Schummelsoftware, Stickoxide, Feinstaubbelastung, drohende Fahrverbote in großen Städten wie Stuttgart oder München – wenn es um die Luftqualität geht, dreht sich die öffentliche Diskussion derzeit fast ausschließlich um Dieselmotoren. Ganz abgesehen davon, dass der Verkehr beileibe nicht der einzige Luftverschmutzer ist, geraten zumindest in Fachkreisen mittlerweile auch moderne Benzinmotoren in den Fokus. An effizienten Partikelfiltern für Direkteinspritzer wird jetzt an der Uni Bayreuth geforscht.
„Mit unserem Projekt wollen und werden wir einen kleinen Beitrag für eine bessere Luftqualität leisten“, sagt Professor Ralf Moos, der den Lehrstuhl für Funktionsmaterialien an der Uni leitet. 690.000 Euro hat die Bayerische Forschungsstiftung für das auf drei Jahre ausgelegte Projekt „Load Sensor for GPF“ bewilligt, bei dem Moos und seine Mitarbeiter mit der Ostbayerischen Technischen Hochschule (OTH) Regensburg und dem Automobilzulieferer Continental zusammenarbeiten.
Worum geht’s? Während man bei Dieselmotoren den Ausstoß von Rußpartikeln schon seit vielen Jahren durch entsprechende Filter weitgehend im Griff hat, wurde das Problem bei Benzinmotoren lange vernachlässigt. Bis Tests etwa des ADAC auch in der Öffentlichkeit bekannt machten, dass moderne Direkteinspritzer zwar helfen, den Kraftstoffverbrauch zu senken, dass sie aber in Sachen Feinstaub viel schmutziger sind als Diesel. Und: Wissenschaftler halten die dabei ausgestoßenen Mini-Rußpartikel für nochmal deutlich gesundheitsschädlicher als Stickoxide, um die sich die aufgeheizte Dieseldiskussion derzeit dreht.
Dass mittlerweile erste, meist große und schwere Benzinmodelle etwa von Mercedes oder BMW, mit Partikelfiltern ausgestattet werden, hat vor allem damit zu tun, dass die EU die Grenzwerte auch in diesem Bereich deutlich verschärft hat. „Diese neuen Grenzwerte, die in Zukunft auch noch in realistischeren Testzyklen ermittelt werden, schaffen die Benzin-Direkteinspritzer ohne Filter einfach nicht mehr“, sagt Moos.
Grundsätzlich handelt es sich bei einem Partikelfilter um eine feine Wabenstruktur oft auf Keramikbasis, durch die der Abgasstrom geleitet wird und in der sich die Rußpartikel ablagern. Wo sich etwas ablagert, kann es aber auch zu Verstopfungen kommen. Was unter anderem die Leistungsfähigkeit des Motors verringern und seinen Kraftstoffverbrauch erhöhen würde. Dabei wird zumindest in diesem Punkt der eigentliche Nachteil des Benziners, dass er weniger effizient ist als der Diesel, zu einem Vorteil: Die Betriebs- und damit die Abgastemperatur ist grundsätzlich höher, wodurch die Rußablagerungen im Filter besser abgebrannt werden können.
Moos und sein Team wollen nun auch unter Entwicklung einer entsprechenden Sensorik und Methodik einen Weg finden, stets den aktuellen Beladungszustand der Filter zu erfassen, um den Vorgang des Abbrennens gezielt und damit möglichst optimal steuern zu können. „Die erfreulichen Folgen wären weniger Schadstoffe im Abgas sowie möglichst Einsparungen bei Kraftstoff und Materialeinsatz“, sagt der Wissenschaftler.
Der übrigens dem – immer weiter optimierten - Verbrennungsmotor durchaus noch eine längere Zukunft voraussagt, vor allem in Verbindung mit Elektromotoren als Hybridsystem. Wobei sich da für den Forscher schon wieder neue Felder auftun, denn: „Bei Hybridsystemen ist die Abgasnachbehandlung besonders diffizil, weil der Motor immer mal wieder ausgeht und anspringt.“
Moos und seine Mitarbeiter betreiben neben Grundlagenforschung auch immer wieder angewandte Forschung in Zusammenarbeit mit der Industrie wie bei „Load Sensor for GPF“, aber beileibe nicht nur im Automobilbereich. Gerade läuft zum Beispiel auch ein großes Projekt mit mehreren namhaften Firmen, bei dem es um Batterietechnik geht. Ebenso interessant wie vielversprechend ist auch der Ansatz, wie man das bei industriellen Prozessen anfallende CO2 abscheiden und unter Einsatz von regenerativer Energie in einen Rohstoff für die chemische Industrie oder in einen synthetischen Designer-Kraftstoff umwandeln kann. „Wir sind einer der drittmittelstärksten Lehrstühle der Uni“, sagt Moos, dem es wichtig ist, dass die Forschungsergebnisse seines Teams auch Anwendung finden.
Professor Ralf Moos ist Jahrgang 1963, studierte in seiner Heimatstadt Karlsruhe Elektrotechnik und promovierte auch an der dortigen Uni. Von 1995 bis 2001 war er für den Daimler-Konzern tätig und dabei unter anderem mit Abgasthematiken beschäftigt. Seit 2001 ist Moos am Lehrstuhl für Funktionsmaterialien der Uni Bayreuth.
