Eine bessere Umwelt durch elektrisches Vorwärmen

Eine zunehmende Zahl internationaler Studien zeigt, dass Kaltstarts die Hauptursache für die schädlichen Emissionen von Autos sind. Dies gilt auch für die neuesten Fahrzeuge auf dem Markt. Diese Emissionen tragen zu einer schlechten Luftqualität in den Städten bei, was sich wiederum auf die Gesundheit aller Einwohner auswirkt. Erfreulicherweise zeigen dieselben Studien, dass die elektrische Vorwärmung ein wirksames Mittel zur Bekämpfung von Kaltstarts und deren Auswirkungen ist.

Eine aktuelle Studie über die Wirkung von Kaltstarts, die von Forschern in Berkeley, Carnegie Mellon, University of California und dem MIT durchgeführt wurde, zeigt, dass moderne Benzinfahrzeuge in den ersten 30 Sekunden nach einem Kaltstart die gleiche Menge an schädlichen Emissionen freisetzen wie während 300 Kilometern Fahrt mit einem warmen Motor.

• Siehe Bericht

Ein weiterer Test, der von VTT – dem unabhängigen staatlichen Forschungsinstitut Finnlands – durchgeführt wurde, ergab, dass elektrische Vorwärmung die schädlichen Emissionen bei ausreichender Kälte um bis zu 71% reduzieren kann.

Siehe Berichte:

• Defa Energy Test D4
• Defa Energy Test D5
• Defa Energy Test F1
• Defa Energy Test F3

Darüber hinaus kommt das schwedische Straßen- und Verkehrsforschungsinstitut (VTI) zu dem Schluss, dass durch den verstärkten Einsatz von elektrischer Vorwärmung erhebliche Emissionssenkungen erreicht werden können.

• Siehe Bericht

Der Konsens ist derselbe in Norwegen, wo sowohl das Institut für Verkehrswirtschaft (tøi) als auch der norwegische Automobilverband (NAF) den Einsatz von elektrischer Vorwärmung zur Emissionsreduzierung empfehlen.

Was ist ein Kaltstart?

Wenn ein Motor ohne vorherige Erwärmung bei Temperaturen unter +10 Grad Celsius gestartet wird, gilt dies als Kaltstart. Unter diesen Bedingungen werden die Emissionen immer höher sein, aber sie werden zunehmend höher, je niedriger die Temperaturen werden. Ein kalt gestarteter Motor wird bei -10 Grad deutlich mehr ausstoßen als bei +10 Grad.

Wie Kaltstarts zu erhöhten Emissionen führen:

Um zu verstehen, warum die Auswirkungen von Kaltstarts so beträchtlich sind, muss man zunächst die Effekte verstehen. Die Gesamtzunahme der Emissionen nach einem Kaltstart ist auf mehrere Faktoren zurückzuführen. All diese Faktoren spielen eine zunehmend große Rolle, wenn die Temperatur sinkt.

• Kälte macht das Öl zu zähflüssig. Fehlende Schmierung führt zu erhöhter Reibung und einem weniger effizienten Motor. Dies wiederum führt zu einem erhöhten Kraftstoffverbrauch und höheren Emissionen.
• Ein kalter Motor wird konstruktionsbedingt mit mehr Kraftstoff versorgt. Dieser erhöhte Verbrauch bleibt so lange bestehen, bis der Motor die optimale Betriebstemperatur erreicht hat.
• Der Katalysator muss warm sein, um einwandfrei zu funktionieren.  Der Katalysator entfernt schädliche Partikel und Gase aus dem Abgas, aber er funktioniert erst dann richtig, wenn er von den Abgasen erhitzt wurde. Die erhöhte Infusion von Kraftstoff in einen kalten Motor ist zum Teil darauf ausgelegt, den Katalysator schneller zu erwärmen.
• Die Batterie wird in der Kälte entladen und durch zusätzlichen Kraftstoffverbrauch wieder aufgeladen.. Wenn die Batterie vor Fahrtantritt nicht ausreichend aufgeladen ist, muss sie vom Generator aufgeladen werden. Da der Generator durch die Verbrennung von zusätzlichem Kraftstoff im Motor betrieben wird, führt dies natürlich zu erhöhten Emissionen. Bei kaltem Wetter, kurzen Fahrten, häufiger Nutzung von Komfortfunktionen wie Entfrostern, Sitzheizungen und Kraftstoffheizungen werden die Batterien in vielen Autos ständig entleert und nie vollständig aufgeladen. Wenn der Generator kontinuierlich läuft, steigen die Emissionen.

Wie elektrische Vorwärmung die Emissionen senkt:

Ein elektrisches Vorwärmsystem besteht aus einem Motorvorwärmer, einer Innenraumheizung, einem Batterielader und einer App-Steuerung, welche alle zur Senkung der Emissionen beitragen.

Der Motorvorwärmer heizt Motor und Motoröl auf und sorgt so für eine gute Schmierung des Motors, was zu weniger Reibung und optimalem Wirkungsgrad führt.

Die Innenraumheizung hebt die Temperatur in der Fahrgastzelle auf ein angenehmes Niveau. Dadurch schmilzt das Eis und der Schnee auf den Fenstern und wird der Bedarf an stromhungrigen Komfortfunktionen wie Entfroster, Sitzheizung und Kraftstoffheizung reduziert.

