Der neue Realismus

Was bringen WLTP und RDE?

Welche Abgas- und Verbrauchswerte ein Auto mit Verbrennungsmotor erzielt, hängt wesentlich vom verwendeten Testverfahren ab. Ab Herbst 2017 schreibt die Europäische Union neue Methoden vor, die auch Tests im Straßenverkehr vorsehen. Das Ziel: die Diskrepanz zwischen Prüfstand und realem Fahrbetrieb zu vermindern.

Mit dem letzten Satz warnte der Autor seine Leser: „Auch die neuen Konsumwerte sind nicht als realistische Verbräuche einzustufen, Missverständnisse wird es also immer wieder geben.“ Der Artikel, den Wolfgang Peters im Herbst 1995 in der Frankfurter Allgemeinen Zeitung publizierte, informierte über die Einführung des „Neuen Europäischen Fahrzyklus“ (NEFZ). Er löste den bis dahin verwendeten „Drittelmix“ ab. Der Abschied vom Drittelmix fiel der Autobranche nicht leicht: Insbesondere leistungsstarke Motoren mit großem Hubraum profitierten davon, dass während der simulierten Landstraßen- und Autobahnfahrten nicht beschleunigt wurde. Verbraucherschützer begrüßten hingegen den neuen Zyklus mit Hinweis auf die größere Realitätsnähe. In der Praxis galten freilich auch damals schon die Gesetze der Physik: Um Masse zu beschleunigen, benötigt man Energie. Und um mehr Masse – also größere Autos – auf höhere Geschwindigkeiten zu beschleunigen, braucht man noch mehr Energie. Zwei Jahrzehnte später steht der NEFZ selbst vor der Ablösung. Ab Herbst 2017, so will es die Europäische Union, erfolgen Verbrauchsangaben für Neufahrzeuge nach der „Worldwide Harmonized Light-Duty Vehicles Test Procedure“, kurz WLTP. Zunächst gilt die Regelung nur für Fahrzeuge, die die Typzulassung durchlaufen, ein Jahr später müssen die Hersteller für alle Neufahrzeuge Verbrauchswerte nach dem WLTP ausweisen. Der neue Zyklus, das ist unstrittig, kommt der Realität auf der Straße etwas näher als der alte. So steigt die Durchschnittsgeschwindigkeit um etwa ein Drittel auf rund 47 km/h, die Höchstgeschwindigkeit auf 131 km/h. Zudem dauert die – weiterhin auf dem Rollenprüfstand absolvierte – Fahrt nun eine halbe Stunde, zuvor waren es 20 Minuten. Auf den ersten Blick ist es naheliegend, dass der Normverbrauch im neuen Zyklus spürbar ansteigt, weil der Motor stärker gefordert ist. Zudem sinkt die Anzahl der Stillstände, bei denen ein modernes Start-Stopp-System seine Vorteile ausspielen kann. Und schließlich sind künftig auch Sonderausstattungen zu berücksichtigen, die die Fahrwiderstände erhöhen. Doch ganz einfach ist die Umrechnung nicht: Einige Punkte des neuen Messverfahrens wirken exakt in die entgegengesetzte Richtung. So verbraucht ein kalter Motor, in dem das Öl noch zähflüssig ist, unmittelbar nach dem Start besonders viel. Da der WLTP-Test insgesamt länger dauert, fallen die ersten Minuten weniger ins Gewicht. Zudem gab es im NEFZ nur sehr abrupte Stopps, während der WLTP auch Phasen kennt, in denen die Geschwindigkeit allmählich verringert wird – ideale Bedingungen, um Verzögerungsenergie mit Hilfe eines 48-Volt-Systems zurückzugewinnen. 

