Warum wird der Diesel nicht sauber? | Wissen & Umwelt | DW | 22.09.2015
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Warum wird der Diesel nicht sauber?

Dieselmotoren sind zwar sparsamer als Benziner, aber die Abgasreinigung stellt Ingenieure vor große Herausforderungen. Rußpartikel lassen sich mittlerweile gut filtern, aber die Stickoxide nicht.

Es gibt zwei entscheidende Unterschiede zwischen Benzin- und Dieselkraftstoff: Diesel ist schwerer entflammbar als Benzin, enthält dafür aber mehr Energie. Während ein Kubikmeter Dieselkraftstoff es auf gut 9800 Kilowattstunden Leistung bringt, schafft dieselbe Volumenmenge Benzin nur 8760 Kilowattstunden.

Dieselfahrzeuge sind also sparsamer, verbrauchen weniger Sprit. Außerdem ist Diesel bzw. Heizöl auf dem Markt kostengünstiger, weil in den Raffinerien in der Regel mehr davon anfällt als von den höherwertigeren und leichteren Erdölprodukten, wie Kerosin und Benzin.

Diesel: Schwer entflammbar - trotz höherer Energie

Der Fakt, dass Diesel schwerer entflammbar ist als Benzin bedeutet einerseits mehr Sicherheit. Andererseits aber ist es erforderlich, dass der Motor anders aufgebaut werden muss. Während ein Benzinmotor bereits ein zündfähiges Gas-Luft-Gemisch aus dem Vergaser ansaugt, füllt sich der Kolben eines Dieselmotors zunächst mit Luft oder einem Luft-Abgasgemisch. Die wird dann durch die Kolbenverdichtung stark auf etwa 20 bar komprimiert und erhitzt sich dabei auf bis zu 900 Grad Celsius. Erst jetzt wird der Dieselkraftstoff in die Brennkammer eingespritzt. Die sehr feinen Tröpfchen verdampfen und entzünden sich.

Für den geringeren Spritverbrauch des Dieselmotors ist dabei nicht nur die höhere Energiedichte des Kraftstoffes verantwortlich, sondern auch die hohe Verdichtung im Motorraum. Das wiederum bringt auch einen höheren Wirkungsgrad.

Katalysator Abgasreinigung (Foto: Opel)

Moderne Katalysatoren für Benzinmotoren haben sich als robust und haltbar erwiesen.

Rußfilter funktionieren gut

Obwohl Dieselmotoren weniger Kohlenmonoxid und giftige Kohlenwasserstoffverbindungen verursachen als Benziner, haben Dieselfahrzeuge seit jeher ein "Stinker-Image". Das liegt nicht zuletzt an den schwarzen Wolken, die vor der verpflichtenden Einführung von Russpartikelfiltern aus den Auspuffen kam.

Beschleunigt ein Dieselfahrzeug oder quält es sich einen Berg hoch, wächst die Tröpfchengröße, die in den Brennraum eingespritzt wird. Die Verbrennung wird unsauber und schwarzer Qualm entsteht - und damit Feinstaubpartikel und Stickoxide. Hinzu kommt, dass Dieselmotoren baubedingt schwerer sind als Benziner.

Moderne Feinstaubfilter gab es serienmäßig erst seit der Jahrtausendwende. Parallel haben Autohersteller versucht, die Feinstaubbelastung durch eine noch sauberere Verbrennung zu verringern. Dies führte aber vor allem zu noch kleineren Feinstaubpartikeln. Sie konnten leichter in die Lunge eindringen und waren wahrscheinlich auch eher krebserregend.

Daher gilt mittlerweile der Feinstaubfilter als Maß aller Dinge beim Diesel. Mit dem Ruß und Feinstaub kommen diese mittlerweile auch gut klar. Gut 95 Prozent des Feinstaubes können sie zurückhalten nicht aber die Stickoxide (NOx).

Die Feinstaubproblematik, die bisher nur vom Diesel bekannt war, gibt es allerdings mittlerweile auch bei Benzinmotoren der neuesten Generation. Diese vergasen das Benzin nicht mehr, sondern spritzen es, ähnlich einem Dieselmotor, direkt in den Motor ein. Das ist zwar sehr sparsam, erzeugt aber sehr feinen und möglicherweise hochgefährlichen Feinstaub. Da diese Motorengeneration recht neu und das Problem noch nicht lange bekannt ist, sind Rußfilter für diese Fahrzeuge bisher nicht vorgeschrieben.

