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Für ein kommendes Update des Handbuchs für Emissionsfaktoren des Straßenverkehrs (HBEFA) wurden durch das KBA, DUH und TU Dresden Messungen an Pkw Euro 5 und 6 mit verpflichtenden und freiwilligen Softwareupdates durchgeführt. Die Messungen umfassen dabei Tests im realen Verkehr (RDE Messungen) mit portabler Messtechnik (PEMS-Geräte) bei unterschiedlichen Temperaturen sowie Messungen auf dem Rollenprüfstand im Fahrzyklus WLTC bei den Temperaturen 5°C, 10°C und 15°C. In dieser Studie wurden aus diesen Messdaten Emissionsfaktoren für betriebswarmen Zustand nach der Methode des HBEFA und damit auch die mit den Softwareupdates verbundenen NOx-Minderungen bestimmt. Dafür wurden aus den RDE-Messungen Emissions-Motorkennfelder für die Fahrzeuge vor- und nach Softwareupdate für das Emissionsmodell PHEM generiert mit dem im Anschluss die Emissionsfaktoren simuliert wurden. Der Datensatz ist damit kompatibel mit den sonstigen Emissionsfaktoren im HBEFA und steht für kommende Updates zur Verfügung. Aus den WLTC-Messungen wurden auch die NOx-Temperaturkorrekturfunktionen und Kaltstartzusatzemissionen erstellt. Diese erzeugten Daten sollen im nächsten HBEFA-Update zusätzlich zu den EA 189 Software-Updates der VW-Konzernfahrzeuge einfließen.

Im Rahmen dieses Projekts wurden mehrere neue Methoden entwickelt, die für das Update des HBEFA 4.1 verwendet wurden. Mit den erarbeiteten Methoden ist es u.a. möglich, RDE-Messdaten mithilfe der entwickelten CO2-Leistungsinterpolationsmethode zu verwenden. Durch Einbeziehung von RDE-Messungen konnte die Anzahl gemessener Kfz erhöht und insbesondere die Repräsentativität der gemessenen Fahrzustände entscheidend verbessert werden. Zusätzlich wurden im Rahmen dieses Projekts auch Methoden entwickelt, um Umrüstungen von Dieselfahrzeugen berücksichtigen zu können. Diese Methodenentwicklung inkludiert auch die Berücksichtigung von Umgebungstemperatureinflüssen auf das NOx-Emissionsniveau sowie Kaltstartzusatzemissionen. Im HBEFA 4.1 wurde die Umrüstung aufgrund des EA 189-Pflichtrückrufs abgebildet. Durch Messungen, die im Rahmen dieses Projekts durchgeführt wurden, sowie auch von weiteren Institutionen, wie z.B. DUH oder KBA, zur Verfügung gestellt wurden, konnten repräsentative Emissionsfaktoren für das HBEFA 4.1 unter Anwendung der erarbeiteten Methoden erstellt werden.

Dieser Leitfaden hat zum Ziel, den Behörden in Deutschland Wege zur Nutzung der Emissionsmesstechnik "Remote Sensing" als Maßnahme zur Identifizierung von Ursachen für Überschreitungen von Luftqualitätsgrenzwerten durch den Straßenverkehr näher zu bringen und ggf. Wege zur Umsetzung dieser Technik aufzuzeigen. Städte und Gemeinden finden in diesem Leitfaden praktische Tipps für die Anwendung und die damit einhergehende Datenanalyse. Der Leitfaden basiert auf einem Forschungsprojekt im Rahmen dessen Remote Sensing Messungen in der Stadt Frankfurt am Main im Zeitraum Januar bis Februar und August bis September 2020 durchgeführt wurden

