Der Tod des Diesels

"Das ist der Tod des Diesels" - seit einigen Monaten und vor allem auf der Brüsseler Automesse hallt dieser Satz nach, als hätten wir endlich die Ursache allen Übels gefunden.

Das von der VAG-Gruppe und ihrem (berüchtigten) Diesel-Gate initiierte programmierte Ende des Diesels ist kein Zufall.wenn der Diesel heute nicht mehr beliebt ist, so ist dies ausschließlich auf eine politische Entscheidung und damit auf finanzielle Interessen zurückzuführen, nicht aber auf ökologische Interessen. Erinnern Sie sich an die Werbespots, in denen der Diesel als DIE Lösung schlechthin angepriesen wurde. Es bedurfte einiger eingängiger Anzeigen, um den Käufer dazu zu bringen, den Schritt zu diesem Kraftstoff zu wagen. Erinnern wir uns: In den 1970er und 1980er Jahren war der Diesel überhaupt nicht beliebt.wenn der Diesel damals in den Vordergrund gerückt wurde, dann nur aus wirtschaftlichem Interesse.nach dem Krieg entschied sich General de Gaule für die Entwicklung der Kernenergie, um Frankreich in Energiefragen unabhängig zu machen.da die meisten französischen Haushalte nun mit Strom statt mit Heizöl heizen, mussten die Raffinerien Alternativen finden, um ihre Dieselvorräte zu verkaufen. Nach und nach wurde Benzin zugunsten von Dieselkraftstoff zurückgedrängt, bis es 80% des Fahrzeugbestands in Frankreich und Belgien ausmachte.

Um den Schadstoffausstoß zu senken und den Planeten zu schützen, haben die verschiedenen europäischen Regierungen 2008 Prämien für den CO2-Ausstoß vergeben.da der CO2-Ausstoß direkt proportional zum Verbrauch ist, erhielt der Diesel erneut die meisten Prämien (der Hybridantrieb hat sich noch nicht bewährt).

Für einen Audi A3 aus dem Jahr 1996 mit dem Motor 1.9 TDI Euro3 erhalten Sie beispielsweise eine Prämie von 250 € vom Staat.

Das Problem, das danach auftrat, war einfach: Frankreich konnte die Nachfrage nach Dieselkraftstoff nicht decken und musste daher sowohl Diesel importieren als auch Benzin exportieren, das nur schwer einen Käufer fand.da die Verbrauchsteuern auf Diesel niedriger sind als die Verbrauchsteuern auf Benzin, dauerte es nicht lange, bis Frankreich (gefolgt von anderen Ländern wie Belgien) eine Kehrtwende machte.

Aufgrund der Erkenntnis, dass jedes Jahr 42000 Menschen an Krebs sterben, der durch Mikropartikel verursacht wird, beschloss die Regierung, den Benzinmotor wieder ins Rampenlicht zu rücken.das Ergebnis ließ nicht lange auf sich warten. Beschleunigt durch eine schrittweise Erhöhung der Verbrauchssteuer auf Dieselkraftstoff, verkauft sich der Benzinmotor heute besser als der Dieselmotor.

Neben der Freude am Fahren mit einem Benzinfahrzeug sind vor allem die geringeren Wartungskosten im Vergleich zu einem Dieselmotor mit gleichem Hubraum zu erwähnen. Auch das Fehlen eines Partikelfilters ist ein Vorteil, da die damit verbundenen potenziellen Probleme wegfallen.

Während dies in Bezug auf den Ausstoß krebserregender Schadstoffe eine sehr gute Nachricht ist, ist es in Bezug auf die CO2-Emissionen, die seit dem Anstieg der Zulassungsanträge für Benzinfahrzeuge stark angestiegen sind, eine weniger gute Nachricht. Wie oben erläutert, verbraucht ein Benzinmotor aufgrund seiner Konstruktion immer mehr Kraftstoff als ein vergleichbarer Dieselmotor, weshalb ein Dieselmotor immer weniger CO2 ausstößt als ein vergleichbarer Benzinmotor. Wenn alle auf Benzin umsteigen, werden also der Gesamtverbrauch und der CO2-Ausstoß steigen. Was also heute kurzfristig in die Staatskasse fließt, kann langfristig sehr teuer werden, da die Vereinbarungen von Paris (2030), die eine drastische Reduzierung der CO2-Emissionen zum Ziel haben, möglicherweise nicht eingehalten werden.

Was wäre, wenn die wahre Lösung nicht durch staatliche Strippenzieherei erreicht würde, sondern durch einen Hersteller, dem es gelingt, den Wirkungsgrad des Benzinmotors zu erhöhen, indem er einen Motor anbietet, der gleichzeitig sparsam und sehr schadstoffarm ist?

