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Rubrik: Tagesberichte |
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ETH/Empa: Vielversprechende Resultate mit Gasmotor Diesel, Benzin oder Erdgas? | |
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Dieselmotoren sind nicht so sauber wie Benzinmotoren, brauchen aber weniger Treibstoff als letztere. Doch die Benzinmotoren holen auf. Sehr gut schneiden Fahrzeuge ab, die mit Erd- oder sogar mit Biogas betrieben werden. Das Ziel eines neuen, gemeinsamen Projektes von Empa und ETH Zürich ist es, den CO2-Ausstoss des Gasmotors im Vergleich zu einem Benzinmotor um mindestens 40 Prozent zu reduzieren. Von Lukas Denzler Wer sich ein umweltfreundliches Auto kaufen will, hat es nicht einfach. Die Empfehlungen der vom Bundesamt für Energie lancierten Energieetikette und der VCS-Auto-Umweltliste stimmen mit Ausnahme des Spitzenreiters Toyota Prius, eines Hybridfahrzeugs, nämlich überhaupt nicht überein. Bei der Energieetikette machen Dieselfahrzeuge das Rennen, bei der VCS-Auto-Umweltliste ausschliesslich Benzinfahrzeuge. Der Grund: Für die Beurteilung kommen unterschiedliche Kriterien zur Anwendung. Während der VCS Treibstoffverbrauch, Schadstoff- und Lärmemissionen bewertet, orientiert sich die Energieetikette an den CO2-Emissionen. Dieselmotoren emittieren heute rund 15 Prozent weniger CO2 als vergleichbare Benzinmotoren. Dies erklärt die gute Bewertung der Dieselfahrzeuge durch die Energieetikette. Die Autoindustrie und teilweise auch Politiker möchten deshalb Dieselautos fördern. Strenge Vorschriften machen Diesel zu schaffen Konstantinos Boulouchos, Professor am Institut für Energietechnik der ETH Zürich und Leiter des Laboratoriums für Aerothermochemie und Verbrennungssysteme, ist jedoch skeptisch, was eine Förderung des Diesels durch die Politik betrifft. „Die immer strengeren Schadstoffvorschriften werden für den Dieselmotor zum Problem“, sagt Boulouchos. Die heute noch relativ hohen Stickoxid- und Partikelemissionen könnten technisch zwar verringert werden. Doch damit verbunden sei eine Zunahme des CO2-Ausstosses um einige Prozente. Konstantinos Boulouchos rechnet vor: „Der Partikelfilter erhöht den Verbrauch um 2 Prozent und die Behandlung der Stickoxide schlägt mit bis zu 5 Prozent zu Buche“. Somit verringere sich der Vorteil der Dieselmotoren bei den CO2-Emissionen auf 5 bis 10 Prozent. Dennoch setzt die europäische Autoindustrie auf den Diesel. Die EU hat mit den Autoherstellern vereinbart, dass der durchschnittliche CO2-Austoss bis 2008/09 auf 140 Gramm pro Kilometer gesenkt werden soll.(1) Erdgas reduziert Emmissionen massiv Ob die Rechnung der Autoindustrie mit den Dieselfahrzeugen jedoch aufgeht, ist offen. Experten gehen nämlich davon aus, dass in den nächsten Jahren vor allem bei den Benzinmotoren weitere Fortschritte – insbesondere durch eine verbesserte Einspritztechnik und variable Ventilsteuerung – erzielt werden. Konstantinos Boulouchos rechnet bei den Benzinmotoren mit einer Reduktion des CO2-Ausstosses von 7 bis 8 Prozent (auch ohne Hybridtechnik). Damit würden diese mit den Dieselmotoren ungefähr gleichziehen. Als förderungswürdig bezeichnet Konstantinos Boulouchos jedoch Fahrzeuge mit Erdgasantrieb. Eindrücklich sind die Ergebnisse des von der Empa und der ETH gemeinsam durchgeführten Projektes CEV (Clean Engine Vehicle). Die Forscher konnten zeigen, dass mit solchen Antrieben extrem niedrige Schadstoff- und CO2-Emissionen erreicht werden können. Die Schadstoffe lagen unter den strengen kalifornischen Grenzwerten für Super-Ultra-Low-Emissions-Vehicles (SULEV) und beim CO2 