Zentrales Instrument für die Minderung der CO2-Emissionen von PKW sind die europäischen Flottenzielwerte (Verordnung (EU) 2019/631). Sowohl für PKW mit Verbrennungsmotor als auch für Elektrofahrzeuge wird hier aktuell das WLTP-Testverfahren zur Bestimmung des offiziellen Energieverbrauchs genutzt. Es handelt sich jedoch um einen Test auf dem Rollenprüfstand und die Abbildung des realen Verbrauchsverhaltens bleibt eingeschränkt. Neben den Verbrauchsunterschieden durch unterschiedliche Fahrprofile können auch andere Verbraucher (Nicht-Antriebs-Energie = NAE) zu Abweichungen zwischen WLTP- und Realverbrauch führen. Vor allem werden wichtige Verbraucher wie die Klimaanlage nicht erfasst. Bei Elektroautos (BEV) kann der Anteil des NAE-Verbrauchs am Gesamtverbrauch tendenziell noch höher liegen als bei Verbrennern. Infolge der hohen Wirkungsgrade von Batterie und Elektromotor entstehen geringere Wärmeverluste, so dass für die Heizung des Fahrgastraumes bei Elektroantrieben zusätzliche Energie aufgewendet werden muss. Darüber hinaus gibt es im Elektrofahrzeug zusätzliche Verbraucher wie z.B. die Temperierung der Batterie. Solche Heizenergiebedarfe sind im Test nicht erfasst. Ladeverluste sind dagegen im Messverfahren zwar enthalten, es handelt sich voraussichtlich jedoch um Idealwerte, da der Hersteller eine optimale Ladestrategie wählen darf. Vor diesem Hintergrund ist es Ziel der Studie, den Beitrag des NAE-Verbrauchs zum Gesamtverbrauch von BEV im Realbetrieb darzustellen. Auf dieser Basis werden dann Vorschläge entwickelt, wie das Verfahren des WLTP für die offiziellen Verbrauchsangaben sinnvoll angepasst und erweitert werden kann. Die Vorschläge zielen auf eine realitätsnähere Abbildung der Verbräuche von Elektrofahrzeugen im offiziellen Testverfahren WLTP.

The aim of this document is to indicate how the results of COLOMBO can be exploited. The document does not only focus on the duration of the project, but also assesses the possibilities beyond the end at 31st of October 2015. A good reference for the exploitability of the COLOMBO results is the Technology Readiness Level (TRL), which is used in the document to indicate the maturity and marketability of the results. COLOMBO detection algorithms were developed for several situations. Data fusion between green phase duration and travel times from for instance navigation systems, can give useful estimates of traffic volumes. Full cooperative vehicles can give both queue estimates and traffic flow estimations and a work is being carried out on a separate traffic anomalies detection algorithm. Apart from the detection and traffic control algorithms, COLOMBO also developed and improved simulation tooling to facilitate the work in the project. The document also reviewed exploitation from a stakeholder perspective. Road operators and governments will profit from the availability of a lower cost alternative to current traffic control solutions both in initial investment and maintenance. Road users benefit from more efficient traffic control, resulting in lower travel time and fuel savings. Having a cooperative system in the vehicle also guarantees the queue the road user currently is in, has been detected by the controller. Therefore, cooperative vehicles are expected to have a lower average travel time. Traffic engineers, consultants, industry and researchers benefit from the (open source) tooling released by COLOMBO for their work.

Non Road Mobile Machinery (NRMM), wie z.B. Baumaschinen, Traktoren oder Rasenmäher, sind eine der wesentlichen mobilen Quellen für Schadstoffemissionen. Sie emittieren deutschlandweit jährlich fast die gleiche Menge an Abgaspartikeln und ca. 15 % der Stickoxid-Emissionen verglichen mit Straßenfahrzeugen, wie z.B. Autos oder Lkw. Neue NRMM-Motoren müssen aktuell die Abgasstufe V nach der EU-Verordnung 2016/1628 erfüllen. Die strengen Grenzwerte entsprechen in etwa denen der Euro VI für LKW. Die vorliegende Studie untersucht, ob NRMM auch im Realbetrieb geringe Emissionen aufweisen. Stufe V-Motoren der Kategorie 56 bis 560 Kilowatt Nennleistung, welche einen Großteil aller NRMM ausmachen, halten diese Grenzwerte unter normalen Arbeitsbedingungen ein. Leerlaufphasen und Kaltstarts, welche über 50 % der Gesamtemissionen ausmachen können, fließen jedoch in der aktuellen Verordnung nicht ausreichend mit ein. Eine zukünftige In-Service-Conformity-Gesetzgebung sollte dies berücksichtigen. Die Partikel- und Stickoxidgrenzwerte für Dieselmotoren bis 19 kW (bei Binnenschiffen bis 300 kW) entsprechen noch etwa dem Stand von Euro-IV-Lkw oder älter. Die Grenzwerte für kleinere Benzingeräte liegen weit hinter den aktuellen Anforderungen für Pkw oder Mopeds zurück. Eine Fortentwicklung der Gesetzgebung wird daher empfohlen. Diese sollte auch den Umstieg auf Nullemissionsantriebe, z.B. Elektrogeräte, zum Ziel haben und dieses, beispielsweise durch ambitionierte Emissionsgrenzwerte und eine Roadmap, unterstützen. Die Erkenntnisse der Studie stützen sich auf ein umfangreiches Daten-Set basierend auf Literatur, Telematiksystemen und eigenen Messungen mit portablen Emissionsmessgeräten (PEMS). Weiteren Forschungsbedarf sehen die Autoren insbesondere bei der Frage, ob die Motoren auch über eine lange Lebenszeit sauber sind und welche Rolle Defekte oder Manipulationen spielen.

