Ultrafeine Partikel aus Abgasemissionen aller Verkehrsträger : eine Daten- und Literaturanalyse : Abschlussbericht / von Christoph Heidt, Jan Kräck, Hendrick Beeh, Caroline Merrem, Jascha Klimke (Institut für Energie- und Umweltforschung Heidelberg gGmbH, Heidelberg), Lukas Landl, Stefan Hausberger (Technische Universität Graz - Institut für Thermodynamik und nachhaltige Antriebssysteme, Graz) ; im Auftrag des Umweltbundesamtes ; Redaktion: Fachgebiet I 2.2 - Dr. Christiane Vitzthum von Eckstädt

Abstract

Ultrafeine Partikel (UFP), hier definiert als Partikel mit einem Durchmesser von weniger als 100 Nanometer, stellen eine potenzielle Gefährdung für die menschliche Gesundheit dar. Die vorliegende Studie untersucht erstmals, inwiefern der Verkehr zu diesen Emissionen in Deutschland beiträgt. Je nach Fahrzeug- und Antriebstechnologie sind zwischen 50 % und 80 % der emittierten Abgaspartikel UFP. Alle Verkehrsträger zusammen stoßen deutschlandweit jährlich mehrere Quadrillionen (10^24) von UFP aus, wobei mobile Maschinen, z. B. Traktoren oder Baumaschinen, PKW, und LKW die Hauptemittenten sind. Auch Flugzeuge verursachen mit knapp 10 % einen erheblichen Anteil aller UFP aus dem nationalen Verkehr. Bisher existieren noch wenige Maßnahmen, welche explizit auf die Minderung von UFP abzielen. Dennoch haben die meisten Neufahrzeuge verglichen mit älteren Dieselfahrzeugen sehr geringe UFP-Emissionen, da die aktuellen Abgasnormen (Euro 6/VI bei PKW/LKW, Stufe V bei mobilen Maschinen, Schiffen, Zügen) größtenteils Partikelfilter erfordern. Gute Partikelfilter sind eine hocheffiziente Technologie zur Reduktion der Partikelanzahlemissionen (PN) insgesamt und der UFP. Wir erwarten aufgrund des Ausscheidens älterer Fahrzeuge, dass die UFP-Emissionen im Jahr 2030 etwa 36 % geringer sein dürften als im Jahr 2022. Um diese Reduktion auch in der Praxis umzusetzen, muss durch Kontrollen sichergestellt werden, dass die Abgasnachbehandlung in den Fahrzeugen funktioniert. Verbrenner sollten zukünftig wo möglich durch Elektrofahrzeuge substituiert werden oder bei Fahrzeugkategorien, welche derzeit noch kein PN-Limit haben, einen entsprechenden Grenzwert erhalten. Die durchgeführte Analyse dieser Studie stützt sich auf eine systematische Literaturrecherche zu Partikelgrößenverteilungen im Abgas und Daten des Handbuchs für Emissionsfaktoren des Straßenverkehrs (HBEFA) 4.2 und des Modells TREMOD.

Ultrafine particles (UFP), defined here as particles with a diameter of less than 100 nanometers, pose a potential threat to human health. This study is the first to investigate the extent to which traffic contributes to these emissions in Germany. Depending on the vehicle and drive technology, between 50 % and 80 % of the exhaust particles emitted are UFP. All modes of transport together emit several quadrillions (10^24) of UFP annually throughout Germany, with mobile machinery, e. g. tractors or construction machinery, cars and trucks being the main emitters. Aircraft also cause a considerable proportion of all UFP from national traffic, at just under 10 %. To date, there are still few measures explicitly aimed at reducing UFP. Nevertheless, most new vehicles have very low UFP emissions compared to older diesel vehicles, as the current emissions standards (Euro 6/VI for cars/trucks, Stage V for mobile machinery, ships, trains) largely require particulate filters. Good particulate filters are a highly efficient technology for reducing particle number (PN) emissions overall and UFP. Due to the phasing out of older vehicles, we expect UFP emissions in 2030 to be around 36 % lower than in 2022. In order to implement this reduction in practice, checks must be carried out to ensure that the exhaust gas aftertreatment in the vehicles is working. In future, combustion engines should be replaced by electric vehicles wherever possible or a corresponding limit value should be set for vehicle categories that do not currently have an PN limit. The analysis carried out in this study is based on a systematic literature research on particle size distributions in exhaust gas and data from the Handbook of Highway Transport Emission Factors (HBEFA) 4.2 and the TREMOD model.