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Saubere Diesel auch im Gelände

20/06/2012

  • Ressourceneffizienz,
  • Verkehr
  • Deutschland

Eine Technologie für Diesel-Partikelfilter, die in einem vom Europäischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE) finanzierten deutschen Projekt entwickelt wurde, soll Emissionen von Gelände- und Baufahrzeugen außerhalb des Straßenverkehrs sauberer machen.

Die Verringerung der Stickstoffoxid- und Feinstaubemissionen von Dieselfahrzeugen war ein großes Problem. Für kleine und mittelgroße Autos wurden befriedigende Lösungen für die Einhaltung geltender Emissionsnormen gefunden. Die wirtschaftliche Herstellung von Filtern für gewerbliche Kurzstreckenfahrzeuge wie Bagger und Baumaschinen war jedoch schwieriger.

Jetzt hat das Fraunhofer Institut für Keramische Technologien und Systeme[1] (IKTS) in Dresden zusammen mit der Firma CleanDieselCeramics[2] (CDC) Dieselrußfilter in variablen Formen entwickelt, die zu wettbewerbsfähigen Preisen hergestellt werden können.

Strenge Emissionsnormen

Die strengen Europäischen Normen[3] besagen, dass Geländefahrzeuge und bewegliche Maschinen ihre Feinstaubemissionen bis 2012 um etwa 88 bis 95 % verringern müssen. Daneben gibt es spezielle regionale Regelungen, die Nachrüstungen mit Filtern verlangen, um Feinstaubemissionen in besonders betroffenen Gegenden entgegenzuwirken. Diese Normen können wahrscheinlich nur mit Diesel-Partikelfiltern eingehalten werden.

Herkömmliche Dieselrußfilter bestehen aus zylindrischen, von zahlreichen Kanälen durchkreuzten Keramikblöcken. Solche Blöcke können nicht in einem Guss hergestellt werden. Vielmehr klebt man einzelne quadratische Wabensegmente zusammen, bis man einen großen Block erhält. Die Klebestellen wirken wie Dehnungsfugen, die die Temperaturspannungen während des Betriebs ausgleichen. Das ist wichtig, da ein massiver Keramikblock auseinander brechen würde. Der Nachteil dieser viereckigen Waben ist, dass der geklebte Block am Ende zu einem Zylinder zurechtgeschliffen werden muss, wodurch wertvolles Material verloren geht. Zudem kostet diese Feinbearbeitung Zeit und bedarf teurer Maschinen.

Die Fraunhofer IKTS-Entwickler haben mit Geldern des sächsischen Wirtschaftsministeriums und ERDF-Mitteln eine Wabenstruktur mit einer anderen Geometrie entwickelt. Anstatt der rechteckigen Form wählten sie eine unregelmäßige viereckige Form. Damit sind vielfältige Filterformen möglich, sogar zylinderähnliche Filter. Schleifen ist nicht mehr nötig.

Ein zusätzlicher Vorteil dieser Entwicklung ist die veränderte Kanalgeometrie. Bisher fließt das Gas durch vierkantige Kanäle in den Filter. Die Forscher aus Dresden entschieden sich für ein kleineres dreieckiges Profil. Das vergrößert die Filteroberfläche in den winzigen Kanälen. Die Dreiecksform ist auch stabiler und der Filter ist weniger anfällig für seitlichen Druck.

Ein optimiertes Herstellungsverfahren

Die Projektpartner haben die Herstellungsmethode in einer Pilotproduktionslinie beim IKTS getestet und optimiert. Dabei haben sie auch eine dritte Erfindung getestet, eine im IKTS entwickelte Siliziumkarbid-Keramik. Der Vorteil dieser Innovation besteht darin, dass die Forscher die Größe der Poren für die optimale Filterung von Rußpartikeln einfach und präzise anpassen können.

„Was die Leistung und Qualität unserer Neuentwicklung angeht, können wir uns am Markt absolut sehen lassen“, sagt Jörg Adler, Projektmanager am IKTS. CDC errichtet derzeit ein erstes Werk in der Nähe von Dresden. Etwa 40.000 Filter sollen dort pro Jahr produziert und als Nachrüstbausatz in Baumaschinen eingebaut werden.

Weitere Informationen: mailto:bjoern.seipel@ikts.fraunhofer.de

[1] http://www.ikts.fraunhofer.de

[2] http://www.cleandieselceramics.com/ English

[3] http://ec.europa.eu/environment/air/transport.htm#1 English