The latest generation of internal combustion engines may emit significant levels of sub-23 nm particles. The main objective of the Horizon 2020 "DownToTen"project was to develop a robust methodology and provide policy recommendations towards the particle number (PN) emissions measurements in the sub-23 nm region. In order to achieve this target, a new portable exhaust particle sampling system (PEPS) was developed, being capable of measuring exhaust particles down to at least 10 nm under real-world conditions. The main design target was to build a system that is compatible with current PMP requirements and is characterized by minimized losses in the sub-23 nm region, high robustness against artefacts and high flexibility in terms of different PN modes investigation, i.e. non-volatile, volatile and secondary particles. This measurement setup was used for the evaluation of particle emissions from the latest technology engine and powertrain technologies (including vehicles from other Horizon 2020 projects), different fuel types, and a wide range of exhaust aftertreatment systems. Results revealed that in most cases (non-volatile), PN emissions down to 10 nm (SPN10) do not exceed the current SPN23 limit of 6×1011 p/km. However, there are some cases where SPN10 emissions exceeded the limit, although SPN23 were below that. An interesting finding was that even in the latter cases, the installation of a particle filter could significantly reduce PN emissions across a wide particle size range, fuels, and combustion technology. DownToTen results are being used to scientifically underpin the Euro 7/VII emission standard development in the EU. The method developed and the results obtained may be used to bring in the market clean and efficient vehicle technologies, improve engine and emission control performance with different fuels, and characterize size-fractionated particle chemistry to identify the formation mechanisms and control those in a targeted, cost-effective fashion. ; acceptedVersion ; Peer reviewed

Zur Beurteilung der Luftschadstoffsituation an einem verkehrlichen Hotspot müssen die Emissionen insbesondere des Straßenverkehrs möglichst genau bekannt sein. Hierzu werden häufig Modelle zur Emissionsberechnung des Kfz-Verkehrs benutzt. Zudem werden Ausbreitungsrechnungen eingesetzt, um die Immissionen von Schadstoffen zu modellieren. Im Projekt erfolgten Arbeiten zu beiden Bereichen. Die Remote Sensing Messtechnik bietet die Möglichkeit, die Emissionsraten bestimmter Schadstoffe direkt im fließenden Verkehr zu messen. In diesem Projekt wurden zwei kommerzielle Remote Sensing Messsysteme an verschiedenen Straßen in Frankfurt am Main eingesetzt. Die gemessenen Emissionsraten wurden mit den Ergebnissen des Emissionsberechnungsmodells PHEM verglichen. Dadurch konnten erstmals viele Berechnungen für das HBEFA 4.1 durch direkte Flottenmessungen für Pkw verifiziert werden. Allerdings sollte zukünftig speziell bei Diesel-Pkw die Abnahme der direkten NO2-Emissionen mit dem Fahrzeugalter abgebildet werden. Außerdem ist es immer wichtiger, die Emissionen von Fahrzeugen mit nicht-betriebswarmer Abgasreinigung gut zu modellieren und die entsprechenden Eingangsgrößen besser zu erheben. Durch den Vergleich unterschiedlicher Standorte und Flotten wurde ferner der Einfluss des Flottenmixes nach Alter und Marken auf die resultierenden Emissionen analysiert. Für die praktische Anwendung wurde ein Leitfaden mit Nutzungsempfehlungen für die Anwendung von Remote Sensing erstellt. Mit Ausbreitungsberechnungen für die urbane Skala und einen verkehrlichen Hotspot wurde für die Stadt Frankfurt am Main und Umgebung untersucht, welchen Beitrag die im Vergleich zu den Euro-Normen erhöhten Realemissionen des HBEFA zur lokalen NO2-Belastungssituation haben. Um zu prüfen, wie sich die aus den Ergebnissen des Remote Sensing geänderten Emissionsfaktoren in den Ergebnissen einer Ausbreitungsmodellierungen niederschlagen, wurden entsprechende Modellierungen der Kfz-Emissionen und Ausbreitungsberechnungen in der Mikroskala für den konkreten Zeitraum einer ausgewählten Remote Sensing Messkampagne in der Friedberger Landstraße in Frankfurt am Main durchgeführt.

