Beginnen wir mit einer kurzen Beschreibung des Zustands der polnischen Automobilindustrie: Polen ist das am meisten motorisierte Land Europas. Überrascht? Schauen wir uns also die Daten an. Bis Ende 2022 waren in Polen 34,860 Millionen Kraftfahrzeuge (Personenwagen, Lastwagen und Motorräder) registriert. Dies platziert unser Land auf Platz 1 in der Europäischen Union, was den Motorisierungsindex angeht (Anzahl der Personenkraftwagen pro 1000 Einwohner) – 687. Wir übertreffen sogar das wohlhabende Deutschland – 583. Doch das Durchschnittsalter der Autos in Polen beträgt über 14 Jahre, in Deutschland 10 Jahre. Größere Liebhaber alter Autos sind die Griechen und Esten, deren Fahrzeuge durchschnittlich 17 Jahre alt sind.
Im ersten Teil des Artikels beschrieb ich, welche Maßnahmen die Europäische Union zusammen mit unserer Regierung zur Reduzierung der Emission von Treibhausgasen und giftigen chemischen Verbindungen in die Luft unternimmt. Daher könnte die Anzahl der Fahrzeuge, die möglicherweise stillgelegt werden, enorm sein. Wenn Methangas die Chance hat, uns zu helfen, fast eine 20 Millionen alte Autoflotte vor der Verschrottung zu retten, dann schauen wir es uns näher an.
Beginnen wir mit der Tatsache, dass
Die Verwendung von Methan in Form von Erdgas im Automobilbereich ist nichts Neues. Bereits in den 1930er Jahren wurde diese Antriebsart in England, Russland und Italien weit verbreitet verwendet. In Polen wurden in den 1950er Jahren mehrere Erdgastankstellen gebaut. Sie befanden sich in Rzeszów, Tarnów, Mysłowice und Krosno. Damals fuhren etwa 4.000 sogenannte technische Autos in Polen. Die 1960er und 70er Jahre waren ein völliger Rückschritt in diesem Bereich. Erneut wurde die erste CNG-Tankstelle 1988 an der Erdgasmine Przemyśl-West eröffnet. Seitdem wird CNG in Einzelfällen bei institutionellen Transportfahrzeugen, wie z.B. städtischen Bussen, verwendet. Derzeit gibt es in Polen 56 CNG-Tankstellen mit 140 Tankpunkten (Daten von Januar 2024).
Für Anfänger in diesem Bereich beginnen wir mit einer Erklärung der Begriffe, d.h.:
CNG (Compressed Natural Gas) besteht zu 97% aus Methan, das auf einen Druck von 20–25 MPa komprimiert wird. Seine Oktanzahl beträgt 110–120. Im Verarbeitungsprozess benötigt es keine Raffination, sondern nur Trocknung und Filterung.
LNG (Liquefied Natural Gas) ist verflüssigtes Erdgas, das auf Temperaturen unter -162°C gekühlt wird. Durch die Änderung des Aggregatzustandes in flüssig verringert sich sein Volumen um das 630-fache. Es wird hauptsächlich im Langstrecken-Straßentransport verwendet, auch für den Antrieb von Bussen, einschließlich des Stadtverkehrs. Es wird auch als Kraftstoff für Binnenschiffe und Seeschiffe verwendet.
LPG (Liquefied Petroleum Gas) – ist eine Mischung aus den Gasen Propan und Butan, komprimiert auf 2 MPa. Es wird als Nebenprodukt bei der Erdölraffination gewonnen. Die Oktanzahl von LPG reicht bis 130. Zum Starten des Motors ist Benzin erforderlich, erst nach Erreichen der richtigen Betriebstemperatur erfolgt der Wechsel zu Gasbetrieb.
Lassen Sie uns zu den Details übergehen und die Vorteile der Verwendung von Methangas im Vergleich zu erdölbasierten Kraftstoffen betrachten.