Das ist jedenfalls die Lösung, die der japanische Hersteller Mazda mit seinem brandneuen Skyactiv X-Motor anbietet.

Skyactiv X

Ein Dieselmotor verbraucht weniger Kraftstoff, weil er mit einem Luftüberschuss arbeitet: Während ein Benzinmotor ein striktes Verhältnis von Luft und Benzin in seinen Zylindern zulassen muss (anfänglich 14,7 Luft zu 1 Benzin), hat ein Dieselmotor, der mit Kompression arbeitet, keine Zündung und somit auch keine Selbstzündung. Er kann daher in Übergangsphasen, in denen wenig Energie benötigt wird, so mager wie möglich laufen.

Konkreter gesagt: Wenn nur sehr wenig Energie benötigt wird, spricht man von Teillast (wenn man z. B. auf einem Gasnetz fährt). Bei einem Benzinmotor muss selbst bei Teillast immer eine Mindestmenge an Benzin eingehalten werden. Sie beträgt 1 zu 14,7 Luft (man spricht auch von Lambda 1). Bei einem Dieselmotor beträgt die Dieselmenge bei gleicher Belastung 1 zu 22 Luft (man spricht dann von Lambda 1.5). Es ist die Möglichkeit des Diesels, mit mehr Luft zu arbeiten, die ihn sparsamer macht.

Die Idee ist, einen Benzinmotor zu entwickeln, der wie ein Dieselmotor arbeiten kann, da er von den Herstellern als heiliger Gral angesehen wird. Dies würde es ermöglichen, den geringeren Verbrauch des Dieselmotors mit der geringeren Umweltverschmutzung des Benzinmotors zu kombinieren. Diese Idee ist zwar brillant, aber nicht neu, denn General Motors hatte bereits 2008 einen Prototypen mit einem HCCI-Motor (Homogeneous Charge Compression Ignition)[1] vorgestellt. Dieser Motor sollte den Verbrauch um 10 bis 15 % senken.

Zehn Jahre später stellte das japanische Unternehmen Mazda mit seiner Erfahrung im Bereich der Benzinmotoren den weltweit ersten HCCI-Motor für die Großserie vor, mit dem Versprechen, den Verbrauch im Vergleich zu einem entsprechenden Motor ohne diese Technologie (der aktuelle Skyactiv-G) um 20 bis 30 % zu senken.

Technische Anmerkung des Ingenieurs

Die Technologie besteht in der Verwendung eines Verbrennungsmodus, der sowohl die Kompressionszündung eines Dieselmotors als auch die Zündkerzenzündung eines Benzinmotors vereint. Dazu muss das Benzin-Luft-Gemisch stärker komprimiert werden, wodurch mehr nutzbare Energie gewonnen werden kann. Der Motor würde bei Teillast im HCCI-Modus [1] arbeiten und bei Volllast auf SI [2](spark ignition) umschalten, wie ein herkömmlicher Benzinmotor. Das einzigartige Verfahren, das den Wechsel zwischen den Modi ermöglicht, wird von Mazda SPCCI (Spark Controlled Compression Ignition) genannt.

Auf dem Papier sieht das Verfahren zwar einfach aus, doch in Wirklichkeit ist es sehr komplex. Denn wenn man Luft und Benzin stark komprimiert, steigt die Temperatur im Zylinder an und es kann zu einer Explosion kommen, ohne dass ein Funke benötigt wird. Das nennt man Selbstzündung und kann für einen Motor verheerend sein.

Das Interesse besteht hier also darin, diesen Prozess bei Teillastfahrten, bei denen wenig Energie benötigt wird, auszunutzen. Um dies zu erreichen und die Explosion zu kontrollieren, verwenden die Mazda-Ingenieure die Zündkerze an jedem Zylinder als Kontrollfaktor für die Verbrennung. Die Luft-Benzin-Mischung erfolgt nicht linear und die Zündkerze dient dann dazu, einen kleinen Bereich, in dem das Gemisch absichtlich fetter geworden ist, schnell zu entzünden. Diese Verbrennung durch Zündung der Zündkerze in diesem kleinen Bereich führt dann zu einer Erhöhung der Kompression im Zylinder, was wiederum die Selbstzündung durch Kompression des restlichen Luft/Benzin-Gemischs bewirkt.

Je nach Last und Motordrehzahl wird das SPCCI die Benzinmenge variieren und auf das HCCI-System oder das klassische SI-System umschalten. Dies wird durch die neuen Hochdruckpumpen mit Direkteinspritzung und die immer leistungsfähigeren Motorsteuergeräte ermöglicht, denen es gelingt, schnell genug zu reagieren, um die Explosion immer unter Kontrolle zu haben.