Wie groß die Unterschiede zwischen beiden Zyklen bei einem technisch identischen Fahrzeug ausfallen, gilt bei vielen Automobilherstellern derzeit als gut gehütetes Geheimnis. Die Ausnahme: Opel verpflichtete sich bereits 2016 selbst dazu, für besonders häufige Motor-Getriebe-Kombinationen Verbrauchswerte nach beiden Messverfahren zu publizieren. Die Ergebnisse überraschen Experten kaum: Ottomotoren mit hoher spezifischer Leistung – etwa der 1,6-Liter-Benziner mit 147 kW – weisen im Kompaktmodell Astra eine besonders hohe Diskrepanz auf: Im NEFZ kommt er – in Kombination mit einem Sechsgang-Schaltgetriebe – auf bis zu 6,1 Liter/100 km, im WLTP auf bis zu 10,0 Liter/100 km. Der Normverbrauch eines Mokka X mit 1,6-Liter-Dieselmotor (100 kW) bleibt bei Verzicht auf Sonderausstattung mit 4,9 Liter/100 km hingegen identisch. Da sich der individuelle Verbrauch für den Kunden ohnehin nicht ändert, könnte man das Ganze als lästige Pflichtübung abtun und zur Tagesordnung übergehen. Wenn da nicht ein Haken wäre: die CO2-Flottengrenzwerte. Schon ab 2021 gilt ein Limit von 95 Gramm pro Kilometer. Zwar wird der Grenzwert für jeden Hersteller individuell berechnet, abhängig vom Gewicht der tatsächlich verkauften Fahrzeuge. Doch auch Premiumhersteller müssen einer Prognose des Beratungsunternehmens PA Consulting zufolge auf rund 100 Gramm pro Kilometer im Flottenmix kommen. Noch im Jahr 2017 will die Europäische Kommission die Daumenschraube weiter anziehen und einen neuen Grenzwert definieren, der spätestens im Jahr 2030 erreicht sein soll. In Expertenkreisen wird für Pkw ein neues Limit von 75 Gramm CO2 pro Kilometer erwartet, das entspräche einem Kraftstoffverbrauch von 3,2 Litern Benzin oder 2,8 Litern Diesel auf 100 Kilometer.  

ALLE GRENZWERTE BASIEREN BISLANG AUF DEN IM NEFZ ERMITTELTEN WERTEN

Eine Umstellung auf den WLTP käme also einer Grenzwertabsenkung durch die Hintertür gleich. Die ist laut EU nicht geplant, vielmehr sollen nach einer Beobachtungsphase Umrechnungsfaktoren eingesetzt werden. Schon in wenigen Jahren werden sich normale Autokäufer an den NEFZ genauso wenig erinnern wie an den Drittelmix. Dafür dürften Sie auf der Autobahn ab und an ein Fahrzeug überholen, bei dem ein größerer Metallkoffer auf dem hinteren Stoßfänger befestigt ist. Wenn das gerade eingeschulte Kind von der Rücksitzbank aus fragt, was dies denn sei, wird der vorn sitzende Vater weit ausholen: „Weißt Du, vor ein paar Jahren gab es einen Skandal. Es kam heraus, dass auf der Straße viel mehr giftige Stoffe aus dem Auspuff kamen, als alle Leute dachten. Dann hat man entschieden, dass man das Gift nicht mehr bei einem Experiment im Labor misst, sondern bei einer Fahrt auf der Straße, mit einem Minilabor auf der Stoßstange.“ Damit dürfte der fiktive Vater die Geschichte der RDE-Messungen gut erfasst haben. RDE steht für „Real Driving Emissions“ und damit für ein ganzes Bündel an neuen Messvorschriften, das ebenfalls ab Herbst 2017 in Kraft tritt und sukzessive verschärft wird. Es zielt nicht auf das ungiftige CO2, sondern auf die klassischen Abgasschadstoffe, vor allem auf Stickoxide. Dass RDE-Messungen im realen Straßenverkehr stattfinden, heißt nicht, dass es keine Regeln für die Durchführung solcher Tests gäbe. So müssen für eine gültige Messfahrt jeweils 16 Kilometer in der Stadt, auf Landstraßen sowie auf der Autobahn zurückgelegt werden. Dabei sind kumuliert maximal 1.200 Höhenmeter zu überwinden. Das Fahrzeug kann mit bis zu 90 Prozent des zulässigen Gesamtgewichts beladen werden. Und damit es nicht zu gemütlich vorangeht, existiert eine Dynamikvorgabe, die sich aus mittlerer Beschleunigung und Durchschnittsgeschwindigkeit errechnet. Diese Faktoren können sich im ungünstigsten Fall addieren. Künftig dürfen Neufahrzeuge auf der Straße den – vorläufig weiterhin im NEFZ ermittelten – Prüfstandswert nur noch um den Faktor 2,1 überschreiten. In einer weiteren, ab 2020 in Kraft tretenden Stufe muss der Wert zuzüglich einer Messtoleranz von vermutlich 50 Prozent eingehalten werden. Die RDE-Vorschriften gelten vorerst nur in Europa, in China wird die Einführung ab dem Jahr 2020 zumindest diskutiert. Auch der WLTP, der den Anspruch auf weltweite Gültigkeit schon in Namen trägt, wird vorerst nur in wenigen Regionen verwendet werden. So will Japan ab 2018 den bislang verwendeten JCO8-Test allmählich durch den WLTP ersetzen.