betrug die Einsparung 30 Prozent. Potenzial nicht ausgeschöpft Für Christian Bach, Leiter der Abteilung Verbrennungsmotoren an der Empa in Dübendorf, haben Gasmotoren das Potenzial, nicht nur wenig CO2 auszustossen, sondern zu einem relativ günstigen Preis auch sehr sauber zu werden. Heute werde dieses Potenzial jedoch noch nicht ausgeschöpft, weil Motorentechnologien und Katalysatoren eingesetzt würden, die eigentlich für Benzinmotoren entwickelt worden sind. Christian Bach: „Die Abgase eines Gasmotors unterscheiden sich von denjenigen eines Benzinmotors. Deshalb braucht der Gasmotor auch einen anders ausgelegten Katalysator.“
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Diese Katalysatoren werden derzeit erst entwickel; die Empa arbeitet hier mit VW zusammen. Der Vorteil des Gasmotors besteht darin, dass er keine hohen Kaltstartemissionen verursacht. Beim Benzinmotor entsteht ein beträchtlicher Teil der Emissionen nämlich in den ersten Minuten der Fahrt, wenn der Katalysator noch kalt ist und nicht optimal arbeitet. Downsizing der Motoren Die Einsparung der CO2-Emissionen um 30 Prozent ist durch Effizienzsteigerungen des Motors erreicht worden. Dank Turboaufladung und einer am Institut für Mess- und Regelungstechnik der ETH entwickelten Ladedruckregelung war es möglich, den Hubraum der Zylinder zu verkleinern, ohne dabei einen Leistungsverlust hinnehmen zu müssen. Der kleinere Motor leistet somit gleich viel wie der ursprüngliche, benötigt jedoch weniger Treibstoff. Ingenieure bezeichnen dies als „Downsizing“. Laut Christian Bach liegt das Sparpotenzial bei den Benzinmotoren bei 5 Prozent, bei den Gasmotoren, die sich besonders gut fürs Downsizing eigneten, bei 10 Prozent. Im kommenden Sommer startet ein neues Empa/ETH-Projekt, das zum Ziel hat, den Gasantrieb weiter zu optimieren und dabei die CO2-Emissionen im Vergleich zu einem Benzinmotor um 40 Prozent zu reduzieren. Die Idee: Ein kleiner Elektromotor ergänzt den Gasmotor und sorgt beim Anfahren und bei Leistungsspitzen für genügend Power. Dadurch kann der Gasmotor noch einmal abgespeckt und der Treibstoffverbrauch weiter reduziert werden. Das Projektteam arbeitet dabei eng mit den Forschungsabteilungen von Volkswagen und Bosch zusammen. Bi-Fuel-Fahrzeuge als Übergangslösung Gasfahrzeuge könnten in Zukunft einen wichtigen Beitrag für den Klimaschutz und eine sauberere Luft leisten. Die EU-Kommission strebt bis 2020 einen Anteil von 10 Prozent an. Für Christian Bach ist dieses Ziel sinnvoll. In der Schweiz sieht er den Einsatzbereich vor allem in den Städten und Agglomerationen, die teilweise unter hohen Schadstoffbelastungen leiden und bereits heute ans Erdgasnetz angebunden sind. Bis das Tankstellennetz aufgebaut ist und optimierte Erdgasfahrzeuge auf den Markt kommen, stellen sogenannte Bi-Fuel-Fahrzeuge eine sinnvolle Lösung dar. Das sind Fahrzeuge, die wahlweise mit Gas oder Benzin betankt werden können. Der Nachteil, so Christian Bach, liege jedoch darin, dass bei der Bi-Fuel-Version die Vorteile des Gasmotors nicht voll ausgenützt werden können. Der optimale Einsatz verschiedener Energieträger im Verkehr hängt jedoch nicht nur von den effizientesten Antriebstechnologien ab. Zu berücksichtigen sind auch die Herstellung des Treibstoffes, dessen Transport sowie Verluste. Gelangt beispielsweise Erdgas, das grösstenteils aus Methan besteht, nicht in den Fahrzeugtank sondern in die Atmosphäre, so hat dies fatale Folgen, weil Methan eine noch stärkere Treibhauswirkung hat als CO2. |
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Fussnoten:
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