Abgasnormen &
Grenzwerte
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Diese Seite soll einen Überblick über den aktuellen Stand der Abgasnormen in den bedeutendsten Fahrzeugmärkten bieten und in groben Zügen auch technische Hintergrundinformationen dazu liefern. Mit dem Thema kommt irgendwie jeder in Berührung, doch es setzt sich aus so vielen Facetten zusammen, kann aus so vielen unterschiedlichen Blickwinkeln betrachtet werden, wird so kontrovers diskutiert, dass man schnell den Blick für das Wesentliche verlieren kann. Die Information soll deshalb im Vordergrund stehen, eine wissenschaftlich fundierte Aufarbeitung ist nicht das Ziel.
Historie
Das Kraftfahrzeug im Wandel
Das Kraftfahrzeug hat sich in den 130 Jahren seit seiner Erfindung zum wichtigsten Faktor in der Mobilität entwickelt, auf absehbare Zeit wird sich daran auch nichts ändern. Autofreie Zukunft? Die bevölkerungsreichsten Gegenden der Erde stehen gerade erst am Anfang der Massenmotorisierung und tragfähige Alternativkonzepte stehen immer noch nicht zur Verfügung. Vermeintlich ‚einfache‘ Lösungen gibt es zuhauf, doch damit kann die Gesamtproblematik nicht annähernd beseitigt werden. Umfassende Maßnahmen werden benötigt, umsetzbare Schritte die zu erreichbaren Zielsetzungen führen. Diese Vorgehensweise wird in den Abgasnormen erkennbar, auch wenn vielleicht das Tempo nicht immer zufrieden stellen kann.
Man darf auch nicht glauben, dass technische Innovation heutzutage zu einer extrem schnellen Wende führen können. Elektroautos oder gar die Brennstoffzelle sind schon zu Beginn des vorigen Jahrhunderts im Automobilbau aufgetaucht. Der schädliche Einfluss von Autoabgasen ist auch bereits vor 90 Jahren in den kalifornischen Großstädten festgestellt worden. Vielfach waren aber die Lösungen technisch einfach noch nicht umsetzbar und gerieten deshalb für lange Zeit aus dem Fokus, während sich andere Aspekte in den Vordergrund schoben.
Umweltbewusstsein
Erst in den letzten 40 Jahren entwickelte sich überhaupt ein generelles Umweltbewusstsein, eine Folge waren die eingeführten Abgasnormen und im selben Zeitraum entwickelte sich das Automobil zu einem der bedeutendsten und rasantesten Innovationsträgern. Der Turbolader ist ein erfolgreicher Baustein auf dem Weg zu einer umweltschonenden Fahrzeugtechnik, aber noch viel erfolgreicher ist er als der entscheidende Baustein auf dem Weg zu einer wahren Leistungsexplosion in der Motorentechnik. Eine Erfindung, aber zwei konträre Entwicklungen – schaut man sich den heutigen Fahrzeugmarkt an, weiß man, welche dem Menschen wichtiger war.
Der Mensch ist der entscheidende Faktor. Natürlich hält der Mensch von Heute mehrheitlich den Umweltschutz für eine gute Sache und für eine dringende Aufgabe der Gesellschaft, aber genauso mehrheitlich stellt der Mensch von Heute sein individuell selbstbestimmtes Mobilitätsbedürfnis noch höher an. Die verschiedenen Gründe spielen eigentlich keine Rolle, es reicht die Tatsache, dass der Mensch sich mehrheitlich auf eine emotionale Weise an das Automobil gebunden fühlt.
Die zu erreichenden Zielsetzungen werden immer von recht kleinen Personengruppen festgelegt. Nationale und überstaatliche Behörden, Lobbyisten aus allen Richtungen, Fachleute und Spezialisten aus allen Richtungen, Politiker und die Justiz – die Konsequenzen und auch die damit verbundenen Kosten trägt allerdings immer der Autofahrer. Aus diesem Grund sollte man sich als Autofahrer informieren, Sinn oder Unsinn gewisser Maßnahmen sind nicht immer auf Anhieb erkennbar.
Euronormen (EU-Normen)
Was sind Euronormen?
Die Euronormen reichen bis in das Jahr 1993 zurück, als die Euronorm 1 die Emissionsgrenzwerte erstmals EU-weit für alle Neuzulassungen gesetzlich vorschrieb. Davor existierten bereits diverse EWG/EG Richtlinien, die aber eher ein unbeachtetes Dasein fristeten. In ziemlich regelmäßigen Abständen wurden die Bestimmungen seither verschärft und fortlaufend durchnummeriert, die grundsätzlich notwendigen Typgenehmigungen fanden meist ein Jahr früher statt.