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VORTEIL |
NACHTEILE |
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UMWELT
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| Geringere Abgasverschmutzung, 20% geringere CO2-Emissionen | |
| Null Emission von komplexen Kohlenwasserstoffen (THC) | |
| Verringerte CO-Emission | |
| 40% NOx-Emission für Zündstrahlmotoren | |
| Keine Emission von Feinstaubpartikeln (PM) | |
| Milderung des Treibhauseffekts | |
| Nutzung von Methan, das in die Atmosphäre entweicht (Minen, Fermenter) | |
| Brückentechnologie zu Hochdrucktechnologien – Wasserstoff | |
| Natürlicher Rohstoff, der nur gefiltert, nicht raffiniert wird | |
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VERFÜGBARKEIT VON ERDGAS – METHAN
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| Gute Verfügbarkeit und breite Diversifikation der Quellen im Vergleich zu Erdöl. Nationale Reserven dokumentiert bei 145 Milliarden m³ | |
| Baltic Pipe Gasleitung von norwegischen Feldern durch Dänemark – mit einer Kapazität von 10 Milliarden m³ pro Jahr | |
| Aus Steinkohlevorkommen 1-2 Milliarden m³/Jahr, Ressourcen 90 Milliarden m³ | |
| Aus Biomasse-Kompostanlagen | |
| Aus dem Gasport – derzeit 6,2 Milliarden m³, nach Ausbau 7,5 Milliarden m³ | |
| Aus der Jamal-Gasleitung – 10 Milliarden m³/Jahr (Gesamtkapazität 33 Milliarden m³/Jahr), derzeit Lieferungen aus politischen Gründen eingestellt | |
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SICHERHEIT
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| Erfordert Lagerung unter hohem Druck (22 MPa) | |
| Leichter als Luft, sammelt sich nicht in Vertiefungen an | |
| Selbstentzündungstemperatur 595°C (Diesel 240°C, Benzin 340°C) | |
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NUTZUNG
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| Erfordert zusätzliche Kontrolle der Installation | |
| Zylindrische Tanks benötigen zusätzlichen Raum | |
| Hohes Eigengewicht der Stahltanks | |
| Oder hoher Preis für Verbundstofftanks | |
| Längere Tankdauer, höherer Lagerdruck (30 MPa) | |
| Anzahl der CNG-Tankstellen 56, Tankpunkte – 140 | |
| Reichweite des Fahrzeugs (um 50% geringer als bei Dieselbetrieb) | |
| Kein Transport zur Tankstelle erforderlich, nur Anschluss an die Pipeline | |
| Möglichkeit der Eigenbetankung aus dem häuslichen Gasnetz | |
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AUSBEUTUNG
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| Rund 10 dB leiserer Motorbetrieb | |
| Geringeres Klopfen beim Verbrennen, Oktanzahl 110–120 | |
| Einfachere Motorkonstruktion | |
| Höchster Energiegehalt 48 MJ/kg | |
| Geeignet für den Einsatz in Zündstrahlmotoren (ZI), Benzin- und Diesel-Zündstrahlmotoren (ZS) ohne wesentliche Änderungen |
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Die oben genannte Zusammenfassung der Vorteile der Nutzung von CNG ist unbestreitbar. Wenn es so gut ist, warum fahren dann so wenige von uns mit CNG? Untersuchungen des Autors zeigen, dass der Faktor, der potenzielle polnische Kunden von der Nutzung dieses Kraftstoffs abhält, hauptsächlich die begrenzte Verfügbarkeit von Tankstellen ist. Erinnern wir uns jedoch an die Erfahrungen mit der Einführung von LPG auf dem Markt. Anfangs gab es in den 1990er Jahren nur wenige Dutzend Stationen in ganz Polen, aber heute ist LPG an den meisten Tankstellen verfügbar.
CNG-Selbstbetankungsstation in Nord-Schweden (Foto: A. Górniak)
Autor: Dr. Adam Górniak – langjähriger Manager in der Automobilbranche, Trainer und Berater
Quellenverzeichnis:
Ein 3D-Scanner, auch bekannt als optische Messmaschine, ist ein Schlüsselwerkzeug in modernen Messtechnologien und ermöglicht die berührungslose Erfassung präziser geometrischer Daten von Objekten. Seine Anwendung ist extrem vielfältig und umfasst verschiedene Sektoren – von Ingenieurwesen und Produktion bis hin zu Unterhaltung und der Erhaltung kulturellen Erbes. Dank der Fähigkeit, genaue digitale Repliken realer Objekte zu erstellen, spielen 3D-Scanner eine Schlüsselrolle in vielen Produktions- und Designprozessen, was die Umkehrtechnik, das Prototyping, die Qualitätskontrolle sowie viele andere Anwendungen erleichtert.
3D-Scannen, auch als 3D-Digitalisierung bekannt, ist der Prozess, bei dem reale Objekte in präzise digitale Modelle umgewandelt werden. Diese Modelle, die meist im STL-Format für Dreiecksnetze gespeichert werden, können dann in verschiedenen Anwendungen verwendet werden, wie in der Qualitätskontrolle, im computergestützten Design (CAD) oder sogar in der Unterhaltung zur Erstellung von Spezialeffekten in Filmen und Spielen. Was 3D-Scanner von anderen Messgeräten unterscheidet, ist ihre außergewöhnliche Vielseitigkeit, schnelle Arbeitsgeschwindigkeit und die Fähigkeit, eine große Menge an Informationen in kurzer Zeit zu sammeln, während sie eine hohe Messgenauigkeit beibehalten, die oft bis zu 0,02 mm reicht.