Durch internationale Vorgaben für die Berichterstattung der Emissionen des Verkehrs durch das IPCC sind neben der Berechnung dieser Emissionen auch Angaben zu der Genauigkeit der Berechnungen anzugeben. Die hierfür im Umweltbundesamt (UBA) verwendeten Angaben gehen auf Analysen und Bewertungen aus dem Jahr 2009 zurück. In Anbetracht der seitdem eingetretenen Änderungen und den verschärften Debatten und Rahmenbedingen bzgl. der Verkehrsemissionen ist eine Aktualisierung der Berechnung der Unsicherheit unabdingbar. Die Bestimmung der Unsicherheiten müssen hierbei für Treibhausgase (N2O, CH4) und relevante Schadstoffemissionen (z. B. NOX) durchgeführt werden. Ziel des Projekts ist es daher, für die Quellgruppen "Ziviler Flugverkehr" (1.A.3.a und 1.D.1.a) und "Straßenverkehr" (1.A.3.b) für sämtliche relevanten Aktivitätsraten (Kraftstoffabsatz) und Emissionsfaktoren (u. a. CH4, NOX etc.) aktuelle Unsicherheiten der berichteten Aktivitätsraten und Emissionsfaktoren abzuleiten. Für beide Quellgruppen werden differenzierte Modellierungsinstrumente verwendet. Im Bereich Straßenverkehr sind dies das Fahrzeugmodell PHEM von der TU Graz und FVT, das Emissionsmodell HBEFA von INFRAS sowie das Inventarmodell TREMOD von ifeu/UBA. Für den Flugverkehr wird das von ifeu entwickelte Modell TREMOD-AV eingesetzt. Für sämtliche Eingangsgrößen der Modellverbünde werden die Unsicherheiten über Verteilungsfunktionen angegeben. Diese Eingangsgrößen werden innerhalb der definierten Bandbreiten in einer Monte-Carlo-Simulation variiert. Aus der Simulation ergeben sich schließlich die relativen Unsicherheiten der berichteten Werte (Kraftstoffabsätze und Emissionsfaktoren).

Die Verkehrsleistungen des Straßengüterverkehrs sind in Deutschland in den letzten Jahren stark gestiegen. Die schweren Nutzfahrzeuge (SNF) machen heute ca. 27 % der CO2-Emissionen des Verkehrs aus (Quelle: TREMOD). Im Zuge der Prognosen weiter wachsender Güterverkehre hat die EU-Kommission bereits im Jahr 2014 eine Strategie zu Reduktion der CO2-Emissionen von SNF veröffentlicht. Die Politik hat bisher jedoch nur wenige Maßnahmen zur Umsetzung dieser Strategie eingeführt. Verschiedene Untersuchungen zeigen, dass viele kraftstoffsparende Technologien für SNF zwar vorhanden sind, aber in der aktuellen SNF-Flotte kaum eingebaut werden. Grund hierfür sind diverse Hemmnisse, z. B. höhere Anschaffungskosten, fehlendende Regulierungen für die Fahrzeugzulassungen etc. Die Einführung zusätzlicher politischer Instrumente könnte helfen, diese Hemmnisse zu überwinden. In der vorliegenden Studie wird untersucht, welche potentiellen Instrumente zur Einführung von CO2-Minderungstechnologien für SNF der Politik zur Verfügung stehen und wie diese ausgestaltet werden können. Dies beinhaltet die Einführung von CO2-Flottengrenzwerten für neue SNF in der EU sowie unterstützende Maßnahmen, z. B. ein Förderprogramm für die Anschaffung effizienter SNF, eine Umstellung der Mautgebühren auf CO2-Klassen, Effizienzlabels für Einzelkomponenten und weitere. Zur Erfüllung der Klimaziele sollten SNF ab dem Jahr 2020 bis 2030 Verbrauchsreduktionen von ca. 3 % pro Jahr umsetzen. Parallel zur Einführung politischer Maßnahmen hat daher die Weiterentwicklung der CO2-Zertifizierung für SNF mit dem Modell VECTO hohe Relevanz. Insbesondere sollte die Einbeziehung von Effizienztechnologien für Sattel-Auflieger und alternative Antriebe in VECTO zeitnah realisiert werden.