Dieselfahrzeuge des öffentlichen Verkehrs leben lange – manchmal bis zu 20 Jahre. Viele Fahrzeuge, die noch über Jahre gefahren werden, sind aber weder mit einem Partikelfilter ausgerüstet noch mit einer Abgasbehandlung gegen Stickoxidemissionen. Mit dem Projekt „Retrofitkit“ haben die beiden ETH-Ingenieure Yves Hohl und Alois Amstutz vom Institut für Mess- und Regeltechnik von Professor Lino Guzzella nun ein System zur Abgasnachbehandlung entwickelt, das in kommunalen Gemeindefahrzeugen zum Einsatz kommt.

Ziel des ETH-Projektes ist es, die Feinstaubemissionen um 99 Prozent und die Stickoxide NOX um die Hälfte zu reduzieren, ohne dass sekundäre Emissionen (NO2) entstehen. Mit dem „Retrofitkit“ können Lastwagen, die heute den EURO 3-Abgasnormen entsprechen, auf EURO 4 umgerüstet werden. Auch EURO 1-Fahrzeuge werden mit dem Nachrüstsatz der ETH stark verbessert. Die neuen EU-Schadstoffnormen für Lastfahrzeuge, EURO 4, verlangen nämlich einen Schadstoffausstoss von maximal 2,5 Gramm Stickoxid pro Kilowattstunde respektive 0,05 Gramm Feinstaub PM10.

Der Nachrüstsatz zur Partikeleliminierung besteht aus einem Partikelfilter und einer Drosselklappe, die auf der Hochdruckseite des Verdichters montiert ist. . Damit die Russteilchen, die sich im Filter ansammeln verschwinden, braucht es Temperaturen von mindestens 450 Grad Celsius. Im Stadtverkehr wird es im Motor jedoch höchstens 250°C heiss. Auch dieses Problem haben die beiden ETH-Ingenieure gelöst. Um den Russ vollständig zu verbrennen, müssen die Klappen für mehrere Minuten fast vollständig geschlossen sein. Mit der Klappe lässt sich die Luftzufuhr zum Motor vermindern und die Abgastemperatur auf die für den Beginn der Filterregeneration nötige Temperatur erhöhen.

Um die Stickoxidemissionen zu senken, sind andere Anpassungen nötig. Dazu braucht es ein Abgasrückführungsventil, einen Abgaskühler sowie ein weiteres Drosselventil zur Unterstützung auf der Niederdruckseite des Verdichters. Ein Teil der Abgase, die den Partikelfilter passiert haben, werden vor dem Auspuff in den Motorenkreislauf zurückgeführt und der angesaugten Frischluft beigemengt. Dies reduziert die bei der Verbrennung entstehende Stickoxid-Menge beträchtlich.

Auf dem Prüfstand hat sich das neue System bewährt. Es halbiert den Stickoxidausstoss und die Feinpartikel PM 10 werden fast vollständig eliminiert. Ein Grossteil der LKW entspricht allerdings momentan bestenfalls den Anforderungen von EURO 2. Dennoch lohnt es sich, auch in alten Lastern das „Retrofitkit“ einzubauen, gerade weil Lastwagen eine langfristige Anschaffung sind.

Der Mülllastwagen der Stadt Winterthur mit dem eingebauten Abgasrückführungssystem steht auf dem Prüfstand. (Bild: Y. Hohl / Institut für Mess- und Regeltechnik)

Eine Nachrüsttechnik zu entwickeln, welche die Luftbelastung reduziert, ist deshalb naheliegend und billiger als der Ersatz einer ganzen Fahrzeugflotte. Anfang Februar 2005 haben Hohl und Amstutz mit der Entwicklung des neuen Abgasrückführungssystems begonnen, ein Jahr haben sie gebraucht um die Elektronik zu entwickeln und das System auf dem Prüfstand zu testen. Gut zwei Jahre nach Projektstart war es schliesslich soweit: die neue Abgasrückführung wurde in ein Müllfahrzeug der Stadt Winterthur eingebaut. Seit Anfang März nun ist dieses Fahrzeug in Betrieb.

Die ersten Erfahrungen sind positiv. Online können die Forscher verfolgen, wie viel Stickoxide der Laster während den Müllsammeltouren ausstösst. Die angestrebte Halbierung des Ausstosses von Stickoxiden haben sie zwar nicht ganz erreicht. Im Durchschnitt entstehen 41 Prozent weniger Stickoxide als ohne Abgasrückführung.

In einer nächsten Phase des Projekts sollen bis zu sechs weitere Lastwagen mit der ETH-Abgasrückführung bestückt werden. Diese Phase wird jedoch nicht mehr an der ETH bearbeitet, sondern an der Fachhochschule Rapperswil. Amstutz wollte mit diesem Projekt auch ein Zeichen für die Politiker und Politikerinnen setzen. Mit dem neuen Filtersystem kann er beweisen, dass eine Verminderung der Feinstaubbelastung auch bei Lastwagen kurzfristig möglich ist. „Wir haben dieses Technologieprojekt zu Demonstrationszwecken durchgeführt, damit die Politik das Resultat sehen kann“, betont er.

Auch das Bundesamt für Umwelt (Bafu) sei froh über handfeste Resultate. Neben dem Bund haben sich auch diverse Industrie- und Behördenpartner für das Projekt eingesetzt, darunter die Stadt Winterthur, der Lastwagenhersteller Larag, die Firmen „ENWA“, „stt emtec“ und „DES“. Froh sind auch Amstutz und Hohl. Das Projekt habe man von A bis Z durchgezogen, man habe Grundlagen erarbeitet und praktisch umgesetzt. Mittlerweile haben sie einen guten Stand der Technik erreicht, die Elektronik sei jedoch noch zu teuer, unter anderem auch deshalb, weil die Parameter für die Steuerungselektronik für jeden Lastwagentyp neu angepasst werden müssen.