Diesel-NOx-Katalysator ASDS: Emission impossible?
Mit ASDS™ hat Amminex eine neue SCR-Technik entwickelt, welche die NOx-Emissionen von Dieselmotoren fast vollständig eliminiert. Der neue Mitspieler im Rennen um eine Diesel-Nachrüstung ist in der Wirkung ganz weit vorn, hat gegenüber AdBlue-basierter SCR aber ein Handikap bei der Infrastruktur
Von betrügerischen Abschalteinrichtungen einmal abgesehen gibt es einen weiteren Grund für überhöhte NOx-Emissionen von dieselgetriebenen Fahrzeugen im Realbetrieb: Den Realbetrieb selbst. Weit seltener als von den Testläufen des NEFZ vorgesehen, arbeiten die meisten Fahrzeugmotoren nämlich in Last- sprich Temperaturbereichen, in denen ihre NOx-Umwandlung überhaupt vorschriftsmäßig effektiv funktioniert. Vor allem im Stadtverkehr.
Ob und wie weit die zugrundeliegende Fehleinschätzung nun industriefreundlicher Politik zu verdanken ist, steht dahin, doch sieht sich die Politik nun unter Zugzwang durch den Effekt unzureichender Abgasreinigung, wie er von den Städten gemessen wird. Anders ausgedrückt: Wer an der Quelle (zu) viel Emission zulässt, muss irgendwann mit den Folgen zu hoher Immission kämpfen. Tatsache ist, dass gerade die Fahrzeuge der aktuellen Abgasklassen Euro 5 und 6 die größten Probleme mit der NOx-Emission haben.
Diesel-NOx-Katalysator ASDS: Emission impossible? (9 Bilder)
(Bild: Amminex)
Nachrüstung contra Fahrverbote
Seit Prozessen der EU gegen einzelne Staaten wegen notorischer Überschreitung der Werte und der daraus resultierenden Zuspitzung im Konflikt zwischen Landes- gegen Bundespolitik in Form von Fahrverbotsdrohungen ist guter Rat teuer. Heute diskutieren Politiker und Industrievertreter auch darüber, inwieweit es möglich ist, durch Nachrüstung der existierenden Flotte, besonders der Fahrzeuge mit den Abgasklassen Euro 5 und 6, Fahrverbote zu vermeiden.
Im Gespräch ist unter anderem ein SCR-Katalysator mit Harnstoff-(AdBlue)-Einspritzung der Firma Baumot Twintec, der die Stickoxidemissionen unter die Grenzwerte der kommenden Norm Euro 6c reduziert. Erprobt wird das System bereits erfolgreich mit umgerüsteten Omnibusflotten, London hat erst am 22. Juni einen Auftrag für die Umrüstung von 5800 Omnibussen an Baumot erteilt. Der Hersteller hat dieses System für den Einsatz in Pkw herunterskaliert: In einem VW Passat B7 1.6 TDI bewies er eine Reduktion von 88 Prozent gegenüber dem Serienzustand im neuen Laborzyklus WLTP und ein Minus von 93 Prozent bei der Straßenmessung RDE. Wir haben ihn in dieser Geschichte bereits en détail vorgestellt. Ein Vorteil dieser Lösung bestünde darin, dass eine Infrastruktur für Harnstoff schon existiert. Nachteilig ist der Aufwand, den es betreiben muss, um das Reaktionsmittel zu beheizen und zu zerstäuben.
Einen anderen Weg weist Amminex, ein junges dänisches Unternehmen, dessen Mehrheitseigner zum Jahreswechsel 2016/17 mit 91,5 Prozent der französische Großzulieferer Faurecia wurde. Amminex beschäftigt am Hauptsitz in Soborg, nahe Kopenhagen, 50 Mitarbeiter. Die mit 6500 m² noch überschaubar große Produktionsanlage befindet sich in Nyborg. Mit seinem ASDS (Ammonia Storage and Delivery System) hat Amminex eine neue Form der SCR-Technik entwickelt, das ebenfalls die Stickoxid-Emissionen von Dieselmotoren nachgewiesenermaßen fast vollständig eliminiert. Auf dem Pariser Autosalon 2009 stellte Faurecia die Amminex-Lösung für Nutzfahrzeuge sowie ASDS in einem neuen Format für Pkw erstmals vor. Serienreife Pkw-Kartuschen für die Ammoniakspeicherung (und damit wohl auch einbaufertige Nachrüstlösungen) verspricht Faurecia bis 2020.
