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Revision der Emissionsmodellierung für leichte Nutzfahrzeuge
BASt-Bericht F 122
Alex Auf der Maur, Samuel Strassburg, Prognos AG Basel
Wolfram Knörr, Christoph Heidt, IFEU Heidelberg
Philipp Wuethrich, INFRAS Zürich
80 Seiten
Erscheinungsjahr: 2018
Preis: 0,00 €
Dieser Bericht steht ausschließlich kostenfrei im elektronischen BASt-Archiv ELBA zur Verfügung.
Das Fahrzeugsegment der leichten Nutzfahrzeuge (LNF) hat in den vergangenen Jahren in Deutschland stark an Bedeutung gewonnen. Der Bestand ist im Jahr 2014 auf rund 2,1 Millionen Fahrzeuge angewachsen – das entspricht einem Wachstum von +133 Prozent gegenüber 1990. Die Fahrleistungen der LNF haben nach den Annahmen für TREMOD im gleichen Zeitraum sogar um +170 Prozent zugenommen.
Die zunehmende Bedeutung der LNF sowie die heutige Vielfalt der Einsatzzwecke spiegeln sich in der Modellierung der Emissionen von LNF in Deutschland zum Teil nicht wieder. Die Datengrundlagen für das Verkehrsemissionsmodell TREMOD (Transport Emission Model) sowie für das Handbuch für Emissionsfaktoren des Straßenverkehrs (HBEFA) sind teilweise mehr als 20 Jahre alt. Die Aufteilung der Fahrleistung nach Verkehrssituationen und Längsneigungsklassen geht beispielsweise auf eine Analyse von HEUSCH/BOESEFELDT aus dem Jahr 1996 zurück. Die Fahrzyklen, die den Verkehrssituationen und damit auch den Emissionsfaktoren zugrunde liegen, basieren gerade für leichte Nutzfahrzeuge auf wenigen Daten oder sind von Pkw abgeleitet. Zudem stehen nur eine beschränkte Anzahl von Emissionsmessungen für LNF zur Verfügung, auf deren Basis die Emissionsfaktoren für HBEFA abgeleitet werden.
Die Gesamtfahrleistung (Inlandsfahrleistung) der LNF in TREMOD basiert im Wesentlichen noch auf der Fahrleistungserhebung (FLE) 2002. Die Inlandsfahrleistung der LNF war hierbei etwa gleich hoch wie die Inländerfahrleistung. Jedoch wurde nur ca. die Hälfte der Fahrleistungen auf den freien Strecken gemäß Straßenverkehrszählung der BASt erfasst und die Differenz den Innerorts- und Gemeindestraßen in TREMOD zugeordnet. Die Fortschreibung der Fahrleistungen von 2002 bis 2014 erfolgte unter anderem über die Straßenverkehrszählungen und die Bestandsentwicklung. Auswertungen der (bei Berichtslegung noch nicht definitiv vorliegenden) Fahrleistungserhebung 2014 müssen zeigen, ob die angenommenen Entwicklungen der Gesamtfahrleistung der LNF sowie pro Straßenkategorie plausibel sind. Vorläufige Ergebnisse der FLE 2014 zeigen deutlich höhere LNF-Inlandsfahrleistungen als aktuell in TREMOD hinterlegt. Eine Detailanalyse und Interpretation der Ergebnisse konnte aber im Rahmen dieses Projektes noch nicht erfolgen.
Neben den bisher in TREMOD verwendeten Quellen wurden weitere Fahrleistungsdaten untersucht. Für das Jahr 2013 veröffentlichte das Kraftfahrtbundesamt (KBA) erstmals Inländerfahrleistungen je Fahrzeugkategorie und Fahrzeugalter, basierend auf Tachostandinformationen von 26,5 Millionen deutschen Kraftfahrzeugen. Es wird empfohlen die Fahrleistungsstatistik vom KBA in zukünftige TREMOD-Aktualisierungen einzubeziehen.
