Screening aktueller Kfz- Abgasmessungen in Hinblick auf den Anteil von NO 2 an den NO x -Emissionen

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1 ifeu - Institut für Energieund Umweltforschung Heidelberg GmbH Screening aktueller Kfz- Abgasmessungen in Hinblick auf den Anteil von NO 2 an den NO x -Emissionen Kurzstudie Im Auftrag des Ministerium für Umwelt und Verkehr des Landes Baden-Württemberg Heidelberg, Dezember 2004

2 Impressum Die Verantwortung für den Inhalt der Studie liegt bei den Autoren. Die hier dargestellten Ansichten müssen nicht mit denjenigen der Auftraggeber übereinstimmen. Bearbeiter der Studie: Dipl. Phys. Udo Lambrecht und Dipl.-Ing. Frank Dünnebeil ifeu Institut für Energie- und Umweltforschung Heidelberg ggmbh, Wilckensstr. 3, D Heidelberg; Tel ; Fax ; Internet:

3 IFEU Heidelberg Seite 1 Inhaltsverzeichnis 1 Hintergrund Ziele und Vorgehensweise Bedeutung der Messmethodik für die Ermittlung der NO 2 /NO x - Verhältnisse in den Abgasemissionen Messung der Rohemissionen und bei verdünntem Abgasstrom Online-Messung und Beutelmessung Nachweisverfahren zur Bestimmung der NO 2 -Konzentration Messung im heißen und abgekühlten Abgas Zusammenfassung Messverfahren Stickstoffdioxidanteil an den Stickstoffoxiden bei Pkw IFP (2004) European Emission Test Programme TNO (2003) Environmental impact of modern passenger cars Rabl (2003) Auswirkungen verkehrsbezogener Maßnahmen Zusammenfassung Pkw Stickstoffdioxidanteil bei schweren Nutzfahrzeugen Ayala (2002 & 2003) Diesel and CNG Heavy-duty Transit Bus Emissions & Oxidation Catalyst Effect on CNG Transit Bus Emissions Frank (2004) Effect of Fuel Type and Emission Control Systems on Regulated Gaseous Emissions from Heavy-Duty Diesel Engines TNO (2003a) Comparison of particle size distribution and emissions from heavy-duty diesel engines and gas engines for urban buses Lemaire (2004) EMPA/BUWAL studies on NO 2 emissions Zusammenfassung Schwere Nutzfahrzeuge Schlussfolgerungen Literatur...21

4 IFEU Heidelberg Seite 2 1 Hintergrund Abgeleitet von der Tochterrichtlinie 1999/30/EG gilt in Deutschland zum Schutz der menschlichen Gesundheit ab dem 1. Januar 2010 ein Grenzwert für die Luftbelastung mit Stickstoffdioxid (NO 2 ) von 40 µg/m 3 (Jahresmittelwert). In der Zeit bis zur Gültigkeit dieses Grenzwertes wird eine zusätzliche Toleranzmarge von insgesamt 20 µg/m 3 gewährt, die im Jahr 2001 beginnend jedes Jahr um 2 µg/m 3 abgesenkt wird. Dieser so genannte Auslösewert wurde in den letzten Jahren und wird zur Zeit an zahlreichen Messstellen in Deutschland überschritten. Dabei sind vor allem Messstationen in verkehrsreichen Innerortslagen betroffen. Baden-Württemberg verzeichnete beispielsweise im Jahr 2002 an 23 Messorten Überschreitungen des Auslösewertes. Das Bundesimmissionsschutzgesetz (BImSchG) in Verbindung mit der 22. BImSchV verlangt bei derartigen Überschreitungen, dass für das betroffene Gebiet Luftreinhaltepläne aufgestellt werden, über die der EU- Kommission zu berichten ist. Die Luftreinhaltepläne haben als Ziel, eine zukünftige Grenzwertüberschreitung zu verhindern. Daher sollen sie eine genaue Verursacheranalyse und eine Beschreibung von Minderungsmaßnahmen enthalten. Ein wichtiges Instrument bei der Analyse der Verursacher und Ableitung zukünftiger Maßnahmen sind Emissionsberechnungen des Straßenverkehrs. Dieser hat bei dem genannten Schadstoff einen relevanten Anteil an den Emissionen und folglich auch an den Immissionen. Stickstoffoxide ist die Bezeichnung für die Summe von Stickstoffmonoxid und Stickstoffdioxid. Hierfür zeigen die berechneten Stickoxidemissionen aus dem Straßenverkehr in den letzten Jahren ebenso eine kontinuierliche Abnahme, wie sie auch bei den Immissionsmessungen der Stickoxide an den straßennahen Messstellen bundesweit zu beobachten war. Allerdings gilt dieser Abwärtstrend nicht für die im Straßenraum gemessenen Einzelkomponenten: Die Immissionen des Stickstoffmonoxids gingen in den letzten 10 Jahren stark zurück, diejenigen des gesetzlich geregelten Stickstoffdioxids blieben hingegen ziemlich unverändert. Falls diese Entwicklung so anhält, würden die EU-Grenzwerte für NO 2 voraussichtlich auch in Zukunft an zahlreichen Stellen in Deutschland bzw. Baden-Württemberg überschritten werden. Als Erklärungsansatz für die geringen Abnahmen der NO 2 -Konzentrationen wird neben Einflüssen von hohen Ozon-Konzentrationen ein möglicherweise verändertes NO 2 /NO x - Verhältnis bei den Auspuffemissionen neuerer Kfz herangezogen. Bisher gibt es jedoch kaum Informationen, die sichere Aussagen dazu ermöglichen. Systematisch zusammen gestellte Emissionsfaktoren für NO 2 gibt es unseres Wissens nicht. Deshalb wird in dieser Kurzstudie der aktuelle Stand des Wissens zu dem Anteil von Stickstoffdioxid an den gesamten Stickstoffoxidemissionen aus dem Auspuff der Kfz zusammengetragen. Dabei werden auch mögliche Ursachen für die veränderten NO 2 - Anteile betrachtet. Momentan werden insbesondere Nebeneffekte von aktuellen Emissionsminderungstechniken (z.b. Oxidationskatalysator bei Diesel-Pkw, CRT-Filter bei Bussen) als Ursachen vermutet.