Was tun gegen Stickoxide?

Klassische Benzinmotoren mit Vergaser - stoßen seit der Einführung geregelter drei-Wege-Katalysatoren und bleifreier Kraftstoffe kaum noch giftige Abgase aus. Mit der Einführung von Vier-Wege-Katalysatoren werden sich die Spuren von Kohlenwasserstoffverbindungen, Kohlenmonoxid oder Stickoxiden sogar noch weiter verringern. Die meisten Benziner halten so die strengen US-Grenzwerte von 50 Milligramm Stickoxiden pro gefahrene Meile schon jetzt spielend ein.

Bei Dieselfahrzeugen ist das deutlich schwieriger. Das ist ein Grund, weshalb die EU-Grenzwerte für Dieselfahrzeuge im Vergleich zu denen in den USA - wo die überwiegende Mehrheit der Fahrzeuge Benziner sind - relativ lax erscheinen. Bisher galt eine Grenze von 180 Milligramm NOx pro gefahrenem Kilometer. Seit September wurden diese Grenzwerte auf 80 Milligramm abgesenkt, liegen damit aber immer noch gut doppelt so hoch wie in den USA.

Motor mit SCR-Katalysator (Foto: Gero Rueter)

Ein Motor mit SCR-Katalysator. In den blauen Tank kommt der Harnstoff AdBlue.

Chemie-Lösung aus der Müllverbrennung

Um Stickoxide aus Dieselabgasen herauszuholen, gibt es allerdings ein chemisches Verfahren, das sich etwa in Müllverbrennungsanlagen bewährt hat: Die Selektive Katalytische Reduktion (SCR). Etwa 90 Prozent der Stickoxide können damit aus dem Abgasstrom entfernt und in Wasserdampf und Stickstoff umgewandelt werden.

Anders als ein Katalysator beim Ottomotor, braucht der SCR-Katalysator aber ständig eine Zufahr von Chemikalien, und zwar eine Lösung aus Harnstoff in destilliertem Wasser.

Der Zusatzstoff, der in Europa als AdBlue, in den USA als Diesel Exhaust Fluid (DEF) vermarktet wird, muss also immer wieder nachgetankt werden. Dafür gibt es extra einen kleinen blauen Einfüllstutzen - ähnlich dem für das Scheibenwischwasser. Die Flüssigkeit muss man in Kanistern kaufen.

Im Vergleich zum Dieseltreibstoff schlägt AdBlue mit vier bis sechs Prozent zu Buche. Konkret heißt das etwa für einen schweren LKW: Er verbraucht 1,4 Liter der Flüssigkeit auf einer Strecke von 100 Kilometern.

Für Fahrer, die AdBlue nicht gewohnt sind, und vergessen nachzutanken, kann das allerdings ein böses Erwachen geben: Ist der Tank leer aktiviert sich bei einigen Fahrzeugtypen eine Art Umwelt-Wegfahrsperre - der Wagen lässt sich nicht mehr starten.

Das wollen einige Autohersteller ihren Kunden natürlich nicht zumuten - also gibt es auch keine Wegfahrsperre. In anderen Fällen sind die Fahrzeuge gleich so konstruiert, dass AdBlue nur bei regulären Wartungsintervallen in der Werkstatt nachgefüllt wird. Der Füllstutzen ist von Anfang an so angebracht, dass man ihn nur mit Mühe erreichen kann.

Der Kunde soll also scheinbar gar nicht mehr selbst nachfüllen. Die Zusatzflüssigkeit reicht natürlich dann nicht mehr für den gesamten Fahrbetrieb zwischen den Wartungsintervallen. Möglich ist auch, dass die Motorsteuerung einfach im normalen Fahrbetrieb weniger AdBlue in den Katalysator einspritzt, damit der Tankinhalt länger reicht. So oder so - das Ergebnis ist gleich: Die Stickoxide bleiben höher als nötig wäre. Daher stellt sich die Frage, ob einige Hersteller das bewußt in Kauf nehmen - eine Abgasuntersuchung macht man meist ohnehin kurz nach einer Wartung.