Zero-Impact Vehicles: Was Motoren leisten müssen, damit sie die Luftqualität nicht negativ beeinflussen
Ein von der FVV initiiertes Forschungsvorhaben zeigt: Wenn Fahrzeuge mit
Verbrennungsmotoren sehr strenge Abgasgrenzwerte einhalten, beeinflussen
sie die Luftqualität nicht mehr negativ. Allerdings ist der maximal
zulässige Emissionswert für einzelne Fahrzeuge von der jeweiligen Fahr-
und Verkehrssituation abhängig.
Die Vorschriften für maximal zulässige Abgasemissionen sollen in Europa
weiter verschärft werden. Vor diesem Hintergrund untersuchte ein kürzlich
abgeschlossenes Forschungsvorhaben [1] der FVV eine nur auf den ersten
Blick einfache Frage: Wie weit müssen die Emissionen von Fahrzeugen mit
Verbrennungsmotor abgesenkt werden, damit diese keinen negativen Einfluss
mehr auf die Luftqualität haben? Dafür korrelierte ein Forscherteam um
Prof. Dr.-Ing. Stefan Hausberger von der Technischen Universität Graz für
zwei Luftschadstoffe – Partikel und Stickoxide – die Fahrzeugemissionen
mit den an verschiedenen Standorten gemessenen Immissionen, also der
Schadstoffkonzentration in der Luft. Als Zielwert wurde ein im Umweltrecht
übliches Relevanzkriterium verwendet: Wenn die Emission einer technischen
Anlage einen Beitrag von weniger als drei Prozent an der lokal zulässigen
Gesamtbelastung verursacht, ist keine weitere
Umweltverträglichkeitsprüfung durchzuführen. Hausberger erläutert: „Mit
diesem Ansatz können wir die Emissionsgrenzwerte definieren, die ein Zero-
Impact Vehicle zwingend einhalten muss.“
Um den Beitrag der Fahrzeugemissionen auf die Luftqualität zu bestimmen,
haben die Forscher zunächst anhand von Daten der Messstelle „Stuttgarter
Neckartor“ ein Simulationsmodell kalibriert. Dieses zeigt: Wenn die
gesamte Fahrzeugflotte auf die derzeit geltenden Abgasgrenzwerte Euro 6d
final umgestellt würde, sänke der Schadstoffgehalt in der Luft drastisch –
bei den Stickoxiden beispielsweise um 93 Prozent gegenüber den Messwerten
aus dem Jahr 2016. Das Drei-Prozent-Kriterium würde jedoch verfehlt.
Dafür, dass das Drei-Prozent-Kriterium bei der Immission an einem
bestimmten Ort der Welt eingehalten werden kann, sind nicht nur die
Emissionen aller Fahrzeuge in der unmittelbaren Umgebung der Messstelle
relevant. Es sind auch die jeweilige Verkehrssituation, die Bebauung und
sogar das Wetter zu berücksichtigen. Anhand von Luftqualitätsdaten aus
ganz Europa haben die Forscher deshalb mehrere Extremszenarien modelliert.
Dazu gehörte eine mehrspurige städtische Zufahrtsstraße, die von 75.000
Fahrzeugen pro Tag befahren wird, genauso wie Stop-und-Go-Verkehr auf der
Autobahn, ein Autobahnabschnitt ohne Tempolimit sowie eine Passstraße mit
einer Steigung von mehr als zehn Prozent. Für das alpine Szenario wurden
zudem verschiedene Fahrweisen berücksichtigt.
Die Ergebnisse der für die verschiedenen Orte durchgeführten Simulationen
variieren stark. Im dichten städtischen Verkehr dürfte ein Zero-Impact-Pkw
durchschnittlich 6,7 Milligramm Stickoxide pro Kilometer ausstoßen. Im
Stop-and-Go-Verkehr auf der Autobahn wären es sogar nur 2,0 Milligramm pro
Kilometer. Aufgrund der deutlich geringeren Fahrzeuganzahl würde das Drei-
Prozent-Kriterium beim Befahren der Passstraße hingegen sogar dann
eingehalten, wenn die Emission auf bis zu 74 Milligramm pro Kilometer
stiege. „Die europäische Emissionsgesetzgebung kennt
fahrsituationsbezogene Grenzwerte bislang nicht“, sagt Hausberger. „Unsere
Ergebnisse zeigen allerdings, dass für die Luftqualität nicht einzelne
Extremsituationen ausschlaggebend sind, sondern vor allem der
Alltagsverkehr in urbanen Ballungsgebieten maßgebend ist. Extreme
Fahrsituationen könnten daher auch mit höheren Emissionsgrenzwerten
berücksichtigt werden“
Bestätigt wird diese Aussage durch weitere Simulationen, die innerhalb des
Vorhabens für urbane Ballungsräume durchgeführt wurden. So zeigt sich,
dass mit einer zu 100 Prozent aus Zero-Impact-Fahrzeugen bestehenden
Flotte die Stickoxidemissionen am Stuttgarter Neckartor nurmehr auf dem
Niveau der ohnehin vorhandenen Hintergrundbelastung läge.
Hinweise zum Forschungsprogramm
1 | FVV-Forschungsvorhaben Nr. 1407: Definition und Anforderungen von
"Zero-Impact-Emissionsniveaus" aus der Perspektive der Luftgüte.
Durchgeführt an der Technischen Universität Graz mit Unterstützung der
Beratungsgesellschaften FVT, Graz, und Aviso, Aachen. Abgeschlossen am 31.
März 2022.