Grenzwerte gelten für CO (Kohlenstoffmonoxid), HC (Kohlenwasserstoffe), Nox (Stickstoffoxide), PM (Partikelmasse) und seit neuestem auch PN (Partikelanzahl). Für PKW wird der Schadstoffausstoß auf einem Rollenprüfstand mit einem definierten Testzyklus ermittelt. Bis zur Einführung der Euro 6c galt der NEFZ (Neuer Europäischer Fahrzyklus), der schon früh und zu recht in die Kritik geriet, da die Definitionen des Zyklus nur sehr wenig Übereinstimmungen mit realem Fahrverhalten besaßen. Entsprechend groß und teilweise riesig waren dann auch die Unterschiede zu Messungen aus tatsächlichen Messfahrten.
Während die Automobilindustrie die Laborbedingungen immer weiter mit teilweise fragwürdigen Methoden optimierte (s. VW Abgasskandal), wurde von der UNECE (Wirtschaftskommission der vereinten Nationen für Europa) im Jahr 2007 ein eher praxisorientierter weltweit gültiger Prüfzyklus vorgeschlagen. Mit der seit kurzem gültigen Euronorm 6c ist dieser WLTP (Worldwide Harmonized Light-Duty Vehicles Test Procedure) für die EU verbindlich vorgeschrieben.
Euronormen in der Praxis
Dieser neue Testzyklus orientiert sich stärker an der realen Fahrpraxis und berücksichtigt zudem die Ausstattung eines Fahrzeugs. Allgemein wird erwartet, dass sich die neu ermittelten Werte irgendwo in der Mitte zwischen den bisherigen NEFZ Werten und den Straßen Testergebnissen einpegeln werden. Kleinwagen werden wohl stärker zulegen, da sie teilweise dicht an ihre Leistungsgrenzen stoßen, leistungsstarke Fahrzeuge haben in den selben Leistungsbereichen beinahe ihren optimalen Wirkungsgrad und könnten unter Umständen im WLTP sogar besser abschneiden als im NEFZ.
Die Euronormen unterscheiden in ihren Grenzwerten zwischen Benzin- und Dieselmotoren, da sich konstruktionsbedingt einige Unterschiede bezüglich der produzierten Abgase ergeben. In der Realität wirkt sich das beispielsweise auf die Feinstaubbelastung aus, die seit neuestem eingeführten Fahrverbote in Innenstädten, zusätzlich zu den permanent eingerichteten Umweltzonen, schließen viele ältere Dieselfahrzeuge vom Verkehr aus. Die Klimazielsetzung der EU sollte schon irgendwie erreicht werden, notfalls eben auf Kosten der Euro 4 Fahrzeugbesitzer.
Euronorm 1 – 5 (Benzin)
Euronorm 6 (Benzin)
Euronorm 1 – 5 (Diesel)
Euronorm 6 (Diesel)
Zu Euronorm 6
Beim Blick auf die Tabellen fällt auf, dass die Euronorm 6 fehlt, stattdessen existieren vier verschiedene Varianten. Das wirkt zunächst irritierend, aber Fakt ist, dass es nur eine Euro 6 Norm gibt. Die definiert sich wie alle Normen vor ihr aus ihren Schadstoffgrenzwerten und die bleiben von 6b bis 6d immer gleich. Der Unterschied kommt nur durch die Verwendung der neu eingeführten Testzyklen zustande und die haben durchaus einen Einfluss auf die Zukunft.
Flottenverbrauch
Strenggenommen hat der Flottenverbrauch mit den Euronormen nichts zu tun, aber in ihm wird ein ganz wichtiger Aspekt der internationalen Klimaschutzvorgaben berücksichtigt – der CO2 Ausstoß. Die EU gibt daher seit geraumer Zeit den Autoherstellern Flottenziele vor, die sich immer weiter verschärfen. Bis zur Einführung der Euro 6d Norm im Jahr 2021 muss ein Grenzwert von 95 g/km erreicht sein, anderenfalls drohen gewaltige Geldstrafen für die Autohersteller.
Der CO 2 Ausstoß eines Fahrzeugs ist äquivalent zum Kraftstoffverbrauch des Fahrzeugs, alle Verbrauchsangaben der Hersteller werden durch die Messung während des Testzyklus ermittelt. Ein sparsames Auto bleibt unter 95g, ein weniger sparsames übertrifft die 95g. Mit dem NEFZ konnte dieses Ziel durchaus erreicht werden. Leergeräumtes Fahrzeug, Spezialreifen, klimatische Topbedingungen, abgeklemmte Lichtmaschine usw. sorgten für entsprechende Prüfergebnisse. Mit dem WLTP ist vieles davon nicht mehr möglich, logischerweise wird der Verbrauch der geprüften Fahrzeuge steigen. Auch dank stärkerer Beschleunigung, angehobenen Durchschnitts / Höchstgeschwindigkeiten und dem Wegfall langer Standphasen (Start/Stopp Automatik) gerät der Zielwert 95g in immer weitere Ferne.
