Aufrufe
vor 5 Monaten

06 | 2019

  • Text
  • Anforderungen
  • Deutschland
  • Energie
  • Sensoren
  • Luft
  • Wasser
  • Emissionen
  • Unternehmen
  • Juni
  • Umweltmagazin

Luft Alte Diesel sind

Luft Alte Diesel sind nicht immer Stickoxid-Schleudern Wird ein Fahrzeug wenig gefahren, können Schadstoffemissionen, die während dessen Herstellung und Entsorgung entstehen, höher sein als jene im Betrieb. Dieselfahrer mit geringer Fahrleistung laufen somit Gefahr, durch vorzeitigen Fahrzeugwechsel höhere Stickstoffoxidemissionen zu verursachen. Variante Variante Variante 1 2 3 Nicht erst seit dem Aufdecken des Skandals wegen zu hoher Emissionen von Stickoxiden (NO x ) von Diesel- Pkw werden die NO x -Belastungen in deutschen Ballungsräumen als gesundheitliche Belastung für den Menschen öffentlich diskutiert. Diese Emissionen treten in allen Verbrennungsprozessen auf. Erst bildet sich Stickstoffmonoxid (NO), das sofort durch in der Luft enthaltenen Sauerstoff zu Stickstoffdioxid (NO 2 ) oxidiert wird. In Deutschland trägt der Verkehrssektor laut Umweltbundesamt an der Gesamtbelastung an NO x -Emissionen mit 40 Prozent die Emissionen bei Fahrzeugwechsel nach Stilllegung Emissionsverhältnis Fahrzeugwechsel / Weiterbetrieb Jährliche Fahrleistung Gesamte Fahrleistung Fahrleistung bis Stilllegung Emissionen Diesel Emissionen Neuwagen f f · t L F S E D E N E S E S / E D km/a km km g g g % 2.500 25.000 12.500 33.310 17.960 33.865 102% 7.500 75.000 37.500 67.010 20.960 52.215 78% 15.000 150.000 75.000 117.560 25.460 79.740 68% 2.500 25.000 12.500 26.460 20.660 31.790 120% 7.500 75.000 37.500 46.460 29.060 45.990 99% 15.000 150.000 75.000 76.460 41.660 67.290 88% 2.500 25.000 12.500 22.710 22.306 30.738 135% 7.500 75.000 37.500 35.210 30.706 41.188 117% 15.000 150.000 75.000 53.960 43.306 56.863 105% Basisdaten für den vorzeitigen Ersatz eines Euro 4-Dieselfahrzeugs in drei Varianten (siehe Text). Datengrundlage Hauptlast. Darunter tragen Fahrzeuge mit Dieselantrieb besonders viel bei. Insbesondere Pkw-Fahrzeuge der Euro 5-Norm überschreiten den am Rollenprüfstand vorgegebenen Emissionsgrenzwert von 0,180 g/km im Realbetrieb deutlich. In Folge davon tragen diese Fahrzeuge auch zur Überschreitung des gesetzlichen NO x - Jahresgrenzwerts von 0,04 g/m3 in vielen deutschen Großstädten bei. Durch Klagen der Deutschen Umwelthilfe ist es in vielen Innenstädten, in denen der Grenzwert überschritten wird, zu Fahrverboten älterer Dieselfahrzeuge (Euro 3-, Euro 4- und Euro 5-Norm) gekommen. -> Für Emissionen beim Fahren wird auf die NO x -Emissionsmessungen verschiedener Pkw im Realbetrieb zurückgegriffen. Diese Daten sind im Handbuch Emissionsfaktoren des Straßenverkehrs (HBEFA) nachzulesen, die von der TU Graz sowie den beiden Beratungsunternehmen MK Consulting GmbH und INFRAS für das Umweltbundesamt ermittelt wurden. -> Die