Ein Schlüsselvorteil von 3D-Scannern ist ihre Mobilität. Ein komplettes 3D-Scanner-Set, bestehend aus einem kleinen Transportkoffer und einem Laptop, kann leicht zu verschiedenen Standorten transportiert werden, was die Durchführung präziser 3D-Messungen auch an schwer zugänglichen Orten ermöglicht. Diese Eigenschaft macht 3D-Scanner zu einem unschätzbaren Werkzeug in Situationen, in denen traditionelle Messmethoden unzureichend oder unmöglich anzuwenden sind.
Unser Technologe während des Scannens eines Details
3D-Scannen nutzt verschiedene Technologien, einschließlich optischer, laserbasierter und anderer, von denen jede ihre spezifischen Anwendungen, Einschränkungen und Stärken hat. Beispielsweise können optische Technologien Schwierigkeiten beim Scannen von transparenten oder glänzenden Objekten haben, was jedoch oft durch die Verwendung spezieller Mattierungsmittel auf den zu scannenden Objekten umgangen werden kann.
Die mittels 3D-Scannern gewonnenen Daten finden breite Anwendung in vielen Bereichen. Die Unterhaltungsbranche verwendet sie zur Erstellung realistischer 3D-Modelle in der Film- und Spieleproduktion. In der Industrie werden 3D-Scanner für das industrielle Design, die Herstellung von Orthesen, Prototyping, Qualitätskontrolle und Reverse Engineering verwendet. In der Medizin ermöglicht diese Technologie die Erstellung personalisierter Implantate und Prothesen. Darüber hinaus ist das 3D-Scannen entscheidend für die Inspektion und Dokumentation kultureller Objekte, was bei deren Konservierung und Schutz für zukünftige Generationen hilft.
3D-Scanner sind fortschrittliche Geräte zur Digitalisierung der räumlichen Formen von Objekten, indem sie diese in genaue digitale Modelle umwandeln. Ihre Funktionsweise basiert auf komplexen Technologien, die ein präzises Erfassen von Daten über die Geometrie der gescannten Objekte ermöglichen. Im Folgenden werden die Haupttypen von 3D-Scannern und die Technologien, auf denen sie basieren, vorgestellt.
Prozess der Kalibrierung eines 3D-Scanners
Prozess des Scannens mit einem Handlaser-Scanner
• Kontaktbehaftete Kontakt-Scanner erfordern physischen Kontakt mit dem Objekt, was bei empfindlichen oder komplexen Formen eine Einschränkung darstellen kann. Sie sind jedoch unersetzlich bei der präzisen Messung von Abmessungen und können in Anwendungen eingesetzt werden, bei denen höchste Genauigkeit erforderlich ist.
• Kontaktlose Aktive Diese Scanner emittieren verschiedene Arten von Strahlung (Licht, Ultraschall, Röntgenstrahlen) und analysieren ihre Reflexionen oder das Durchdringen des Objekts. Sie können unterteilt werden in:
• Kontaktlose Passive Diese Scanner basieren auf der Detektion von natürlichem oder beleuchtetem Licht, das vom zu scannenden Objekt reflektiert wird. Sie benötigen keine eigene Strahlungsemission, was sie weniger invasiv macht. Sie sind relativ günstig in der Herstellung und können in verschiedenen Anwendungen eingesetzt werden, bei denen eine geringere Messgenauigkeit ausreicht.
Die Wahl des richtigen Typs und der Technologie des 3D-Scanners hängt von den spezifischen Anforderungen der Anwendung ab, wie Genauigkeit, Geschwindigkeit, Mobilität und Umgebungsbedingungen. Strukturiertes Licht-Scanner bieten hohe Präzision in kontrollierten Bedingungen, während Laserscanner mehr Flexibilität und Mobilität im Feld bieten. Kontakttechnologien bleiben unersetzlich in einigen Ingenieuranwendungen, wo maximale Präzision erforderlich ist. Andererseits bieten kontaktlose Technologien, sowohl aktiv als auch passiv, eine breite Palette von Werkzeugen, die für verschiedene Messbedürfnisse angepasst sind, von der Dokumentation kulturellen Erbes bis zu umfassenden ingenieurtechnischen und gestalterischen Analysen.
Eine der Schlüsselmethoden, die beim 3D-Scannen verwendet wird, ist die Technik basierend auf dem Effekt der Moiré-Streifenverzerrungen. Unten wird detailliert beschrieben, wie dieser Prozess funktioniert und welche Technologien und Methoden verwendet werden, um genaue digitale Repliken von Objekten zu erhalten.
Verzerrungen der Laserstreifen auf dem Stoßfänger eines Autos sowie direkte Sicht auf das gescannte Detail
Das 3D-Scannen beginnt mit der Digitalisierung, also der präzisen Erfassung der Geometrie eines Objekts, und endet mit der Nachbearbeitung, die rohe Daten in nützliche Modelle umwandelt. Im Folgenden werden diese beiden Phasen im Detail beschrieben.