5 IFEU Heidelberg Seite 3 2 Ziele und Vorgehensweise Mit den in dieser Kurzstudie zusammen gestellten Informationen über den Anteil von NO 2 an den NO x -Abgasemissionen der Kraftfahrzeuge soll eine erste Aussage darüber ermöglicht werden, - welche Bandbreiten beim NO 2 -Anteil an den NO x -Emissionen vorkommen können und von welchen Einflüssen sie abhängen, - welche Auswirkungen verschiedene Motorkonzepte und Abgasminderungstechniken auf dieses Verhältnis haben und welche Fahrzeuggruppen sich demnach durch besonders hohe NO 2 -Anteile an den NO x -Emissionen auszeichnen - welche Bedeutung die angewandte Messmethodik für die Bestimmung des Anteils von NO 2 an den gesamten NO x -Emissionen hat. - welche Wissenslücken bzw. Forschungsbedarf noch bestehen. Das IFEU-Institut hat dazu eine Literaturrecherche sowie zusätzlich Gespräche mit Experten durchgeführt. Emissionsmessungen bei Kraftfahrzeugen werden in der Regel auf Prüfständen mit genau definierten Methoden und Geräten vorgenommen, wobei versucht wird, das Emissionsverhalten der Fahrzeuge im Straßenbetrieb nachzubilden. Im Kapitel 3 werden Einflüsse der Messmethode auf die Höhe des Anteils der NO 2 -Emissionen an den Stickoxidemissionen und deren Auswirkungen interpretiert in Hinblick auf die Übertragbarkeit der Ergebnisse auf den Straßen-Betrieb der Fahrzeuge diskutiert. In Kapitel 4 werden die NO 2 -Anteile für Otto- und Diesel-Pkw dargestellt. Der Schwerpunkt der Untersuchung liegt dabei bei den neueren Diesel-Fahrzeugen, welche mit Oxidationskatalysator ausgestattet sind. In Kapitel 5 werden die NO 2 -Anteile bei schweren Nutzfahrzeugen untersucht. Hier liegt der Fokus auf den Bussen sowie den verschiedenen Abgasminderungssysteme, die hier eingesetzt werden. Eine kurze Zusammenfassung und ein Fazit dieser Kurzstudie werden in Kapitel 6 gegeben.

6 IFEU Heidelberg Seite 4 3 Bedeutung der Messmethodik für die Ermittlung der NO 2 /NO x - Verhältnisse in den Abgasemissionen Durch die europäische Gesetzgebung sind die Kfz-Emissionen von Stickoxiden, d.h. die Summe von Stickstoffmonoxid und Stickstoffdioxid, limitiert. Entsprechend wurden die Messungen sowohl für die Typzulassung als auch in wissenschaftlichen Forschungsprogrammen über Verfahren durchgeführt, die auf die Summe beider Komponenten abheben. Die getrennten Emissionen von Stickstoffdioxid (NO 2 ) und Stickstoffmonoxid (NO) wurde bisher nur in wenigen speziellen Forschungsprogrammen ermittelt. Die Bestimmung des NO 2 -Anteils im Kfz-Abgasstrom ist mit verschiedenen Verfahren möglich. Üblicherweise wird der NO 2 -Anteil indirekt als Differenz der gemessenen NO x - und NO-Konzentrationen im Abgas berechnet, aber auch eine direkte Bestimmung der NO 2 -Konzentration ist möglich. Unterschiede treten dabei sowohl bei verschiedener Art der Probenahme als auch bei verschiedenen Nachweisverfahren auf. Bei der Probenahme spielen vor allem die Temperaturanpassung, Verdünnung des Abgasstroms als auch der Zeitpunkt der Messung (Online-Messung statt Sammlung in Versuchsbeuteln mit zeitversetzter NO 2 -Bestimmung) eine Rolle. Dabei wird deutlich, dass die Vergleichbarkeit der in verschiedenen Abgasuntersuchungen ermittelten NO 2 -Anteile bisher nur bei einer einheitlichen Messmethodik gewährleistet ist: There is no coherent data set available to draw actual quantitative conclusions on the direct NO 2 emissions from road transport /TNO 2004/. 3.1 Messung der Rohemissionen und bei verdünntem Abgasstrom Die Standard-Messverfahren für Abgasemissionen unterscheiden sich je nach Fahrzeugart. Während bei Pkw und leichten Nutzfahrzeugen die Messung am verdünnten Abgasstrom erfolgt, werden bei schweren Nutzfahrzeugen die Abgasmessungen direkt am Rohgas vorgenommen 1. Quelle: TRL 2001 IFEU Heidelberg Abb. 1 NO 2 /NO x -Verhältnisse in Messungen im Rohgas und nach Verdünnung des Abgasstroms bei Otto-Pkw 1 The standard method of sampling NO x for analysis differs depending on the type of vehicle/engine tested. With light duty vehicles a dilution sampling system is used for all the emissions, whilst in the case of heavy duty diesels a raw exhaust sampling system is used for the gaseous emissions, although particulates are measured after dilution with ambient air. /TRL 2001, S. 6/

7 IFEU Heidelberg Seite 5 Abb. 1 zeigt, dass erhebliche Unterschiede in den NO 2 -Anteilen zwischen der Messung im Rohgas oder nach Verdünnung des Abgasstroms auftreten. Dabei lässt sich (auch innerhalb der Grenzwertstufen) keine einheitliche Tendenz zu höheren NO 2 -Anteilen in einer der beiden Untersuchungsformen aus dieser Untersuchung feststellen. 3.2 Online-Messung und Beutelmessung In /TNO 2004/ wird für Diesel-Pkw die Bandbreite des NO 2 /NO-Verhältnisses aus direkter Messung am Abgasstrom ( Online-Messung ) und zeitversetzter Messung nach Abgassammlung in Versuchsbeuteln ( Beutelmessung ) dargestellt (vgl. Abb. 2). Danach ist bei der zeitversetzten Messung der NO 2 -Anteil i.a. höher als bei direkter Messung am Abgasstrom. Als Ursache dafür wird angesehen, dass es in der Zuleitung des Abgases und vor allem während der Verweilzeit im Versuchsbeutel selbst zur Umwandlung von NO zu NO 2 kommt und sich damit die Konzentrationsverhältnisse im Abgas verschieben 2. 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% Bag Online Quelle: TNO 2004 IFEU Heidelberg Abb. 2 Bandbreite der NO 2 /NO-Verhältnisse im Abgas von Diesel-Pkw bei Online- Messung und Beutelmessung 3.3 Nachweisverfahren zur Bestimmung der NO 2 -Konzentration Meist wird NO 2 mittels Chemilumineszenz-Verfahren als Differenz zwischen dem gesamten NO x und NO bestimmt. Alternativ dazu kann die NO 2 -Konzentration auch direkt ermittelt werden, z.b. mittels Fourier-Transform-Infrarot-Spektroskopie (FT-IR). In /TRL 2001/ werden Messergebnisse von Otto-Pkw mit beiden Verfahren gegenübergestellt. Dabei wird zusätzlich der Einfluss von anderen Messbedingungen abgebildet. Es zeigen sich folgende Besonderheiten (Abb. 3): Die höchsten NO 2 -Anteile für einen bestimmten Fahrzyklus werden im heißen Rohabgas mit dem Chemilumineszenz-Verfahren gemessen, die niedrigsten Anteile im kalten Rohabgas. Die Ergebnisse bei verdünntem heißen Abgas liegen zwischen beiden Verfahren. 2 Low temperature NO 2 : NO + NO + O 2 2 NO 2 /TNO 2004/