Neue Zyklen, neue Chancen

Wenn Motorenentwickler über die Herausforderungen sprechen, die ihnen das neue Testverfahren „Real Driving Emissions“ beschert, dann zeichnen sie ein einfaches Diagramm: Die x-Achse stellt die Motordrehzahl dar, die y-Achse die abgeforderte Leistung. Dann malen sie viele Punkte. Bei dem bislang verwendeten Prüfstandstest NEFZ bilden die Punkte eine dichte Wolke links unten im Diagramm. Bei dem ab Herbst 2017 eingesetzten WLTP wird die Punktewolke etwas größer und reicht bis in die Mitte. RDE-Tests hingegen führen dazu, dass sich die Punkte nahezu überall befinden. Für die Motoren der Zukunft bedeutet das nichts anderes, als dass sie in allen Betriebszuständen möglichst wenig Schadstoffe ausstoßen dürfen. Die dafür benötigte Technik ist grundsätzlich vorhanden und bietet spezialisierten Zulieferern neue Wachstumschancen. So steht mit der selektiven katalytischen Reduktion (SCR) zwar eine Nachbehandlungstechnik zur Verfügung, die Stickoxidemissionen von Dieselmotoren mit hohem Wirkungsgrad vermindert. Allerdings sind alle Fahrzeughersteller bestrebt, den Verbrauch des Reduktionsmittels AdBlue (eine wässrige Harnstofflösung) niedrig zu halten. Daher ist es nach wie vor wichtig, die im Motor entstehenden Rohemissionen zu verringern. Dafür ist die Abgasrückführung (AGR) ein probates Mittel. Ihren Betriebsbereich auszuweiten, vor allem auf niedrigere Temperaturen nach einem Kaltstart, ist möglich, etwa durch den Einsatz verschleißfester elektromechanischer Aktuatoren. Untersuchungen bei Rheinmetall Automotive zeigen, dass der AdBlue-Verbrauch durch eine gute Auslegung des AGR-Systems von drei auf einen Liter pro Tausend Kilometer verringert werden kann. Für den Ottomotor ist das Abgasthema durch die bevorstehende breite Serieneinführung des Partikelfilters endgültig gelöst – es gilt nun, den Verbrauchsabstand zum Diesel so weit wie möglich zu verringern. Ein Mittel dazu ist eine Abgasrückführung, die auch bei hohen Drehzahlen und Lasten funktioniert – ein Bereich, in dem häufig mehr Kraftstoff eingespritzt wird, als für die Verbrennung eigentlich notwendig wäre. Doch der Kraftstoff kühlt die bei Volllast mit teilweise mehr als 1.000 Grad belasteten Komponenten. Der gleiche Effekt kann erzielt werden, indem der Verbrennung gekühltes Abgas zugeführt wird. Entsprechend hochtemperaturfeste AGR-Komponenten – gegebenenfalls sogar mit aktiver Kühlung – zu entwickeln, sieht Rheinmetall Automotive als Kernaufgabe. Darüber hinaus fördern die neuen Zyklen die Elektrifizierung des Antriebs, die mit 48-Volt-Systemen beginnt und bis zum sportlichen Plug-in-Hybrid reicht. Denn sowohl Verbrauch als auch Emissionen steigen schlagartig mit jedem Tritt aufs Gaspedal an. Gemindert werden kann dieser Effekt, wenn ein Teil der benötigten Leistung aus dem elektrischen System stammt. Auch von diesem Trend profitiert Rheinmetall Automotive durch die Elektrifizierung der Nebenaggregate – etwa von Kühlmittelpumpen oder Kältemittelverdichtern, die bislang mechanisch angetrieben wurden.