Optimiert Verbrennungsmotoren 14.02.2023, 07:00 Uhr

So fährt das Auto künftig fast ohne Emissionen

Eine spezielle Aufheiztechnologie soll dafür sorgen, in Fahrzeugen klimaschädliche und gesundheitsgefährdende Emissionen zu reduzieren. Die ersten Tests liefen erfolgreich. Nun arbeiten Forschende des Fraunhofer ISE schon an der Serienreife.

Ein neues System vom Fraunhofer ISE, das Emissionen in Fahrzeugen reduziert.

Das neu entwickelte System von Fraunhofer-Forschenden ist für verschieden große Nutzfahrzeuge geeignet.

Foto: Albonair GmbH

Autos stoßen aufgrund ihres Verbrennungsmotors verschiedene Emissionen aus. Dazu zählen Schwefeldioxid (SO2), Stickstoffoxide (NOx) und Kohlenstoffdioxid (CO2). Die Automobilindustrie arbeitet stetig daran, Motoren und Systeme zu verbessern, um die Emissionen zu senken. Ein wichtiger Meilenstein dabei war die Einführung des geregelten Katalysators, der besonders die Stockstoffoxid-Emissionen deutlich reduziert. Damit Deutschland die Klimaziele erreicht, müssen diese und andere Emissionen noch weiter sinken. Forschende des Fraunhofer Instituts für Solare Energiesysteme (ISE) sind dabei einen entscheidenden Schritt weitergekommen.

Ihre Technologie mit Namen CatVap® zielt darauf ab, sogenannte Sekundäremissionen zu reduzieren. Und genau die müssen mit der neuen Abgas-Norm, die ab 2027 geplant ist, auch deutlich gesenkt werden. CatVap® steht als Abkürzung für CATalytic eVAPoration process. Diese besondere Technologie zur Kraftstoffaufbereitung ist bereits patentiert und befindet sich aktuell in einem Testlauf auf der Straße. Danach steht die Serienreife auf dem Programm. Wer sich im Detail informieren möchte, kann dies zum Beispiel vom 28. Februar bis 1. März auf dem 10. Internationalen Motorenkongress in Baden-Baden, am Stand der Albonair GmbH.

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Technologie zur Emissionsreduzierung funktioniert mit mehreren Kraftstoffen

CatVap® kann direkt nach dem Motor und vor der Abgasnachbehandlungsanlage im Fahrzeug eingebaut werden. Der Vorteil: Die Technik ist flexibel hinsichtlich der Kraftstoffe, sie funktioniert bei normalem Dieselkraftstoff, strombasierten Kraftstoffen (sogenannten E-Fuels) und auch bei Biokraftstoffen. CatVap® sorgt dafür, dass die Abgasanlage besonders rasch aufgeheizt wird. Diese deutlich höheren Temperaturen ermöglichen es, die Schadstoffemissionen zu reduzieren, unabhängig vom Fahrtzyklus. Das funktioniert sogar, ohne, dass mehr Kraftstoff verbraucht wird. Da CatVap® mit den verschiedenen Kraftstoffarten kompatibel ist, lassen sich in der gesamten sogenannten Well-to-Wheel-Wirkungskette neben den Treibhausgasemissionen auch noch Sekundäremissionen reduzieren, die als gesundheitsgefährdend eingestuft sind.

E-Fuels: Diese Technologie könnte alles ändern

Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Fraunhofer ISE arbeiten bei diesem Projekt eng mit der Albonair GmbH zusammen. Dieses Unternehmen hat sich auf die Abgasnachbehandlung spezialisiert und ist an dem aktuellen Test auf der Straße beteiligt. Dafür wurde ein mittelschwerer Lkw mit einem CatVap® -System ausgerüstet. Es ist nach dem Motor eingebaut worden. Der Lkw darf bis zu zwölf Tonnen laden, und die einzelnen Testfahrten hat das Team absichtlich sehr unterschiedlich geplant, sodass durchaus anspruchsvolle Strecken dabei sind: holprige Straßen, Stadtverkehr und winterliche Wetterbedingungen. Die ersten Ergebnisse sind vielversprechend.

Weniger Emissionen – auch bei Schiffen

Bei dem mit dem CatVap®-System ausgestatteten Lkw war nach dem Kaltstart eine elektrische Aufheizphase von rund 20 Sekunden notwendig. In dieser kurzen Zeit wurde der Prozess gestartet, dessen Leistung die der herkömmlichen elektrischen Heizung um mehr als das 20-fache übertrifft. „Mit dem erwärmten Abgassystem können alle sekundären Schadstoffemissionen, wie Stickoxid, Ruß und unverbrannte Kraftstoffanteile, nahezu vollständig entfernt werden“, sagt Florian Rümmele, am Fraunhofer ISE verantwortlich für die Technologie.

Die Forschenden gingen in Kooperation mit Albonair noch einen Schritt weiter: Sie entwickelten eine vollautomatische Software. Sie ist für die Steuerung und Datenerfassung. Einsetzbar ist sowohl die Hard- als auch die Software in Verbrennungsmotoren im sogenannten Medium- und Heavy-Duty-Segment, darüber hinaus auch in Offroadfahrzeugen und sogar Schiffen.

Neuartiger Antrieb macht Schiffe umweltschonend

Forschende gehen von nahezu emissionsfreier Mobilität aus

Wenn die CatVap® -Technologie auch nach den umfangreichen Tests unter Beweis stellen kann, Emissionen zuverlässig zu reduzieren, planen die Forschenden die Serienreife. Schließlich könne die Technologie einen Beitrag dazu leisten, Klimaziele zu erreichen und den Klimawandel nicht weiter voranzutreiben. „Mit der Kombination aus erneuerbaren Kraftstoffen und der Aufheiztechnologie CatVap® kann eine – in der Gesamtbetrachtung mit Energiebereitstellung und Nutzung im Fahrzeug – nahezu emissionsfreie, verbrennungsmotorische Mobilität dargestellt werden. Deshalb entwickeln wir neben der Technologie zur Kraftstoff Aufbereitung auch innovative Syntheserouten zu synthetischen, nachhaltigen Kraftstoffen“, sagt Robert Szolak, Abteilungsleiter Nachhaltige Syntheseprodukte am Fraunhofer ISE.

Darüber hinaus beschäftigen sich die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler am Fraunhofer ISE auch mit Markteinführungskonzepten für die oben beschriebenen Kraftstoffe. Da es wohl auch häufig auf Kraftstoffmischungen hinauslaufe, brauche es vor allem so robuste Technologien wie CatVap®.

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Ein Beitrag von:

  • Nina Draese

    Nina Draese hat unter anderem für die dpa gearbeitet, die Presseabteilung von BMW, für die Autozeitung und den MAV-Verlag. Sie ist selbstständige Journalistin und gehört zum Team von Content Qualitäten. Ihre Themen: Automobil, Energie, Klima, KI, Technik, Umwelt.

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