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Fünf Fakten zur Diesel-Krise

Dicke Luft in den Städten, überschrittene EU-Grenzwerte und Diesel-Fahrverbote – darüber diskutiert Deutschland seit geraumer Zeit. Doch die Debatte rund um die Stickoxide ist kompliziert – und nicht immer sind selbst grundlegende Sachverhalte bekannt. Hier können Dr. Franz Rohrer und seine Kollegen vom Jülicher Institut für Energie- und Klimaforschung helfen. Sie erforschen, wie sich Emissionen aus dem Verkehr auf die Luftqualität auswirken. Wir haben fünf spannende Fakten und Erkenntnisse zusammengestellt.

MobiLab - Expertenteam für LuftqualitätWo sind Fahrverbote wirklich sinnvoll? Um solche und andere Fragen irgendwann zuverlässig beantworten zu können, erfassen Dr. Franz Rohrer vom Institut für Energie- und Klimaforschung: Troposphäre (IEK-8) und seine Kollegen mit ihrem Messfahrzeug MobiLab Daten über die tatsächliche Schadstoffbelastung in deutschen Städten. Solche aktuellen Daten sind nötig für differenzierte Aussagen und verlässliche Computermodelle.
Copyright: Forschungszentrum Jülich / Sascha Kreklau

1 "Für die Gesundheit der Menschen ist es unerheblich, wie viel Stickoxid in Deutschland insgesamt ausgestoßen wird."

Denn der EU-Grenzwert wird hierzulande nur sehr punktuell überschritten: Ausschließlich an besonders stark befahrenen Hauptverkehrsstraßen in rund 60 deutschen Städten treten Stickoxide in so hoher Konzentration auf, dass sie als gesundheitsschädlich eingeschätzt werden. 15 der betroffenen Städte – darunter Köln, Düsseldorf und Düren – gelten als sogenannte Intensiv-Städte. Hier werden an Verkehrs-Hotspots teilweise sogar 50 Mikrogramm Stickstoffdioxid pro Kubikmeter überschritten. Aber: Bewegt man sich nur 50 Meter von solch einer Straße weg, liegen die Werte schon wieder deutlich unter dem Grenzwert. Bis dorthin haben sich die Stickoxide bereits in der Umgebungsluft verteilt und wurden dabei verdünnt. Es geht also weder um ein allgemeines Luftqualitätsproblem in verkehrsreichen Städten noch in Deutschland insgesamt, sondern um einzelne Straßenzüge mit sehr hoher Verkehrsdichte.

2 "Fahrverbote und Nachrüstungen für Diesel-Pkw allein lösen nicht das Problem."

Selbst wenn plötzlich kein einziger Diesel-Pkw mehr unterwegs wäre, würden überhöhte Belastungen in den 15 deutschen Intensiv-Städten nicht unter den EU-Grenzwert sinken. Das zeigen Jülicher Hochrechnungen für innerstädtische deutsche Straßen. Denn Pkw mit Dieselmotor sind derzeit für nur rund ein Drittel der hohen Stickoxidbelastungen in Städten verantwortlich. Viel problematischer sind Lastwagen, Busse und Kleintransporter mit Dieselmotor. Die Hälfte aller ausgestoßenen Stickoxide geht auf diese Fahrzeuge zurück, obwohl viel weniger davon in deutschen Städten unterwegs sind als Pkw. Denn zum einen verbrauchen sie durch ihr Gewicht viel mehr Treibstoff und produzieren deshalb mehr Stickoxid. Zum anderen wurden ihre Katalysatoren (SCR-KAT) für fließenden Autobahnverkehr entwickelt. Beim Stop-and-go-Verkehr in der Stadt kann sich der SCR-KAT eines Lkw hingegen nicht genügend aufheizen, um die Stickoxide im gewünschten Maß in Stickstoff, den ungefährlichen Hauptbestandteil sauberer Luft, umzuwandeln. Nachrüstungen für Lkw machen also viel mehr Sinn als für Pkw.

3 "Der Schadstoffausstoß des Verkehrs muss viel stärker reduziert werden, als man denkt."

An besonders stark belasteten Straßen müssten die Stickoxid-Emissionen von Fahrzeugen sogar etwa doppelt so stark reduziert werden, als es die jeweilige Überschreitung des EU-Grenzwertes vermuten lässt. Will man etwa für eine Straße mit einem Jahresmittel von 50 Mikrogramm Stickstoffdioxid (NO₂) pro Kubikmeter den EU-Grenzwert von 40 Mikrogramm einhalten, muss man die Verkehrsemissionen nicht etwa um 20 % – das entspräche 10 Mikrogramm NO₂ – senken, sondern um mindestens 40 %.