Das Ladegerät sorgt dafür, dass die Batterie immer geladen ist. In Kombination mit der reduzierten Nutzung von Komfortfunktionen bedeutet dies, dass die Batterie während der Fahrt weniger aufgeladen werden muss. Weniger Kraftstoffverbrauch für den Betrieb des Generators bedeutet weniger Schadstoffemissionen.

Das App Control System hilft Ihnen sicherzustellen, dass keine überschüssige Energie zum Heizen des Autos verbraucht wird. Der Benutzer kann das System so programmieren, dass das Fahrzeug rechtzeitig zu den regulären Abfahrtszeiten beheizt wird. Das System ermittelt anhand der Außentemperatur automatisch, wann mit dem Heizen begonnen werden soll.

Erhebliche Reduktionen durch elektrische Vorwärmung:

In dem von VTT in Finnland durchgeführten Test wurden reguläre Euro 5 Benziner und Euro 6 Dieselfahrzeuge mit identischen Modellen getestet, die mit dem elektrischen Vorwärmsystem WarmUp von DEFA ausgestattet sind. Der Test betrachtete die ersten 20 Minuten der Fahrt nach einem Kaltstart bei -20 Grad. Nachfolgend werden einige wichtige Erkenntnisse aufgeführt:

Petrol EURO 5	Co2 (g/km)	PM (mg/km)	NOx (g/km)
Cold start	306	152	0,35
Preheated	253	12	0,17
Reduction	17%	92%	52%

 

DIESEL EURO 6	Co2 (g/km)	PM (mg/km)	NOx (g/km)
Kaltstart	254	<1	0,97
Vorgeheizt	198	<1	0,60
Reduktion	22%	0%	38%

Die wichtigsten Ergebnisse:

• Durch elektrische Vorwärmung können die PM-Emissionen von Benzinfahrzeugen um bis zu 92% gesenkt werden. PM ist sehr gesundheitsschädlich und ein Hauptgrund für die schlechte Luftqualität in den Städten.
• Durch elektrische Vorwärmung können die NOx-Emissionen von Benzinfahrzeugen um bis zu 52% und von Dieselfahrzeugen um bis zu 38% gesenkt werden. Auch wenn der prozentuale Rückgang bei Benzinfahrzeugen am größten ist, wird der Effekt in g/km bei Dieselfahrzeugen größer sein (-37 g/km vs. -18 g/km), da sie mehr NOx ausstoßen.
• Durch elektrische Vorwärmung können die CO2-Emissionen von Benzinfahrzeugen um bis zu 17% und von Dieselfahrzeugen um bis zu 22% gesenkt werden. Bei Diesel-Pkw wird der Effekt etwas größer sein, obwohl sie weniger Co2 ausstoßen (-56 g/km bei Diesel gegenüber -53 g/km bei Benzin).
• Zudem werden die Emissionen von HC und CO durch Vorwärmen nahezu vollständig eliminiert.

Alles in allem zeigt der Test, dass die elektrische Vorwärmung unter den getesteten Bedingungen die Gesamtmenge der Schadstoffemissionen um bis zu 71% und den Kraftstoffverbrauch um bis zu 24% reduzieren kann.

Erhebliche Emissionsreduzierungen sind möglich:

Bei der letzten Zählung, die von Statistics Norway (SSB) durchgeführt wurde, gab es in Norwegen 2,6 Millionen Pkw. 47,6 % davon waren Dieselfahrzeuge, 49,7 % waren Benzinfahrzeuge und nur 2,7 % waren schadstoffarme oder emissionsfreie Fahrzeuge. Hinzu kamen 450 000 Lieferwagen und Kleinlastwagen, von denen 92% dieselbetrieben waren. Das Durchschnittsalter der norwegischen Autos lag mit 10,5 Jahren über dem Durchschnitt in Ländern wie Griechenland, Rumänien und Ungarn. Bis zu 22% der Fahrzeuge waren 15 Jahre oder älter. Ältere Autos emittieren im Durchschnitt mehr als neuere Autos.

• Siehe Statistik (Norwegisch)

Auch neuere Fahrzeuge haben höhere Emmisonen als angegeben. 2015 hat das norwegische Institut für Transport eine Studie mit dem Titel Emissionen von neuen Fahrzeugen – halten sie was sie versprechen?  veröffentlicht.

• Siehe Statistik (Norwegisch)

Aus dem Bericht geht hervor, dass Euro 6 zugelassene Diesel-Pkw im Stadtverkehr 4 bis 20-mal so viel NOx emittieren wie die Anforderungen für die Typgenehmigung. Aus dem Bericht geht auch hervor, dass die Emissionen dieser Fahrzeuge im Durchschnitt viermal höher sind als bei Bussen und schweren Lastkraftwagen mit Euro VI und Euro 6 Dieselmotoren.

Diese Zahlen machen unmissverständlich deutlich, dass weitere Maßnahmen ergriffen werden müssen, um die NOx und NO₂

Emissionen von Personenkraftwagen zu reduzieren. Ein verstärkter Einsatz von elektrischer Vorwärmung hätte einen erheblich positiven Einfluss auf die Luftqualität und die allgemeine Gesundheit in städtischen Gebieten.