Die Datengenerierung und Nachbearbeitung in 3D-Scannern sind Prozesse, die zusammen die Grundlagen für die präzise Wiedergabe physischer Objekte in einer digitalen Umgebung bilden. Von der rohen Punktwolke bis hin zu detaillierten 3D-Modellen ermöglicht das 3D-Scannen die Umwandlung der physischen Realität in digitale Daten, die dann analysiert, modifiziert und in einer breiten Palette von industriellen und wissenschaftlichen Anwendungen verwendet werden können.
Dank ihrer Vielseitigkeit und Fähigkeit zur genauen Reproduktion von Formen im dreidimensionalen Raum haben 3D-Scanner eine breite Anwendung in verschiedenen Industriezweigen und Lebensbereichen gefunden. Im Folgenden erörtern wir detailliert, wie 3D-Scanner in verschiedenen Branchen verwendet werden und welche Vorteile sie bringen.
• Gussteile, Schmiedestücke und Formen: 3D-Scannen ermöglicht eine genaue Qualitätskontrolle und Maßüberprüfung von Gussteilen und Schmiedestücken, was in vielen Produktionsprozessen unerlässlich ist.
• Kunststoff- und Verbundteile: Durch 3D-Scannen ist eine präzise Analyse und Gestaltung von Komponenten aus Kunststoff und Kohlefaser möglich, was für Branchen wie die Luftfahrt oder den Automobilbau von entscheidender Bedeutung ist.
Mesh-Netz des abgebildeten Details (links) und Rainbow-Analyse – Gradient der Abweichungen vom Nennmaß (rechts)
• Autoersatzteile und Karosserien: Scannen ermöglicht genaues Anpassen und Entwerfen von Ersatzteilen sowie die Optimierung des Karosseriedesigns.
Unser Technologe während des Scannens des Motorrahmens eines alten Land Rover
• Bootsrümpfe und Yachtkabinen: In Werften beschleunigt 3D-Scannen den Design- und Produktionsprozess und ermöglicht die Erstellung genauer Modelle von Rümpfen und Kabinen.
• Implantate und Prothesen: In der Medizin erlauben 3D-Scanner die Erstellung maßgeschneiderter Lösungen, die perfekt auf die Bedürfnisse der Patienten abgestimmt sind.
• Stahlkonstruktionen und Schweißkonstruktionen: 3D-Scannen wird verwendet, um die Qualität und Genauigkeit von Stahlkonstruktionen zu überwachen, was für die Sicherheit und Langlebigkeit entscheidend ist.
• Denkmäler und Kunstwerke: Im Kulturerbe ermöglicht 3D-Scannen die Dokumentation und den Schutz wertvoller Artefakte und ermöglicht die Erstellung genauer Repliken für Bildungs- und Ausstellungszwecke.
Die hohe Messgenauigkeit, Mobilität und Universalität haben dazu geführt, dass 3D-Scanner heute weltweit in nahezu allen Arten von Industrien eingesetzt werden. Dank der Menge an Daten, die im Prozess des 3D-Scannens generiert werden, können wir deutlich mehr Informationen über die Qualität des hergestellten Produkts erhalten und potenzielle Mängel erkennen, wo wir sie nicht einmal vermuten. Darüber hinaus erhalten wir die Möglichkeit, Elemente zu rekonstruieren und zu optimieren, für die wir keine Dokumentation oder CAD-Modell haben, was die Entwurfszeit neuer Teile erheblich beeinflussen kann.
Wenn Sie Teile haben, die digitalisiert werden müssen, oder an professionellen Dienstleistungen im Bereich des 3D-Scannens interessiert sind, laden wir Sie ein, sich mit unserem Berater bartlomiej.szybecki@sgpgroup in Verbindung zu setzen. Wir bieten auch kostenlose Testmessungen und Live-Demonstrationen an. Wir laden Sie auch ein, unseren YouTube-Kanal zu besuchen 3D-Scannen, wo wir das Scannen von Fahrrad- und Automobilteilen durchführen.
Zeitgenössische Autos sind technologisch komplexe Maschinen, in denen fortschrittliche Elektronik eine entscheidende Rolle spielt, was ihre Notwendigkeit in einem breiten Spektrum von Anwendungen unterstreicht. Von Motormanagementsystemen über fortschrittliche Traktionskontrollsysteme bis hin zu innovativen elektronischen Bremssystemen – jedes dieser Elemente nutzt digitale Technologie, um Sicherheit, Effizienz und Fahrkomfort zu erhöhen. Zusätzlich verwandeln fortschrittliche Infotainmentsysteme Fahrzeuge in mobile Kommunikationszentren, die den Fahrgästen nicht nur Unterhaltung durch den Zugang zu Multimedia und dem Internet bieten, sondern auch wichtige Navigations- und Telematikinformationen liefern, wodurch sie zu einem integralen Bestandteil der modernen Mobilität werden.
