Die Effizienz von Industriemotoren mit Abgasnachbehandlungssystem soll durch die Entwicklung eines hocheffizienten SCR-Systems mit Partikelfiltration und gasförmiger Ammoniakbereitstellung (?Verminderung motorischer Wärmemaßnahmen) gesteigert werden. Dazu soll interdisziplinär ein Gesamtsystem erforscht, entwickelt und mittels Demonstrator aufgebaut und validiert werden. Das F&E Projekt hat zum Ziel, dem Trend zur maximalen Effizienz von Motorkonzepten mit niedriger CO2-Emission mit geeigneten Abgasnachbehandlungssystemen zu begegnen. Eine Kraftstoffeinsparung von ca. 5 % soll mit dem zu erforschenden System erreicht werden. Als attraktiver Lösungsweg hat sich, aufbauend auf der bestehenden AdBlue-Technologie, die Erforschung und Entwicklung eines innovativen SCR-Systems mit Partikelfiltration herausgestellt. Hierbei wird die HWL in einer zu entwickelnden, technischen Einrichtung in Ammoniak umgewandelt, das gasförmig dem Abgasstrom zugegeben wird. Gegenüber dem Stand der Technik können die etablierten Projektpartner so eine Verwertung der Ergebnisse und Entwicklungen des BlueExSys-Konzeptes am Markt durchführen und damit aktiv einen Beitrag zur Steigerung der Energieeffizienz von Fahrzeugantrieben und zur Reduzierung der entsprechenden Emissionen leisten. Durch eine deutliche Effizienzsteigerung des ANB-Systems, insbesondere im Tieftemperatur-/Niedriglastbereich, reduziert sich die Notwendigkeit motorischer Wärme- und Aufheizmaßnahmen zur Erzeugung von Abgastemperaturen, in denen das ABN-System mit der geforderten (Entstickungs-)Effizienz arbeiten kann, bzw. entfällt ganz. Der motorische Wirkungsgrad kann vollständig(er) für die eigentliche Kernaufgabe des Motors - den Antrieb - genutzt werden. Einsparungen im Kraftstoffverbrauch und somit Verminderungen der CO2-Emission sind die Folge. Durch eine zeitlichen verlängerte Bereitstellung des Reduktionsmittels sowie eine sofortige Verfügbarkeit von verwertbarem Reduktionsmittel ab dem Zeitpunkt der Dosierung wird sich ein NOx-Konvertierungsgrad von 97 % künftig darstellen lassen können. Des weiteren kann es in der Abgasanlage nicht mehr zur Kristallisation von Harnstoff und Harnstoff-Folgeprodukten kommen, da das dosierte Ammoniak gasförmig ist. Einer Verblockung des Abgassystems durch Ablagerungen kann damit vorgebeugt werden und bisherige Vorhaltemaßnahmen wie z.B. die Gegendrucküberwachung der SCR-Mischstrecke werden überflüssig. Insbesondere in Schwachlastzyklen, in denen die Abgastemperatur um die Dosierschwelle pendelt, wird dadurch eine erheblich größere Systemrobustheit und Betriebssicherheit erreicht.
1.Vorhabenziel Ziel des Vorhabens ist die Entwicklung und Demonstration eines elektrostatischen Feinstpartikelabscheiders, der optimal an Biomassekessel angepasst ist und mit hohen Abscheidegraden die Staubemissionsgrenzwerte der 2.Stufe der 1.BImSchV sicher unterschreitet. Dieser adaptierte Abscheider wird einen stabilen, wartungsarmen Langzeitbetrieb, eine geringe elektrische Leistungsaufnahme, niedrigen Druckverlust und eine kostengünstige Herstellung aufweisen. Im Vorhaben wird der als Einzelgerät entwickelte Carola Abscheider an einem modernen, holzbefeuerten Heizkessel adaptiert. Hierzu wird nach Auslegungsversuchen an einem industriellen Teststand in enger Abstimmung mit dem Kesselhersteller und Anlagenbauer die Vor- und Detailplanung des Abscheiders durchgeführt. Der Abscheider wird an den vom Kesselbauer zur Verfügung gestellten Heizkessel adaptiert und im Dauerbetrieb am teststand bezüglich der Abscheidegrade und der Stabilität charakterisiert. Beim Bau einer Kleinserie werden die Fertigungsverfahren und - kosten optimiert. Zum Abschluss des Projekts wird der Abscheider in einem Feldtest unter typischen Betriebsbedingungen getestet. Hierbei werden neben der Aufzeichnung der Betriebsparameter umfangreiche Messungen der Partikelemission durchgeführt.
Ziel des Vorhabens ist die Entwicklung und Demonstration eines elektrostatischen Feinstpartikelabscheiders, der optimal an Biomassekessel angepasst ist und mit hohen Abscheidegraden die Staubemissionsgrenzwerte der 2.Stufe der 1.BImSchV sicher unterschreitet. Dieser adaptierte Abscheider wird einen stabilen, wartungsarmen Langzeitbetrieb, eine geringe elektrische Leistungsaufnahme, niedrigen Druckverlust und eine kostengünstige Herstellung aufweisen. Im Vorhaben wird der als Einzelgerät entwickelte Carola Abscheider an einem modernen, holzbefeuerten Heizkessel adaptiert. Hierzu wird nach Auslegungsversuchen an einem industriellen Teststand in enger Abstimmung mit dem Kesselhersteller und Anlagenbauer die Vor- und Detailplanung des Abscheiders durchgeführt. Der Abscheider wird an den vom Kesselbauer zur Verfügung gestellten Heizkessel adaptiert und im Dauerbetrieb am teststand bezüglich der Abscheidegrade und der Stabilität charakterisiert. Beim Bau einer Kleinserie werden die Fertigungsverfahren und - kosten optimiert. Zum Abschluss des Projekts wird der Abscheider in einem Feldtest unter typischen Betriebsbedingungen getestet. Hierbei werden neben der Aufzeichnung der Betriebsparameter umfangreiche Messungen der Partikelemission durchgeführt.
Das vorgeschlagene Vorhaben leistet einen Beitrag zur Umsetzung des Energiekonzepts der Bundesregierung, in dem es eine kosteneffiziente Technologie entwickelt, die eine Steigerung des Anteils der erneuerbaren Energien und er Senkung der Treibhausgase durch verstärkte thermische Biomassenutzung ermöglicht. Im Rahmen des Vorhabens ist die Demonstration eines optimal an einen holzgefeuerten Heizkessel angepassten Partikelabscheiders geplant, der als zukunftsweisende und wettbewerbsfähige Technologie einen Wettbewerbsvorteil beim Export, in Länder die thermische Biomassenutzung betreiben, darstellt. Gesamtziel des Vorhabens ist die Entwicklung und Demonstration eines elektrostatischen Feinstpartikelabscheiders, der optimal an Biomassekessel angepasst wird und die Staubemissionsgrenzwerte der 2.Stufe der 1.BImSchV sicher unterschreitet. Der nach dem Carola-Verfahren des KIT zu entwickelnde Elektroabscheider zeichnet sich durch hohe Abscheidegrade aus. Ziel ist eine geringe elektrische Leistungsaufnahme, niedriger Druckverlust und hohe Betriebssicherheit sowie geringe Herstellkosten. AP:1 Vorversuche und Detailplanung des Carola-Abscheider; AP2: Adaption des Abscheiders an den Biomassekessel; AP3: Langzeittest und Optimierung des Abscheiders; AP4: Bau einer Kleinserie des Abscheiders; AP5: Feldtests des Abscheiders; AP6: Wissenschaftliche Begleituntersuchungen; AP7:Projektmanagement/Berichtswesen.
Der Ausstoss von Russpartikeln aus dieselbetriebenen Fahrzeugen ist nach wie vor ein grosses Problem, sowohl für die Umwelt (Luftreinhaltung, Klimaschutz) wie auch für die menschliche Gesundheit. Dieser Ausstoss kann mit Partikelfiltern eliminiert werden. Die Kosten für die Nachrüstung von dieselbetriebenen Fahrzeugen mit Partikelfiltern sind jedoch zur Zeit sehr hoch, so dass keine Nachrüstung bei Kleinbussen und PKW's stattfindet. Dieser unbefriedigende Zustand bewirkt zudem, dass sowohl das Filterobligatorium der SUVA, wie auch die Baurichtlinie Luft des BAFU nicht vollzogen werden können Projektziel: Das Ziel ist die Entwicklung eines Partikelfiltersystems, dass vollautomatisch funktioniert und zu Kosten von weniger als 3000.- CHF auf dieselbetriebene Fahrzeuge nachgerüstet werden kann. Beschreibung der Resultate: Die technische Machbarkeit ist teilweise gegeben. Ungeeignet sind die untersuchten Systeme im aktuellen Zustand für Lieferwagen mit wenig Last, weil die Regeneration des Partikelfilters erst ab 400° Temperatur möglich ist und diese Temperatur bei Nachrüstsystemen für Lieferwagen schwierig zu erreichen ist.
