Was hat es mit dem »Konditionieren« der SCR auf sich?

Die Symptome

Bei Abgastests mit bestimmten SCR-Dieseln fiel Folgendes auf: Die NOx-Emissionen im Stadtverkehr hingen davon ab, wie das Fahrzeug vorher bewegt wurde. Nach einer Überlandfahrt wurden gute Werte erzielt, ging dem Test jedoch eine weitere Stadtfahrt oder eine andere Langsamfahrt voraus, lagen deutlich erhöhte Emissionen vor. Die vorhergehende Überlandfahrt bezeichnete ein Hersteller daraufhin als »Konditionierung« und als notwendig.

Vermuteter technischer Hintergrund

Das Abgas wird im Stadtverkehr nicht warm genug (Motor läuft im unteren Teillastbereich oder gar im Leerlauf), um den Harnstoff aufzuspalten und damit Ammoniak zu erzeugen. Die SCR basiert aber nun einmal darauf, die Stickoxide aus dem Abgas mit Ammoniak unschädlich zu machen. Kein Ammoniak ==> keine Entstickung des Abgases.

Die Rettung für den oder die Hersteller ist nun eine Speicherfähigkeit des SCR-Kats für Ammoniak. Durch eine vorhergehende Überlandfahrt befindet sich also genügend Ammoniak im SCR-Kat, um den vier Kilometer langen städtischen Teil des Abgastests zu bestehen. Entfällt diese »Konditionierung«, schießen die Abgaswerte in die Höhe.

Bewertung

Im realen Leben gibt es natürlich keine »Konditionierung« und es stellt sich die Frage, ob eine SCR bei den üblichen, niedrigen Abgastemperaturen im Stadtverkehr überhaupt richtig funktionieren kann. Weitere Messungen werden hoffentlich Klarheit bringen.

Wie hoch ist der AdBlue-Verbrauch bei einer korrekten Entstickung?

Bei einer einfachen stöchiometrischen Rechnung kommt man auf folgende Zahlen: Um 1 Mol NOx (gerechnet als NO2, also 46 Gramm) aus dem Abgas zu entfernen, benötigt mal ein halbes Mol Harnstoff (30 Gramm), welches sich in 85 ml AdBlue findet.

In der Praxis muss man noch einige Verluste einkalkulieren, die Spaltung des Harnstoffs gelingt nicht ganz ideal, Ammoniak kann wirkungslos verbrennen etc. Mündliche Auskunft aus der Branche: »Rechne mal mit gut 80 % Ausnutzung.« Nehmen wir großzügig 85 % an, so erhalten wir insgesamt ein Mengenverhältnis von 46 g NOx zu 100 ml AdBlue.

Der typische AdBlue-Verbrauch eines Pkw liegt bei einem Liter auf 1000 km. Hiermit ließen sich also 460 mg NOx pro km aus dem Abgas entfernen.

Nach EURO 6 dürfen noch 80 mg im Abgas verbleiben, das ergibt eine zulässige Rohemission vor der SCR von 540 mg/km.

Dieser Wert ist motorseitig leicht realisierbar, verbreiteter dürfte aber sein, den Motor außerhalb des Rollenprüfstandes im verbrauchsoptimalen Modus laufen zu lassen (dafür ist der Diesel ja da). Wie hunderte von Messwerten bei ungereinigten Dieseln (bis EURO 5) belegen, bedeutet das in der Praxis etwa 800 mg NOx pro km im harmlosen Mischverkehr. Ein Liter AdBlue auf 1.000 km wäre dann klar zu wenig. Passend hierzu wurden bei Praxismessungen an SCR-Fahrzeugen regelmäßig Rest-Emissionen von einigen hundert mg NOx festgestellt.

Eine Klasse für sich ist der deutsche Autobahnbetrieb. Nicht nur die hohen Geschwindigkeiten, sondern auch die ständigen Beschleunigungsmanöver (Außendienstler-Fahrstil) bringen den Diesel in den hohen Lastbereich, den bisher kein offizieller Fahrzyklus auch nur im Entferntesten abdeckt. Aus dem ADAC-Ecotest weiß man, dass 2.000 mg NOx hier keine Seltenheit sind. Diese müssten mit rund 4 Litern AdBlue auf 1.000 km unschädlich gemacht werden.

Fazit: Im schonenden Verkehr kann ein Liter AdBlue auf 1.000 km ausreichen, realistischer dürften aber 1,5 Liter zur optimalen Reinigung sein. Bei scharfer Autobahnfahrt ist dann ein deutlich höherer Bedarf zu erwarten. Düst ein SCR-Pkw ständig, also unabhängig von der Belastung, stur immer einen Liter AdBlue auf 1.000 km ein, dann liegt der Verdacht auf einen nicht optimalen Betrieb der Abgasreinigung nahe. Lkw werden eher im höheren Lastbereich gefahren, hier rechnet man mit etwa 5 % AdBlue, bezogen auf den Dieselverbrauch. Für einen Pkw hieße das umgerechnet, dass 6 Liter Diesel auf 100 km zu 3 Litern AdBlue auf 1.000 km führen. Es ist anzunehmen, dass die meisten Kunden auch einen derartigen Bedarf (Kostenpunkt etwa 2 Euro) zum Wohle der Umwelt gerne in Kauf nehmen würden.

Frage zum US-Abgasskandal: Warum schaltet VW die Entstickung eigentlich ab?

Wie jeder Chiptuner bestätigen wird, hat die Abschaltung je nach Reinigungsverfahren für den Kunden folgende Vorteile:

1) Bei den Modellen mit SCR muss regelmäßig ein Additiv (wässrige Harnstoff-Lösung, AdBlue) nachgefüllt werden. Dies geschieht im Regelfall im Rahmen der Inspektionen. Nun sind die Amerikaner als starke Wartungsmuffel bekannt. Viele erwarten von ihrem Auto keine technischen Höchstleitungen, sondern dass es einfach viele Jahre und zehntausende Meilen fährt, ohne jemals eine Werkstatt von innen zu sehen. Schon das Inspektions-Intervall ist in der Praxis mit dem AdBlue-Vorrat oft nicht zu überbrücken, zehntausende Meilen sind völlig illusorisch.

Ist aber das Additiv aufgebraucht, fordert ein aufleuchtendes Symbol den Fahrer zum Service auf, obendrein läuft der Motor von da an nicht mehr mit voller Kraft (Notprogramm). Nach anderen Aussagen wird sogar ein Motorstart verhindert, was dann z.B. mitten im Death Valley einem Mordanschlag auf die Insassen gleichkäme …

Es ist vorstellbar, dass VW sich häufende Vorfälle dieser Art und eventuelle daraus folgende schlechte Presse vermeiden möchte. Schließlich hat der Diesel in USA ohnehin immer noch einen schweren Stand.

Und nicht zuletzt: AdBlue muss vom Fahrer bezahlt werden.

2) Bei der anderen Technologie, dem Speicherkat, kostet die regelmäßige Regeneration, also das Unschädlichmachen der Stickoxide, einige Zehntelliter Kraftstoff auf 100 km. Die Versuchung ist groß, dies zu unterlassen, solange keine Strafen drohen.