Umwelt und Klima

Abgasemissionen

Seit Anfang der 1990er-Jahre werden mit der Einführung der einheitlichen europäischen Abgasvorschriften die Fahrzeugemissionen in der EU auf Basis eines einheitlichen Fahrzyklus bestimmt. Die EU-Kommission arbeitet nun an einer Korrelation von NEFZ und dem WLTP.

Aktueller gesetzlicher Rahmen: NEFZ

Für die Messung der Schadstoffe sind europaweit gesetzliche Grenzwerte vorgeschrieben. Die ersten einheitlichen Abgasvorschriften für Pkw in der Europäischen Gemeinschaft traten 1970 in Kraft. Die heute übliche Bezeichnung „Euro-Norm“ wurde 1992 mit der Abgasstufe Euro 1 eingeführt, aktuell gilt die Euro-6-Norm. Im Zuge der Entwicklung von Euro 1 bis Euro 6 hat der Gesetzgeber die Grenzwerte für Stickoxide bei Pkw um 97 Prozent und für Partikel um 98 Prozent gesenkt. Die EU-Normwerte für Kraftstoffverbrauch und Emissionen werden in einem gesetzlich vorgeschriebenen Verfahren, dem Neuen Europäischen Fahrzyklus (NEFZ), auf einem Prüfstand ermittelt. Weder die Testwagen noch die Abläufe der Messung dürfen verändert werden. Denn die Rahmenbedingungen sind klar definiert: So muss zum Beispiel immer das Tagfahrlicht des Autos an sein, es muss ein bestimmtes Motoröl verwendet werden, und auch für die Reifen gibt es klare Vorgaben zu Typ und Größe.

Unterschied zwischen Labor und Straße

Da der NEFZ bereits 1996 eingeführt wurde, ist er heute veraltet: Er hat einen zu hohen Stadtverkehrsanteil und die Beschleunigungen sind zu gering. Zudem lässt er verschiedene Topografien der Landschaft sowie schnellere Autobahnfahrten unberücksichtigt. Die maximale Geschwindigkeit von 120 km/h wird nur zehn Sekunden lang gefahren. Das Durchschnittstempo des NEFZ ist mit 34 km/h unrealistisch niedrig. Auch werden heute selbstverständliche Ausstattungen wie Klimaanlage, Radio oder Sitzheizung nicht berücksichtigt, da diese stark von unterschiedlichen Nutzerprofilen abhängen. Ziel dieser gesetzlichen Vorgabe war es im Wesentlichen, Vergleichbarkeit zwischen verschiedenen Fahrzeugen herzustellen. Allerdings wurde schnell klar, dass es eine Differenz zwischen den Ergebnissen auf dem Prüfstand und den Werten auf der Straße gibt. Die Gründe dafür sind vielfältig.

Vor allem das Nutzungsverhalten des Autofahrers wirkt sich erheblich auf Verbrauch und Emissionen aus: Wer viel im Gebirge unterwegs ist, öfter einmal schneller auf der Autobahn fährt oder viele Komfortfunktionen nutzt, verbraucht mehr als andere. Den einen Fahrzeugverbrauch gibt es auf der Straße nicht. Auch bei den Abgasemissionen spielen die unterschiedlichen Last- und Dynamikanforderungen sowie die Wahl der Abgasnachbehandlungstechnik eine entscheidende Rolle.

Darüber hinaus wirken viele der in den vergangenen Jahren entwickelten Technologien zur CO2-Reduzierung auf dem Prüfstand oft stärker als auf der Straße. Die heute weit verbreitete Start-Stopp-Technologie ist dafür ein Beispiel. Im NEFZ reduziert sie den Kraftstoffverbrauch um rund 10 Prozent. In der Realität gibt es einen solchen Verbrauchsvorteil nur im dichten Verkehr mit viel Stop-and-go.

Da die Fahrzeuge immer effizienter werden, sinkt auch ihr im Prüfzyklus gemessener Wert. Bleibt gleichzeitig der Mehrverbrauch durch Features wie Klimaanlage und Navigationssystem konstant, steigt die verursachte Abweichung prozentual an, obwohl absolut weniger verbraucht wird.