Das Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit (BMU) fördert im Rahmen eines Markteinführungsprogramms die Beschaffung von Hybridbussen durch Verkehrsbetriebe des öffentlichen Personennahverkehrs (ÖPNV). Dieses Projekt begleitet das Fördervorhaben wissenschaftlich. Im Projekt werden die durch das BMU geförderten Hybridbusse im Linienbetrieb untersucht und bewertet hinsichtlich ihrer Energieeffizienz und damit ihrer CO2-Emissionen im Vergleich zu herkömmlichen Dieselbussen, ihrer Einsatzreife, ihrer Zuverlässigkeit und der Akzeptanz bei Fahrern und Fahrgästen sowie ihrer Kosten im Vergleich zu modernen Dieselbussen ohne Hybridtechnologie. Die Hybridtechnologie kann bei Linienbussen, die häufig bremsen und anfahren, hohe Effizienzpotenziale erschließen, da ein wesentlicher Anteil der Bremsenergie bei dieser Technologie zurückgewonnen und für den Betrieb eines Elektromotors zur Verfügung gestellt werden kann (Rekuperation). Dieser treibt die Linienbusse vor allem beim Anfahren und im unteren Lastbereich an. Somit ist neben einer Kraftstoffeinsparung auch eine Verringerung der Abgas- und Geräuschemissionen möglich. Die Förderung wurde mit der Einhaltung anspruchsvoller Umweltstandards und Leistungsdaten verknüpft. So mussten die Hybridbusse folgende Mindeststandards erfüllen: a. Die CO2-Emissionen werden um mindestens 20 Prozent gegenüber einem vergleichbaren Linienbus ohne Hybridtechnologie reduziert (gemessen im 'Braunschweig'- Zyklus). b. Die Busse sind mit einem geschlossenen (wall-flow) Partikelfiltersystem ausgestattet. Die Partikelemissionen (PM) unterschreiten den EEV-Standard von 0,02 g/kWh, nachgewiesen im ESC- und ETC- Fahrzyklus nach 2005/55/EG. c. Es müssen Abgasnachbehandlungsmaßnahmen ergriffen werden, so dass die Stickoxidemissionen (NOX) den EEV-Standard von 2 g/kWh, nachgewiesen im ESC- und ETC- Fahrzyklus nach 2005/55/EG, unterschreiten. d. Die Lärmemissionen betragen maximal 75 dB(A) bei einer Motorleistung =150 kW bzw. 77 dB(A) bei einer Motorleistung größer als 150 kW. Daneben müssen die Fahrzeuge so ausgestattet sein, dass eine deutliche Reduzierung des Innenraumlärms erreicht wird. Die oben genannten Punkte b. und c. beziehen sich auf Angaben der Fahrzeughersteller, die Punkte a. und d. wurden innerhalb der Begleitforschung des Vorhabens 'Hybridbusse für einen umweltfreundlichen ÖPNV' mittels umfangreicher Messkampagnen bearbeitet. Die fahrzeugbezogenen Kosten im Linienbetrieb werden analytisch ermittelt und die Inbetriebnahme und der Linienbetrieb der Hybridbus-Kleinflotten sowohl qualitativ als auch quantitativ bewertet; nicht zuletzt werden entsprechende Lösungsvorschläge bzw. Optimierungspotenziale aufgezeigt. Das Projekt ermöglicht so eine Quantifizierung der Ziele des Fördervorhabens und erarbeitet Empfehlungen, die sich aus den Erfahrungen im Verlauf des Projekts in den Regionen ableiten lassen.
A) Problemstellung: Die Schadstoff- und Geräuschemissionen von Pkw/leichten Nutzfahrzeugen werden durch gesetzliche Vorgaben begrenzt, deren Einhaltung durch die Typzulassung dokumentiert wird. Entscheidend für die Erreichung der Immissions- und Emissionsziele sind die Emissionen bei der Nutzung über die gesamte Lebensdauer des Fahrzeuges. Zur Sicherstellung der Einhaltung der gesetzlichen Bestimmungen ist deshalb die Überprüfung der Fahrzeuge im Feld auf typspezifische Mängel (Herstellerverantwortung) notwendig. Dies gilt genauso für die Geräuschvorschriften für Kfz. Um die Einhaltung der Emissions-/Immissionsziele überprüfen bzw. um Prognosen erstellen zu können, ist die Ermittlung von Emissionsfaktoren zur Verwendung in Emissionsmodellen notwendig. B) Handlungsbedarf (BMU/UBA): Die Durchführung der Feldüberwachung als Forschungsvorhaben ist zur Erprobung der EU-Richtlinie 98/69 notwendig. Alle abgeschlossenen Vorhaben haben gezeigt, dass die FÜ ein wirksames Instrument ist, um typspezifische Defekte sicher aufzudecken und die Emissionen im Verkehr zu mindern. Um ein möglichst günstiges Kosten-Nutzen-Verhältnis zu erzielen, sollen die Messungen auch zur Aktualisierung der Emissionsfaktoren verwendet werden. Bzgl. der Geräuschemissionen fehlt bisher die gesetzliche Basis für eine typbezogene Feldüberwachung. C) Ziel des Vorhabens ist es, durch die Umsetzung der Anforderungen der RL 98/69/EG die Dauerhaltbarkeit emissionsmindernder Bauteile in Pkw/1Nfz auf einem langfristig niedrigen Emissionsniveau zu gewährleisten. Bei der Feststellung typspezifischer Mängel wird über Rückrufaktionen der Hersteller dafür gesorgt, dass der den gesetzlichen Anforderungen genügende Emissionszustand wieder hergestellt wird und Mängel in der Produktion behoben werden. Die Messungen werden zur Ermittlung von Emissionsfaktoren ausgewertet, die u.a. im HBEFA und in TREMOD Verwendung finden. Bzgl. der Geräuschemissionen sollen Vorschläge für Kontrollsysteme, die eine Erhöhung der Geräuschemissionen sowohl von Einzelfahrzeugen wie von Fahrzeugtypen zu erfassen erlauben, in der Praxis geprüft und weiterentwickelt werden, die um Kosten zu sparen mit den Kontrollsystemen für die Schadstoffemissionen zu koordinieren sind.
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