Realemissionsmessungen an Kraftfahrzeugen

Im Straßenverkehr betriebene Verbrennungsmotoren emittieren Luftschadstoffe und klimawirksame Treibhausgase in die Umgebungsluft. Die Luftschadstoffe haben einen negativen Einfluss auf die Luftqualität und damit auch auf die menschliche Gesundheit. Aus diesem Grund sind die pro Fahrzeugkilometer ausgestoßenen Mengen für bestimmte Luftschadstoffe gesetzlich beschränkt; seit einigen Jahren für neue Pkw auch im praktischen Betrieb auf der Straße. Viele weitere vom Verkehr ausgestoßene Emissionen sind hingegen nicht limitiert oder deren chemische Zusammensetzung und Wirkung sind noch gar nicht bekannt.

Die aktuell gültige Abgasklasse für Neufahrzeuge ist die EU-weit gültige Euro 6d für Personenkraftwagen (Pkw) und leichte Nutzfahrzeuge (LNfz.) bzw. Euro VI E für schwere Nutzfahrzeuge (SNfz.). Beispiele für gasförmige regulierte Schadstoffe sind Stickstoffoxide (NO_x = NO + NO₂), Kohlenstoffmonoxid (CO) und Kohlenwasserstoffe (HC). Partikelemissionen werden regulatorisch nicht in ihre chemischen Bestandteile unterteilt, sondern lediglich in Anzahl (PN) und Gesamtmasse (PM) gesetzlich begrenzt. Die Links zu den aktuellen Abgasnormen für die jeweilige Fahrzeugkategorie finden sie rechts.

Zwischen Ergebnissen von Messungen auf einem Rollenprüfstand und im praktischen Betrieb auf der Straße wurden in der Vergangenheit insbesondere bei Stickoxiden (NO_x) von Diesel-Pkw zum Teil große Unterschiede festgestellt. Die Bundesregierung ist verpflichtet, die realen Klimagas- und Luftschadstoffemissionen des Straßenverkehrs regelmäßig in hoher Qualität zu erfassen, zu dokumentieren und entsprechend der internationalen Verpflichtungen zu berichten (z. B. im Rahmen der Klimarahmenkonvention der Vereinten Nationen und dem Kyoto-Protokoll sowie dem Genfer Übereinkommen über weiträumige grenzüberschreitende Luftverunreinigungen). Dafür sind Emissionsmessungen direkt an Fahrzeugen notwendig, um unabhängig von Herstellern und Fahrzeugnutzern belastbare Daten zu den tatsächlich auftretenden Emissionen – den sogenannten Realemissionen – zu erheben. 

Die Messdaten werden in Zusammenarbeit der Länder Deutschland, Österreich, Schweiz, Frankreich, Schweden und Norwegen erhoben, weiterverarbeitet und im Handbuch für Emissionsfaktoren des Straßenverkehrs (HBEFA) veröffentlicht. Die HBEFA-Datenbank wird EU-weit genutzt, um Emissionsfaktoren für die verschiedenen Luftschadstoffe, Treibhausgase und den Kraftstoffverbrauch von Kraftfahrzeugen für realistische Fahrsituationen detailliert zu bestimmen. 

Als eine wichtige Grundlage für die oben genannten Anwendungsbereiche muss das HBEFA zeitnah zum bzw. nach Inkrafttreten neuer Abgasgesetze für Kraftfahrzeuge bzw. zur Markteinführung entsprechender Fahrzeuge aktualisiert werden. Die Qualität der auf dem HBEFA basierenden Modelle (z. B. Transport Emission Model/ TREMOD) und aus diesen abgeleitete Aussagen hängen maßgeblich von der Qualität der Emissionsfaktoren und der diesen zu Grunde liegenden Messergebnissen ab. 

HBEFA nutzt sowohl Daten von Messungen realitätsnaher Zyklen auf Rollenprüfständen (z. B. ERMES chassis dynamometer test cycle) als auch solche von Messfahrten im praktischen Betrieb auf der Straße (Real Driving Emission/RDE), bei denen mobile Emissionsmesstechnik (Portable Emission Measurement System/PEMS) zum Einsatz kommt. Rollenprüfstandsmessungen bleiben im vorliegenden Projekt als vergleichbare Referenz stets Teil der Messprozedur. Gleichzeitig bieten Prüfstandsmessungen die Möglichkeit, nicht-limitierte Schadstoffe mit noch nicht für RDE-Fahrten angewendeter Messtechnik zu bestimmen.

Das Ziel des Projektes ist die Verbesserung der Qualität von Emissionsfaktoren bei Pkw, leichten und schweren Nutzfahrzeugen (LNfz. und SNfz.) durch Erweiterung der Datenbasis für sowohl limitierte als auch nicht-limitierte Luftschadstoffe und Treibhausgase. Gleichzeitig soll Datenbedarfen im HBEFA bei verschiedenen Emissionsfaktoren für bestimmte Fahrzeugsegmente nachgekommen werden. Dazu werden im Projekt hauptsächlich Messungen der Abgasemissionen im praktischen Fahrbetrieb durchgeführt (RDE-Messungen), die anschließend und außerhalb dieses Projekts von Partnern des HBEFA betreuenden Konsortiums für die Bereitstellung aktueller Emissionsfaktoren genutzt werden.

Zur besseren Strukturierung der einzelnen Teilaufgaben wurde das Projekt getrennt in Messpakete (Lose) ausgeschrieben und an verschiedene Auftragnehmer vergeben:

• Los 1: Rollenprüfstands- und PEMS-Messungen von Luftschadstoffen und Klimagasen an SNfz. (optional: Messung von nicht-limitierten Spezies auch im praktischen Betrieb)
• Los 2a: Rollenprüfstands- und PEMS-Messungen von Luftschadstoffen und Klimagasen an PKW/LNfz. exkl. Messung von nicht-limitierten Spezies im praktischen Betrieb
• Los 2b: Rollenprüfstands- und PEMS-Messungen von Luftschadstoffen und Klimagasen an Pkw/LNfz. inkl. Messung von nicht-limitierten Spezies im praktischen Betrieb.

Von 2017 bis 2021 hat das Umweltbundesamt ein Vorläuferprojekt durchgeführt, jedoch mit anderen untersuchten Fahrzeugen und detaillierteren Fragestellungen.

Auftragnehmer

• Technische Universität Graz vertreten durch Forschungsgesellschaft für Verbrennungskraftmaschinen und Thermodynamik mbH (Lose 1/2a/2b)
• TÜV NORD Mobilität GmbH & Co. KG (Los 2/3)Technische Universität Dresden vertreten durch Institut für Automobiltechnik Dresden (IAD) (Lose 2a/2b)

Zwischenergebnisse aller Messungen der verschiedenen Losabrufe werden in Zukunft hier dokumentiert und kontinuierlich veröffentlicht.