(pr) Gemäss diesem Bericht im ETHlife hat die EMPA, gemeinsam mit zwei ETH-Instituten, den Innovationspreis der deutschen Gaswirtschaft 2006 erhalten. Dies für das «Clean Engine Vehicle», ein Gasauto, das fast einen Drittel weniger CO2 produziert, als ein Benziner gleicher Leistung, und dabei immer noch die strengsten Abgasnormen einhält, also z.B. Euro-4.

Gemeinsam mit Volkswagen und Bosch entwickelt die EMPA nun ein Nachfolgeauto, das 40 Prozent weniger CO2 ausstossen als vergleichbare Benziner.

(pr) Grenzwertüberschreitungen bei Feinstaub und Ozon sowie steigende Emissionen von Treibhausgasen – schnell wird bei der Suche nach Schuldigen auf Autos und Lastkraftwagen verwiesen. Doch wie viel trägt der Verkehr überhaupt zur Luftverschmutzung bei? Und wie lässt sich dies abschätzen beziehungsweise berechnen?

Darüber wurde an einer Tagung diskutiert, zu der die Schweizerische Automobiltechnische Gesellschaft (SATG) an die Empa geladen hatte. Über 80 Ingenieure und Fachleute aus dem Automobilbereich erfuhren von Empa-Experten, dass vor allem Klimaanlagen und Kaltstarts zu den Fahrzeugemissionen beitragen.

Feinstaub und Ozon

Die Luftverhältnisse in der Schweiz verbessern sich ständig – ausser in städtischen Ballungszentren. Dort stagnieren laut Christian Bach, Leiter der Empa-Abteilung «Verbrennungsmotoren», in den letzten Jahren insbesondere die Ozon- und Feinstaubwerte auf hohem Niveau. Das liegt vor allem daran, dass heute mehr Autos auf Schweizer Strassen rollen als je zuvor; gegenwärtig verursachen in den Städten immer mehr «sauberere» Autos genauso viel Dreck wie früher wenige «schmutzige».

Vor allem Dieselmotoren stossen winzige Partikel aus, die Рaufgrund ihrer Gr̦sse Рvon der Masse her nicht ins Gewicht fallen, aber wegen ihrer hohen Anzahl von Gesundheitskreisen als bedenklich erachtet werden. 18 Prozent der gesamten Feinstaubbelastung an PM10 Рalso an Partikeln mit einem Durchmesser unter 10 Mikrometer Рkommen direkt aus dem Auspuff.

Diese Partikel dringen bis tief in die Lunge vor – und nicht nur in den oberen Atemtrakt wie die grösseren, mechanisch erzeugten Partikel aus Reifen- oder Bremsabrieb. Atemwegserkrankungen bis hin zu Lungenkrebs können die Folge sein. «Deshalb unterstützen wir den Bund bei der Förderung von Partikelfiltern für den Hauptverursacher, die Dieselmotoren», sagt Bach.

Neben Feinstaub ist in den Städten auch Ozon ein Problem, vor allem im Sommer. Es genüge bei weitem nicht, nur die Vorläufer des Ozons in den Autoabgasen zu reduzieren, weiss Bach. Denn ob sich Substanzen wie Kohlenwasserstoffe und Stickoxide zu Ozon umwandeln, ist von ihrem Mengenverhältnis abhängig. Dieses ist bei sommerlichem Wetter geradezu «ideal» für Ozonbildung – das zeigen Messungen der Empa-Abteilung «Luftfremdstoffe».

Einige der neuen Systeme zur Abgasnachbehandlung führen sogar zu einem Ozonanstieg – und zwar über einen erhöhten Stickstoffdioxid-Anteil bei den Stickoxiden; Stickstoffdioxid ist deutlich reaktionsfähiger als andere Stickoxide, was die Ozonbildung verstärkt.

Treibhausgase: Nur sparsamere Autos helfen wirklich

Beunruhigend ist aber vor allem der Anstieg der Treibhausgase – trotz neuer Gesetze, dem Kyoto-Protokoll und internationalem Druck. Denn klimaschädliche Emissionen lassen sich nicht mit technischen Errungenschaften wie Katalysatoren verhindern. Nur Fahrzeuge mit tieferem Kohlendioxid-Ausstoss könnten den Anstieg bremsen, etwa Autos, die mit Biodiesel aus Raps oder anderen Nutzpflanzen betankt werden können.