8 IFEU Heidelberg Seite 6 Die Ergebnisse bei der FT-IR-Spektroskopie liegen meist zwischen den beiden Extrema des Chemilumineszenz-Verfahrens, wobei bei einigen Zyklen die Anteile in den warmen Rohemissionen höher, bei anderen Zyklen diese Emissionen niedriger als in den verdünnten Abgasen liegen. Große Unterschiede zwischen verschiedenen Messanordnungen und Nachweisverfahren treten vor allem bei sehr niedrigen absoluten NO 2 -Konzentrationen auf, wie anhand des unteren Teils der Abbildung deutlich wird. Dies zeigt die Unsicherheit von Messergebnissen, die nahe der Nachweisgrenze der verwendeten Messeinrichtung liegen. Mit dem Chemilumineszenz-Verfahren werden teilweise negative NO 2 -Konzentrationen ermittelt. Dieser bei sehr niedrigen NO 2 -Konzentrationen auftretende Fehler wird von den Autoren darauf zurückgeführt, dass NO 2 nicht direkt gemessen, sondern als Differenz von parallel gemessenen NO x - und NO-Konzentrationen berechnet wird. Quelle: TRL 2001, Grafik modifiziert IFEU Heidelberg Abb. 3 NO 2 /NO x -Verhältnisse in verschiedenen Nachweisverfahren bei Otto-Pkw

9 IFEU Heidelberg Seite Messung im heißen und abgekühlten Abgas Weiterhin zeigen sich Unterschiede in Abhängigkeit von der Abgastemperatur. Prinzipiell bestehen zwei Möglichkeiten der Messanordnung. Entweder wird der Abgasstrom abgekühlt, um das im Abgas enthaltene Wasser zu kondensieren, und zu einer kalten Analyseeinheit weitergeleitet. Oder der heiße Abgasstrom wird direkt zu einem beheizten Analysator gesandt. Nach Darstellung in /Lemaire 2004/ wurden im abgekühlten Abgasstrom eines Fahrzeugs mit CRT-Filter 3 weit weniger Stickstoffdioxidemissionen ermittelt als im heißen Abgasstrom (s. Abb. 4). Bei den Stickoxiden insgesamt war die Verringerung der Konzentrationen etwas geringer. Eine Vergleichsmessung mit einem FBC-Filter 4 zeigte dagegen keine so deutlichen Veränderungen von NO 2 -und NO x -Emissionen Vergleich der NO 2 - und NO x -Werte bei heißer und kalter Messung mit CRT-Filter heißes Abgas kaltes Abgas 1500 ppm Upm / Volllast 2000 Upm / 378 Nm / Volllast NO2 / 445 Nm / 297 Nm 2000 Upm / Volllast 2000 Upm / 378 Nm / Volllast NOx / 445 Nm / 297 Nm Vergleich der NO 2 - und NO x -Werte bei heißer und kalter Messung mit FBC-Filter heißes Abgas kaltes Abgas 1500 ppm Upm / Volllast 2000 Upm / 378 Nm / Volllast NO2 / 445 Nm / 297 Nm 2000 Upm / Volllast 2000 Upm / 378 Nm / Volllast NOx / 445 Nm / 297 Nm Quelle: Lemaire 2004 IFEU Heidelberg Abb. 4 NO 2 - und NO x -Emissionen bei heißer und kalter Messung an verschiedenen Partikelfiltersystemen für Schwere Nutzfahrzeuge 3 4 CRT (Continuously Regenerating Trap): Oxidationskatalysator mit nachgeschaltetem Rußfilter FBC (Fuel Borne Catalyst): Dieselpartikelfilter mit Kraftstoffadditiv

10 IFEU Heidelberg Seite 8 Ausschlaggebend für die Verringerung der Konzentrationen von Stickstoffdioxid und Gesamt-Stickstoffoxiden ist nach Ansicht der Autoren nicht die Abnahme der Abgastemperatur, sondern hauptsächlich die schnelle Auflösungsreaktion von Stickstoffdioxid in Wasser 5. Ein hoher NO 2 -Anteil im heißen Abgas hat demnach bei der Abkühlung einen größeren NO 2 -Austrag aus dem Abgasstrom zur Folge und damit einen stärkeren Konzentrationsrückgang, als es bei einem niedrigen Ausgangsanteil der Fall wäre. 3.5 Zusammenfassung Messverfahren Die angeführten Studien zeigen einen starken Einfluss der Messmethodik auf das im Abgas der Kraftfahrzeuge bestimmte NO 2 /NO x -Verhältnis. Die Wirkungen der einzelnen Parameter auf dieses Verhältnis sind dabei komplex und teilweise rückgekoppelt und können in dieser Kurzstudie nicht im Detail analysiert werden. Bei der Interpretation von Messergebnissen sowie der Übertragbarkeit dieser auf die Emissionsverhältnisse außerhalb der Laborbedingungen ist folgendes zu beachten: Das NO 2 /NO x -Verhältnis kann sich bei steigender Verdünnung gegenüber dem Rohgas aus dem Auspuff ändern. Die Temperatur des Abgases bei der Messung hat einen großen Einfluss auf das genannte Verhältnis. Tendenziell führte eine Abkühlung des Abgases zu einem geringeren Anteil von NO 2, was hauptsächlich auf die Reaktion von NO 2 mit dem Kondenswasser in HNO 3 und NO zurückgeführt wurde. Der direkt im Abgasstrom gemessene Anteil von Stickstoffdioxid liegt im Schnitt niedriger als der nach der Sammlung im Versuchsbeutel zeitversetzt gemessene Anteil. Die mit verschiedenen Nachweisverfahren gemessenen Anteile können sich je nach Zyklus und Messbedingungen (Verdünnung, Temperatur) erheblich unterscheiden. Kritisch ist die NO 2 -Bestimmung vor allem bei sehr niedrigen Konzentrationsniveaus nahe der Nachweisgrenze des angewandten Nachweisverfahrens. Für eine Beurteilung der im Straßenraum real auftretenden NO 2 -Immissionen bzw. NO 2 /NO-Verhältnisse werden im Grundsatz Messungen benötigt, die die chemischen und meteorologischen Umgebungsbedingungen optimal abbilden, z.b. NO 2 - und Ozonkonzentration, Verdünnungsfaktor und -gradient, Temperatur und Luftfeuchtigkeit. Welche Randbedingungen der Messung besonders wichtig sind, kann innerhalb dieser Kurzstudie nicht bewertet werden. 5 Another potential source of error is one of the approved procedures for measuring NO x for heavy duty vehicles in which NO x can be fed to a chiller unit via a heated line to condense the water from the sample gas before being passed to an unheated NO x analyser. The presence of liquid water in the condenser could affect the NO and NO 2 emissions in the sample gas. An alternative system is to send the raw sample directly to a heated NO x analyser via a heated line. /TRL 2001, S. 6/ It is hardly believable that only a change of temperature can justify this difference in NO 2 levels: we believe that explanation is more likely in the fast reactivity of NO 2 with water to give HNO 3 which is no more measured as NO x. ( ) Another conclusion is that FBC does not produce NO 2, while CRT produces a lot especially detectable in hot gas flow. /Lemaire 2004/.

