Umweltschutz in der Automobilindustrie (eBook)

Prof. Dr.-Ing. Dusan Gruden war über drei Jahrzehnte im Porsche Entwicklungszentrum Weissach für die Motorenentwicklung und Motorenforschung tätig, zuletzt als Direktor für das Ressort Umwelt und Energie der Porsche AG in Stuttgart. Heute ist er Honorarprofessor an der TU Wien und der Maschinenbaufakultät der Universität Kragujevac.

Vorwort 5
Inhaltsverzeichnis 9
1 Auto und Umwelt 17
1.1 Einleitung 17
1.2 Der Mensch und die Mobilität 23
1.3 Umweltauswirkungen des Automobils 26
1.4 Natürliche und anthropogene Emissionen 27
1.5 Abwärme 43
2 Umweltschutzgesetze in der Automobilindustrie 45
2.1 Emissionen und Immissionen 45
2.2 Konzentration, Dosis, Wirkung 46
2.3 Grenzwerte für Innenluft 50
2.4 Grenzwerte für Außenluft 52
2.5 Nichtlimitierte Schadstoffe 61
2.6 Geruch 63
2.7 Geräusch, Lärm 64
2.8 Umweltschutzgesetze 66
2.9 Umweltschutzgesetze für die Produktion 69
2.10 Umweltschutzgesetze für das Produkt 77
2.11 Gesetze für Fahrzeuge im Verkehr 98
3 Umweltschutz in der Produktion 104
3.1 Integrierter Umweltschutz 104
3.2 Voraussetzungen für einen aktiven Umweltschutz in der Produktion 106
3.3 Stoff- und Energieströme 113
3.4 Kreislaufwirtschaftsgesetz 124
3.5 Emissionskataster 129
3.6 Kostenaufwand für Umweltschutz 129
3.7 Umwelt- oder Öko-Audit 130
4 Umweltauswirkungen des Ottomotors 140
4.1 Allgemeine Grundlagen 140
4.2 Ottomotor 147
4.3 Motorinterne Maßnahmen zur Schadstoffreduzierung 153
4.4 Motorexterne Maßnahmen zur Schadstoffreduzierung 160
4.5 Kraftstoffverbrauch und CO2- Emission 174
4.6 Der Magermotor als Ziel der Entwicklung 177
4.7 Geräuschemission 185
5 Umweltauswirkungen des Dieselmotors 190
5.1 Allgemeine Grundlagen 190
5.2 Leistung und Kraftstoffverbrauch 194
5.3 Abgasemissionen 196
5.4 Motorinterne Maßnahmen zur Schadstoffreduzierung 197
5.5 Motorexterne Maßnahmen zur Schadstoffreduzierung 203
5.6 Kraftstoffverbrauch und CO2- Emission 221
5.7 Geräuschemission 224
6 Betriebsstoffe und Umwelt 230
6.1 Einleitung 230
6.2 Kraftstoffe und Motoreigenschaften 231
6.3 Kraftstoffe und Abgasemission 237
6.4 Anforderungen an Kraftstoffe 243
6.5 Ökologische Bilanz 250
6.6 Alternative Kraftstoffe 252
6.7 Aussichten für die Zukunft 269
6.8 Andere Betriebsstoffe 273
7 Auto im Verkehr 275
7.1 Einleitung 275
7.2 Mobilität und Verkehr 275
7.3 Auto und Mobilität 276
7.4 Umweltbelastungen des Verkehrs 280
7.5 Verkehrsmanagement 283
7.6 Information und Kommunikation (Telematik) 289
7.7 Integration unterschiedlicher Verkehrssysteme 292
7.8 Individuelles Fahrverhalten 297
8 Über das Recycling von Altfahrzeugen 302
8.1 Einleitung 302
8.2 Produktverantwortung 304
8.3 Stand der Technik bei Recycling von Altautos 305
8.4 Recyclingverfahren 319
8.5 Design for Recycling – Recyclinggerechtes Konstruieren 323
8.6 Langlebigkeit der Produkte 336
8.7 Ökobilanz – Life Cycle Assessment (LCA) 337
9 Umweltauswirkungen des Automobils 341
9.1 Auto als Teil der Gesellschaft 341
9.2 Prophezeiungen über Katastrophen 341
9.3 Umweltauswirkungen des Automobils 343
9.4 Umweltauswirkungen des Automobils im Vergleich zu anderen Emittenten 368
10 Die Zukunft des Automobils und seines Verbrennungsmotors 371
10.1 Einleitung 371
10.2 Das Problem der CO2- Emission 372
10.3 Alternative Antriebssysteme 373
10.4 Aussichten für die Zukunft 394
10.5 Lebensdauer des Automobils 408
Sachwortverzeichnis 415

