Bestimmung der Emissionsfaktoren von Nutzfahrzeugen

Abgasemissionen schwerer Nutzfahrzeuge im Betrieb auf der Straße sind bislang nur unzureichend untersucht worden. Zur Erweiterung der Datenbasis wurden in einem Forschungsprojekt der Bundesanstalt für Straßenwesen schwere Nutzfahrzeuge der Abgasstufe Euro III im Straßenbetrieb vermessen. Neben der Untersuchung der Eignung von On-Board-Messtechnik für den mobilen Einsatz auf der Straße war das Projekt im wesentlichen darauf ausgerichtet, die Emissionsfaktorendatenbasis aufzustocken und einen Vergleich mit den Emissionsfaktoren aus dem „Handbuch für Emissionsfaktoren“ (HBEFA) vorzunehmen.

CO2-Emissionen für Verzögerungs-, Konstantfahrt- und Beschleunigungsphasen

Problemstellung

Der Kenntnisstand über belastbare Emissionsfaktoren schwerer Nutzfahrzeuge der Abgasstufe Euro III war zum Zeitpunkt der Projektvergabe nicht ausreichend. Bis dato waren nur vereinzelt entsprechende Euro III Antriebe auf Motorenprüfständen vermessen worden; über das tatsächliche Emissionsverhalten solcher Motoren auf der Straße lagen so gut wie keine Ergebnisse vor. Im Rahmen des Vorhabens sollten daher Messungen im realen Fahrbetrieb durchgeführt werden.

Untersuchungsmethode

Die Emissionsmessungen erfolgten an vier Nutzfahrzeugen. Es wurden drei Sattelzugmaschinen (zulässiges Gesamtgewicht bis 40t-Tonnen) und ein Pritschenfahrzeug (mit einem zulässigen Gesamtgewicht von 12t) ausgewählt. Auf Messstrecken, die einen repräsentativen Betrieb der Fahrzeuge gewährleisten, erfolgten Messfahrten mit voller und halber Beladung.

Neben Messgrößen wie Drehmoment, Geschwindigkeit, Motorendrehzahl, Abgasmassenstrom und meteorologischen Daten lag insbesondere die On-Board-Messung der gasförmigen Abgaskomponenten NOx, CO und HC im Fokus der Untersuchungen. Eine Bestimmung der Partikelemissionen erfolgte im Rahmen dieses Forschungsprojektes nicht.

Für die Auswertung der Daten sollten Fahrmuster, wie sie im HBEFA beschrieben sind, aus den Fahrprofilen der Messfahrten isoliert werden. Für diese Fahrmuster sollten danach Emissionsfaktoren ermittelt und denen des HBEFA gegenübergestellt werden.

Die Beurteilung der Qualität der eingesetzten On-Board-Messtechnik erfolgte anhand von Vergleichmessungen in den stationären und dynamischen europäischen Typprüfzyklen. Dazu wurden Messwerte der mobilen Messtechnik und der Labormesstechnik anhand von Messungen auf einem Motorprüfstand verglichen.

Ergebnisse

Bei den Vergleichen zeigte sich die Analysetechnik geeignet für mobile Messungen. Abweichungen zu den Laborergebnissen traten hauptsächlich durch Unterschiede in der Abgasmassenstrommessung auf. Im dynamischen Betrieb, der den Realmessungen auf der Straße am nächsten kam, wurden mit der On-Board-Messtechnik tendenziell zu hohe Werte gemessen. Die Abweichungen liegen in einer Größenordnung von zirca 10 Prozent.

Für die Gegenüberstellung von Emissionsfaktoren aus dem Realbetrieb mit denen aus dem HBEFA ist es notwendig, vergleichbare Fahrmuster, wie sie im HBEFA zu Grunde gelegt sind, aus den Fahrprofilen der Messfahrten zu isolieren. Es hat sich herausgestellt, dass es einerseits problematisch ist, einzelne, klar abgrenzbare Betriebszustände aus den Messfahrten der Nutzfahrzeuge zu isolieren. Andererseits ist es nahezu unmöglich, im Realbetrieb auf der Straße genau diejenigen Fahrmuster bezüglich Längsneigung, Motorlast und Verkehrssituation zu treffen, die exakt den im HBEFA abgelegten Fahrmustern entsprechen.

Folgerungen

Es zeigte sich, dass sich die im HBEFA verwendeten Emissionsfaktoren mit den Straßenmessungen im Rahmen der vorhandenen Fehlerbreiten decken. Es ist aber auch festzustellen, dass die Bandbreite der Messwerte bei den Straßenmessungen sehr groß ist.

Zusammenfassend kann gesagt werden, dass die ermittelten Emissionsfaktoren geeignet sind, die Daten des HBEFA zu validieren. Eine Erweiterung des Handbuchs mit den ermittelten Daten ist aufgrund der sehr unterschiedlichen Datenstruktur nicht möglich.

Determining emission factors in utility vehicles