11 IFEU Heidelberg Seite 9 4 Stickstoffdioxidanteil an den Stickstoffoxiden bei Pkw Während früher von einem sehr geringen Anteil von Stickstoffdioxid an den Stickoxidemissionen der Fahrzeuge ausgegangen wurde 6, zeigt die neuere Literatur ein davon abweichendes Bild: Bei Diesel-Pkw liegt der Anteil von Stickstoffdioxid höher als bei Otto-Pkw bei den gleichen Messbedingungen. Diesel-Pkw mit Oxidationskatalysator können bis über 50% der Stickoxide 7 direkt als Stickstoffdioxid emittieren. In verschiedenen Fahrsituationen kann der Anteil von NO 2 an den Stickoxiden bei Otto- Pkw über 20% betragen. Die Unterschiede in der Höhe des Anteils unterscheiden sich stark zwischen den untersuchten Studien und innerhalb einer Studie je nach Fahrzeugtyp. Innerhalb dieser Kurzstudie können die angegebenen Phänomene nur kurz dargestellt werden. Grundlage dabei sind drei aktuelle Studien (/Rabl 2003/; /TNO 2003/; /IFP 2004/), die im Hinblick auf die NO 2 -Anteile bei den Stickoxidemissionen im Abgas von Pkw ausgewertet wurden. Tab. 1 Charakterisierung der ausgewerteten Pkw-Untersuchungen IFP 2004 TNO 2003 Rabl 2003 Otto-Pkw Diesel-Pkw Otto-Pkw Diesel-Pkw Otto-Pkw Diesel-Pkw Pkw-Anzahl Abgasnorm Euro 3 Euro 3 Euro 3 Euro 3 Euro 2, D3 Euro 2 Katalysator G-Kat Oxikat G-Kat Oxikat G-Kat Oxikat Prüfzyklen, sonstige Fahrsituationen - CADC (warm) = Common Artemis Driving Cycle - NEDC = New European Driving Cycle - Business : CADC (warm) - Local : CADC-Stadtzyklus (kalt) - Average : CADC mit 2-fachem Stadtzyklus (kalt) - 30 km/h Vorfahrt - 50 km/h Vorfahrt - 30 km/h Rechts vor Links - 50 km/h Rechts vor Links - Grüne Welle - Nicht Grüne Welle NO 2 -/NO- Messung - Probenahme: Constant-Volume- Sampling-Methode (CVS) - Probenahme: Constant-Volume- Sampling-Methode (CVS) - Probenahme: Constant-Volume- Sampling-Methode (CVS) - Messmethodik: keine Angabe - Messmethodik: Chemilumineszenz - Messmethodik: Quadrupol- Massenspektrometrie IFEU Heidelberg 2004 In allen Studien werden bei modernen Diesel- und Otto-Pkw (Euro 2 und neuer) bei einer Reihe von verschiedenen Testzyklen sowohl die NO als auch die NO 2 -Emissionen ermittelt. Alle untersuchten Otto-Pkw waren mit einem 3-Wege-Katalysator ausgestattet, alle Diesel-Pkw mit einem Oxidationskatalysator. 6 7 Das Abgas der Fahrzeugmotoren enthält 97 % bis 98 % Stickstoffmonoxid und nur zu 2 % Stickstoffdioxid (MLuS-92; Ausgabe 1992) Grundsätzlich werden die Relationen auf NO x bezogen, das als NO 2 ausgewiesen wird

12 IFEU Heidelberg Seite IFP (2004) European Emission Test Programme In einem großen europäischen Testprogramm wurden die limitierten als auch nichtlimitierte Schadstoffe unter anderem auch NO 2 an verschiedenen aktuellen Fahrzeugen in vier europäischen Testlabors gemessen. Die Messungen, die in verschiedenen Zyklen durchgeführt wurden, zeigen folgendes Ergebnis: Bei Diesel-Pkw liegt der NO 2 -Anteil sowohl im NEDC als auch im CADC bei mind. 33 % der gesamten NO x -Emissionen. Der maximale NO 2 -Anteil lag bei 75 %. Es ist keine Tendenz zu unterschiedlich hohen NO 2 -Anteilen in den beiden Fahrzyklen erkennbar. Die NO 2 -Emissionsanteile bei Otto-Pkw liegen auf einem niedrigeren Niveau (< 30%) als die der Diesel-Pkw. Dabei ist die Streuung zwischen den einzelnen Fahrzeugen hoch. Bei den Messungen im NEDC betrug der NO 2 -Anteil %, im CADC 3-31 %, wobei hier zwei deutlich getrennte Bereiche 3-7 % bzw % auftreten. 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% CADC NEDC CADC NEDC Diesel-Pkw Otto-Pkw Abb. 5 NO 2 /NO x -Verhältnisse bei verschiedenen Otto- und Diesel-Pkw in zwei Testzyklen nach /IFP 2004/ Eine detaillierte Untersuchung der Unterschiede bei den NO 2 -Anteilen bei Otto-Pkw im CADC kann hier nicht vorgenommen werden. Möglicherweise könnte dies auf eine Analyse der Messergebnisse in verschiedenen Labors und die Verwendung unterschiedlicher Messverfahren zurückzuführen sein. Die Kompatibilität der Messergebnisse zwischen den an der Untersuchung beteiligten Labors wurde für die regulierten Schadstoffe geprüft (inkl. NO x ), nicht aber für die unregulierten. Wie im vorhergehenden Kapitel 3 dargestellt, kann das Messverfahren großen Einfluss auf das gemessene NO 2 /NO x -Verhältnis haben, während sich die Gesamtmenge an NO x kaum ändert.