WLTP ersetzt NEFZ

Nicht nur Autokäufer, sondern vor allem auch die Hersteller selbst haben ein Interesse, mit einem neuen Textzyklus zu realistischeren Verbrauchsangaben zu kommen. Vertreter der Mitgliedsstaaten der UNECE haben daher mit Unterstützung der Automobilindustrie, darunter auch der VDA, ein neues Verfahren entwickelt. 2017 soll der veraltete NEFZ durch den moderneren Standard WLTP (Worldwide Harmonized Light Vehicles Test Procedures) ersetzt werden. Insgesamt bildet er mit höheren Durchschnittsgeschwindigkeiten bis 131 km/h, stärkeren Temposchwankungen und strikteren Prüfvorgaben den Verbrauch im realen Verkehr besser ab. Wie der NEFZ wird auch der WLTP-Zyklus auf dem Prüfstand ermittelt. Er schreibt standardisierte, reproduzierbare und vergleichbare Prüfbedingungen für nationale und internationale Fahrzeughersteller vor. Den Kunden bietet er einen besseren Vergleichsmaßstab für die Verbrauchs- und Emissionswerte verschiedener Fahrzeugmodelle. Den Herstellern liefert er eine rechtlich zuverlässige Grundlage zur Zertifizierung neuer Fahrzeuge.

Der VDA unterstützt die Einführung dieses neuen Messverfahrens, weil es den Automobilherstellern die Möglichkeit gibt, realitätsnähere Verbrauchsangaben zu kommunizieren. Dennoch wird auch der WLTP-Standard nicht den einen Kraftstoffverbrauch auf der Straße und die realen Emissionen in allen Fällen widerspiegeln, denn Verbrauch und Emissionen sind weiterhin abhängig von Fahrstil und Umgebungsbedingungen.

Die Umstellung von NEFZ auf WLTP betrifft nicht nur die Verbrauchsbestimmung, sondern auch das CO2-Flottenmonitoring und die anspruchsvolle CO2-Gesetzgebung in Europa. Der 95-g-Flottenzielwert wurde auf Basis des NEFZ beschlossen. Ändert man nun die Messmethode zur Bestimmung der CO2-Emissionen, so muss auch der Zielwert entsprechend angepasst werden. Im Mittel rechnet die Automobilindustrie bei der Bestimmung des Kraftstoffverbrauchs im WLTP mit einer nominellen Erhöhung der Verbrauchsangaben um 15–20 Prozent. Zur Einführung des WLTP in die CO2-Gesetzgebung wurde ein Verfahren entwickelt, das zu Beginn das Rückrechnen von WLTP-Messwerten in NEFZ-Werte vorsieht. Damit soll auch nach dem Willen der EU-Kommission gewährleistet werden, dass die Einführung des WLTP nicht zu einer Verschärfung der CO2-Gesetzgebung führt.

Neuer Zyklus WLTP

  WLTP NEFZ
Starttemperatur kalt kalt
Zykluszeit 30 min 20 min
Standzeitanteil 13 % 25 %
Zykluslänge 23,25 km 11 km
Geschwindigkeit Mittel: 46,5 km/h – maximal: 131 km/h Mittel: 34 km/h – maximal: 120 km/h
Antriebsleistung Mittel: 7,5 kW – maximal:47 kW Mittel: 4 kW – maximal: 34 kW
Einfluss SA und Klimatisierung Sonderausstattungen werden für Gewicht,
Aerodynamik und BN-Bedarf (Ruhestrom)
berücksichtigt. Keine AC.
Wird gegenwärtig nicht berücksichtigt.

