innovationen : Brennstoffzellen, Alternativantriebe, Wasserstoff und noch mehr: Das hilft, um Luftschadstoffe zu verringern

Mit der Festlegung umweltbezogener Kraftstoffqualitäten wurden in den 90er Jahren mit dem europäischen Autoöl-Programm der EU-Kommission gelegt. Ziel des Autoöl-Programms war es, die kostenwirksamsten Möglichkeiten zur Einhaltung bestimmter Luftqualitätsziele zu ermitteln. Die EU-Kraftstoffrichtlinie 98/70/EG über die Qualität von Otto- und Dieselkraftstoffen war Bestandteil des Autoöl-Maßnahmepakets. Sie beschreibt die Mindestanforderungen an Otto- und Dieselkraftstoff.

Hier werden unter anderem für bestimmte Kraftstoffinhaltsstoffe Minimal- beziehungsweise Maximalwerte verbindlich festgelegt. Für Dieselkraftstoff sind neben der Verringerung der Dichte per Definition des Siedeverhaltens die Reduktion polyzyklischer aromatischer Kohlenwasserstoffe, des Schwefelgehaltes sowie die Verbesserung der Zündwilligkeit (Cetanzahl) zu nennen. Die wohl wichtigste Veränderung bei den Kraftsstoffinhaltsstoffen war die fast vollständige Entschwefelung der Kraftstoffe. Darüber hinaus erhöhen niedrige Schwefelgehalte die Dauerhaltbarkeit und Effizienz von Abgasnachbehandlungsystemen.

Um die Luftschadstoffemissionen des Straßenverkehrs zu verringern, hat der Gesetzgeber 1992 erste Abgasgrenzwerte, die so genannten Euro-Normen oder Schadstoffklassen, eingeführt. Mittlerweile sind neben Pkws auch Busse, Lkw und andere Nutzfahrzeuge erfasst. Inzwischen lautet die aktuelle Abgasnorm Euro 6 und ist auf moderne Abgasnachbehandlung ausgelegt. Die Klassifizierung von Lkw anhand ihrer Luftschadstoffemissionen (Euro-Normen) ist nicht nur ein wichtiges fahrzeugtechnisches und ökologisches Unterscheidungsmerkmal. Euro-Normen besitzen für Nutzfahrzeughalter auch große wirtschaftliche Relevanz, zum Beispiel bei der Einfahrt in Umweltzonen, bei der Kraftfahrzeugsteuer sowie insbesondere für die Autobahn-Maut, deren Tarife im ökologischen Teil nach Euro-Normen gestaffelt sind.

2019 wird es eine neue Abgasnorm für schwere Arbeitsmaschinen (EU Stage V) geben. „Der Partikelfilter hat maßgeblich dazu beigetragen, die Situation zu verbessern und es wird noch besser“, prognostiziert Bernhard Geringer, Vorstand des Instituts für Fahrzeugantriebe und Automobiltechnik an der TU Wien. „Ich sehe das Thema Stickoxid-Emissionen in den nächsten Jahren als lösbar an. Dafür wäre es jedoch wichtig, so schnell wie möglich neue Fahrzeuge auf den Markt zu bringen.“ Schlüsseltechnologien sind die Abgasrückführung (AGR) als innermotorische Maßnahme sowie die Abgasnachbehandlung mit selektiver katalytischer Reduktion (SCR) und dem Einsatz von AdBlue (Harnstoff).

Deutschland sieht ab dem kommenden Jahr vor, dass neben Elektrofahrzeugen auch Gas-Lkw über 7,5 Tonnen für die nächsten zwei Jahre gänzlich von der Maut befreit werden. Der WKO-Fachverband der Güterbeförderung spricht sich ebenfalls dafür aus, dass die fahrleistungsabhängige Maut für Lkw mit Alternativantrieben auf österreichischen Straßen wegfällt. Prinzipiell eine feine Sache. Jedoch schaut es etwas derzeit mau aus, wenn es darum geht, eine LNG-Tankstelle zur Betankung von Lkws zu finden. In Österreich gibt es nur eine. Diese betreibt das Unternehmen RAG im Ennshafen. Die Abrechnung von Erdgas in Kilogramm anstelle von Liter bringt hierzulande aktuell keinen Vorteil mit sich, denn die Besteuerung von verflüssigtem Erdgas erfolgt nach dem Mineralölsteuergesetz und damit nach Volumen. Durch die geringere Masse und Energiedichte pro Volumen benötigt man nämlich etwa 1,6 Liter LNG um die gleiche Energiemenge wie mit Diesel zu tanken. Für die überwiegende Zahl der Fuhrparkleiter wird das Umweltargument schlichtweg zu wenig sein, um über die Anschaffung eines LNG-Lkws nachzudenken.