Darüber hinaus verwenden moderne Autos zwischen 1000 und 1400 Halbleiterschaltungen, was auf ihre Komplexität und den hohen Grad an technologischer Fortschrittlichkeit hinweist. Diese Schaltungen sind im gesamten Fahrzeug verteilt, von Motormanagementsystemen über Sicherheitssysteme bis hin zu Komfort- und Unterhaltungsmodulen. Ihre Präsenz betont die Evolution von Autos von mechanischen Strukturen zu intelligenten Maschinen, die fähig sind, autonome Entscheidungen basierend auf Daten von mehreren Sensoren und Systemen zu treffen.
Die Kosten für die gesamte elektronische Ausrüstung in einem neuen Personenkraftwagen übersteigen oft 40% des Fahrzeugwerts, was nicht nur die Bedeutung der Elektronik für den zeitgenössischen Automobilbau bezeugt, sondern auch ihren Einfluss auf die Produktionskosten, den Endpreis für die Verbraucher und auf das gesamte Design und die Funktionalität des Fahrzeugs. Diese wachsende Abhängigkeit von der Elektronik hebt auch die Bedeutung kontinuierlicher Forschung und Entwicklung im Bereich der Automobielelektronik hervor, um die höchsten Sicherheits-, Energieeffizienz- und Benutzerkomfortniveaus zu gewährleisten.
Daher sind die Entwicklung und Integration fortschrittlicher elektronischer Systeme in Autos nicht nur ein Trend, sondern eine Notwendigkeit, die die Richtung zukünftiger Innovationen in der Automobilindustrie definiert. Mit ihnen ist es möglich, nicht nur traditionelle Fahrzeugfunktionen zu verbessern, sondern auch völlig neue Möglichkeiten einzuführen, wie autonomes Fahren, Fernsteuerung von Fahrzeugen oder fortschrittliche Fahrerassistenzsysteme, die neue Perspektiven für die Zukunft des Autofahrens eröffnen.
Abb 1. Elektronische Systeme in modernen Autos
Die Anwendung der Röntgentechnologie in der Qualitätskontrolle von Komponenten der Automobil-Elektronik ist ein entscheidendes Element, um hohe Qualitätsstandards in der Automobilindustrie aufrechtzuerhalten. Diese fortschrittliche diagnostische Methode, die eine nicht-invasive Untersuchung der internen Struktur von Komponenten ermöglicht, ist für Autohersteller und Zulieferer von unschätzbarem Wert, um potenzielle Probleme frühzeitig im Produktions- oder sogar im Entwurfsprozess zu identifizieren und anzugehen.
Die Röntgentechnologie, auch bekannt als Radiographie in Verbindung mit der Computertomographie (CT), ermöglicht eine detaillierte Visualisierung der internen Materialstrukturen ohne die Notwendigkeit einer physischen Demontage oder Zerstörung. Diese Methode ist besonders nützlich in der Qualitätskontrolle der Automobil-Elektronik, einschließlich gedruckter Schaltkarten (PCBs), Mikroverbindern, Kabelbäumen und anderen Schlüsselelektronikkomponenten. Sie ermöglicht die Erkennung verschiedener Defekte, einschließlich:
Die Technologie und Inspektionsmethodik, basierend auf der Verwendung von Röntgenstrahlung, ist ein Schlüsselelement moderner Kontrollprozesse, insbesondere im Kontext der Analyse elektronischer Komponenten. Diese fortschrittliche Inspektionsmethode ermöglicht die Durchdringung von Objekten mit Röntgenstrahlung, die in unterschiedlichem Maße von Materialien verschiedener Dichten absorbiert wird. Dies ermöglicht die Erstellung von kontrastreichen Bildern der internen Strukturen der untersuchten Komponente, die eine präzise Analyse ihres Zustands und die Identifizierung potenzieller Defekte ermöglicht. Mit der technologischen Entwicklung nutzen moderne Röntgeninspektionssysteme sowohl zweidimensionale (2D) Techniken als auch dreidimensionale Computertomographie (3D CT). Die Computertomographie ist besonders wertvoll, da sie die Erstellung detaillierter dreidimensionaler Rekonstruktionen der internen Strukturen von Komponenten ermöglicht.