Doch was auf dem Papier gut aussieht, hat in der Praxis einen Haken: Bei der Herstellung von Biotreibstoffen entstehen ebenfalls klimawirksame Abgase. Für Christian Bach steht das ehrgeizige Ziel daher fest: «Gleichzeitig mit der Senkung der noch immer zu hohen Partikel- und Stickoxidemissionen müssen zukünftige Autos vor allem eines: sparsamer werden.»

Neue Katalysatoren, neue Problemstellungen

Atemprobleme in der Stadt wegen zu hoher Ozon- und Feinstaubwerte machen neue Abgasreinigungssysteme erforderlich. Vier dieser neuen Systeme zur Abgasnachbehandlung stellte Robert Alvarez vor, der auch in der Empa-Abteilung «Verbrennungsmotoren» arbeitet. Die Schadstoffe werden dabei nicht wie im altbekannten Katalysator kontinuierlich in unschädliche Produkte umgewandelt, sondern in «Speichern» zwischengelagert, die dann in gewissen Abständen «gereinigt» werden. Sprich: Der Motor wird in einen speziellen Betriebszustand versetzt, in dem Partikel verbrannt oder Stickoxide chemisch reduziert werden.

Bei einigen dieser so genannten Regenerationsphasen entstehen allerdings ebenfalls Schadstoffe; zum Beispiel zersetzt der Prozess zwar Partikel, produziert dafür aber Stickstoffdioxide, deren Nachbehandlung wiederum mehr Treibstoff verbraucht. Dies muss bei der Berechnung der Gesamtemissionen berücksichtigt werden.

Um bei Gasfahrzeugen, die wesentlich weniger Kohlendioxid ausstossen als Benziner oder Dieselfahrzeuge, auch die anderen Abgase zu verringern, benötigen sie ebenfalls einen Katalysator. Dieser kann allerdings nicht «eins-zu-eins» von benzinbetriebenen Autos übernommen werden. Denn der Sauerstoffgehalt muss bei Gasfahrzeug-Katalysatoren anders geregelt werden als bei Benzinern. Die Empa-Wissenschaftler arbeiten daher zusammen mit einem deutschen Automobilhersteller derzeit an einem wirksamen Katalysator für Gasfahrzeuge, der exakt auf die Bedingungen des Gasmotors eingestellt ist.

Kaltstarts und Klimaanlagen als Schadstoffsünder

Was tragen Kaltstart und Klimaanlage zu den Autoabgasen bei? «Ob Sie beispielsweise an einem kalten Wintermorgen bei -20 Grad den Motor anlassen oder – bei derselben Temperatur – einen 900 Kilometer entfernten Geschäftspartner besuchen: Die Kohlenwasserstoff-Emissionen sind dieselben», beschreibt Jean-Yves Favez vom Empa-Team «Verbrennungsmotoren» die durch den Kaltstart verursachten Emissionen. Diese fallen prozentual immer mehr ins Gewicht, da die neuen Generationen von Katalysatoren im Normalbetrieb bei Temperaturen über 300 Grad immer weniger Abgase in die Luft lassen.

An warmen Sommertagen trägt jedoch weniger der Kaltstart, sondern vielmehr die Klimaanlage wesentlich zur Abgasbelastung bei. Der bis anhin geschätzte Mehrverbrauch von 1,5 Prozent ist überholt. In den Forschungslabors der Empa wurde schon bei moderaten Temperaturen von unter 20 Grad ein Mehrverbrauch von 2 bis 8 Prozent ermittelt. «Unter 20 Grad die Klimaanlage ausschalten», empfiehlt daher Favez. Die läuft allerdings oft automatisch mit – selbst bei angenehmen Temperaturen um die 20 Grad –, damit die Scheiben bei feuchter Luft nicht beschlagen.

Messen ist nicht gleich Messen

All die Fragen zur Verminderung der Luftschadstoffe können nur dank ausgeklügelter Messtechnik beantwortet werden, was eine ständige Herausforderung für die Empa-Wissenschaftler und -Ingenieure bedeutet. Warum stossen zum Beispiel Autoflotten der Euro-3-Fahrzeugkategorie gemäss einer internationalen Studie durchschnittlich mehr Abgase aus, als dies eine vergleichbare schweizerische Untersuchung ergab?