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Mehrere Studien, darunter auch die Pathway-Studie des Lkw-Herstellers Scania sowie der Expertenbericht „Mobilität & Klimaschutz 2030“ des ÖAMTC zeigen, dass Wasserstoff (H2) eine ernstzunehmende Alternative zu fossilen Treibstoffen ist, die sich in das Konzept „pluraler Antriebe“ gut einfügen würde. In der Brennstoffzelle reagiert dieser Wasserstoff zusammen mit Sauerstoff aus der Luft. Mittels einer chemischen Reaktion findet eine sogenannte „kalte Verbrennung“ statt. Dabei entstehen Wasser, Strom und Wärme. Der geringere ökologische Fußabdruck kann aber nicht über den Umstand hinwegtrösten, dass – genau wie beim Flüssigerdgas – das Problem der fehlenden Infrastruktur besteht. Überdies ist auch aus Konstruktionssicht die Speicherung von Wasserstoff im Fahrzeug mit entsprechendem Aufwand verbunden. Durch die hohe Diffusionsfähigkeit werden poröses Material und sogar Metalle durchschritten, wodurch es auch zu Materialversprödung kommen kann und sich der getankte Kraftstoff über die Dauer hinweg aus dem Tank in geringem Maß verflüchtigt. Dabei stellen sich zwei zentrale Fragen: Wie kann H2 möglichst nachhaltig und energiearm produziert werden und wie lässt sich überschüssiger Wasserstoff in das vorhandene Gasnetz optimal einspeisen.

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Kleine Elektroautos, die nur für bestimmte Reichweiten genutzt werden, haben sich schon etabliert – darunter etwa der Renault Zoe, Renault Twizy oder Nissan Leaf. Distanzen mit 150 km Reichweite sind für manche Modelle bereits ohne Weiteres zu bewältigen. Wer es sich leisten kann, der hat vielleicht schon in ein Tesla Model investiert. Im Allgemeinen wird der Elektromobilität ein hohes Potenzial zugesprochen, wenn es um Antriebsformen der Zukunft geht. „Die Elektromobilität wird einen großen Beitrag leisten, weil die Rahmenbedingungen dafür in Österreich bereits gut sind“, erklärt Günther Lichtblau vom Umweltbundeamt. Etwas anders verhält es sich im Bereich schwerer Nutzfahrzeuge. Die Reichweitenbeschränkungen und hohen Anschaffungskosten lassen ihn für viele Fuhrparkleiter nur wenig attraktiv erscheinen. Lokal sind rein elektrisch betriebene Lkw emissionsfrei und wenn sie mit Ökostrom „betankt“ werden, ist die Umweltbilanz gegenüber dem Betrieb mit Diesel ansehnlich. Die Frage ist vielmehr, welchen ökologischen Fußabdruck die Batterieherstellung hinterlässt. Die Akkutechnik soll sich stetig verbessern, so die Prophezeiung. Das könnte dem schweren Fahrzeug irgendwann den gewünschten Reichweitenschub verpassen, der erforderlich wäre, um längere Distanzen überwinden zu können.

Biokraftstoffe sind erneuerbare Kraftstoffe aus organischen Materialien. Hierbei handelt es sich etwa um Pflanzenöle. Bereits in den ersten Dieselmotoren wurde zum Beispiel Erdnussöl eingesetzt. Zwar werden bei der Verbrennung von Biofuels wie bei allen fossilen Energieträgern Stickoxide freigesetzt, diese enthalten jedoch so viel Kohlenstoff, wie die Pflanzen auch beim Wachsen absorbiert haben. Wissenschaftler arbeiten daran, Biofuels attraktiver zu machen. Falls es gelingen sollte, den Anbau der Pflanzen ohne viel Düngemittel, Wasser und andere Mittel zu betreiben, dann ist diese Form des Treibstoffes „cleaner“ als die Verwendung konventionellen Sprits. Bioethanol ist eine bekannte Form eines Biofuels: Er wird aus Zuckerrohr, Mais oder Kartoffeln mittels Vergärung gewonnen. Bioethanol aus Zellulose kann aber auch aus Stroh oder Holz gewonnen werden. Testanlagen dazu gibt es bereits. Aber auch hier gilt, dass der Kraftstoff bestimmte Qualitätskriterien erfüllen muss, bevor er in den Tank hochsensibler Dieselmaschinen gefühlt werden darf.

