effektive Antriebe und die Anforderungen an Kraftstoffqualitäten

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1 Energieeffizienz: Effektive Antriebe und die Anforderungen an Kraftstoffqualitäten Dr.-Ing. Frank Köster EnergieAgentur.NRW Netzwerkmanager Kraftstoffe und Antriebe der Zukunft GCSFP- Vorstand, 28/10/2010

2 Effektive Antriebe und die Anforderungen an Kraftstoffqualitäten Kraftstoffeigenschaften bestimmen die Grenzen für Motorkallibrierung und optimierung: Emissionen (z.b. Schwefel), Energieeffizienz, Fahrverhalten Standards werden in einer Reihe von Richtlinien definiert, die stufenweise die Einführung von sauberen Fahrzeugen und Kraftstoffen vorantreiben und sich an die Automobilhersteller, die Kraftstoffvermarkter und die Kunden richten. Um die Luftverschmutzung und die Treibhausgasemissionen von Automobilen zu reduzieren, hat die Europäische Union neue umweltbedingte Spezifikationen für Kraftstoffe eingeführt Der Straßenverkehr ist die zweit größte Quelle für Treibhausgasemissionen in der Europäischen Union (EU), hinter der Energieerzeugung 2

3 Überblick über Kraftstoffqualitäten in Europa bezogen auf die Emissionsstandards der EU (Leichte Nutzfahrzeuge, PKW und schwere Nutzfahrzeuge (LKW) Emissionsstandards für leichte Nutzfahrzeuge & PKW (Typenzulassung) Euro 3 01/01/2000 Euro 4 01/01/2005 Euro 5 01/09/2009 Euro 6 01/09/2014 Emissionsstandards für Abgase durch LKW (Typenzulassung) EURO III 01/10/2000 Euro IV 01/10/2005 Euro V 01/10/2008 Euro VI 01/01/2013 EN ppm 350 ppm 50 ppm Dieselkraftstoff 10/01/ /01/2000 Schwefel max. Dir. 93/12/EEC max. polyzyklischer aromatischer Kohlenwasserstoff (PAH) EN 228 Ottokraftstoff Schwefel max. EN Biodiesel Schwefel max. 500 ppm 10/01/1999 Dir 98/70/EC Dir. 98/70/EC 150 ppm 01/01/2000 Dir 98/70/EC 10 ppm 01/01/2003 EN /01/2005 Dir. 2003/17/EC 2004: 11 mg/kg + 50 ppm 01/01/2005 Dir 2003/17/EC 10 ppm Dir. 2003/17/EC 2009: 8 mg/kg* 10 ppm Dir 2003/17/EC Quelle: Eigene Zusammenstellung /70/EC * 2009/30/EC 3

4 Reduzierung von Schadstoffen bei schweren Nutzfahrzeugen (LKW und Busse) CO 2 Emissionen: Die zentrale Herausforderung: Quelle: TREMOVE 2.44c, Mai 2007 in Röj (Volvo)

5 Reduzierung von THG-Emissionen inkl. der Nutzung von Biokraftstoffen Europäische Richtlinie 2009/28/EC aufhebende Veränderungsrichtlinien 2001/77/EC and 2003/30/EC Deutsche Ziele 37a BImSchG BioKraftQuG 2% Ziel % Ziel % Ziel % Ziel Reduzierung des THG-Anteils bezogen auf den gesamten Kraftstoff von 3% in 2015 und 4,5 % in % Anteil der Energie durch erneuerbare Ressourcen 10% erneuerbare Energie im Transportsektor Reduzierung des THG-Anteils bezogen auf den gesamten Kraftstoff von 7% EU Reg. 443/2009/EC (PKW) 140 g/km CO g/km CO 2 * g/km CO * 130g /km CO 2 durch effiziente Maßnahmen für den Motor und zusätzlich, 10 g/km CO 2 durch die Nutzung von Biokraftstoffen (-5 g) und komplementären Maßnahmen (-5 g) (effiziente Klimaanlagen, Überwachungssyteme für Reifendruck, Leichtlaufreifen etc.) so dass in der Summe das Ziel von 120 g/km CO2 erreicht werden kann. Quelle VDA,31/08/2009, eigene Zusammenstellung 5