10 Die Zukunft des Automobils und seines Verbrennungsmotors (S. 359-360)

10.1 Einleitung

„Weil die Lebensdauer des Menschen begrenzt ist, weil er sterblich ist, muss er die Entfernung im Raum und das Säumen der Zeit besiegen. Für einen Gott, dessen Dasein unsterblich ist, hätte das Automobil keinen Sinn" (José Ortega y Gasset). Die oft irrationale Bindung der Menschen ans Auto lässt sich vielleicht so erklären: Das Automobil ist für fast alle Menschen ein von wenigen, wirklich teueren Konsumartikel, das sie kaufen und besitzen um frei und mobil zu sein.

Aus Wirtschafts- und Verkehrsdaten von Entwicklungs- bis zu Industrieländer ist zu entnehmen, dass höhere Wirtschaftsleistung immer auch mit größerer Verkehrsleistung zusammenhängt. Verkehr ist einerseits Voraussetzung für Wirtschaftsleistung, andererseits auch die Konsequenz des höheren Lebensstandards. Ein zentrales Ergebnis vieler Studien und Analysen deutet auf eine weitere Zunahme der Mobilität sowohl beim Individualverkehr, als auch beim öffentlichen Verkehr in den bevorstehenden Jahrzehnten hin. Die globalisierte Gesellschaft des 21. Jahrhunderts wird Mobilität als noch ein höheres Gut ansehen, als dies in der Vergangenheit der Fall war.

Im Personenverkehr wird das Auto seine dominierende Stellung nicht nur behaupten sondern noch weiter ausbauen. Dies beruht insbesondere auf den noch weiter zunehmenden Freizeit- und Urlaubsverkehr. Es wird prognostiziert, dass sich bis Mitte des Jahrhunderts die Anzahl der Fahrzeuge im weltweiten Verkehr fast verdoppeln wird, von ca. 700.000 im Jahr 2000, auf über 1,1 Milliarden [2]. Politischer und gesellschaftlicher Druck auf die Automobilindustrie Fahrzeuge zu entwickeln, die hinsichtlich Kraftstoffverbrauch, Abgas- und Geräuschemissionen, Recyclingfähigkeit d.h. hinsichtlich ihrer Umweltfreundlichkeit noch besser sind als heute, wird permanent bestehen.

Der technische Fortschritt und die Durchsetzung eines Produktes im Markt lässt sich aber nicht durch Gesetze erzwingen, wie das Beispiel Kaliforniens und die Forderung nach „ Zero Emission Vehicles" eindrucksvoll gezeigt hat [19]. Die Aufgabe eines Automobils kann nicht darin bestehen, kein Kraftstoff zu verbrauchen und keine Abgasemission zu produzieren. Die Vorteile welche das Automobil bietet müs sen auch bezahlt werden, durch den Kraftstoffverbrauch und durch die Abgasemissionen.

Die Aufgabe der Ingenieure in der Automobilindustrie besteht darin diese Kosten möglichst niedrig zu halten. Seit Jahrzehnten ist die Aufgabe der Ingenieure darauf ausgerichtet, den Kraftstoffverbrauch sowie die Schadstoff- und Geräuschemission zu senken, ohne dabei auf die guten Eigenschaften von Motoren und Fahrzeugen zu verzichten. Während in der Vergangenheit vor allem Kostenseite und technischen Daten im Vordergrund der Entwicklung standen, haben die Gesichtspunkte des Umweltschutzes und des Rohstoffverbrauchs vor Jahrzehnten den gleichen Stand genommen.

10.2 Das Problem der CO2-Emission

Die Sorgen über die Folgen einer erhöhten CO2-Konzentration in der Atmosphäre und des Treibhauseffekts sind z. Zt. zu einer der wichtigsten Aspekten bei der Entwicklung eines Automobils geworden. Eine zentrale umweltpolitische Herausforderung liegt in der Bekämpfung der anthropogenen Treibhausemissionen, nicht nur von CO2, sondern auch von CH4, N2O, PFC, HFC und SF6, wie dies im Kyoto-Protokoll 1977 festgelegt wurde. Im Vordergrund dieser Bekämpfung stehen Steigerung der Energieef. zienz, Maßnahmen zur Energieeinsparung und Förderung der erneuerbaren Energie. Dabei zeigt sich stets das Energiesparen die höchste Form des Umweltschutzes darstellt.