Auf frischer Fahrt ertappt

Alarmierende NOx-Emissionen bei Diesel-PW

Ab Oktober müssen neu auf den Markt kommende Diesel-Autos strengeren Abgasnormen entsprechen als bislang. Das neue Zulassungsverfahren verlangt Messfahrten im echten Strassenverkehr. Die Empa hat einige aktuelle Modelle schon jetzt mit der neuen Methode gemessen – die Ergebnisse sind beunruhigend.

Ein Opel Astra 1.6 CDTI auf dem Rollenprüfstand der Empa. Die Schläuche verbinden den Auspufftrakt mit einem mobilen PEMS-Messgerät im Inneren des Autos. In der gleichen Konfiguration geht es dann auf die Strecke rund um den Greifensee.
Mittlerweile ist klar: Die Zulassungsvorschriften für Personenwagen (PW) in der EU und in der Schweiz haben mit den realen Abgasemissionen der Autos im Strassenverkehr wenig zu tun. Die «echten» Abgasemissionen werden daher in gesonderten Studien ermittelt. Die Empa misst im Auftrag des Bundes etwa ein Dutzend Fahrzeuge jährlich detailliert aus, sie werden von zufällig ausgewählten Privatpersonen gegen ein kleines Entgelt zur Verfügung gestellt. Die Daten landen in der europäischen Datenbank HBEFA (Handbook Emission Factors for Road Transport) und werden unter anderem von internationalen Forschungsinstituten und vom Bundesamt für Umwelt (BAFU) als Grundlage für Expertisen genutzt.

Hohe Stickoxidemissionen
Was bei den Messungen passieren kann, zeigte sich im Januar dieses Jahres: Der Testkandidat, ein Renault Mégane Diesel des Modelljahrs 2016, zeigte bereits auf dem Empa-Prüfstand hohe Stickoxid-Emissionen. Dies deshalb, weil die Empa-Forscher den Wagen nicht nach dem bisherigen Typengenehmigungsverfahren, sondern nach dem neuen WLTP (Worldwide Light-Duty Vehicles Test Procedure) testeten, welches ab Oktober für alle neuen Modelle gilt. So war das Fahrzeug beispielsweise fast 300 kg schwerer, als es die Typenprüfvorschriften vorsehen – nicht aus bösem Willen, sondern weil der Renault Mégane tatsächlich so viel wiegt. Später, beim so genannten RDE-Test (Real-Driving-Emissions) auf der Strasse, wurden bis 1300 mg Stickoxide pro Kilometer am Auspuff gemessen. Das heisst, dieses aktuelle Euro-6-Fahrzeug emittiert in etwa gleich viel wie ein 10 bis 15 Jahre alter Diesel. Neue Fahrzeugmodelle dürfen ab Oktober 2017 dagegen nur noch 170 mg/km ausstossen.
Die Abgasreinigung bei Dieseln und Benzinern kommt im realen Fahrverhalten an ihre Grenzen – doch genau hier hat der Gesetzgeber bislang weggeschaut. Was aber kommt wirklich aus dem Auspuff? Und wie viel davon genau? Die Empa hat nachgemessen.