NO-ÜberschussCopyright: trurnit Publishers

Die Erklärung: Spricht man von Stickoxiden, meint man eigentlich die Summe aus Stickstoffmonoxid (NO) und dem gesundheitsschädlichen NO₂. Fahrzeuge stoßen – neben etwas NO₂ – vor allem NO aus. Dieses wandelt sich erst in einer Reaktion mit Ozon in das problematische NO₂ um. An belasteten Hauptverkehrsstraßen wird aber deutlich mehr NO in die Luft gepustet, als dort Ozon vorhanden ist. Deshalb wird das Ozon bei der Umwandlung oft vollständig „aufgebraucht“, während NO in der Luft übrig bleibt. Dieser „NO-Überschuss“ ist das Problem: Selbst wenn man das NO mit neuen Katalysatoren oder durch Fahrverbote reduziert, wird erst einmal weiterhin dieselbe Menge Ozon durch NO vollständig umgewandelt – daher ändert sich am NO₂-Wert nicht viel. Erst wenn weniger NO erzeugt wird, als Ozon vorhanden ist und Ozon übrig bleibt, sinkt der NO₂-Wert an einem stark belasteten Verkehrsknotenpunkte merklich.

4 "Durchdachter Städtebau führt zu niedrigeren Stickoxid-Werten."

In Straßen, in denen sich ein großes Gebäude lückenlos an das nächste reiht, können sich Stickoxide und andere verkehrsbedingte Schadstoffe nur sehr schlecht in der Luft verteilen. Werden hingegen gezielt Lücken in den Häuserzeilen eingeplant, entsteht mehr Luftströmung. Der so verbesserte Luftaustausch kann Schadstoffe besser verteilen und hohe Konzentrationen durch Verdünnung messbar verringern. Aus demselben Grund kommt es selbst an stark befahrenen Kreuzungen nur selten zu überhöhten Stickoxidwerten. Weil dort mehrere Straßen aufeinander treffen, kommt es dort meist zu verbessertem Luftaustausch.

Durchdachter Städtebau führt zu niedrigeren Stickoxid-WertenCopyright: trurnit Publishers

"Es kommt nicht darauf an, ob eine Stadt groß oder klein ist, sondern wie dicht der Verkehr und wie gut der Luftaustausch in jeder einzelnen Straße ist."

Dr. Franz Rohrer

5 "Der Klimawandel kann das Problem noch verschärfen."

Das Ozon, das in den Städten durch die Umwandlung mit Stickstoffmonoxid (NO) für die höheren Stickstoffdioxid-Werte (NO₂) sorgt, wird aus ländlichen Gegenden mit dem Wind in die Städte getragen. Zwar sind in Europa die Messwerte dieses sogenannten Hintergrund-Ozons in den vergangenen 20 Jahren in etwa gleich geblieben und sogar leicht gesunken. Wenn sich die Erde in den kommenden Jahrzehnten weiter erwärmt, wird sich dieser Wert aber wahrscheinlich durch beschleunigte atmosphären-chemische Prozesse erhöhen. Reduziert man also nicht rechtzeitig an urbanen Verkehrsknotenpunkten das NO, könnte es mit dem zusätzlichen Ozon reagieren und sich so zu noch mehr gesundheitsschädlichem NO₂ umwandeln.

Auf einer Autobahn stehen Autos im StauFaktencheck: Schmutziger Diesel? Sauberes Benzin? Der Motor eines Diesel-Fahrzeugs an sich ist nicht „schmutziger“ als der eines Benzin-Fahrzeugs. „Vor der Einführung von Abgaskatalysatoren vor 20 Jahren war der Stickoxidausstoß eines Diesel-Pkw sogar geringer als der eines Benzin-Pkw“, sagt Dr. Franz Rohrer. „Dass Diesel-Fahrzeuge heutzutage viel mehr Stickoxide in die Luft pusten als Benziner, liegt daran, dass Dieselmotoren in ihrem Abgas sehr viel Sauerstoff enthalten – damit wird die Entfernung der Stickoxide durch einen Katalysator sehr erschwert.“ Ohne den Sauerstoff geht es beim Diesel jedoch nicht: Er ist nötig für die sogenannte Selbstzündung im Motor. Benzinmotoren hingegen haben keinen Sauerstoff im Abgas, weil sie ein anderes System mit Zündkerzen nutzen. Hier wird nur so viel Luft und damit Sauerstoff zugeführt, wie zur Treibstoffverbrennung nötig ist. Dadurch gelingt es dem Drei-Wege-Katalysator der Benzinfahrzeuge, Stickoxide effizient zu entfernen. „Obwohl deshalb jedes einzelne Benzin-Fahrzeug kaum noch Stickoxide ausstößt, tragen auch sie zur Belastung bei – einfach, weil so viele davon auf deutschen Straßen unterwegs sind“, ergänzt Rohrer. In Ländern wie Frankreich oder England sei das anders. „Dort überwiegt die Anzahl der Diesel-Pkw und die Stickoxid-Emissionen von Benzin-Pkw sind vernachlässigbar.“
Copyright: CC0 Creative Commons

Weitere Informationen:

Stickoxid-Rechner des Forschungszentrums Jülich

Beitrag "Mit Nachrüstungen und Umtauschaktionen für PKW allein lassen sich die Grenzwerte in Städten kaum einhalten"

Beitrag "Dieselfahrverbote mit Nebenwirkungen"

Hanno Schiffer / Jülicher Campusmagazin "intern"