13 IFEU Heidelberg Seite TNO (2003) Environmental impact of modern passenger cars In dieser von TNO im Auftrag des niederländischen Umweltministeriums und des holländischen LPG- und CNG-Verbandes erstellten Studie wurden die Ergebnisse von /IFP 2004/ aufgegriffen und um eigene Messungen ergänzt. Dabei wurden die Umweltwirkungen für drei Fahrerprofile ( business, local, average ) verglichen und entsprechend der Messergebnisse für NO 2 angegeben. Die Messdaten zeigen folgende Effekte (Abb. 6): Die NO 2 -Anteile der Diesel-Pkw liegen über den NO 2 -Anteilen bei Otto-Pkw für das gleiche Fahrprofil. Die Bandbreiten bei Otto-Pkw sind bedingt durch das niedrigere Emissionsniveau wesentlich höher als bei Diesel-Pkw. Die NO 2 -Anteile bei Lokal welcher auf dem CADC-Stadtzyklus mit Kaltstart basiert liegen sowohl bei Diesel- als auch bei Otto-Pkw niedriger als bei den anderen Fahrerprofilen. 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% Business Local Average Business Local Average Diesel-Pkw Otto-Pkw Abb. 6 NO 2 /NO x -Verhältnisse bei Otto- und Diesel-Pkw in /TNO 2003/ Unsicherheiten bei den ermittelten Anteilen resultieren auch aus der Angabe der mittleren NO 2 -und NO x -Emissionen im Bericht mit zwei festen Nachkommastellen (in g/km). Vor allem für Otto-Pkw ist dadurch meist nur eine zählende Stelle bekannt. In Abb. 6 werden daher zusätzlich Bandbreitenangaben als Fehlerindikatoren gemacht, die mögliche Abweichungen der tatsächlichen NO 2 /NO x -Verhältnisse aufgrund wenigen zählenden Stellen der Emissionsangaben darstellen.

14 IFEU Heidelberg Seite Rabl (2003) Auswirkungen verkehrsbezogener Maßnahmen Um die Wirkung von verkehrsbezogenen Maßnahmen wie Tempo 30 oder grüne Welle auf die Emissionen des Straßenverkehrs zu ermitteln wurden vom Bayrischen Landesamt für Umweltschutz gemeinsam mit dem TÜV Automotive das Fahrverhalten für diese Situationen aufgenommen und Emissionsmessungen an drei Mittelklassen-Pkw (zwei Ottound 1 Diesel-Pkw, EURO-2) durchgeführt. Die Ergebnisse der Messungen (Abb. 7) zeigen: In der gleichen Fahrsituation haben Diesel-Pkw ein tendenziell höheres NO 2 /NO x - Verhältnis in den Abgasen als Otto-Pkw. In einigen Fahrsituationen sind die angegebenen Unterschiede aber gering (Nicht-/ Grüne Welle), geringer als bei einem Pkw in verschiedenen Fahrsituationen. Der NO 2 -Anteil im Abgas variiert zwischen den Fahrsituationen bei den untersuchten Otto-Pkw stärker als bei dem untersuchten Diesel-Fahrzeug. Auch für die gleiche Fahrsituation zeigen sich größere Unterschiede zwischen den beiden untersuchten Otto-Pkw. 45% 40% 35% 30% 30 km/h Vorfahrt 50 km/h Vorfahrt 30 km/h Rechts vor Links 50 km/h Rechts vor Links Grüne Welle Nicht Grüne Welle 25% 20% 15% 10% 5% 0% Diesel-Pkw Otto-Pkw 1 Otto-Pkw 2 Abb. 7 NO 2 /NO x -Verhältnisse bei Otto- und Diesel-Pkw in /Rabl 2003/ Die Autoren interpretieren: Auffällig sind auch die Anteile von Stickstoffdioxid bei den einzelnen Fahrzeugen und Fahrzyklen, die offenbar bei den Fahrzyklen mit häufigeren und stärkeren Lastwechseln ansteigen. Erwartungsgemäß liegen die NO 2 /NO x -Verhältnisse beim Diesel-Kfz mit Oxikat wegen des hohen Luftüberschusses bei der Verbrennung durchwegs deutlich höher als bei den Benzinfahrzeugen. Ähnliche Beobachtungen wurden auch bei Dieselmotoren für Baumaschinen mit Oxidationskatalysatoren gemacht. Dort betrug der NO 2 -Anteil an den Gesamtstickstoffoxiden 23 % gegenüber 7 % bei Dieselmotoren ohne Katalysator. Die zunehmende Ausrüstung von Dieselmotoren mit Oxidationskatalysatoren können eine Mitursache dafür sein, dass in den letzten Jahren an verkehrsnahen Immissionsmessstationen zunehmende NO 2 /NO-Verhältnisse gemessen wurden.

15 IFEU Heidelberg Seite Zusammenfassung Pkw Obwohl die Studien unterschiedlichste Fahrzeuge und Fahrzyklen betrachtet haben, lassen sich einige erste gemeinsame Aussagen aus den Studien ableiten: Der Anteil der Stickstoffdioxidemissionen am Summenwert von Stickoxiden liegt in allen dargestellten Studien für vergleichbare Zyklen und Messverfahren bei Diesel-Pkw über dem Wert bei Otto-Pkw. Der Anteil von NO 2 an den Stickoxiden liegt dabei bei Diesel-Pkw zwischen 22% und 75%. Die Emissionen für Innerortsfahrzyklen (grüne Balken) liegen tendenziell niedriger als für den Außerortsbereich bzw. für gemischte Zyklen (blaue Balken). Auch die Emissionsanteile bei Pre-Euro 1-Pkw (TNO(2004)) liegen noch über 20% und damit erheblich über dem oft angenommen Anteil von weniger als 10%. Die Bandbreite bei den NO 2 /NO x -Verhältnissen ist in den ausgewählten Untersuchungen bei Otto-Pkw höher als bei Diesel-Pkw. Sie reichen von unter 5% bis über 30% und somit in die Größenordnung von Diesel-Pkw je nach Fahrzeug und Zyklus. 80% Diesel-Pkw Otto-Pkw 70% Maximum 60% 50% Minimum 40% 30% 20% 10% 3 Pkw 3 Pkw 3 Pkw 6 Pkw 8 Pkw 8 Pkw 8 Pkw 1 Pkw 3 Pkw 3 Pkw 3 Pkw 6 Pkw 8 Pkw 8 Pkw 8 Pkw 1 Pkw 1 Pkw 0% NEDC ECE EUDC CADC Business Local Average Diesel- Pkw Innerort Stau NEDC ECE EUDC CADC Business Local Average Otto-Pkw 1 Otto-Pkw 2 IFP (2004) TNO (2003) Rabl (2003) TNO (2004) IFP (2004) TNO (2003) Rabl (2003) Abb. 8 Übersicht der NO 2 /NO x -Verhältnisse bei Pkw Diesel-Pkw haben i.a. höhere NO x -Emissionen als Otto-Pkw. In Verbindung mit den deutlich höheren NO 2 /NO x -Verhältnissen führt das zu einem Vielfachen an NO 2 -Emissionen. So zeigen die Ergebnisse in allen drei Studien, dass die NO 2 -Emissionen der untersuchten Diesel-Pkw um 6- bis 50-fach höher liegen als bei Otto-Pkw des gleichen Modells. Für einzelne Diesel-Fahrzeuge wurde in den Studien sogar der 300-fache NO 2 -Wert gegenüber dem entsprechenden Otto-Fahrzeug ermittelt /IFP 2004/.