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Neben der Verwendung erneuerbarer Energie, kann auch ein smartes Transportnetzwerk dazu beitragen, Luftschadstoffe zu verringern. Wer ein gut ausgebautes Netzwerk hat, der verfügt über mehr Lkws, Frachtführer und Verlader. Die Chancen stehen dann entsprechend gut, dass Leerkilometer vermieden werden. Nicht selten haben gerade kleine und mittlere Unternehmen aber das große Nachsehen, wenn es um die Nutzung von Netzwerkeffekten geht. Möglichkeiten gibt es aber auch hier, die eigenen Stärken zu bündeln. Ein Beispiel ist das Transportnetzwerk ELVIS: Es verknüpft mittelständische Frachtführer und Ladungsspediteure miteinander und sorgt so für einen effizienteren Warentransport. Doch nicht nur das eigene Netzwerk ist entscheidend, auch durch eine durchdachte Raumplanung lässt sich der Warenfluss effizienter gestalten. Liegen etwa logistische Quellen und Senken enger beieinander, gibt es entsprechend auch mehr Lade- und Entlademöglichkeiten. Der Leerfahrtenanteil ließe sich durch diesen Netzwerkeffekt reduzieren, und der Schadstoffausstoß ebenso.

Nicht zu vernachlässigen ist auch die Form des tonnenschweren Gefährts. Dazu ist sind bereits einige Pilotprojekte im Gange. Eines davon nennt sich „Transformers“ und erinnert unweigerlich an den Hollywood-Blockbuster. Die Intention dahinter ist ein emissionsreduzierter Sattelauflieger, der weniger Diesel verbrauchen soll. Dabei hilft ihm eine besondere aerodynamische Bauweise. Ein vollständig verstellbares Dach, dass entsprechend den Ladegutverhältnissen angepasst werden kann, ist Teil davon. Ein weiterer Clou des Systems ist der „Hybrid on Demand“-Antrieb: Bremsenergie wird zusätzlich in Batterien gespeichert, die im Auflieger zwischen den Langträgern eingebaut sind. Durch den bereits standardisierten Fertigungs­prozess erfüllt er alle Kriterien der Straßenzulassung. Große analoge Seitenspiegel sollen ebenfalls der Vergangenheit angehören. Dadurch erhoffen sich die Hersteller positive Effekte in Sachen Luftwiderstand. Der neue Mercedes Actros besitzt bereits ein Kamerasystem und überträgt das Außenbild digital in die Fahrerkabine.

Alternative Antriebe im schweren Nutzfahrzeugsektor können durch die Verwendung von Solarpanelen aufgewertet werden. Diesbezüglich hat sich das North American Council for Freight Efficiency (NACFE) in einer Studie bereits mit der Wirkung von Solarpanelen auseinandersetzt. NAFCE erklärte, dass Solarpanele auf der Außenhaut von Lkw zwar nicht die notwendige Spannung liefern können um Batterie, Heizung- und Klimaanlage sowie etwaige Kühleinheiten gleichzeitig mit Energie zu versorgen, aber sie könnten zusätzlichen Strom für verschiedene Anwendungen im Lkw liefern. Zudem könnten Panele die Laufzeit von Heizung und Klimaanlage wesentlich verlängern, da die Energie nicht mehr allein aus der Fahrzeugbatterie kommt. Schlussendlich soll davon auch die Batterie profitieren, die dadurch Entlastung erfährt. Auch Zusatzgeräte in der Fahrerkabine ließen sich mit Solarenergie speisen. Bei Anhängern könnten Bereiche wie Heckklappe oder Kühlanlage durch Solarenergie betrieben werden.

Eine Ampel, die dazu in der Lage ist, die ankommende Verkehrsmenge intelligent zu steuern, dürfte nicht nur die Nerven von Lkw-Fahrern, Spediteuren und Auftraggebern schonen, sondern könnte auch die Umweltbilanz verbessern, da der Verkehrsfluss besser funktioniert. Getestet wird die „Intelligente Ampel“ bereits in zwei deutschen Städten. Sollte sich ein solches System irgendwann und irgendwo durchsetzen können, gibt es aber einen Haken für das Transportwesen: der öffentliche Verkehr wird natürlich priorisiert. Um eine Universallösung handelt es sich freilich nicht, allenfalls um ein weiteres Puzzlestück.

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