Damit erklärt sich, warum ein sauberer Euro 5 Diesel unter Umständen bessere Werte als ein Euro 6 Diesel haben kann. Würde der Euro 5 Diesel einem WLTP Zyklus unterzogen, darf man wohl damit rechnen, dass sich die Sachlage wieder ändert. Die Euro 6c zugelassenen Fahrzeuge sind in der Regel also zunächst einmal wieder weiter vom angestrebten Zielwert entfernt, die besser ausgestatteten, leistungsstarken Modelle noch weiter als die kargen Basismodelle. Bitte immer im Hinterkopf behalten, dass das Fahrzeug im realen Fahralltag immer gleich bleibt, egal nach welchem Zyklus es geprüft wurde.
Die Euronorm 6c führt beide Fahrzyklen an, das kommt allein daher, weil der Verbraucher mit dem NEFZ besser die Modelle unterschiedlicher Hersteller miteinander vergleichen kann, die WLTP Werte sind dafür noch nicht aussagefähig genug. Ab der 6d-Temp Norm kommt dann noch der RDE (Real-Drive-Emission) Test hinzu. Damit müssen die auf dem Rollenstand ermittelten WLTP Werte in einem nochmals verschärften Verfahren im realen Straßenverkehr nachgewiesen werden. Da dort eine weitere deutliche Abweichungen zu erwarten ist, darf zunächst ein Grenzwertaufschlag von 110% und bei Euronorm 6d ein Aufschlag von nur 50% erfolgen.
Die Umstellung des Prüfzyklus ist mit erheblichen Kosten für die Autohersteller verbunden, durch die fast unvermeidliche Verbrauchserhöhung ist zudem der Grenzwert von 95g kaum noch zu erreichen. Die EU hat allerdings beschlossen, für die Nichteinhaltung der Grenzwerte die Autohersteller bis 2020 straffrei zu stellen. Anders sieht es für die Autokäufer aus, der auf dem CO2 basierende Steueranteil wird sehr wohl unter Strafe gestellt. Jedes Gramm über dem Grenzwert von 95g/km wird steuerlich mit zwei Euro belastet und natürlich ohne jede Übergangsfrist sofort nach den WLTP Werten berechnet. Eine Steueranpassung war von der Politik nie vorgesehen.
Ausblick
Problematisch sind die Feinstaubbelastung (PM), die Stickoxide (Nox) und vor allem der CO2 Ausstoß. Nach den bisherigen Planungen soll ab 2021 eventuell eine prozentuale Reduzierung anstelle fester Grenzwerte eingeführt werden. Zur selben Zeit sollten auch deutliche Fortschritte in alternativer Verkehrstechnik erkennbar sein, sonst bleiben die Klimaziele Muster ohne Wert.
US NORMEN
Euronormen VS. US Normen
In den USA wurde die Abgasproblematik schon vor etwa 90 Jahren in den kalifornischen Großstädten erkannt. Die klimatischen Bedingungen dort weichen stark vom Rest des Landes ab und das führte dazu, dass es in den USA zwei unterschiedliche Normen mit zwei unterschiedlichen Behörden gibt. In der aktuellen Entwicklung bemüht man sich um die Vereinheitlichung der Bestimmungen, um den Autoherstellern möglichst gleiche Bedingungen in allen Staaten zu bieten.
In der EU werden die Grenzwerte in einer Euronorm festgelegt, wobei die Autohersteller in enger Verknüpfung mit der Politik die Durchführung auf Grundlage des existierenden Technikstandes beginnen, um zum Einführungsdatum alle Neuzulassungen innerhalb der Normwerte zu haben. In den USA werden die neuen Grenzwerte schrittweise eingeführt, dieses sogenannte ‚phase-in‘ verlangt, dass von Jahr zu Jahr ein stetig ansteigenden Anteil der Neuzulassungen der Norm genügen muss. Die Autohersteller arbeiten kontinuierlich an Verbesserungen und nutzen die Zeit, um gegebenenfalls auch innovative Wege zu gehen.