16 IFEU Heidelberg Seite 14 5 Stickstoffdioxidanteil bei schweren Nutzfahrzeugen Bei schweren Nutzfahrzeugen wurden 4 Studien ausgewertet. Alle untersuchten Studien stammen aus den Jahren und betrachten Dieselmotoren für Nutzfahrzeuge. Die Untersuchungen wurden meist im Zusammenhang mit der Analyse der Umweltwirkungen von verschiedenen Abgasminderungssystemen bei Bussen durchgeführt und berücksichtigen sowohl verschiedene Kraftstoffe als auch verschiedene, vor allem innerstädtische Fahrzyklen. Während in den im vorhergehenden Kapitel betrachteten Pkw-Studien meist Stichproben aus mehreren Fahrzeugen untersucht worden sind, handelt es sich hier um Untersuchungen an einzelnen Motoren. Tab. 2 Charakterisierung der ausgewerteten Untersuchungen zu Busmotoren Ayala 2002 & 2003 Frank 2004 TNO 2003a Lemaire 2004 Kraftstoffe & Abgasnachbehandlung Dieselbus - Oxikat - CRT-Filter CNG-Bus - Ohne Abgasnachbehandlung - Oxikat Kombinationen verschiedener Diesel- Kraftstoffe und Filter - Kraftstoffe: schwefelarmer Diesel, schwefelfreier Diesel, Biodiesel - Filter: Ohne Abgasnachbehandlung, Oxikat, CRT-Filter, CRT- Filter + EGR Dieselbus - Ohne Abgasnachbehandlung - kontinuierlich regenerierender Partikelfilter CNG-Bus - G-Kat, stöchiometrischer Betrieb - Oxikat, magerer Betrieb Dieselbus - CRT-Filter 1 - FBC-Filter 2 Prüfzyklen / Motorbedingungen - CBD (Central Bus district cycle) - SS (55 mph steadystate) - FTP cycle 1200 sec. (warm) - ETC (European Transient Cycle) - DTBC (Dutch Bus Transient Cycle) Kombinationen von Motordrehzahl und - drehmoment Upm / Volllast - NYBC (New York City Bus Cycle) - UDDS (Urban Dynamometer Driving Schedule) Upm / 378 Nm - / Volllast - / 445 Nm - / 297 Nm NO 2 -/NO- Messung - Probenahme: Constant-Volume- Sampling-Methode (CVS) - Messmethodik: Chemilumineszenz - Probenahme: Constant-Volume- Sampling-Methode (CVS) - Messmethodik: Chemilumineszenz (heiß) - Probenahme: keine nähere Angabe, Verdünnung des Abgases - Messmethodik: keine Angabe - Probenahme: keine Angabe - Messmethodik: Messung bei heißen und kalten Abgasen, keine Angabe zum Verfahren 1 CRT (Continuously Regenerating Trap): Oxidationskatalysator mit nachgeschaltetem Rußfilter 2 FBC (Fuel Borne Catalyst): Dieselpartikelfilter mit Kraftstoffadditiv IFEU Heidelberg 2004

17 IFEU Heidelberg Seite Ayala (2002 & 2003) Diesel and CNG Heavy-duty Transit Bus Emissions & Oxidation Catalyst Effect on CNG Transit Bus Emissions In Untersuchungen im Auftrag des California Air Resources Board (CARB) wurden die Schadstoffemissionen für Stadtbusse mit Diesel- und CNG-Antrieb und mit verschiedenen Abgasreinigungssystemen in verschiedenen für Busse spezifischen Fahrzyklen analysiert. Schwerpunkt der Untersuchungen waren auch die gesetzlich nicht regulierten Emissionen von NO 2 und verschiedenen Kohlenwasserstoffverbindungen. Bei NO 2 zeigt sich: Bei Einsatz eines CRT-Filters im Bus mit Diesel-Antrieb liegt der Anteil von NO 2 an den gesamten NO x -Emissionen bei mindestens 39 % und damit weit höher als bei einem Diesel-Bus mit Oxidationskatalysator oder einem CNG-Bus. Der NO 2 -Anteil beim CRT- Filter ist dabei relativ unabhängig vom Fahrzyklus. Bei dem untersuchten CNG-Bus ist der NO 2 -Anteil bei Einsatz eines Oxidationskatalysators nur ca. 1/2 x so groß wie ohne Abgasnachbehandlung. 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% CBD SS CBD SS NYBC UDDS CBD SS CBD SS Diesel-Bus mit Oxikat Diesel-Bus mit CRT-Filter CNG-Bus mit Oxikat CNG-Bus ohne Oxikat Abb. 9 NO 2 /NO x -Verhältnisse bei Diesel- und CNG-Bussen /Ayala 2002 & 2003/ Die Autoren sehen den NO 2 -Anteil im Abgas eines CRT-Filtersystems in Abhängigkeit des Schwefelgehalts im Kraftstoff sowie der Abgastemperatur. Über die Untersuchungsergebnisse hinaus wird in der Studie ein mögliches NO 2 /NO x -Verhältnis im Bereich % zitiert. Ergänzend wird darauf hingewiesen, dass die Untersuchungen mit einem neuen CRT-Filter durchgeführt wurden und Veränderungen der NO 2 /NO x -Verhältnisse bei längerer Laufzeit denkbar sind 8. 8 The CRT used in this study was installed new and de-greened prior to testing. A CRT with more mileage accumulation may yield different NO 2 emissions.

18 IFEU Heidelberg Seite Frank (2004) Effect of Fuel Type and Emission Control Systems on Regulated Gaseous Emissions from Heavy-Duty Diesel Engines Diese Studie entstand im Rahmen eines Untersuchungsprogramms über die Eignung von CRT-Filtern zur Emissionsminderung bei Stadtbussen 9. In diesem Teilprojekt wurde der Einfluss von verschiedenen Kraftstoffen und Abgasnachbehandlungssystemen auf die Emissionen von limitierten und nicht-limitierten Schadstoffen untersucht und gegenübergestellt. Die in Abb. 10 dargestellten Messergebnisse zeigen: Der Anteil von NO 2 an den Stickoxiden liegt in den Rohemissionen sowie hinter dem Oxidationskatalysator unter oder knapp über 10%. Das NO 2 /NO x -Verhältnis erhöht sich drastisch bei der Messung hinter einem CRT- System. Die Bandbreite bei verschiedenen Dieselkraftstoffen beträgt dabei %. Die zusätzliche Abgasrückführung (EGR) führt zu einer weiteren Erhöhung des NO 2 /- NO x -Verhältnisses (bei einer gleichzeitigen Reduktion der gesamten NO x -Emissionen). 60% 50% Low Sulfur Diesel (LSD) ULSD-Equilon (EULSD) ULSD-Tosco (TULSD) Bio-Diesel (B20) 40% 30% 20% 10% 0% Rohemission Oxikat CRT CRT+EGR Abb. 10 NO 2 /NO x -Verhältnisse bei Dieselbussen in /Frank 2004/ Im Gegensatz zu Pkw führt die alleinige Anwendung eines Oxidationskatalysators bei den in dieser Studie getesteten Dieselmotoren für Nutzfahrzeuge nicht zu einer Erhöhung des NO 2 /NO x -Verhältnisses. Nur beim CRT-Filter, der aus Oxidationskatalysator und Partikelfilter besteht, kommt es zu einer starken Erhöhung des NO 2 -Anteils. Darauf wird in der Studie nicht näher eingegangen. Die Problematik des NO 2 -Schlupfs beim Einsatz von CRT-Filtern mit und ohne Abgasrückführung wird extra aufgeführt, wobei von den Autoren kein signifikanter Einfluss des verwendeten Kraftstoffs gesehen wird. 9 Clean Diesel Vehicle Program, New York City Metropolitan Transit Authory