Von Autojournalisten preisgekrönt
Noch ein Jahr zuvor war der Renault Mégane von europäischen Autojournalisten zum «Car of the Year» gekrönt worden. Wie ist es möglich, dass ein modernes Fahrzeug auf der Strasse so hohe Emissionen aufweist? Ein Problem sind die bisherigen Abgasvorschriften. Unrealistische Bestimmungen der Leergewichte und Fahrwiderstände sowie vorgegebene, hochtourige Schaltpunkte, die nichts mit der Realität zu tun haben, prägen diese Vorschriften. Diese Erkenntnis ist nicht neu; bereits 2010 wurde beschlossen, ein realistischeres Abgasmessverfahren zu entwickeln. Warum das so lange dauert? Das Thema ist komplex und wird durch eine internationale Arbeitsgruppe bearbeitet, die vielen, teilweise divergierenden Ansprüchen genügen musste.
Bei Renault Mégane schaltete sich bei der Messfahrt im letzten Januar offenbar die Abgasrückführung ab, vielleicht, weil die Aussentemperatur unterhalb der Minimaltemperatur für den Labortest lag. Auch andere Hersteller müssen die Motoren ihrer Fahrzeuge «schonen» und schalten daher die Abgasreinigung ab, wenn der Motor ausserhalb des Prüfstandzyklus genutzt wird. Dies ist nach EU-Emissionsverordnung 715/2007/EG legal. Die Abschaltung geschieht zum Beispiel bei Audi und Fiat nach 22 Minuten, wie das «Handelsblatt» berichtete (der Prüfstandzyklus dauert 20 Minuten), bei Daimler unter 10 Grad Celsius, bei Opel sogar schon unter 17 Grad, wie ebenfalls das «Handelsblatt» berichtete (der Prüfstandzyklus verlangt Temperaturen über 20 Grad). Opel fährt zudem bei einem Luftdruck unter 915 Millibar die Abgasreinigung zurück, wie das Nachrichtenmagazin «Der Spiegel» berichtete. Die Abschaltung geschieht also oberhalb von 850 Metern über Meer (das höchste Prüflabor Europas liegt bei Madrid auf 700 Meter).
Im Februar 2017 haben sich Opel, Daimler und VW zu einem freiwilligen Rückruf von europaweit rund 500 000 Fahrzeugen bereit erklärt, um deren Abgasreinigungs-Software nachzubessern, obwohl sie legal war.

Die Empa forscht für alle
Damit Abgasreinigungssysteme auch bei niedrigen Temperaturen und sonstigen widrigen Umständen dauernd im Einsatz sein können, müssen sie technisch im Detail verstanden, richtig ausgelegt und darüber hinaus optimal betrieben werden. Der aktuelle Skandal zeigt es deutlich: hier gibt es grossen Nachholbedarf. Die Empa leistet mit einem Hochtemperatur-Strömungslabor einige wertvolle Beiträge, indem beispielsweise das Einspritzverhalten von AdBlue, einer wässrigen Harnstofflösung, die bei neuen Dieselfahrzeugen ins Abgas eingespritzt wird, im Detail untersucht wird. Dabei wird der Spraykegel mit Lasermessgeräten bis auf Einzeltröpfchen hin vermessen, die Bildung und Verdampfung flüssiger AdBlue-Wandfilme im Abgasrohr untersucht und die Zersetzung von verdampftem AdBlue gemessen. Diese Forschungsergebnisse sind öffentlich – sämtliche Hersteller dürfen sie nutzen.
Zurück auf die Strasse. Bei den Abgasuntersuchungen der Empa fahren die Spezialisten der Abteilung Fahrzeugantriebssysteme eine definierte Strecke von Dübendorf aus um den Greifensee herum und zurück auf der Autobahn von Uster über das Brüttiseller Kreuz. Dabei werden die NOx-Emissionen im Fahrzeug von einem sogenannten PEMS (Portables Emissionsmess-System) aufgezeichnet.

Der Mégane ist nicht allein
Drei neue Dieselfahrzeuge der unteren Mittelklasse mit aktuellem Abgasstandard Euro 6b hat die Empa bereits nach dem neuen RDE-Verfahren untersucht: Einen Opel Astra 1.6 CDTI, einen Ford S-MAX 2.0 TDCi und den Renault Mégane Grandtour 1.5dCi. Bei allen lag der NOx-Ausstoss in jeder Phase der Fahrt zwischen 600 und 1400 mg/km; Abgasuntersuchungen anderer Labors zeigen ein ähnliches Bild. Der Renault Mégane ist also nicht allein. All diese Fahrzeuge nach aktuellem Standard Euro 6b dürfen bis Herbst 2019 unverändert weiter als Neuwagen verkauft werden. Erst die nächste Modellreihe muss Euro 6c entsprechen und die schärferen WLTP- und RDE-Tests bestehen.
Wer heute schon sauberer fahren möchte, als es das Gesetz verlangt, kann das tun: Entweder bereits jetzt beim Kauf eines Neuwagens fragen, ob er Euro 6c entspricht. Oder ein Erdgasfahrzeug kaufen. Das ebenfalls vermessene Gasfahrzeug war mit NOx-Emissionen von durchwegs unter 10 mg/km 60- bis 140-mal sauberer unterwegs als die gemessenen Dieselfahrzeuge.

 

www.empa.ch