Für Mensch & Umwelt Mittwochs im MULEWF Die Zukunft des Diesel - Ursache oder Lösung für die Luftreinhaltung - Lösung für die Zukunft? Lars Mönch Christiane Vitzthum von Eckstädt Martin Lange Fachgebiet I 3.2 Schadstoffminderung und Energieeinsparung im Verkehr Umweltbundesamt, Deutschland
Gliederung 1 NO 2 -IMMISSIONSSITUATION IN DEUTSCHLAND 2 NO x -EMISSIONSSITUATION 3 WLTP-PROZESS 4 RDE-PROZESS 5 WEITERENTWICKLUNG DES HBEFA 6 ZUSAMMENFASSUNG 2
NO 2 -Immissionssituation in Deutschland 2013 NO 2 -Emissionsanteile in dt. Innenstädten 21% 3% 7% 64% Kfz-Verkehr Gebäudeheizungen Industrie NO2-Ferntransport
Entwicklung der Fahrleistung im Straßenverkehr 4
Entwicklung NO x -Grenzwert und Realemissionen Diskrepanz zw. Grenzwert und NO x - Realemissionen wächst Quelle: ICCT newsletter 5
Weiterentwicklung der Pkw-Typprüfung NEFZ WLTP/WLTC RDE Neuer Europäischer Fahrzyklus Fahrzyklus auf dem Rollenprüfstand CO 2 und Schadstoffe Worldwide harmonized Light vehicles Test Procedure/Cycle Neuer Fahrzyklus und bessere Testprozedur auf dem Rollenprüfstand Schwerpunkt CO 2 Real Driving Emissions Messungen während Realfahrten im Straßenverkehr Schadstoffe 6
Worldwide harmonized Light vehicles Test Procedure (WLTP) Weiterentwicklung der Rollenprüfstandsmessung DER PROZESS SELBST Harmonisierter Prozess mit prinzipiell globaler Anwendbarkeit auf UNECE- Ebene ( World Forum for Harmonization of Vehicle Regulations ) Wichtige Teilnehmer: EU-Mitglieder, Japan und Indien Entwicklung einer realistischeren und detaillierten Testprozedur WICHTIGSTE ÄNDERUNGEN Fahrzeugeinteilung nach Gewichts-/Leistungsklassen Realistischere Fahrzeugmassen und Fahrwiderstände Geringere zugelassene Schwankungsbreiten: z.b. Temperatur 23±2 C statt bisher 25±5 C Neuer erweiterter Fahrzyklus für die Prüfstandsmessungen Worldwide light-duty test cycles (WLTC) (NOCH) NICHT TEIL DES BISHERIGEN PROZESSES z.b. Nebenverbraucher (Klima), Dauerhaltbarkeitsanforderungen, Anforderungen an off-cycle-emissionen und harmonisierte Grenzwerte Quelle: ICCT 2014 7
WLTP: Fahrzyklus WLTC NEFZ und WLTC 150 Geschwindigkeit in km/h 120 90 60 30 0 150 120 90 60 30 0 37% 63% 13% 20% 31% NEFZ WLTC 36% 0 300 600 900 1200 1500 1800 Zeitverlauf in Sekunden UDC EUDC Low Middle High Extra-High NEFZ Gesamtstrecke 11 km - v Max : 120 km/h - v Mittlere : 34 km/h - a Max : 1,0 m/s 2 WLTC Gesamtstrecke 23 km basiert auf Realfahrten - v Max : 131 km/h - v Mittlere : 46 km/h - a Max : 1,7 m/s 2
WLTP Ein Erfolg mit Umweltnutzen?! Harmonisierung: Zumindest mit wichtigen Ländern gelungen. Realistischeren, detaillierten Testprozedur: Ja, aber immer noch eine Messung auf einem Rollenprüfstand Minderung der von vielen Seiten vermuteten Diskrepanz zwischen Norm- und Realemissionen für CO 2 und limitierte Emissionen: Kraftstoffverbrauch/CO 2 -Emissionen steigen im Mittel leicht an und Spielräume durch Toleranzen sinken für Hersteller. CO2-Vorgaben werden ebenfalls angepasst Limitierte Emissionen werden voraussichtlich nicht ansteigen, wenn Hersteller auf neue Prozedur appliziert haben. Da jedoch größerer Kennfeldbereich abgedeckt werden muss, ist dies jedoch ein Nutzen für die Umwelt. Realemissionsmessungen auf der Straße sind als Ergänzung notwendig. 9
Ursachen Kennfeld eines Verbrennungsmotors Volllastlinie Drehmoment (Nm) WLTC & WLTP RDE/PEMS NEDC maximale Drehzahl Drehzahlen (U/min) 10
