NOx-Emissionen unterschiedlicher Antriebsarten

In vielen deutschen Städten werden die Grenzwerte für gesundheitsschädliche Luftschadstoffe wie z.B. Stickstoffdioxid (NO2) überschritten. In 39 % der städtischen verkehrsnahen Luftmessstationen wurden 2018 Überschreitungen des Jahresgrenzwertes von 40 Mikrogramm pro Kubikmeter Luft registriert. In den ersten Städten wurden daher gerichtlich Fahrverbote für Dieselfahrzeuge angeordnet. Ursache für die hohe Belastung mit NO2 sind insbesondere die hohen Emissionen vieler Dieselfahrzeuge. Doch was ist NO2 genau? Was ist so schlimm daran und woher stammen die Emissionen? Und welche Pkw-Antriebe stoßen wie viel davon aus?

Was sind Stickoxide und wie entstehen sie?

Stickoxide (NOX) sind Gase, die durch eine chemische Reaktion von Stickstoff und Sauerstoff entstehen. Stickstoffmonoxid (NO) und Stickstoffdioxid (NO2) sind dabei am relevantesten für die Bewertung der Luftqualität. NOX entsteht hauptsächlich bei Verbrennungsprozessen in Anlagen oder Motoren wie z.B. dem Verbrennungsmotor eines Pkw. Durch die hohen Temperaturen werden Stickstoffmoleküle (N2) gespalten und reagieren mit Sauerstoff (O2) zu Stickstoffmonoxid (NO) und Stickstoffdioxid (NO2). Bei einer langsamen Temperaturabsenkung zerfällt das NOX wieder in Stickstoff und Sauerstoff. Bei Verbrennungsmotoren erfolgt die Abkühlung jedoch so schnell, dass das NOX im Abgas verbleibt. NO reagiert an der Luft ebenfalls zu NO2.

In Ballungsgebieten erzeugt der Straßenverkehr die meisten NOX-Emissionen, vor allem durch Dieselfahrzeuge. Diese verbrennen den Kraftstoff mit einem Luftüberschuss und höheren Temperaturen, was die Bildung von NOX begünstigt. Zudem kann – anders als beim Benziner – kein Dreiwegekatalysator zur Abgasnachbehandlung eingesetzt werden, da bei der Verbrennung von Diesel ein wesentlich größerer Luftanteil entsteht. Daher sind die Abgasnachbehandlungssysteme bei Dieselfahrzeugen komplexer und teurer.

Warum sind NOX-Emissionen relevant?

Stickoxide sind giftig und gesundheitsschädlich. In Konzentrationen, wie sie in verkehrsreichen Stellen in Ballungsgebieten häufig entstehen, schädigen sie das menschliche Schleimhautgewebe im gesamten Atemtrakt, reizen die Augen und verstärken durch die dabei auftretenden Entzündungsreaktionen die Reizwirkung anderer Luftschadstoffe. Vor allem Menschen mit vorgeschädigten Atemwegen und Allergien leiden unter einer zu hohen NOX-Belastung. Aber auch für Kinder sind Stickoxide gefährlich, da schon in kleinen Mengen Atemwegserkrankungen verursacht werden können. Zudem konnte in epidemiologischen Studien ein Zusammenhang zwischen NO2-Belastung und der Zunahme von z.B. Herz-Kreislauf- und Asthma-Erkrankungen beobachtet werden.

Stickoxide schädigen aber auch die Umwelt: sie bilden Smog, begünstigen die Bildung von Ozon und bei Kontakt mit Wasser bilden sie Säuren, die zur Versauerung von Böden und Seen beitragen.

Wie unterscheiden sich die NOX-Emissionen bei unterschiedlichen Pkw-Antrieben?

Für die Bewertung der NOX-Emissionen unterschiedlicher Pkw-Antriebe hat die Deutsche Energie-Agentur (dena) die Ergebnisse des ADAC Ecotest seit September 2016 analysiert. Die Ergebnisse zeigen, dass Dieselfahrzeuge die mit Abstand höchsten Stickoxidemissionen ausstoßen. Im Durchschnitt lagen die Emissionen der untersuchten Fahrzeuge mit 190 mg/km deutlich über dem NOX-Grenzwert für Euro 6 Diesel-Pkw von 80 mg/km. Die getesteten Benziner (19 mg/km), Hybride (5 mg/km) & Plug-in-Hybride (23 mg/km) (beide benzinbetrieben), Erdgas- (CNG, 14 mg/km) und Flüssiggasfahrzeuge (LPG, 26 mg/km) liegen im Schnitt unter dem NOX-Grenzwert für Euro 6 Benziner von 60 mg/km. Nur bei den getesteten Benzin-Pkw gibt es vereinzelt Modelle, die den Grenzwert überschreiten. Rein batterieelektrisch angetriebene Pkw (BEV) und Brennstoffzellenfahrzeuge (FCEV) stoßen keine Schadstoffe aus. Der ADAC berücksichtigt bei Elektroautos allerdings seit Februar 2019 auch die NOX-Emissionen der Stromproduktion, wodurch die getesteten Elektroautos durchschnittlich bei 31 mg/km liegen. Da lokal keine Schadstoffe ausgestoßen werden, spielen diese für die Luftqualität in den Städten eine untergeordnete Rolle.

Nach Untersuchungen des ADAC stoßen Dieselfahrzeuge mit der neuen Euro 6d-TEMP-Norm deutlich weniger NOX aus, als Euro 5 oder Euro 6a-c aus. So liegen die seit Februar 2019 getesteten Dieselfahrzeuge bei durchschnittlich nur noch 50 mg/km.

Zugehörige Dateien: