Projekt CO2-100minus: Grenzwert von 2020 bereits unterschritten
Forschern der Hochschule für Technik und Wirtschaft des Saarlandes (HTW) ist es gelungen, den CO2-Ausstoß eines Ottomotors deutlich unter 100 Gramm pro Kilometer
zu drücken. Mit 90,9 Gramm wurde sogar der erst ab 2020 geltende EU-Grenzwert von 95
Gramm klar unterboten. Erreicht hat dies die Forschungsgruppe automotive powertrain der Professoren Dr. Thomas Heinze und Dr. Harald Altjohann durch die Umrüstung eines
Peugeot 107 auf Autogas, einen monovalenten Fahrbetrieb, die Entwicklung eines eigenen Motorsteuergerätes, die Erhöhung der Motorverdichtung sowie flankierende Maßnahmen wie Schaltanzeige, Leichtlauföle und Leichtlaufreifen.
Die Ermittlung der CO2-Werte erfolgte mit Hilfe der Fachhochschule Südwestfalen. Sie
verfügt am Standort Iserlohn über einen Abgasrollenprüfstand. Im Labor für Kolbenmaschinen/Verbrennungskraftmaschinen können mit dem dortigen Abgasanalyse-
system unter anderem CO2-Werte ermittelt werden. Vertreter des Projektes und der
Sachverständigenorganisation KÜS konnten dort die Prüfläufe miterleben.
„Das Projekt CO2-100minus zeigt, wie erfolgreich Wirtschaft und Wissenschaft im Saarland zusammenarbeiten. Gerade an einem so wichtigen Automobilstandort liegen im
Technologietransfer große Chancen für Innovation, Wertschöpfung und die Schaffung von
Arbeitsplätzen“, so Peter Hauptmann, Staatssekretär im Ministerium für Wirtschaft und
Wissenschaft.
Vor eineinhalb Jahren hatten Altjohann und Heinze mit Unterstützung von rund einem
Dutzend Industriepartnern und zweier Ministerien das Projekt CO2-100minus gestartet.
Damals hatte die Diskussion um eine CO2-abhängige KFZ-Steuer gerade begonnen, und
100 Gramm sollten der Grenzwert für eine Steuerbefreiung sein. Auch als der Bundestag
diese Grenze wenig später auf 120 Gramm anhob, hielten die Saarbrücker an ihrem Ziel
fest. Dabei erlebten sie gleich eine unliebsame Überraschung: Die Homologationswerte der drei Versuchsfahrzeuge Fiat 500, Hyundai i10 (je 119 g CO2/km) und Peugeot 107 (109 g CO2/km) wurden in der Praxis teilweise deutlich überschritten.
„Dadurch lag die Messlatte für uns höher“, erläutert Heinze jetzt bei der Ergebnispräsentation in Saarbrücken, denn nach Bekanntwerden der realen CO2-Werte wusste er, dass nun viel mehr Forschungsarbeit auf ihn und seine Studenten wartete. In einem ersten Schritt wurden die Versuchsfahrzeuge beim niederländischen Projektpartner Vialle auf Autogas umgerüstet.
Dank moderner Saugrohr-Flüssigeinspritzung konnten die Fahrzeuge dann auf monovalenten Betrieb ausgelegt werden. Dieser vollständige Verzicht auf Benzin selbst in
der kraftstoffintensiven Start- und Warmlaufphase ermöglicht eine alleinige Optimierung auf LPG (Liquified Petroleum Gas). Gleichzeitig werden auch Schadstoffe wie Polyzyklische Aromatische Kohlenwasserstoffe um bis zu 80 Prozent reduziert. Kleiner Nebeneffekt: Der ausgebaute Benzintank spart Gewicht und damit auch ein wenig Kraftstoff. Die Entwicklung eines eigenen Zündsteuergerätes brachte das Projekt CO2-100minus weiter nach vorn. Durch die höhere Brenngeschwindigkeit von Autogas wird eine schnellere Energiefreisetzung am oberen Totpunkt des Kolbens erreicht, wodurch die Energieausbeute und damit der Wirkungsgrad des Motors erhöht wird. In umfangreichen Testreihen auf einem Leistungsprüfstand wurde für jeden Betriebspunkt ein optimaler Zündwinkel ermittelt und in das Steuergerät eiprogrammiert. Die Erhöhung der Verdichtung von 10,5:1 auf 12:1 war der letzte große Schritt auf dem Weg zu weniger CO2.Hierzu wurden eigens in den USA neue Kolben geschmiedet, bei einem Spezialisten in England CNC-bearbeitet und dann im Saarland exakt eingepasst. Dadurch konnte der motorische Wirkungsgrad weiter vergrößert werden, was einen geringeren Verbrauch bei gleicher Leistung und somit auch reduzierte CO2-Emissionen bedeutet. Das Potenzial zur Verdichtungserhöhung resultiert aus der deutlich höheren Klopffestigkeit von LPG im Vergleich zu Benzin. Während der herkömmliche Ottokraftstoff für Kleinwagen üblicherweise 95 Oktan hat, sind es bei Autogas im Mittel 107 Oktan.
„Wir haben die Fahrzeuge mit Ottomotor mit den besten Abgaswerten genommen und ihren CO2-Ausstoß nochmal um 20 Prozent reduziert“, fasst Prof. Heinze die Forschungsergebnisse zusammen. „Das zeigt, welches Potenzial Autogas hat. Jetzt ist es an der Industrie, unsere Erkenntnisse in die Serienfertigung umzusetzen. Wir können uns
problemlos mit den technisch viel aufwändigeren Hybridfahrzeugen messen.“