Flexible Antriebe: Was ist die Alternative zur Elektromobilität?

Statistiker lesen aus den Entwicklungen im Fahrzeugmarkt heraus, dass rund die Hälfte der Fahrzeuge, die 2030 auf der Straße sein werden, bereits verkauft und der Großteil davon mit Benzin- oder Dieselmotor unterwegs ist. Daher ist von enormer Bedeutung, die Emissionen dieses Massenmarktes über den zur Verfügung stehenden Kraftstoff positiv zu beeinflussen.

Mäßiger Wirkungsgrad bei E-Fuels

E-Fuels könnten der Schlüssel dafür sein. Sie sind aus der Grundlagenforschung längst heraus und technisch ist es schon heute möglich, synthetische Kraftstoffe herzustellen. Allerdings wird dafür in erheblichem Maß Strom aus erneuerbaren Energien benötigt, um aus Wasser (H2O) zunächst Wasserstoff (H2) zu produzieren. Außerdem wird Kohlenstoff benötigt. Aus dem in der Umwelt vorhandenen CO₂ und H₂ gewinnt man anschließend synthetische Kraftstoffe, also Benzin, Diesel, Heizöl, Gas oder Kerosin – die Umwandlung gelingt allerdings nur bei mäßigem Wirkungsgrad.

E-Fuels, die zum Beispiel im Fischer-Tropsch-Prozess hergestellt werden, können in bestehenden Infrastrukturen und aktuellen Motoren genutzt werden. Sie würden unmittelbar im Bestand wirken – das könnte bedeutend schneller sein, als dies durch eine Erneuerung von Infrastruktur und Fahrzeugen möglich wäre. Auch lassen sich bestimmte E-Fuels dem herkömmlichen Kraftstoff beimischen.

Noch ist die Herstellung synthetischer Kraftstoffe überaus teuer. Mit dem Aufbau größerer Produktionskapazitäten sowie sinkenden Kosten für die Erzeugung erneuerbaren Stroms würden E-Fuels deutlich günstiger.

Das IWO (Institut für Wärme und Oeltechnik) veröffentlichte in einer Prognos-Studie im vergangenen Jahr, dass der Literpreis bis 2030 in der Herstellung (exklusive Steuer) unter 1,40 Euro liegen könnte. Zudem ließe sich der Kostennachteil im Vergleich zu fossilen Kraftstoffen deutlich verringern, wenn der Umweltvorteil von E-Fuels einen Wert erhielte und beispielsweise in der kommenden CO₂-Bepreisung berücksichtigt würde. Das Klimakabinett hat allerdings bislang keine konkreten Maßnahmen zur Stützung von synthetischen Energieträgern angekündigt.

Kat-Nachrüstung inzwischen möglich 

Bekanntlich geht es bei Fahrzeugemissionen nicht nur um klimaschädliches CO₂. Hinzu kommen NO_x-Emissionen, zu denen Stickoxide gehören, die als gesundheitsschädlich eingestuft sind. Um sie zu minimieren, haben sich Katalysatoren als mehr oder weniger erfolgreich erwiesen. Ob sich der nachträgliche Einbau eines hochwirksamen Katalysators bei Nutzfahrzeugen mit Euro-5-Diesel zu einem Massenmarkt entwickelt, bleibt abzuwarten.

Das Bundesverkehrsministerium hatte bereits im Januar mehr als 330 Millionen Euro zur Förderung bereitgestellt, damit Handwerkerfahrzeuge bis 3,5 t bzw. 7,5 t (zulässiges Gesamtgewicht) aus älteren Baujahren wegen ihrer hohen Emissionen nachgerüstet werden können. Einzelheiten für den Antrag zur Kostenbeteiligung hat die Bundesanstalt für Verwaltungsdienstleistungen auf www.bav.bund.de zusammengetragen. Doch der Weg, über den Menüpunkt Förderprogramme an das richtige Formular zu kommen, erweist sich als kompliziert.

Schon als im vergangenen Jahr erste Testfahrzeuge nachweisen konnten, dass ein neuartig entwickelter Nachrüst-Kat bei einem Euro-5-Diesel weitaus bessere Abgaswerte erreichte als die mangelhafte Werkslösung, wurden von Experten zunächst Zweifel bezüglich einer Massentauglichkeit geäußert. Auch Fragen zur Garantie bzw. Gewährleistung fürs Fahrzeug und seine neuartigen Komponenten im Abgasstrang blieben offen, als sich Branchenkenner detailliert mit der geplanten Modifizierung beschäftigten. Danach verschwand das Thema aus der öffentlichen Wahrnehmung, weil zunächst auch keine Allgemeine Betriebserlaubnis (ABE) für einen solchen Nachrüst-Kat durch das Kraftfahrt-Bundesamt erteilt wurde. Inzwischen hat sich dies geändert.

