K u rzfassu n g sb an d - Graz University of Technology

Energieinnovation 2006 89
4.3 Verkehr (Session D4)
4.3.1 „Wirkungsgrad von PKW-Fahrzeugantrieben
– ein vielschichtiges Optimierungsproblem!“
Peter Prenninger (AVL List GmbH) 1
Randbedingungen für die Entwicklung zukünftiger PKW Antriebe
Der zunehmende Energieverbrauch des Straßenverkehrs und die damit verbundenen CO2-
Emissionen wurden weltweit als sehr relevante Problematik erkannt. Die europäische Fahrzeugindustrie
hat sich freiwillig verpflichtet, bis 2008 die mittlere CO2-Emission von PKW´s bis auf 140
g/km abzusenken. Es ist klar erkennbar, dass dieses Ziel bei unveränderten Trends nicht erreicht
werden kann.
In diesem Zusammenhang werden nun alternative, CO2-neutrale Energiequellen für den Verkehr als
Alternativen diskutiert. Speziell Biomasse als BTL (Bio mass To Liquid) und Wasserstoff (wohl auf
Basis von Atomenergie) könnten eine Entlastung der CO2-Bilanz ermöglichen. Ob damit aber auch
eine Steigerung des Transportwirkungsgrades erreicht wird, hängt nicht nur vom Antrieb selbst
sondern in besonderem Maß von der Kraftstoffherstellung und Verteilung ab. Als weiterer Teilaspekt
müssen indirekte Auswirkungen auf die Fahrzeuge, z.B. das Volumen und die Masse des
Kraftstoffspeichers berücksichtigt werden. Kohlenwasserstoffe stellen dabei nach wie vor die beste
Speicherform dar – selbst Wasserstoff kann bei chemischer Bindung an Kohlenstoff mit einer 50%
höheren Dichte gespeichert werden als in flüssigem Zustand bei –253 Grad Celsius!
Daneben müssen Fahrzeugantriebe auch in Zukunft allen gesetzlichen Anforderungen und
Markterfordernissen gerecht werden. Auf den Antrieb selbst bezogen stellen sich die Fragen: Können
mit Ottomotoren zukünftige CO2-Emissionsbeschränkungen erreicht werden Kann der Dieselmotor
alle Emissionsvorschriften einhalten Ist der Brennstoffzellenantrieb wirklich so effizient
Verbesserungspotenziale von Otto- und Dieselmotoren
Im Fall des Ottomotors kann ganz klar festgestellt werden, dass in jüngster Vergangenheit unter entscheidender
Mitwirkung von AVL neue Motorkonzepte entwickelt wurden, die sich durch drosselfreie
Laststeuerung und wesentlich effizientere Verbrennungsvorgänge auszeichnen. Vollvariable
hydraulische oder elektromotorische Ventilsteuerung, Direkteinspritzung und Hochaufladung ermöglichen
es, Motortechnologien jeweils speziell auf bestimmte Anwendungen hin zu optimieren. Dadurch
können Steigerungen des Motorwirkungsgrades – in den relevanten Lastbereichen – um bis zu 25%
erreicht werden. Verbesserte Verbrennungsvorgänge (homogene Benzin-Selbstzündungsverfahren)
erlauben gleichzeitig Absenkungen der limitierten Schadstoffemissionen.
Der Prinzip-bedingt hocheffiziente Dieselmotor, dessen Gütegrad (d.h. der Vergleich zum
bestmöglichen idealen Motorprozeß) heute in bestimmten Kennfeldbereichen 85% erreicht, muss hingegen
hinsichtlich einer Reduktion der Motorrohemission weiterentwickelt werden. Hierfür wurden von
AVL neue „alternative Brennverfahren“ entwickelt, die sowohl die NOx- als auch Rußbildungsvorgänge
weitgehend vermeiden. Entscheidend für den realen Fahrzeugeinsatz ist die Nutzung modernster
Regelungsverfahren – Closed Loop Regelungen des Verbrennungsvorganges, sodass die
Emissionsvorteile auch während der transienten Betriebsphasen erreicht werden. Bei AVL konnten
damit Absenkungen der kritischen Motoremissionen NOx- und Partikel im Bereich von 85-90% erreicht
werden. Es kann also festgehalten werden, dass auch der Dieselmotor durch eine Kombination von
Maßnahmen zukünftige Randbedingungen für PKW Antriebe erfüllen wird können.
1 AVL List GmbH, Hans List Platz 1, A-8020 Graz, +43 316 787 1484,
e-mail: peter.prenninger@avl.com, Url: www.avl.com;