Berechnung der Emissionen bei Herstellung und Entsorgung eines Pkw erfolgen mit der ecoinvent-Datenbank version 3.3, einer international anerkanntem Sachbilanz- Datenbank aus der Schweiz. Hierbei betragen die NO x -Emissionen bei der Produktion eines Dieselfahrzeugs von einem Gewicht von 1.314 kg (E PD ) bei dem deutschen Stromund Wärmemix von 2014 etwa 16.460 g NO x . Die NO x -Emissionen bei der Herstellung eines Neufahrzeugs (E PN ) bei gleichem Fahrzeuggewicht hängen in Deutschland maßgeblich vom Anteil der Braunkohle- und Steinkohleverstromung am Stromerzeugungsmix ab, der sich in den letzten Jahre kaum verändert hat. Hier wurden keine Unterschiede zwischen den Herstellungsjahren vorgenommen. Die bei der Entsorgung eines Fahrzeugs auftretenden NO x -Emissionen sind auch wegen der hohen Recyclingquote des Fahrzeugmaterials gering und werden mit 0 g NO x angesetzt. Tabelle: Jens Buchgeister & Franz Trieb Dies war für uns Anlass, eine Lebenszyklusanalyse hinsichtlich des Gesamtausstoßes an NO x durchzuführen, die auch die Herstellung der betroffenen Fahrzeuge in Deutschland in den Blick nimmt. Ob eine Gesamtminderung dieser Emissionen durch das Fahrverbot für Dieselfahrzeuge erreicht wird, hängt von der Fahrleistung, dem Zeitpunkt der Stilllegung und den spezifischen Emissionen der Alt- und Neufahrzeuge ab und kann nicht grundsätzlich als gegeben angenommen werden. Drei Fallbeispiele In jedem der Beispiele beträgt die mittlere Betriebsdauer der Fahrzeuge zehn Jahre und das Diesel-Fahrzeug wird fünf Jahre nach Inbetriebnahme stillgelegt. • Variante 1: Ein Euro 4-Diesel-Altwagen emittiert 0,674 g NO x /km, wird durch einen neuen Euro 6d-Temp- Benziner mit 0,06 g NO x /km ersetzt. • Variante 2: Ein Euro 4-Diesel-Pkw wird durch einen neuen Diesel nach Abgasnorm Euro 6d-Temp ersetzt. Die NO x -Emissionen des alten Pkw betragen 0,4 g/km. Diesen Wert hat der ADAC im Rahmen der seit 2016 durchgeführten Eco-Tests im Fahrbetrieb bei einigen Euro 4-Dieselmodellen im Fahrbetrieb gemessen. • Variante 3: Ein Euro 4-Diesel-Pkw wird durch einen neuen Diesel nach Abgasnorm Euro 6d-Temp ersetzt. Die NO x -Emissionen des Fahrzeugs liegen bei 0,25 g/km – auch ein Wert, den der ADAC während der Eco-Tests gemessen hat. Das Herstellungsgewicht des Benzinund Diesel-Pkws wurde in den ersten beiden Austauschbeispielen gleich gehalten, wodurch bei deren Herstellung jeweils 16.460 g an NO x -Emissionen entstehen. Im dritten Beispiel ist der Neuwagen um zehn Prozent schwerer, so dass auch die NO x -Emissionen in der Produktion des Fahrzeugs um 10 Prozent auf 18.110 g ansteigen. Wie viel NO x nun in diesen drei Fällen über den gesamten Lebenszyklus emittiert werden, wurde für unterschiedliche Fahrleistungen durchgerechnet (siehe Tabelle 1). Es zeigt sich, dass im ersten Beispiel die NO x -Emissionen um 46 UmweltMagazin Juni 2019