Die amerikanischen Fahrzeugbehörden sind selbständiger als die EU Behörden, da sie primär von Fachleuten, nicht von Politikern gesteuert werden. Der Einfluss der Automobilindustrie ist ebenfalls deutlich geringer und im Dieselskandal konnte man erkennen, dass die Behörden in besonderen Fällen ziemlich schnell reagieren können. Im Zusammenspiel mit der nicht unbedingt zimperlichen Justiz werden erwischte Abweichler konsequent diszipliniert, in Deutschland fast unvorstellbar. Dieses Durchsetzungsvermögen zeigt deutlich, dass eine weitestgehend unabhängige Fachbehörde eigentlich immer die Basis einer erfolgreichen Emissionsreduzierung bilden sollte.
Organisation in den USA
In den USA legt die EPA (Environment Protection Agency) als übergeordnete Behörde die Abgasbestimmungen fest. Im Jahr 1994 führte sie mit Tier I die erste nationale Abgasnorm ein, 2004 bis 2009 folgte Tier II und seit 2017 wird bis 2025 Tier III eingeführt.
Im Staat Kalifornien wurde bereits 1967 die CARB (California Air Resources Board) eingeführt, die in diesem Staat unabhängig von der Bundesgesetzgebung als oberste Behörde für Umweltschutz fungiert. Schon ab 1995 wurde die LEV I (Low-Emission-Vehicle) eingeführt, die bereits einen bestimmten Anteil Elektroautos als Zielsetzung beinhalteten. Von 2004 bis 2007 wurde dann LEV II und seit 2015 bis 2019 LEV III eingeführt. Die Staaten Massachusetts, New York, Vermont, Connecticut, New Jersey, Pennsylvania, Rhode Island, Maine, Oregon, Washington, Maryland und New Mexico sind der CARB beigetreten.
Die CARB Richtlinien galten immer schon als schärfste Normen weltweit, die ständigen Prozesse der Autohersteller sind dafür nur ein Indiz. Die Zielsetzung der CARB folgt exakt den Vorgaben des Kyoto Protokolls, welches von den USA nie ratifiziert wurde. Indirekt aber folgte die EPA mit einer zeitlichen Verzögerung der CARB, die Neuausrichtung durch den letzten Präsidentenwechsel könnte aber zu einem erheblichen Umdenken bei der EPA führen.
Testzyklus
Im Testzyklus unterscheiden sich US und EU Normen erheblich. Der amerikanische Stadtzyklus FTP 75 (Federal Test Procedure) wurde aus realen Fahrdaten erhoben und durch weitere Zyklen auch bei Frosttemperaturen, unter Belastung der Klimaanlage oder bewusst hohen Geschwindigkeiten ergänzt. Die EPA überprüft diese Wertermittlung ständig auf eigenen Anlagen. Zudem werden Grenzwerte auf sehr viel höherer Laufleistung angesetzt.
Grenzwerte werden für NOx (Stickoxide), NMOG (Kohlenwasserstoffe ohne Methan), CO (Kohlenmonoxid), PM (Feinstaub) und HCHO (Formaldehyd) festgelegt. Zusätzlich werden noch Klassen aufgeführt, die für den Flottenverbrauch nützlich sind. In den US Normen wird nicht zwischen Benzin- und Dieselmotoren unterschieden.
Tier 2 Norm
Tier 3 Norm
Lev II Norm
LEV III Norm
Japanische Normen
Japanische Standards
In Japan wurden 1994 die einfach nur ›Standards‹ genannten Abgasnormen eingeführt; 2000 folgten darauf die ›New Short Term Standards‹. Geprüft wurde grundsätzlich nach den beiden Fahrzyklen 10-15 und 11, die wie die amerikanischen Zyklen aus realen Fahrmessdaten entstanden. Es fehlen allerdings Hochgeschwindigkeitsbereiche, da die zahlenmäßig größte Fahrzeugklasse, die Kei-Cars, bauartbedingt relativ leistungsschwach konzipiert sind. Im Gegensatz zu den anderen Ländern der Welt besitzt das Auto in Japan wenig gesellschaftlichen Stellenwert, zudem sind die Verkehrsräume äußerst limitiert. Kei-Cars sind daher in den Ballungszentren häufig die sinnvollste Möglichkeit, überhaupt Individualverkehr zu ermöglichen.
Im Jahr 2005 wurde der ›New Long Term Standard‹ eingeführt, gleichzeitig begann die Umstellung auf den neuen einteiligen JC08 Fahrzyklus. Bereits 2009 folgte der prinzipiell noch heute gültige ›Post New Long Term‹, dessen Bestimmungen aber aktuell etwas gemildert wurden. Da auch Japan 2019 den WLTP Fahrzyklus einführt (mit Ausnahme des Hochgeschwindigkeitsanteils), macht diese Anpassung an die wesentlich schärferen Vorgaben des Fahrbetriebs Sinn. Wie in Europa wird auch in Japan zwischen Benzin- und Dieselmotoren unterschieden, zudem besitzen kommerziell genutzte Fahrzeuge andere Bestimmungen.