6 Schlussfolgerung Höhere Anforderungen an die Kraftstoffqualitäten ermöglichen die Nutzung von neuen effizienten Technologien (z.b. ein niedriger Schwefelanteil erhöht die Lebensdauer und Effizienz von Abgasnachbehandlungssytemen). Standards für Kraftstoffqualitäten können dazu beitragen die Treibhausgasemissionen und die Ausbreitung anderer Schadstoffe zu reduzieren (z.b. Schwefel). Die Europäische Union hat einen gesetzlichen Rahmen geschaffen, der die Emmissionsstandards, durch die Implementierung strengerer Referenzkraftstoffe für die Typenzulassung und spezifische Kraftstoffqualitäten, koordiniert. Fossile Kraftststoffe mit ansteigender Menge von biobasierten Komponenten, wird der dominierende Kraftstoff der nächsten Jahrzehnte bleiben (Entkarbonarisierungsziele der Europäischen Union). 6

7 Anhang 1: Schwefelbegrenzungen Eine schnelle Einführung von sauberen, schwefelarmen Kraftstoffen ist die beste Garantie um umweltbezogene Ziele zu erreichen: Saubere Kraftstoffe ermöglichen einen sanften Generationswechsel, energieeffiziente Motoren sparen 15-30% CO 2 ein, was einen wichtigen Beitrag zur Bekämpfung des Klimawandels darstellt Dies ermöglicht die Einführung von Vorrichtungen zur Emissionsvermeidung von NOx- and PM-Emissionen i.h.v %, ausschlaggebend um Bürger in Stadtgebieten zu schützen. Negativer Effekt von Schwefel in Otto- und Dieselkraftstoffen bei den katalytischen Abgasnachbehandlungstechnologien. Schwefelfreie Otto- und Dieselkraftstoffe ( 10 ppm S) müssen ab 2005 zur Verfügung gestellt werden und wurden seit 2009 verpflichtend. Die vollständige Umwandlung zu schwefelfreien Otto- und Dieselkraftstoffen wird durch die Richtlinie zu den Kraftstoffqualitäten von 2009 erforderlich. Quelle: European Commission press releases

8 Anhang 2: Zeitliche Trends zum durchschnittlichen Schwefelinhalt (in ppm) von Otto- und Dieselkraftstoff in der EU Gasoline EU Gasoline Quelle: EU Fuel Quality Monitoring Summary Report 8

9 Anhang 3 Bedarf an Kraftstoffqualitäten welt- und europaweit Fuel ISO (weltweit) CEN (europaweit) Ottokraftstoff Diesel Kraftstoff LPG Paraffinischer Diesel durch Synthese oder Wasserstoffbehandlung (XtL, HVO) 1 Biodiesel (Fettsäuremethylester) -B30 Ethanol -5%, -10% bei Ottokraftstoffen -E85 EN228 EN590 EN 589 CWA 15940:2009 (cen Arbeitsgruppeneinignug) EN14214 ab 2010 EN15376 pren15293 Methan -Biogas -Erdgas ISO EN ISO DME TC28/SC4/WG13 Wasserstoff (für Brennstoffzellen) ISO TS : 2008 (überwacht) Methanol (für Brennstoffzellen) (überwacht) 1) Die Leistung von GtL als sauberen synthetischen Kraftstoff wurde mehrfach in GCSFP-Projekten (und von anderen Partnerunternehmen) erforscht. Als Basis wurde eine erfolgreiche Kooperation zwischen Kraftstoffanbietern, OEM und Zielkunden (z.b. Taxiunternehmen) demonstriert, um einen neuen Kraftstoffmarkt einzuführen. 9 Quelle: Eigene Zusammenstellung

10 Kontakt Dr.-Ing. Frank Köster Netzwerk Kraftstoffe und Antriebe der Zukunft c/o EnergieAgentur.NRW Munscheidstr Gelsenkirchen Tel.: +49 (0) Fax: +49 (0) Mobil: +49 (0) Internet: koester@energieagentur.nrw.de