Im Sommer 2019 hat Abgasspezialist HJS vom Kraftfahrt-Bundesamt eine Freigabe für ein erstes Nachrüstsystem erhalten. SCR-Kat (Selective Catalytic Reduction) und Regelsystem sind speziell für Transporter von 2,8 bis 3,5 t (zulässiges Gesamtgewicht) abgestimmt, sodass sie sich mit staatlicher Förderung auf eine modifizierte Abgastechnik umrüsten lassen. Den Umbau der Abgastechnik kann grundsätzlich jede Kraftfahrzeugwerkstatt vornehmen, die bereits für die übliche Abgasuntersuchung (AU) zertifiziert ist. Laut Hersteller lassen sich Mercedes Sprinter, VW Crafter, VW Transporter T5, Ford Transit, Fiat Ducato sowie Transporter von Peugeot/Citroën und Renault nachrüsten.  Das Angebot soll noch weiter ausgebaut werden, Näheres dazu über www.transporter-nachruestung.de.

Twindosing – im Duett kontra NO_x-Emissionen

SCR-Abgasnachbehandlungssysteme zur Reduzierung von NO_x-Emissionen gehören mittlerweile bei fast allen Dieseln zur Standardausrüstung. Volkswagen hat die bekannte SCR-Technologie inzwischen modifiziert. Der Begriff Twindosing steht dabei für ein Verfahren, das Harnstoff (Handelsname Adblue) gezielt vor zwei hintereinander angeordneten SCR-Katalysatoren einspritzt. Zur neuartigen Technik gehört nämlich nicht nur ein Katalysator. Dieser ist motornah zwischen dem Turbolader, dem Dieseloxidationskatalysator sowie dem flexiblen Verbindungsstück zum Schalldämpfer platziert. Hinzu kommt ein zweiter SCR-Katalysator, der sich im Fahrzeugunterboden befindet.

Durch den größeren Abstand zum Motor ist die Abgastemperatur vor dem zweiten Katalysator um bis zu 100 K niedriger. Dadurch erweitert sich das Fenster für die Abgasnachbehandlung. Auch bei motornahen Abgastemperaturen von 500°C kann das Gesamtsystem noch sehr hohe Konvertierungsraten (Umwandlung von Abgasen) erreichen. Solch hohe Temperaturen entstehen beispielsweise bei schnellen Autobahnfahrten, bei hohen Drehzahlen über einen längeren Zeitraum oder bei Bergfahrten, vor allem mit voll beladenen Fahrzeugen oder im Anhängerbetrieb.

Noch ein Massenmarkt zur NO_x-Reduzierung

In vielen Betriebssituationen liegen die Betriebstemperaturen allerdings bei 220 bis 350°C und damit laut Hersteller im Idealbereich für die Konvertierung. Ersten Meldungen zufolge soll der NOx-Ausstoß nur 20 mg/km betragen – erheblich weniger als die stufenweise eingeführte Euro-6d-Norm mit einem Grenzwert von 120 mg/km. Volkswagen wird die neue Technologie schrittweise für alle Modelle mit 2.0-TDI-Evo-Motoren einführen, so bereits im Passat und auch im jüngst vorgestellten Golf 8.

Es ist nur eine Frage der Zeit, wann auch die Nutzfahrzeugsparte mit Caddy, Transporter und Crafter davon profitiert, denn auch dort unterscheidet sich die technische Basis nicht wesentlich. Insgesamt könnte so eine stattliche Stückzahl an Fahrzeugen zusammenkommen, doch ein Massenmarkt zur wirksamen NO_x-Reduzierung wäre damit noch nicht wirklich erreicht.

Die Weiterentwicklung scheint sich aber nicht auf VW zu beschränken, denn auch von Mercedes-Benz und BMW kommen Erfolgsmeldungen bei ihrer Dieseltechnologie in ähnlicher Größenordnung – von unabhängiger Seite müssen solche Werksangaben allerdings erst einmal Bestätigung finden, bevor sie als Erfolgsmeldung gelten können. Es wäre aber ein bedeutsamer Fortschritt, wenn die Dieseltechnologie auf ihrer neuesten Entwicklungstufe diese wichtige Reduzierung von Emissionen leisten würde.