Offenbar wird im Ausland stärker beschleunigt, und es gibt mehr Wartezeiten an Kreuzungen; dadurch steigen die Emissionen an. Ein solches Fahrverhalten liegt jedenfalls den Fahrzyklen in den Messreihen der internationalen Studie zu Grunde. Ob das dadurch simulierte Fahrverhalten der KollegInnen im Ausland realistisch(er) ist, kann Martin Weilenmann, stv. Abteilungsleiter «Verbrennungsmotoren», nicht mit Gewissheit sagen. «Es ist ziemlich schwierig, das reale Fahrverhalten zu simulieren».

Doch selbst wenn diesem auf dem Rollprüfstand recht nahe gekommen wird, ist das Messen der Abgase alles andere als trivial. Bei herkömmlichen Messungen werden die Abgase während eines Fahrzyklus in Plastikbeuteln gesammelt und danach gemessen. Dies liefert daher nur einen Durchschnittswert; die Abgasexperten können allerdings nicht sagen, unter welchen Fahrbedingungen der jeweilige Schadstoff in welchen Mengen entstanden ist. Deshalb misst das Empa-Team um Martin Weilenmann und Christian Bach zehnmal pro Sekunde die wichtigsten Substanzen.

Anhand dieser Daten haben die Forschenden ein Abgasmodell (DIVEM für «Dynamic Instantaneuous Vehicle Emission Model») entwickelt, das die Abschätzung von Emissionen für verschiedene Fahrsituationen ermöglicht, ohne dass jede einzelne davon gemessen wurde. Mit den vorläufigen Ergebnissen ist Weilenmann zufrieden. «Die Werte der Kontrollmessungen entsprechen fast überall den Werten unseres Computermodells».

Autor: Manuel Martin

Weitere Informationen:
Christian Bach, Abteilungsleiter Verbrennungsmotoren, Tel. +41 44 823 41 37, christian.bach@empa.ch
Dr. Martin Weilenmann, Verbrennungsmotoren, Tel. +41 44 823 46 79, martin.weilenmann@empa.ch

(pr) Die synthetischen Biokraftstoffe sind aus ihrer nur Experten bekannten Nische herausgetreten und werden von einer breiten Öffentlichkeit wahrgenommen. Neue technologische Ansätze befinden sich in der Umsetzung und auch die Frage, wie viel Fläche für die Produktion der Biomasse zur Verfügung steht und wie diese ökologisch verträglich angebaut werden kann, wird zunehmend diskutiert. Schließlich nehmen BtL-Kraftstoffe auf der Agenda von Politik und Automobilindustrie einen festen Platz ein: Die EU-Biokraftstoffstrategie will Forschung und Entwicklung bei den Biokraftstoffen der zweiten Generation, zu denen BtL-Kraftstoffe gehören, verstärkt vorantreiben.

Dies das Fazit des 2. Internationaler BtL-Kongress in Berlin. Als Mitveranstalter des Kongresses betonen DaimlerChrysler und Volkswagen die Bedeutung von regenerativen Kraftstoffen aus Biomasse als Beitrag zur nachhaltigen Mobilität.

Die DaimlerChrysler AG untermauerte auf dem Kongress das Bekenntnis zur Förderung von Biokraftstoffen und gabt einen Ãœberblick über Erfahrungen aus dem Einsatz von Biokraftstoffen sowie Herausforderungen in der Motorenentwicklung. «Moderne, leistungsstarke und saubere Motoren brauchen moderne und saubere Kraftstoffe, die im Idealfall aus regenerativen Ressourcen gewonnen werden», sagte Dr. Hans-Otto Herrmann, Leiter verbrennungsmotorische Antriebe der DaimlerChrysler AG. In Ergänzung zur Weiterentwicklung von Fahrzeugen und Motoren fördert das Unternehmen deshalb im Interesse von optimalem Ressourceneinsatz und Klimaschutz die Nutzung des Potenzials regenerativer Kraftstoffe als Alternative zu fossilen Energieressourcen. «Nur in Verbindung mit weiterentwickelten Kraftstoffen lassen sich Verbrauch und Emissionen weiter reduzieren», sagte Dr. Herrmann. «Wir begrüßen deshalb den unternehmensübergreifenden Dialog und Projekte zur Förderung regenerativer Kraftstoffe, zu denen wir gerne unseren Beitrag leisten.»