19 IFEU Heidelberg Seite TNO (2003a) Comparison of particle size distribution and emissions from heavy-duty diesel engines and gas engines for urban buses Diese Untersuchung wurde im Auftrag der niederländischen Energie- und Umweltbehörde (NOVEM) durchgeführt. Schwerpunkt der Untersuchung waren die Emissionen bei Gasmotoren für Busse im gesetzlich vorgeschriebenen ETC-Test 10 sowie im DBTC, einem Real-world -Innerortszyklus. Zusätzlich wurde ein Vergleich mit Dieselmotoren (Euro 3) durchgeführt, der insbesondere auf die Auswirkungen eines Partikelfilters auf Partikelund NO 2 -Emissionen ausgerichtet war. In Abb. 11 sind die Ergebnisse der Untersuchung für NO 2 dargestellt: Das NO 2 /NO x -Verhältnis liegt bei Diesel-Fahrzeugen ohne Abgasnachbehandlung in beiden Testzyklen unter 10%. Bei Partikelfilter-Einsatz wurde ein Anteil von etwa 45 % NO 2 an den Stickoxidemissionen unabhängig vom Fahrzyklus festgestellt. Mit Erdgas betriebene Fahrzeuge haben ein NO 2 /NO x -Verhältnis, welches höher als beim Diesel-Bus ohne Abgasnachbehandlung liegt, aber niedriger als beim Partikelfilter. Dabei liegt der NO 2 -Anteil beim mager betriebenen Motor mit Oxidationskatalysator im gesetzlichen Testzyklus niedriger als bei dem im stöchiometrischen Verhältnis mit 3-Wege-Kat betriebenen Motor. Für die Messung im Real-world -Zyklus wird beim Erdgasmotor mit 3-Wege-Kat keine NO 2 -Emission angegeben. 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% ETC DBTC ETC DBTC ETC DBTC ETC DBTC Diesel ohne Abgastechnik Diesel + DPF CNG + G-Kat CNG + Oxikat Abb. 11 NO 2 /NO x -Verhältnisse bei Diesel- und CNG-Bussen in /TNO 2003/ Zur Begründung der hohen NO 2 /NO x -Verhältnisse im Abgas bei Dieselbussen mit Partikelfilter wird in der Studie lediglich dessen Funktionsweise kurz erläutert. NO wird an einem Oxidationskatalysator vor dem Filter zu NO 2 aufoxidiert, zur anschließenden Reduktion der Partikel. Da hierbei mehr NO 2 entsteht, als zur Partikelreduktion erforderlich wäre, entweicht der Rest unverändert aus dem Auspuff. 10 European Transient Cycle

20 IFEU Heidelberg Seite Lemaire (2004) EMPA/BUWAL studies on NO 2 emissions Im Rahmen des International Diesel Retrofit Advisory Committee (IDRAC) wurde im Oktober 2004 durch Lemaire (AEEDA) und Mayer (TTM) ein Überblick über verschiedene Untersuchungen zu NO 2 -Emissionen von Stadtbussen bei Anwendung verschiedener Partikelfilter gegeben. In einer von den Autoren angeführten Studie der Universität Biel (Schweiz) werden die NO 2 -Anteile im heißen und kalten Abgasstrom eines Lkw- Dieselmotors für CRT-Filter und FBC-Filter verglichen. Die Messungen, die unter verschiedenen Motorbedingungen durchgeführt wurden, zeigen folgendes Ergebnis: Beim CRT-Filter liegt der NO 2 -Anteil bei den heißen Abgasen bei mind. 14 % und kann je nach Motorbedingungen auf 66 % ansteigen. Beim FBC-Filter liegt der NO 2 -Anteil dagegen kaum höher als 1 % (Abb. 12). Die gesamten NO x -Emissionen sind bei beiden Partikelfiltern vergleichbar (vgl. auch Abb. 4). Bei Messungen des abgekühlten Abgasstroms wurden mit CRT-Filter weit weniger Stickstoffdioxidemissionen ermittelt als im heißen Abgasstrom. Bei Verwendung eines FBC-Filters konnte solch eine starke Differenz nicht festgestellt werden. 70% 60% heißes Abgas kaltes Abgas 50% 40% 30% 20% 10% 0% 2000 Upm / Volllast 2000 Upm / 378 Nm / Volllast / 445 Nm / 297 Nm 2000 Upm / Volllast 2000 Upm / 378 Nm / Volllast / 445 Nm / 297 Nm CRT-Filter FBC-Filter Abb. 12 NO 2 /NO x -Verhältnisse bei CRT- und FBC-Partikelfiltern in /Lemaire 2004/ Der Temperaturunterschied wird in dem Bericht nicht als alleinige Ursache der unterschiedlichen NO 2 -Anteile im heißen und im abgekühlten Abgas angesehen. Vielmehr wird angenommen, dass durch die Abkühlung kondensierendes Wasser mit dem vorhandenen NO 2 zu HNO 3 reagiert und damit bei der anschließenden Messung nicht mehr erfasst wird. Die unterschiedlichen NO 2 -Anteile zwischen CRT- und FBC-Filter werden darauf zurückgeführt, dass im FBC-Filter kein NO 2 entsteht, CRT-Filter dagegen zu sehr hohen NO 2 -Emissionen führen.

