Ist sauberer Diesel ein Widerspruch in sich?

Die Abgase von Dieselmotoren enthalten Schadstoffe wie Stickoxide und Rußpartikel. Obwohl die Regierungen seit den späten 1990er-Jahren ihre Einführung in der Überzeugung förderten, sie seien umweltfreundlicher als Benziner, wurde seitdem argumentiert, dass Dieselautos mehr als viermal so viel Umweltverschmutzung verursachen.

Für den Automobilsektor bestand die Lösung in der Einführung von Vorschriften, um den Einsatz von Dieselfahrzeugen zu verhindern und gleichzeitig die Einführung von Elektrofahrzeugen zu beschleunigen. Bei Nutzfahrzeugen ist es jedoch nicht so einfach. Trotz all der schlechten Publicity, die Diesel in den letzten Jahren hervorgerufen hat, gibt es einfach nichts, was diesem Kraftstoff in puncto Energiedichte, Zuverlässigkeit und Haltbarkeit gleichkommt.

Kleinere, leichtere Fahrzeuge zu elektrifizieren, ist eine Sache. Bei Bussen und Fernverkehrsfahrzeugen ist der Diesel jedoch deutlich überlegen, wenn es darum geht, das erforderliche Drehmoment zu erzeugen, um sie in Bewegung zu halten. Dies schließt die Machbarkeit von Elektro-, Hybrid- oder Wasserstoff-Lkw und -Bussen nicht aus. Aufgrund des Gewichts dieser Fahrzeuge ergeben sich jedoch andere Anforderungen, die die Entwicklung von Alternativen zum Verbrennungsmotor schwieriger machen.

Während einige darauf bedacht sind, die Herausforderungen bei der Entwicklung von Elektro- oder Wasserstofffahrzeugen zu meistern, konzentrieren sich andere darauf, Diesel sauberer zu machen. Es könnte viele Jahre und enorme Investitionen in die Infrastruktur dauern, bis wir eine nennenswerte Anzahl von Fernverkehrs-Lkw sehen, die mit Elektrobatterien oder Wasserstoff-Brennstoffzellen betrieben werden. Wenn Diesel zumindest kurzfristig bestehen bleibt, dann wird alles, was seine Emissionen reduzieren kann, einen großen Unterschied für den Planeten bewirken.

Ob Diesel wirklich „sauber“ sein kann, ist umstritten, aber relativ gesehen sind die Verbesserungen vorhanden. Eine Kombination aus technischen Durchbrüchen und staatlichen Vorschriften hat dafür gesorgt, dass moderner Diesel im Vergleich zu seinen Vorgängern deutlich sauberer ist. Zu den wichtigsten technologischen Entwicklungen zählen Fortschritte bei Kraftstoffeinspritztechnologien und Systemen zur Behandlung von Abgasemissionen. Nach Angaben des Herstellers DAF liegen die Stickoxidemissionen eines modernen Lkw mit Euro-6-Motor um 95 Prozent unter denen vergleichbarer Lkw vor 25 bis 30 Jahren.

Ein anhaltendes technisches Dilemma ist der Kompromiss zwischen Ruß- und Stickoxidreduzierung. Ein Dieselmotor ist sparsamer als sein Benzinmotor, stößt jedoch giftige Stickoxide aus. Um dies zu mildern, werden sauerstoffarme Verbrennungsgase aus dem vorherigen Motorzyklus zurück in den Lufteinlass geleitet. Dadurch werden die Temperatur und die Sauerstoffkonzentration im Kraftstoff-Luft-Gemisch gesenkt und dadurch die Stickoxide reduziert.

Der Nachteil dieser Verdünnungsstrategie besteht darin, dass bei diesen niedrigeren Temperaturen nicht der gesamte Kraftstoff verbraucht wird. Was übrig bleibt, erzeugt mehr Partikel aus teilweise verbranntem Kohlenstoff oder Ruß. Ingenieure müssen einen Weg finden, Diesel so vollständig wie möglich zu verbrennen und gleichzeitig die Temperaturen niedrig genug zu halten, um überschüssige Stickoxide zu vermeiden.

Charles Mueller, ein Verbrennungswissenschaftler an den Sandia National Laboratories, sagte, er habe eine Lösung gefunden. Er lässt sich von einem Bunsenbrenner inspirieren und schlägt vor, Diesel-Einspritzdüsen mit winzigen Bunsenbrenner-Schornsteinäquivalenten auszustatten. Diese kleinen Metallröhrchen werden in geringem Abstand vom Loch der Einspritzdüse installiert und auf den Kraftstoffstrom ausgerichtet. Ähnlich wie bei einem Bunsenbrenner, der blau brennt, sorgt dies dafür, dass Brennstoff und Luft besser vermischt werden und eine bessere Verbrennung erzielt wird, allerdings bei niedrigeren Temperaturen, die für die Stickoxidverdünnung erforderlich sind.

Die patentierte Technologie von Mueller heißt kanalisierte Kraftstoffeinspritzung. Es gibt bereits Interesse aus der Industrie und die wissenschaftliche Forschung und Prüfung sieht bisher sehr ermutigend aus.

Mueller sagte, die großen Motoren in Schiffen und Lokomotiven wären gute Kandidaten für die Nutzung der Vorteile von DFI. Bei großen Motoren wie diesen ist die Umstellung auf Elektroantrieb zu kostspielig. DFI ist auch nachrüstbar. Diese Möglichkeit macht es zu einer Technologie, die in einer Reihe von Anwendungen enorme Vorteile bringen könnte. Da keine Notwendigkeit besteht, neue Motoren zu entwickeln, um die Vorteile von Muellers Durchbruch zu nutzen, könnte die Nachrüstung für die Lkw-Branche von entscheidender Bedeutung sein.

Sauberer Diesel könnte ein Oxymoron sein. Es ist jedoch klar, dass eine Reihe von Technologien Diesel relativ gesehen sauberer machen. Die kanalisierte Kraftstoffeinspritzung ist ein vielversprechender Durchbruch. Wenn die Entwicklung von Wasserstoff- und Elektro-Lkw länger dauert, als die optimistischeren Prognosen vermuten lassen, ist es beruhigend zu wissen, dass Durchbrüche in der Dieseltechnologie möglicherweise zu erheblichen Emissionsreduzierungen führen könnten.

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