«Nachhaltigkeit ist ein wesentlicher Bestandteil der Unternehmenspolitik von Volkswagen», so Dr. Wolfgang Steiger, Leiter Antriebsforschung der Volkswagen AG. «Deshalb setzt Volkswagen auch künftig auf noch verbrauchs- und emissionsärmere, aber trotzdem leistungsfähige Motoren und arbeitet intensiv mit an der Entwicklung und Herstellung umweltverträglicher und damit nachhaltiger BtL-Kraftstoffe.» Steiger erinnerte außerdem daran, dass zur Unterstützung der bevorstehenden Markteinführung von BtL- und weiteren Biokraftstoffen der 2. Generation jetzt die richtigen politischen Rahmenbedingungen geschaffen werden müssen.

DaimlerChrysler und Volkswagen unterstützen die Nutzung und Entwicklung regenerativer Kraftstoffe in unterschiedlichen Partnerschaften und Allianzen. Als Mitglied der «Alliance for Synthetic Fuels Europe» (ASFE) betonen DaimlerChrysler und Volkswagen sowie weitere Automobilhersteller und Mineralölunternehmen die strategische Bedeutung von synthetischen Kraftstoffen im Hinblick auf
die Herausforderungen in Energieversorgung und Umweltschutz. Die Allianz wurde im März 2006 von DaimlerChrysler, Renault, Royal Dutch Shell, Sasol Chevron und Volkswagen in Brüssel gegründet. Ziele von ASFE sind, Aktivitäten zur nachhaltigen Mobilität zu unterstützen und damit die Nutzung von synthetischen Kraftstoffen weiter voranzutreiben.

Auch Mineralölindustrie und Anlagenbau beteiligen sich an der Allianz für den neuen Sprit und
leisten ihren Beitrag zur weiteren Entwicklung. Und nicht zuletzt die Forschung aus Bereichen wie den Agrar- und Forstwissenschaften bis hin zur Verfahrenstechnik und Motorenentwicklung arbeitet daran, Antworten auf die noch offenen Fragen zu finden.

Andreas Schütte, Geschäftsführer der Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e.V. (FNR), unterstrich die grundlegenden Vorteile, die BtL-Kraftstoffe so interessant machen: Nicht nur das Biomassespektrum zu ihrer Herstellung ist breit – mit knapp 4.000 Litern Dieseläquivalent pro Hektar erzielen sie einen besonders hohen Flächenertrag und bieten ein großes Potenzial zur Substitution fossiler Kraftstoffe. Bei der Verbrennung wird nur das Kohlendioxid frei, das die Biomasse zuvor im Wachstum gespeichert hat und da der Herstellungsprozess durch die Nutzung anfallender Nebenprodukte weitestgehend energieautark erfolgt,
entstehen auch hierbei kaum zusätzliche CO2-Emissionen. Schließlich lassen sich BtL-Kraftstoffe an die Erfordernisse moderner Motoren anpassen – man spricht in diesem Zusammenhang auch von Designerkraftstoffen, die besonders abgas- und rußpartikelarm verbrennen.

Auf dem Kongressprogramm stand auch das Thema Biomassebereitstellung, bei dem es unter anderem um Fragen der Logistik, der Möglichkeiten eines internationalen Biomassehandels und der Nachhaltigkeit des Anbaus geht.

Ein Schwerpunkt im Programm widmete sich der Anlagentechnik, die in Beiträgen der Choren Industries GmbH, der TU Bergakademie Freiberg und des Forschungszentrum Karlsruhe behandelt wird. Diese drei Akteure betreiben bereits Versuchsanlagen oder bereiten wie die Choren Industries GmbH die Inbetriebnahme einer Demonstrationsanlage mit einer Kapazität von 15.000 t BtL-Diesel/a für das Jahr 2007 vor.

Volkswagen, DaimlerChrysler und Bosch berichteten im Anschluss über die Erfahrungen der Automobil- und Zulieferindustrie mit synthetischen Kraftstoffen.