Luft Die Rechnung Die Gesamtemission eines Fahrzeugs kann bis zum Ende seiner Betriebsdauer t L mit Daten unter Berücksichtigung der jährlichen Fahrleistung f des Nutzers in km/Jahr wie folgt berechnet werden. Die Ergebnisse der Berechnungen werden in Gramm NO x angegeben: E D = f · t L · e BD + E PD Gl.1 E N = f · t L · k · e BN + E PN Gl.2 Die Annahme ist, dass die Betriebsdauer beider Fahrzeuge gleich ist und zehn Jahre beträgt. E D bezeichnet die realen Emissionen des Dieselfahrzeugs, E N die des neuen Fahrzeugs. e BD bezeichnet die NO x -Emissionen eines Dieselfahrzeugs in g/km, e BN die des neuen Fahrzeugs; E PD die NO x -Emissionen bei Herstellung und Entsorgung des Dieselfahrzeugs, E PN die des neuen Fahrzeugs. Der Konformitätsfaktor k hat die EU-Kommission zeitlich befristet eingeführt. Er wird genutzt, um die Abgasmessungen bei Euro 6d und 6d-Temp-Fahrzeugen am Rollenprüfstand zu den erlaubten im Fahrbetrieb – den Real Driving Emissions (RDE) – umzurechnen. Der Vorteil: Der Euro 6-Grenzwert von 0,08 g NO x /km braucht nicht geändert zu werden. Die Norm Euro 6d-Temp gilt seit September 2017 für neue Fahrzeugtypen und muss von September 2019 an für Neuzulassungen eingehalten werden. Da gegenüber dem Grenzwert auf dem Rollenprüfstand bei mobilen Emissionsmessungen auf der Straße unter anderem durch Messfehler sowie nach Verkehrsfluss, Außentemperatur und Wegprofil die Emissionswerte sehr variieren, gibt der Konformitätsfaktor k an, um das wie viel fache der 0,08 g NO x -Grenzwert im Realbetrieb überschritten werden darf. Er beträgt derzeit für Euro 6d-Temp Fahrzeuge k = 2,1, so dass der Grenzwert 0,168 g/km beträgt. Ab 2020 tritt die Euro 6d-Norm in Kraft, in der der k-Wert auf 1,5 reduziert wird. Für den Wechsel zu einem Benzinfahrzeug wurde im Fall 1 ein Konformitätsfaktor von k = 1,0 angenommen. Das heißt, hier wird unterstellt, dass das neue Fahrzeug tatsächlich den Normwert erreicht, obwohl im Fahrbetrieb 0,126 g/km zugelassen sind. Die Gesamtemissionen des Dieselfahrzeugs bis zur Stilllegung bildet E DS ab, diese betragen: E DS = f · t S · e BD + E PD Gl.3 Hierbei beschreibt t S den Zeitraum des Dieselfahrzeugs vom Kauf bis zur Stilllegung, der auf 5 Jahre festgelegt wurde. Die Emissionen des Neuwagens ab dem Zeitpunkt der Stilllegung t S bis zum Ende der ursprünglichen Betriebsdauer des Dieselfahrzeugs t L betragen: E NS = f · (t L – t S ) · k · e BN + E PN · (1 – t S /t L ) Gl.4 Durch Multiplikation mit dem Faktor (1 – t S /t L ) werden die Emissionen bei der Produktion des Neuwagens E PN nur auf die Restbetriebszeit des Dieselfahrzeugs angerechnet. Die Emissionen im Falle einer vorzeitigen Stilllegung des Dieselfahrzeugs berechnen sich aus der Summe der Emissionen des Dieselfahrzeugs und der des Neuwagens zu: E S = E DS + E NS Gl.5 Die Emissionen bei vorzeitiger Stilllegung (E S ) können nun ins Verhältnis gesetzt werden zu den Emissionen, die im Fall eines normalen Weiterbetriebs des Dieselfahrzeugs (E D ) laut Gleichung 1 emittiert worden wären. gesetzlich gültigen Konformitätsfaktor 2,1 weist höhere maximal zulässige Emissionen von etwa 0,168 g/km statt den 0,06 g/km des Benzinfahrzeugs auf (Beispiel 2). Das Verhältnis wird auch schlechter, wenn das Altfahrzeug fast normgerechte Emissionen aufweist oder das Neufahrzeug etwas schwerer ist und damit höhere NO x -Emissionen bei dessen Herstellung anfallen (Beispiel 3). Die Lebenszyklusbetrachtung stellt somit die grundsätzliche Wirksamkeit eines Fahrverbots für Dieselfahrzeuge zur Minderung der NO x -Gesamtbelastung in Frage. Sie zeigt , dass bei Innenstadt- Fahrverboten eine Ausnahmeerlaubnis für Dieselfahrer mit nachweislich geringer jährlicher Fahrleistung im Sinne der Gesamtbelastung sinnvoll wäre. Privatleute, die sich der Umwelt zuliebe ein teureres Dieselfahrzeug geleistet haben und dieses sparsam verwenden, sind sicherlich nicht die primäre Zielgruppe des Fahrverbots, da sie durch ihr Verhalten inner- und außerhalb der von Fahrverboten betroffenen Innenstädte einen positiven Beitrag zum Umweltschutz leisten. Dieser Beitrag würde durch einen erzwungenen vorzeitigen Fahrzeugwechsel aufgrund der zusätzlichen Emissionen bei der Fahrzeugherstellung in Frage gestellt. Faktisch würden durch das Fahrverbot viele Dieselfahrer zur Verursachung zusätzlicher und unnötiger NO x -Emissionen gezwungen, die bei der vorzeitigen Herstellung von Neufahrzeugen anfallen. Diese Aussage gilt anlog für die CO 2 – und Feinstaubemissionen. knapp ein Drittel sinken, wird der durchschnittliche Euro 4-Diesel 15.000 km pro Jahr gefahren und gegen einen neuen Benziner des gleichen Gewichts getauscht. Wird ein Fahrzeug nur 2.700 km jährlich gefahren und aufgrund des Dieselverbots vorzeitig gegen einen Benziner getauscht kommt es zu keiner Gesamtemissionsminderung. Sind die Fahrleistungen geringer als 2.700 km im Jahr, kommt es durch den Kauf eines Neuwagen sogar zu einem Anstieg der gesamten NO x -Emissionen. Dies wirkt sich insbesondere in Städten aus, in denen Neuwagen produziert werden Noch schlechter stellt sich das Verhältnis beim Tausch eines Euro 4-Die- selfahrzeugs gegen ein anderes Dieselfahrzeug dar. Ein Fahrzeug nach Euro 6d-Temp-Norm mit 0,08 g/km und dem Jens Buchgeister, Institut für Technikfolgenabschätzung und Systemanalyse (ITAS) am Karlsruher Institut für Technologie (KIT), Jens jens.buchgeister@kit.edu & Franz Trieb, Experte für Energiesystemanalyse, Stuttgart Wassernebel bindet Staub! Tunnelbau / Unter Tage Papier-Recycling Metallrecycling Stahlwerke Steinbrüche Betonwerke +49 (0)6763 960786 Bauschuttrecycling Müllverbrennungsanlagen Hafenkräne Abbau von Kohle UmweltMagazin Juni 2019 NEBOLEX Umwelttechnik GmbH

Ausgabenübersicht