Ammoniak-Pillen in Wechselkartuschen
Um zur Reaktion nötigen Ammoniak gefahrlos mitzuführen, verzichtet Amminex auf die wässrige Harnstofflösung. Er wird, chemisch gebunden, in fester Form (Adammine) quasi als Pille mitgeführt, mit dem Vorteil der rund doppelten Speicherdichte gegenüber Harnstoff. Adammine wird in normierten Aluminium-Wechselkartuschen verkauft, die in Halterungen in Bus, Lkw oder in verkleinerter Form auch Pkw, passen. Hierfür sind 2 x 3,6 Liter (also je 1,6 kg Adammine) fassende Kartuschen vorgesehen, was einem AdBlue-Tankvolumen von je rund 18 Litern entspricht. Eine 2 x 11 Liter große Einheit ist für Nutzfahrzeuge erhältlich, sie entspricht einer Tankgröße von je rund 48 Litern AdBlue. Ein Zusatzvorteil der trockenen Ammoniak-Einlagerung ist eine Gewichtsersparnis von 20 bis 40 Prozent, der Wegfall der AdBluetank-Beheizung zur Frostsicherung und der automatische Schutz vor Fehlbetankung (AdBlue in den Treibstofftank).
Eingebaut wird auch ein Steuergerät mit lesendem Zugriff auf die Bordelektronik und eine Dosiereinheit. Bei vorhandenen SCR-Kats kann sie an bestimmten Stellen vor dem SCR-Kat eingebaut werden, bei Nachrüstungen ohne werksseitigen Katalysator wird ein eigener montiert. Der große Vorteil gegenüber der Harnstoff-Technologie besteht darin, dass das Ammoniak gasförmig zugeführt wird. Um es aus seinem Speicher zu lösen, muss dieser auf lediglich 55 Grad Celsius erhitzt werden, nicht aber die Zuleitung und die Dosierdüse. Dazu sind maximal nur rund 150 Watt erforderlich. Eine Regelung der Abgastemperatur durch zusätzliche Nacheinspritzungen fällt ebenfalls weg, so dass ein Verbrauchsvorteil um die drei bis fünf Prozent je nach Betriebsbedingungen zu erwarten ist. Zudem ist auch keine Drosselung des Abgasstroms in der Mischzone nötig, was den Strömungswiderstand im Auspuff senkt.
Frühere Wirkung und Verbrauchsvorteil
Durch die gasförmige Zudosierung kann die Reaktion bereits ab 100 Grad Abgastemperatur beginnen. Die SCR-Technologie mit AdBlue hingegen funktioniert erst bei rund 200 Grad Celsius. Das bedeutet einen großen Vorsprung bei niedriger Temperatur von Motor, Umgebung oder beidem. Klassischerweise tritt das Problem zu geringer Diesel-Abgastemperatur bei niedriger Last auf. Kühle Motoren erzeugen zwar viel weniger Stickoxid, doch ist auch die Abgasreinigung temperaturabhängig. Im Stadtbetrieb kühlen Dieselmotoren prinzipbedingt wegen des enormen Luftüberschusses bei Teillast regelrecht aus – der NOx-Anteil im Abgas kann dann auf herkömmlichem Weg nicht mehr bewältigt werden. Zudem entstehen durch die gasförmige Eindüsung selbst bei niedriger Temperatur keine Ablagerungen, wie sie unzureichend verdampfender Harnstoff erzeugen kann.
Amminex hat gegenwärtig Omnibusflotten in Dänemark, Schweden und Großbritannien mit seiner Technik ausgerüstet und evaluiert sie telematisch im Testbetrieb. Dabei zeigen sich langfristige NOx-Reduktionsraten von 85 bis 99 Prozent, auch bei Außentemperaturen unter minus 20 Grad. Faurecia vermeldet stolz: „Das System wurde bereits auf über 30 Millionen Kilometern unter echten Fahrbedingungen getestet und hat dabei 360 Tonnen NOx eingespart. Die Alternative, AdBlue, reduziert bei gleichen Fahrbedingungen in der Stadt deutlich weniger NOx.“ Faurecia hat den Auftrag erhalten, 20.000 Busse und Nutzfahrzeuge in Seoul mit seiner ASDS-Technologie nachzurüsten, wie das Unternehmen gestern meldete.
Der Beweis der Gebrauchstüchtigkeit von ASDS ist längst erbracht, der Preis soll auf ähnlichem Niveau liegen wie für eine AdBlue-SCR-Nachrüstung. Faurecias Technikchef Christophe Bouly ist optimistisch, dass ASDS der „neue Standard in NOx-Reduktion“ werden könnte, schließlich habe Amminex nur die Hälfte des Volumens von AdBlue und arbeite gerade im Winter effizienter. Ob es sich unter den möglichen Alternativen, welche die Politik diskutieren wird, durchsetzen kann, ist allerdings völlig ungewiss. Sein größter Vorteil ist auch sein größter Nachteil: ASDS funktioniert nicht mit Adblue und ist damit trotz besserer Wirkung ein Wettbewerber mit Handikap. Man kann einen unverdienten Sieg des besser eingeführten Systems befürchten – ähnlich wie einst im Formatkrieg zwischen VHS und Betamax. (fpi)