Was ist mit dem Elektroantrieb?

Die Frage, die man sich berechtigterweise stellen könnte, ist, warum der Hersteller Mazda so viel Energie in einen Motor wie den Skyactiv X gesteckt hat, wenn die Zukunft des Automobils in Richtung Elektroantrieb geht?

Ganz einfach, weil es nicht der Philosophie des Herstellers entspricht, jetzt einen Elektromotor anzubieten. Er glaubt an den Verbrennungsmotor und noch mehr an den Verbrennungsmotor ohne jegliche Aufladung. Anstatt Elektroautos zu verkaufen, die einen anderen Teil der Modellpalette kompensieren, der mehr Energie verbraucht, besteht die Idee von Mazda darin, einen anderen, weniger umweltschädlichen Motor zu entwickeln und ihn in allen Modellen der Modellpalette einzusetzen.

Das ist noch nicht alles: 2017 waren 1,2 % der weltweit verkauften Fahrzeuge mit einem Elektromotor ausgestattet. Das ist zwar ein guter Anfang, aber ein hundertprozentiger Übergang zu Elektroautos ist erst in vielen, vielen Jahren denkbar. Viele Hersteller gehen in diese Richtung und suchen nach dem besten technologischen Kompromiss, indem sie Gewicht reduzieren, Energie zurückgewinnen, eine milde Hybridisierung einführen etc.

Dies ist übrigens auch bei Audi der Fall, das zwar bereits Hybridantriebe in seinen Fahrzeugen anbietet, sich aber auch für E-Benzin interessiert. Im Gegensatz zu Benzin, das ein fossiler Kraftstoff ist, ist E-Benzin ein synthetischer Kraftstoff, der aus flüssigem Iso-Oktan hergestellt wird und weder Schwefel noch Benzol enthält. Neben dem Vorteil, dass es sich um einen synthetischen Kraftstoff handelt, hat dieses Verfahren eine höhere Anti-Klopfwirkung[3] als das heutige Benzin. Das hat zumindest ein erster Test mit 60 Litern ergeben.

Die Projektmitarbeiter wollen es aber nicht dabei belassen und arbeiten bereits an einer Lösung, bei der keine Biomasse mehr benötigt wird und nur noch mit CO2 und Wasserstoff aus erneuerbaren Quellen gearbeitet werden kann, wodurch die CO2-Bilanz dieser E-Benzin-Lösung noch weiter verbessert werden kann. Wenn man von einer relativ hohen Nachfrage und europäischer Unterstützung ausgeht, könnte das E-Benzin-Äquivalent laut Forschungsergebnissen ab 2030 rentabel sein und denselben Preis wie fossiler Kraftstoff haben.

Schlussfolgerung

Während der Dieselmotor höchstwahrscheinlich seine letzten Stunden erlebt, zumindest für kleine Fahrzeuge, die nur wenige Kilometer zurücklegen, hat der Verbrennungsmotor noch eine lange Zukunft vor sich.

Mithilfe neuer Technologien gelingt es den Herstellern immer noch, den Gesamtwirkungsgrad eines Motors zu erhöhen und seinen ökologischen Fußabdruck zu verringern. Der japanische Hersteller Honda stellte einen neuen Motor vor, der mit einem variablen Verdichtungsverhältnis arbeitet, das Wunder wirken soll (20 % weniger Verbrauch), während Delphi das Dynamic Skipe Fire vorstellte, ein intelligentes Verfahren zur Deaktivierung von Zylindern.

Wir können diesen Herstellern also nur mit beiden Händen applaudieren, da sie mit ihren Erfindungen die Nutzung von 100 % Elektroautos ein wenig zurückdrängen. Denn wenn die Zukunft elektrisch ist, dann muss die elektrische Energie auch grün sein, was derzeit bei weitem nicht der Fall ist .

[1] HCCI: 1. Verbrennungsmotor, in dem das Luft-Kraftstoff-Gemisch möglichst homogen gemacht und stark genug komprimiert wird, um den Selbstzündungspunkt zu erreichen.

[2] SI: 2. Herkömmliche Verbrennung eines Ottomotors mit Zündkerze.

[3] Antizündmittel: Die größte Schwäche eines Benzinmotors ist die Selbstzündung. Dies ist eine unkontrollierte Zündung, die durch eine zu hohe Temperatur im Zylinder entsteht. Mit einer höheren Oktanzahl oder einem Kraftstofftyp mit höherer Anti-Klopfkraft sinkt das Risiko einer Selbstzündung und die Leistung steigt.