Abb. 2: Beispiele für die Verwendung von elektronischen Bauteilen
Die Implementierung der Röntgentechnologie in Inspektionsprozessen bringt eine Reihe von Vorteilen mit sich, die sich erheblich auf die Verbesserung der Qualität und Zuverlässigkeit der hergestellten elektronischen Komponenten auswirken:
Die Integration der Röntgentechnologie im Automobilsektor unterstreicht das Streben nach Exzellenz und ist ein strategischer Schritt für Hersteller, um hochwertige und zuverlässige Fahrzeuge anzubieten. Dies ist der Schlüssel zum Aufbau einer Marktposition und zum Gewinnen des Vertrauens der Kunden, was zu kommerziellem Erfolg führt. Um dieses Ziel zu unterstützen, bietet das SGP Quality Lab einen Röntgeninspektionsdienst sowohl für Einzelaufträge als auch für die Serienproduktion an, was eine effektive Qualitätskontrolle ermöglicht. Fortschrittliche Technologien und die Erfahrung des SGP Quality Lab gewährleisten eine präzise Defekterkennung, was die Qualität und Wettbewerbsfähigkeit der Produkte erhöht.
Autor: Łukasz Ciechowski – Qualitäts- und Entwicklungsmanager
Kann Polen Erdgas in der Automobilindustrie nutzen?
Das 21. Jahrhundert begann unter dem Zeichen der vorhergesagten, oder nach Meinung einiger bereits beobachteten, Treibhauseffekte und der zunehmenden Luftverschmutzung. Der Transportsektor trägt erheblich zu diesen Veränderungen bei, hauptsächlich aufgrund der Emission von Abgasen. In den letzten Jahren hat sich jedoch vieles verändert. Dank fortschrittlicher Katalysatoren, effizienter Motoren, Start-Stopp-Systemen und Zusätzen zur Abgasentsorgung in Form von AdBlue, emittieren Autos heute deutlich weniger Abgase und damit verbundene Schadstoffe als noch vor 10 Jahren. Dennoch enthalten Abgase (insbesondere die von älteren Autos) immer noch in relativ hohen Konzentrationen Substanzen, die schädlich für die Gesundheit lebender Organismen sind:
Ruß, Rauch, Asche, Metalle, andere feste Stoffe, schwere organische Verbindungen in flüssiger Phase, teilweise synonym als Feinstaub PM bezeichnet
Unter den Substanzen, die nicht direkt schädlich für die Gesundheit lebender Organismen sind oder in geringen Konzentrationen in Abgasen vorkommen, gibt es solche, die schädlich für die Umwelt sind. Sie fördern insbesondere die Entstehung des Treibhauseffekts in der Atmosphäre. Zu diesen gehören hauptsächlich:
Abb. 1. https://powietrze.gios.gov.pl
Um der Verschlechterung der Luftqualität entgegenzuwirken, erlässt die Europäische Union immer strengere Anforderungen an die Reinheit der Autoabgase. Es reicht, an die Euro-Normen zu denken, von denen die neueste Ausgabe – Euro 6d, die ab 2021 eingeführt wurde – verlangt, dass die Hersteller sicherstellen, dass in ihrer Modellpalette, die in der Europäischen Union angeboten wird, der durchschnittliche CO2-Ausstoß (CO2) 95 g/km nicht überschreitet. Etwas andere Werte gelten für Marken, die kleinere, hauptsächlich städtische Autos anbieten, und etwas höhere für diejenigen, die größere und schwerere Autos verkaufen. Wichtig ist, dass für Fahrzeuge mit Dieselmotoren die zulässige Emission von Stickoxiden erheblich gesenkt wurde.
Um sich an die Vorschriften in der Europäischen Union anzupassen, aber auch aus Sorge um die Luftreinheit, insbesondere in Stadtzentren, hat das Ministerium für Klima und Umwelt eine Novellierung des Gesetzes über Elektromobilität und alternative Kraftstoffe durchgeführt. Sie sieht unter anderem die Schaffung von Zonen für sauberen Transport in Polen vor. Die ersten davon werden bis Mitte 2024 in Warschau und Krakau in Betrieb genommen. Zugang zu den Zonen für sauberen Transport werden haben:
Infolgedessen dürfen Autos mit Dieselmotoren, aber auch Benziner sowie LPG-Fahrzeuge nicht mehr in diese Zonen einfahren.
Am Horizont zeichnet sich bereits eine mehrere Millionen große Gruppe von Besitzern von Personen- und Lieferwagen ab, die mit über zehn Jahre alten Dieselmotoren ausgestattet sind. Diese Fahrzeuge erfüllen nicht die Euro-4-Norm und sind in Großstädten zunehmend unerwünscht. Sind wir also dazu verdammt, Millionen von Personenkraftwagen zu verschrotten? Ich glaube nicht. Die einzige Chance für eine weitere Nutzung ist der Wechsel zu umweltfreundlicheren Treibstoffen. Dies könnte eine 50/50-Lösung sein, bei der Fahrzeuge mit Dieselmotoren so angepasst werden, dass sie mit zwei Kraftstoffen betrieben werden können, nämlich Diesel und Erdgas im Verhältnis 50%/50%. Diese Lösung beseitigt die Abgasemissionen nicht vollständig, führt aber zu einer erheblichen Reduzierung derselben und ermöglicht es, den bestehenden Fuhrpark einige Jahre länger zu nutzen.