Für die Herleitung der in HBEFA den LNF zugrunde gelegten Fahrmustern wurde bislang nicht nach Pkw und LNF unterschieden. Vergleiche der verfügbaren LNF- und Pkw-Fahrmuster bezüglich der Geschwindigkeit und der Wegedauer zeigen leichte Abweichungen in der Form, dass LNF tendenziell öfter mit geringeren Geschwindigkeiten und kürzerer Wegedauer unterwegs sind als Pkw. Die Unterschiede sind jedoch durchwegs gering. Es können auf der Basis der verfügbaren Datengrundlagen keine eigenständigen LNF-Fahrzyklen abgeleitet werden.
Die Emissionsfaktoren in HBEFA werden über das Simulationsmodell PHEM der FVT-TU Graz generiert. Aufgrund der unzureichenden Datenlage konnten bisher für PHEM keine LNF-spezifischen Emissionskennfelder verwendet werden, dass heißt es wurden modifizierte Pkw-Kennfelder für die Modellierung der Emissionsfaktoren verwendet.
Mittlerweile stehen weitere LNF-Messungen für die Herleitung von Emissionskennfeldern zur Verfügung. Für die hinsichtlich der heutigen Fahrleistungen relevanten LNF-Fahrzeugschicht (N1-III-Diesel-Euro-5) liegen beispielsweise aktuell 10 zeitlich hochaufgelöste Emissionsmessungen vor, welche bei der nächsten Aktualisierung von HBEFA genutzt werden können.
Revision of the emission modeling for light duty vehicles
The importance of the category of light duty vehicles (LDV) has increased substantially over the past years. The LDV fleet increased to 2,1 million vehicles in 2014 – which amounts to a total growth of 133 percent since 1990. The driving performance of LDV increased by 170 percent (source: TREMOD) over the same period. The growing importance of LDV and the multitude of their applications are not reflected in the emissions modeling for LDV in Germany. The basis for the traffic emissions model TREMOD (Transport Emissions Model) as well as the Handbook Emission Factors for Road Transport (HBEFA) as input for TREMOD are, in parts, more than 20 years old. For example, the assignment of driving performance to traffic situations and road gradients is still based on an analysis by HEUSCH AND BOESEFELDT from 1996. The driving cycles which underlie the traffic situations and hence the emission factors are based on just a few data sets for LDV or are derived from passenger cars. In addition, only few measurements are available for LDV emissions, which are used for HBEFA and TREMOD.
The domestic driving performance of LDV in TREMOD still mainly bases on the “driving performance investigation” (FLE) from 2002. According FLE 2002, the driving performance for LDV by residents was approximately equal to the territorial driving performance. This relationship has been carried for-ward since then. However, only about half of the driving performance is covered by the BASt statistics and the remainder is allocated to urban mileage and performance on municipal roads. Evaluations of FLE 2014 (which was not yet published at the time of this report) will show, whether residential and territorial driving performance are still equivalents. Preliminary results show significant deviations of the residential LDV driving performance compared to TREMOD.
In addition to the sources previously used in TREMOD more data on driving performance were exam-ined. For the year 2013, the Federal Motor Transport Authority (KBA) published for the first time the driving performance by residents according to vehicle category and vehicle age based on speedometer readings of 26,5 million motor vehicles. It is recommended to integrate the KBA statistic into future TREMOD updates.
The derivation of the driving patterns which are applied to LDV in the HBEFA has up to now not differentiated between passenger cars and LDV. Comparisons between the available LDV and passen-ger car driving patterns in speed and time travelled show slight deviations. LDV drive with lower speed and shorter trips compared to passenger cars. However, the differences are too slight to derive stand-alone LDV driving patterns.
The emission factors in HBEFA are generated from the simulation model PHEM by FVT-TU Graz. Because of the scarce data situation, the PHEM model has so far not produced LDV-specific emis-sion maps. Instead, modified passenger car emission maps were used to generate LDV emission factors.
By now additional LDV measurements for the derivation of emission maps have become available. For the LDV category, that is relevant regarding driving performance (N1-III-Diesel-Euro-5), there are currently 10 high-resolution measurements available, which could be used in the next HBEFA update.