Real Driving Emissions

Auch die Abgasmessung wird zukünftig auf den WLTP umgestellt. Die Schadstoffgrenzwerte bleiben davon jedoch unberührt. Ergänzt wird die WLTP-Labormessung künftig durch den sogenannten RDE-Test (Real Driving Emissions), mit dem die Schadstoffemissionen bei Fahrzeugen erstmals direkt auf der Straße gemessen werden. Die Regulierung wurde Anfang 2016 vom Europäischen Parlament endgültig verabschiedet. Der VDA hat die Straßenmessungen befürwortet und begrüßt. Im Gegensatz zur Laboruntersuchung muss beim RDE-Test kein fester Fahrzyklus eingehalten werden. Der RDE-Test wird praktisch unter beliebigen Bedingungen durchgeführt: Beschleunigung, Außentemperatur, Windverhältnisse und Verkehrslage sind zufällig. Dieser zusätzliche Test soll die Unterschiede zwischen Prüfstand und Autoalltag künftig verringern. Auch Manipulationen, also vor allem Software, die Prüfstandsituationen erkennt, werden damit nicht mehr möglich sein. Für den RDE-Test werden die Fahrzeuge mit der sogenannten PEMS-Technik (Portable Emission Measurement System) zur mobilen Emissionsmessung ausgerüstet. Im Nutzfahrzeug ist der PEMS-Einsatz bereits Standard.

Unterschiede zwischen Prüfstandmessungen und Straßentests sind generell technisch bedingt und von der individuellen Nutzung sowie den individuellen Umgebungsrandbedingungen abhängig. Extreme Grenzwertüberschreitungen entsprechen jedoch nicht dem Geist der aktuellen Abgasgesetzgebung. Deswegen unterstützt die Automobilindustrie die nun beschlossene rasche Einführung der RDE-Gesetzgebung, damit künftig hohe Diskrepanzen zwischen Labor- und Straßenwerten vermieden werden.

Mit RDE müssen die Fahrzeuge den Stickoxidgrenzwert nicht nur auf dem Prüfstand, sondern unter realen Fahrbedingungen und beinahe beliebigen Umgebungsbedingungen einhalten. Der Gesetzgeber gewährt lediglich die Berücksichtigung der Messtoleranz der portablen Emissionsgeräte sowie für einen Übergangszeitraum von 15 Monaten nach der Einführung von RDE einen leicht erhöhten Grenzwert (Konformitätsfaktor = 2,1 inklusive PEMS-Messtoleranz), um die Umstellung der gesamten Pkw-Flotte auf diese neuen RDE-Grenzwerte zu ermöglichen. Gegenüber Euro 5 bedeutet die finale RDE-Gesetzgebung eine Emissionssenkung um den Faktor 5.

Der VDA erwartet, dass die Luftqualitätsziele in Deutschland durch Euro 6 in Verbindung mit RDE erreicht werden. Das hat vor allem eine Studie des Aachener Forschungsinstituts AVISO in Zusammenarbeit mit der TU Graz und dem Heidelberger Umweltinstitut ifeu ergeben. Die Studie kommt zu dem Ergebnis, dass die Überschreitungen von Luftgrenzwerten durch die steigende Marktdurchdringung mit Euro 6 und RDE gelöst werden. Bereits der natürliche Flottenaustausch reduziert bis 2020 die Luftwerte von Stickoxiden um 17 Prozent. Das bedeutet, dass Messstellen, die heute im Jahresmittelwert bei 48 μg/m3 liegen, künftig den Grenzwert von 40 μg/m3 erfüllen würden. Damit werden 33 von 72 Messstellen mit Überschreitung ins Ziel gebracht.

Real-Driving-Emissions-Regulierung (RDE) - Termine und Konformitätsfaktor

  Konformitätsfaktor Inkrafttreten  
Messtoleranz von PEMS-Geräten (derzeit 0,5) ist
in den Faktoren bereits eingerechnet
Neue Typen: alle Modelle, die nach dem genannten Datum neu typgenehmigt
werden; alle Neuzulassungen: alle Fahrzeuge, die nach dem genannten Datum
neu zugelassen werden; leichte Nutzfahrzeuge jeweils ein Jahr später
Neue Typen Alle Neuzulassungen
1. Schritt 2,1 September 2017 September 2019
2. Schritt 1,5 Januar 2020 Januar 2021
Dr. Jakob Seiler Referent - Abteilung Technik
Behrenstraße 35
10117 Berlin
Tel: +49-30-897842-285 Fax: +49-30-897842-606
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