Abb.2 www.pixabay.com
Was können wir tun, um günstiger und umweltfreundlicher zu fahren?
Methan als Alternative zu Erdöl-basierten Kraftstoffen
Seit fast 150 Jahren dominieren Verbrennungsmotoren, die mit Erdöl-basierten Kraftstoffen betrieben werden, die Welt der Motorisierung. Vieles deutet darauf hin, dass weitere Verbesserungen der Motoren zur effizienteren Verbrennung von Kraftstoff und zur Erhöhung der Reinheit der Abgase immer schwieriger und kostspieliger werden. Dies führt zu immer komplizierteren Motor-Ausstattungen, wie die Erhöhung des Einspritzdrucks (etwa 15 MPa für Benzinmotoren und 200 MPa für Dieselmotoren), der Luftzufuhr, der katalytischen und Filter-Systeme für Abgase, alles verbunden mit immer komplexerer Computersteuerung. Der in den USA entdeckte Skandal um die Fälschung von Abgasanalysen bei Volkswagen-Fahrzeugen ist wahrscheinlich ein Hinweis darauf, dass die realisierbaren Verbesserungen bei Verbrennungsmotoren an ihre Grenzen stoßen.
Da traditionelle Verbrennungsmotoren am Ende ihrer Entwicklung stehen und Elektroautos noch einige Jahre bis zur Massenverbreitung benötigen, stellt sich die Frage: Was tun in der Übergangszeit? Die Antwort liegt nahe: Erdgas.
Vorteile von Erdgas
Zu den Vorteilen von komprimiertem Erdgas (CNG) gehören:
Ob CNG als eine der Hauptenergiequellen Bestand haben wird, weiß ich nicht, da strategische Entscheidungen bereits auf EU-Ebene getroffen wurden. Aber sicherlich ist es aus wirtschaftlicher und ökologischer Sicht wert, die Umrüstung der millionenstarken Fahrzeugflotte, die derzeit auf unseren Straßen unterwegs ist, auf Methan in Betracht zu ziehen. Im zweiten Teil möchte ich näher auf die polnischen Realitäten in Bezug auf CNG eingehen und die Meinungen polnischer Fahrer dazu erörtern.
Autor: Dr. Adam Górniak – langjähriger Manager in der Automobilbranche, Trainer und Berater.
Quellenverzeichnis:
Das Elektroauto ist für viele von uns zum Synonym für modernes Autofahren geworden. Ist dies wirklich der Fall, oder gibt es keine anderen Lösungen? Die im April 2023 veröffentlichte Verordnung (EU) 2023/851 […] des Europäischen Parlaments und des Rates zur Verschärfung der CO₂-Emissionsnormen für neue Personenkraftwagen und leichte Nutzfahrzeuge zwingt die Hersteller, bis 2035 keine sogenannten Emissionsautos mehr zu produzieren. Was also stattdessen? Heute ist die offensichtliche Lösung das Elektroauto. Ich werde in diesem Artikel nicht auf die Probleme im Zusammenhang mit solchen Autos eingehen, da sie in den Medien recht gut behandelt werden. Ich möchte mich hier auf eine andere, weniger bekannte Lösung konzentrieren: das wasserstoffbetriebene Auto.
Vorteile und Nachteile
Es gibt zwei Technologien für den Wasserstoffantrieb von Kraftfahrzeugen: die Wasserstoffverbrennung (ICE) und die Wasserstoff-Elektrozelle (FCEV). Die direkte Verbrennung von Wasserstoff im Verbrennungsmotor (ähnlich wie bei der Verbrennung von z. B. Erdgas) ist eine Technologie, die sich noch in der Entwicklungsphase befindet, obwohl die Versuche schon seit fast 20 Jahren laufen. Gegenwärtig wird die Hydrierung des Verbrennungsmotors von einer Reihe von Automobilherstellern wie Toyota, Ford, Deutz und dem amerikanischen Unternehmen Cummins erforscht. Letzterem ist es gelungen, einen 15-Liter-Motor, der für die Verbrennung von CNG geeignet ist, auf Wasserstoff umzurüsten, ohne seine Leistungsfähigkeit zu verlieren. Die zweite Technologie ist die Nutzung der Energie von Wasserstoffzellen in Fahrzeugen mit Elektromotor.
Vorteile von Wasserstoffautos:
Nachteile von Wasserstoffautos:
Es ist erwähnenswert, dass der Wasserstoffverbrauch des Toyota Mirai bei ruhiger Fahrweise etwa 0,9 kg pro 100 km beträgt. Wenn man diese Zahlen berücksichtigt und der Preis für 1 kg Wasserstoff 69 PLN beträgt, belaufen sich die Kosten für eine Fahrt von 650 km (eine Tankfüllung) auf knapp über 400 PLN.
Wie funktioniert das?