21 IFEU Heidelberg Seite Zusammenfassung Schwere Nutzfahrzeuge In den betrachteten Studien wurden verschiedene Motor-Abgastechnik-Kombinationen und auch sehr unterschiedliche Fahrzyklen untersucht. Daraus lassen sich einige erste Aussagen ableiten, die in der zusammenfassenden Grafik in Abb. 13 dargestellt sind: Der Anteil der Stickstoffdioxidemissionen am Summenwert von Stickoxiden (NO x ) liegt in allen Studien bei Dieselmotoren mit CRT-Filter viel höher als bei anderen Kraftstoffen und Abgastechniken. Das NO 2 /NO x -Verhältnis bei Motoren mit CRT-Filter liegt im heißen Abgas im Bereich % und zeigt eine starke Abhängigkeit von den Motorbedingungen. Bei Dieselmotoren ohne CRT-Filter lag der NO 2 -Anteil meist unter 10 %. Im Gegensatz zu Pkw war beim Einsatz eines Oxidationskatalysators keine Erhöhung gegenüber Dieselmotoren ohne Abgasnachbehandlung erkennbar. Auch bei CNG-Bussen betrugen die NO 2 -Anteile zwischen 6-25 % und lagen damit deutlich niedriger als bei Dieselmotoren mit CRT-Filter. 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% Diesel - CRT Diesel - kein CRT CNG Diesel - CRT Diesel - CRT+EGR Diesel - kein CRT Diesel - CRT Diesel - kein CRT CNG Diesel - CRT Diesel - kein CRT Ayala (2002 & 2003) Frank (2004) TNO (2003a) Lemaire (2004) Abb. 13 Übersicht der NO 2 /NO x -Verhältnisse bei SNF-Dieselmotoren

22 IFEU Heidelberg Seite 20 6 Schlussfolgerungen In der vorliegenden Studie wurden die Abgasemissionswerte von Stickstoffmonoxid und -dioxid bei Kraftfahrzeugen analysiert, die in verschiedenen internationalen Messprogrammen ermittelt worden sind. Dabei zeigen sich große Unterschiede des ermittelten Anteils von Stickstoffdioxid (NO 2 ) an den gesamten Stickoxiden (NO x ) in Abhängigkeit von der Messmethodik wie auch von verschiedenen fahrzeugspezifischen Parametern. Die Probenahme und das angewandte Nachweisverfahren haben großen Einfluss auf die Bestimmung der NO 2 /NO x -Verhältnisse im Abgas. Dabei sind die Wirkungen der einzelnen Parameter (Rohemissionen verdünnter Abgasstrom; heißes abgekühltes Abgas; Online- Beutelmessung) sehr komplex und teilweise rückgekoppelt. Für eine Beurteilung der im Straßenraum real auftretenden NO 2 -Immissionen werden im Grundsatz Messungen benötigt, die die chemischen und meteorologischen Umgebungsbedingungen optimal abbilden, z.b. NO 2 - und Ozonkonzentration, Verdünnungsfaktor und -gradient, Temperatur und Luftfeuchtigkeit. Inwieweit die unter Laborbedingungen gewonnenen Ergebnisse eine gute Näherung für die Situation im Straßenraum sind, kann in dieser Kurzstudie nicht beurteilt werden. Anhand der ausgewerteten Untersuchungen wurde deutlich, dass auch bei einheitlichen Messbedingungen große Unterschiede im NO 2 /NO x -Verhältnis auftreten, die hauptsächlich von Antriebsart und Abgasreinigungstechnik, aber auch von der situationsspezifischen Motorbelastung abhängig sind. Weiterhin bestehen auch bei vergleichbaren Fahrzeugen unterschiedlicher Hersteller teilweise erhebliche Unterschiede. Die Abgasemissionen der Diesel-Pkw weisen in den Untersuchungen mit % wesentlich höhere NO 2 -Anteile auf als bei den vergleichbaren Otto-Pkw (5-31 %). Bei beiden Antriebsarten zeigen die Untersuchungen eine große Bandbreite in Abhängigkeit der analysierten Fahrsituationen sowie in einer Untersuchung auch größere fahrzeugspezifische Abweichungen bei gleichen Fahrzyklen. Bei schweren Nutzfahrzeugen hatte in den ausgewerteten Untersuchungen der Einsatz von CRT-Filtern entscheidende Bedeutung für die Höhe des NO 2 /NO x -Verhältnisses im Abgas. Während Messungen mit CRT-Filter hohe NO 2 -Anteile im Bereich von % ergaben, wurde ohne CRT-Filter ein NO 2 -Anteil von 10 % kaum überschritten. In einer der Untersuchungen wurde nach Veränderung der Messmethodik allerdings auch beim CRT- Filter ein NO 2 -Anteil von 10 % nicht mehr überschritten. Daran wird deutlich, dass die Ü- bertragbarkeit der unter Laborbedingungen gemessenen NO 2 -Anteile auf den Straßenraum bisher nicht gesichert ist. Die in dieser Kurzstudie vorgenommene Auswertung von Untersuchungen zu NO 2 - Anteilen in Kfz-Abgasen zeigt, dass Forschungsbedarf insbesondere hinsichtlich einer geeigneten Messmethodik besteht. Nur wenn die Ergebnisse von Labormessungen auf die realen Emissionen im Straßenverkehr anwendbar sind, können belastbare Aussagen zu den Verursachern hoher NO 2 -Konzentrationen im städtischen Raum gemacht werden. In diesem Zusammenhang erscheint beispielsweise ein Vergleich von Labormessungen mit sogenannten On-Road-Messungen sinnvoll. Zur Abschätzung der Auswirkungen von emissionsmindernden Maßnahmen auf die Luftqualität erscheinen weitere Untersuchungen zu Antrieben und Abgasminderungstechnologien von Kraftfahrzeugen erforderlich. Neben den aktuell eingesetzten Abgastechniken müssen hierbei auch zukünftige Konzepte (z.b. SCR) berücksichtigt werden.

23 IFEU Heidelberg Seite 21 7 Literatur Ayala 2002 Ayala 2003 Frank 2004 IFP 2004 Lemaire 2004 Rabl 2003 TNO 2003 TNO 2003a TNO 2004 TRL 2001 Ayala et al. (California Environmental Protection Agency, ARB Air Resources Board): Diesel and CNG Heavy-duty Transit Bus Emissions over Multiple Driving Schedules: Regulated Pollutants and Project Overview; USA, Ayala et al. (California Environmental Protection Agency, ARB Air Resources Board): Oxidation Catalyst Effect on CNG Transit Bus Emissions; USA Frank et al. (Division of Air Resources, New York State Department of Environmental Conservation): A Study of the Effect of Fuel Type and Emission Control Systems on Regulated Gaseous Emissions from Heavy-Duty Diesel Engines; USA, Jeuland & Montagne (IFP Institut Francais Du Petrole): European Emission Test Programme Final Report; Frankreich, Lemaire (AEEDA) & Mayer (TTM) : EMPA/BUWAL studies on NO 2 emissions; Vortrag bei IDRAC, Oktober Rabl et al. (Bayerisches Landesamt für Umweltschutz): Auswirkungen von verkehrsbezogenen Maßnahmen auf die Emissionen von Partikeln, Benzol und Stickstoffdioxid; Hendriksen et al. (TNO Automotive): Evaluation of the environmental impact of modern passenger cars on petrol, diesel, automotive LPG and CNG; Niederlande, Van Ling et al. (TNO Automotive): Comparison of particle size distribution and emissions from heavy-duty diesel engines and gas engines for urban buses; Niederlande, Gense et al. (TNO Automotive): Direct NO 2 emissions from road transport; Vortrag bei TAP, Boulder (USA), September Latham et al. (TRL Limited): Assessment of primary NO 2 emissions, hydrocarbon speciation and particulate sizing on a range of road vehicles; 2001.