Schließlich ging es um die Rolle, die BtL-Kraftstoffe in den Zukunftsstrategien von Politik, Automobil- und Mineralölwirtschaft spielen. Das Deutsche Bundeslandwirtschaftsministerium (BMELV) will bei der Forschungsförderung die einzelnen Stufen des Gesamtprozesses nicht losgelöst voneinander untersuchen; vielmehr sollen Lösungsansätze für alle Stufen mit der Zielsetzung gefördert werden, am Ende eine ökonomisch und ökologisch optimierte Prozesskette zu erhalten, die auch für die Landwirtschaft zusätzliche Wertschöpfung ermöglicht.

Die Referentenbeiträge werden in Kürze auf www.fnr.de/btl-congress veröffentlicht.

21. Oct 2006–10:15—12:15

(XL) Die Schweizer Forschung spielt eine wichtige Rolle als Know-How lieferant für die Automobilindustrie. Das Programm ’scope34 – innovation partnerships for the automotive industry› sucht proaktiv die Beteiligung von Schweizer Hochschulen um Wachstumschancen in der Automobilindustrie wahrzunhemen und Möglichkeiten zur Zusammenarbeit mit Schweizer Zulieferern zu entwickeln.

Am 12. Oktober 2006 findet das scope34 Kick-off-Meeting für Hochschulinstitute statt (10:15-12:15 h mit anschliessendem Mittagessen). Themen sind:

• Vorstellung von scope34
• Beteiligung von Hochschulinstituten: Potenziale, Interessen
• Förderung von Forschungs- und Technologietransfer im Bereich Automobil
• Praxis am Beispiel EMPA Motorenlabor

Details bei p.troxler@scope34.org

(pr) 48 Unternehmen haben eine Erklärung zur Gründung einer Gemeinsamen Europäischen Technologieinitiative (Joint Technology Initiative – JTI) unterzeichnet.

JTI sind langfristig angelegte öffentlich-private Partnerschaften, die die Technologie in bestimmten Bereichen vorantreiben sollen. Sie werden von der Europäischen Kommission und von der Europäischen Investitionsbank (EIB) finanziell gefördert. Allerdings ist nur eine begrenzte Anzahl von JTI vorgesehen.
Laut Umsetzungsplan beträgt der Gesamthaushalt für die JTI 6,7 Milliarden Euro für 2007 bis 2015, die gemeinsam vom öffentlichen und vom privaten Sektor zur Verfügung gestellt werden sollen.

EU Press Release

12. Oct 2006—13. Oct 2006

(XL) Sicherheit in der automobilen Informationstechnologie aber auch Informationstechnologie als Sicherheitsrisiko beim Fahrzeugbau, das sind aktuelle Themen im Automobilbau. Diese Themen stehen im Mittelpunkt der Tagung Automotive – Safety & Security 2006 vom 12. bis 13. Oktober an der Universität Stuttgart.

Der Automobilbau ist ein wirtschaftlicher Bereich mit einem geschätzten Marktvolumen für elektronische Komponenten im Jahr 2010 von über drei Mrd. Euro. Dabei wird Software immer funktionsrelevanter, gleichzeitig steigen aber die Probleme in der Softwareentwicklung und -wartung drastisch an, Ausfälle der Betriebssoftware bei neuesten Modellen und Rückrufaktionen beeinträchtigen die Branche, die in zukünftigen Funktionsreduktionen eine schnelle, aber unbefriedigende Lösung sucht.

Bei der Tagung vermitteln Fachleute aus Forschung, Entwicklung und Industrie moderne und in der Praxis erprobte Konzepte und Methoden, um diesen Problemen zu begegnen. Teilnehmer aus Hochschulen, Forschungs-einrichtungen, der IT-anwendenden Industrie (Elektro-, Automobilindustrie) sowie der IT-herstellenden Industrie (Software, Elektronik, Automation, Dienstleistungen) und weitere Branchen treffen sich zu einem intensiven Gedankenaustausch am 12. und 13. Oktober an der Universität Stuttgart. Erwartet werden rund achtzig Teilnehmer.

Veranstalter sind die Universität Stuttgart, der Fachbereich Sicherheit der Gesellschaft für Informatik (GI), die Gesellschaft für Mess- und Automatisierungstechnik im VDI/VDE sowie eine Reihe von Fachgruppen.
Weitere Informationen:
http://www.automotive2006.de – Infos zur Tagung