Wasserstoffzellen werden verwendet, um Strom zu erzeugen und damit einen Elektromotor anzutreiben. Der Strom wird durch ein Verfahren erzeugt, das wir seit über 200 Jahren kennen, nämlich die umgekehrte Elektrolyse von Wasser.
In Kurzform sieht das so aus: Sie fahren an der Tankstelle unter der Zapfsäule vor (ähnlich wie beim Tanken von Flüssiggas) und füllen den Tank mit Wasserstoff. Danach:
Der Elektronenfluss zwischen den Elektroden erzeugt Strom, der einen Elektromotor antreibt und eine Batterie auflädt.
Schematische Darstellung einer alkalischen Brennstoffzelle:
1 – Wasserstoff, 2 – Elektronenfluss, 3 – Ladung (Energieempfänger), 4 – Sauerstoff, 5 – Kathode, 6 – Elektrolyt, 7 – Anode, 8 – Wasser, 9 – Hydroxyl-Ionen
Zu den auf dem polnischen Markt erhältlichen wasserstoffbetriebenen Autos gehören der Toyota Mirai II und der Hyundai Nexo. Leider sind diese Autos teuer – sie kosten rund 300 000 PLN. Wenn man sich bereits für den Kauf eines solchen Autos entscheidet, steht man vor einer weiteren Herausforderung – wo soll man tanken?
Das Projekt der polnischen Wasserstoffstrategie in Polen bis 2025 geht von einem Budget von 2 Mrd. PLN für die Entwicklung der Wasserstoffinfrastruktur aus, in deren Rahmen 32 Stationen in den größten städtischen Ballungsräumen gebaut werden sollen. Dies wird es ermöglichen, dass wasserstoffbetriebene Autos nahtlos in ganz Polen fahren können.
Nach Angaben des Ministeriums für Klima und Umwelt könnte die Verteilung der Wasserstofftankstellen wie folgt aussehen (Karte). Es wurden vierunddreißig Tankstellenstandorte berücksichtigt, acht davon als Ausgangspunkt für städtische Knotenpunkte, und es wurde als Grundvoraussetzung angenommen, dass die zulässige Entfernung zwischen den Tankstellen 200 km nicht überschreiten darf.
Die erste öffentlich zugängliche Wasserstofftankstelle in Polen wurde im September 2023 in Warschau eröffnet. Sie befindet sich im Besitz von PAK-PCE, während Orlen im Jahr 2023 noch vier Stationen zur Verfügung stellen wird: in Krakau, Kattowitz, Posen und Włocławek. Sieben weitere sind geplant: in Wałbrzych (bis 2024) und in Bielsko-Biała, Gorzów Wielkopolski, Kraków, Piła und Warschau bis Mitte 2025. Außer Orlen wollen auch andere Investoren in das Tankstellennetz einsteigen:
In Europa sind bereits 163 Wasserstofftankstellen in Betrieb, weitere 46 befinden sich im Bau.
Der Verband der europäischen Automobilhersteller (ACEA), in dem die 14 größten Hersteller von Pkw, Lieferwagen, Lkw und Bussen zusammengeschlossen sind, schätzt, dass bis 2025 mindestens 300 und bis 2030 mindestens 1 000 Wasserstofftankstellen in Europa gebaut werden sollten. Die vorgeschlagenen Standorte der Stationen sind auf den nachstehenden Karten dargestellt.
Die Richtung des Wandels in der Automobilindustrie ist klar, so dass es sich lohnt, mit dem Kauf eines neuen Autos zu warten und sich für ein Hydroauto statt für ein Elektroauto zu entscheiden.
Wie auch immer Sie sich entscheiden, ich wünsche Ihnen, dass Sie so bald wie möglich auf emissionsfreie Autos umsteigen und gemeinsam die Umwelt schützen.
autor: Dr inż. Adam Górniak – langjähriger Manager in der Automobilindustrie, Trainer und Berater
Quellenverzeichnis:
https://www.gov.pl/web/klimat/rozpoczely-sie-konsultacje-publiczne-projektu-polskiej-strategii-wodorowej
https://www.gov.pl/web/klimat/propozycja-rozmieszczania-ogolnodostepnej-infrastruktury-ladowania
https://www.toyota.pl/porady/silnik-wodorowy-fakty-mity
https://www.acea.auto/figure/interactive-map-truck-hydrogen-refuelling-stations-needed-in-europe-by-2025-and-2030-per-country/
https://ceenergynews.com/hydrogen/orlen-signs-eu-deal-for-new-hydrogen-stations-in-poland/
https://motofocus.pl/elektromobilnosc/108251/wodor-w-motoryzacji-mozliwosci-i-ograniczenia
https://www.cummins.com/engines/hydrogen
https://devil-cars.pl/blog/samochod-na-wodor-jak-dziala-ile-kosztuje
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