Real Driving Emissions - RDE WAS IST RDE? RDE = europaweite gesetzliche Definition der Rahmenbedingungen für Emissionsmessungen im laufenden Straßenverkehr Streckenmix aus Innenstadt-, Überland- und Autobahnfahrten Abbildung einer normalen Fahrt dient der Erweiterung bisheriger Testverfahren zu Euro 6, idealer Weise sowohl bei Typprüfungsverfahren als auch bei Feldüberwachungen Fokus auf kritischen Luftschadstoffen wie NO x und PM/PN, Erweiterung später denkbar Dauer: 90 min - 120 min 11
RDE Prüfverfahren a) RDE Testkriterien Umweltbedingungen (z.b. Temperatur, Luftdruck, Luftfeuchtigkeit) Fahrverhalten (Geschwindigkeit, Beschleunigung, Motorleerlaufanteil, Schaltverhalten) Fahrzeugverhalten (Vorkonditionierung, Änderung der Fahrzeugmasse und/oder der Aerodynamik durch PEMS Instrumente etc.) Endprodukt: einheitliche Definition von normal conditions of use normal conditions of use entspricht NICHT extremen Situation Gewährleistung von repräsentativen Tests Sicherstellung der Wiederholbarkeit und Vergleichbarkeit 12
RDE Prüfverfahren b) Bestandteile des Prüfverfahrens a) RDE Testkriterien - Umweltfaktoren - Fahrverhalten - Fahrzeugverhalten b) Datenauswertung - Rohdatenanalyse - Auswertungstools = Normalisierung c) Rechtliche Beurteilung - Not to exceed value - Compliance factor NTE = Grenzwert CF Rechtliche Umsetzung: Monitoringphase ab 1.1.2016 Anwendung von RDE Grenzwerten ab Sep. 2017; Beschlüsse vom 28.10.2015 13
HBEFA Handbuch Emissionsfaktoren Datenbank für reale Emissionen für unterschiedlichste Fahr-und Straßenzuständen => Bisherige Abbildung von Realemissionen Grenzwert HBEFA RDE Fahrzyklus auf dem Rollenprüfstand Fahrzyklus auf dem Rollenprüfstand Messungen während Realfahrten NEFZ WLTC ERMES (umfangreicher als NEFZ) PEMS 14
HBEFA Handbuch Emissionsfaktoren Datengrundlage des HBEFA: Rollenprüfstandsmessungen durch unterschiedliche Institutionen aus europäischen Ländern (D, CH, A, N, S, NL ) bilden Basis für Emissionsmodell PHEM (Passenger Car and Heavy Duty Emission Model) Anwendung: lokale Emissions- und Immissionsprognosen Basis für Szenarienberechnungen Basis für andere Emissionsmodelle (z. B. TREMOD, COPERT, Ausbreitungssoftware für Immissionsmodelle) 15
Realemissionen versus Grenzwerte 2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400 200 0 NO x -Diesel Pkw Emissionen [mg/km] Euro 1 Euro 2 Euro 3 Euro 4 Euro 5 Euro 6 Messbedingungen nicht exakt nachvollziehbar Grenzwert HBEFA 3.2 PEMS: JRC PEMS: JRC PEMS: Tüv Nord PEMS: TU Graz PEMS: ICCT PEMS: ICCT PEMS portable Emission measurement system 16
HBEFA Handbuch Emissionsfaktoren Datengrundlage des HBEFA: UFOPLAN 2015 Projekt: Übertragung / Aufbereitung von PEMS Daten für das HBEFA PEMS Messungen von unterschiedlichen Fahrzeugklassen (Pkw, Lkw, LNF) 17
Zusammenfassung Anhaltende Überschreitung NO 2 im Jahresmittel an verkehrsnahen Standorten Realemissionen sind um ein vielfaches höher als Grenzwerte der Typprüfung RDE ist zielführende Maßnahme zur signifikanten Verbesserung der Luftqualität Beide Prozesse sind noch nicht abgeschlossen Ja, RDE stellt eine Lösung für die Zukunft dar Ambitionierte Ausgestaltung für einen Erfolg notwendig 18
Danke für Ihre Aufmerksamkeit! Lars Mönch Christiane Vitzthum von Eckstädt Martin Lange Umweltbundesamt Fachgebiet Schadstoffminderung und Energieeinsparung im Verkehr www.umweltbundesamt.de 19.03.2014 Vortrag FG-Runde 19