Aktuelle Problematiken und Chancen
In Japan sind die Grenzwerte für CO (Kohlenmonoxid), NMHC (Kohlenwasserstoffe ohne Methan), NOx (Stickoxide) und PM (Feinstaub) festgelegt. Der Flottenverbrauch mit dem CO2 Ausstoß orientiert sich am Kyoto Protokoll und die japanischen Autohersteller sind bereits dicht am Grenzwert von 95g/km, durch den konsequent hohen Anteil von Hybridfahrzeugen teilweise bereits darunter.
Die zukünftige Einführung des zusätzlichen RDE Zyklus wird zur Zeit nur für Dieselmotoren diskutiert, da diese praktisch ausschließlich für den Export gebaut werden. Im Vergleich zu den anderen großen Autoländern besitzt Japan mehr unabhängige Hersteller, ob die sich auf Dauer einer Konzernvernetzung entziehen können ist fraglich. Die Umweltbilanz ist zudem recht positiv.
Japan hängt wesentlich von den dort genutzten Fahrzeugen ab, für einige Hersteller wird es aus finanzieller Sicht immer schwieriger, Modellpaletten zu entwickeln, die fast ausschließlich für den Export produziert werden. Umgekehrt sind das japanische Knowhow und Renommee auf dem Weltmarkt ziemlich hochgeschätzt.
Japanische Normen (Benzin)
Japanische Normen (Diesel)
Chinesische Normen
Entwicklung seit 2008
In China existieren Abgasregeln erst seit 2008, als die Beijing 4 Norm eingeführt wurde. Sie wurde unverändert 2009 auch als Shanghai 4 und 2010 landesweit als CN 4 übernommen und orientierte sich an der Euronorm 4. Ab dem Jahr 2013 wurde zunächst Beijing 5, dann Shanghai 5 und zuletzt CN5 festgelegt, womit die Chinesen den Vorgaben der Euro 5 Norm folgen. Für das Jahr 2020 ist die dann sofort landesweite CN 6a und für 2023 die weiter verschärfte CN 6b vorgesehen. Für diese Anpassungen an die Euro 6 Norm führt China auch den Testzyklus WLTP ein, allerdings weicht er in Details vom Original ab.
Chinas Status auf dem Weltmarkt
Der chinesische Markt unterscheidet sich erheblich von allen anderen Märkten der Welt. Nirgends sind die Zuwachsraten so groß, doch die riesige Nachfrage kann nicht annähernd befriedigt werden. Den entwicklungstechnischen Rückstand im konventionellen Fahrzeugbau werden die Chinesen nicht aufholen können, aber in der Entwicklung der alternativen Antriebe stehen sie bereits an der Weltspitze. Die Planwirtschaft ermöglicht weitreichende politische Einflussnahme wie auch Unterstützung, Hemmnisse können schnell beseitigt werden, Zugriff auf notwendige Ressourcen kann erfolgen und es steht in der Regel ausreichend Kapital zur Verfügung.
Umweltproblematik
In gewisser Weise besitzt China bessere Startbedingungen für die automobile Zukunft, doch damit alleine verschwinden die gewaltigen Umweltprobleme des Landes nicht. In viel höherem Ausmaß als die Europäer und die USA versteht China die Klimapolitik als Chance auf einen zukünftigen wirtschaftlichen Wachstumsmarkt. Projekte in dieser Richtung werden mit Nachdruck gefördert, notwendige Strukturen gezielt aufgebaut und Voraussetzungen geschaffen, entsprechende Technologien auch zu exportieren. China wird in absehbarer Zeit die Entwicklung im Individualverkehr mitbestimmen, wenn das vorhandene Potenzial genutzt wird.
Die chinesischen Normen beschränken CO (Kohlenmonoxid), HC (Kohlenwasserstoffe), NMHC (Kohlenwasserstoffe ohne Methan), NOx (Stickoxide), PM (Feinstaub) und ab CN 6 auch N2O (Lachgas). Letzterem wird weltweit sonst wenig Bedeutung beigemessen, obwohl es inzwischen FCKW als Hauptverursacher von Ozonschädigung abgelöst hat. Ab CN 6 wird in China der Unterschied zwischen Benzin- und Dieselfahrzeugen aufgehoben.