Preissprung durch die nächste Abgasnorm? - Technik - Top Agrar
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Technik
MF und Valtra haben als Erste
Schlepper mit dem SCR-System
vorgestellt. Vor allem europäische
Motorenhersteller setzen auf
diesen Weg.
Preissprung
durch die nächste Abgasnorm?
Jetzt wird es ernst bei den und Rußpartikel, dazu kommen Kohlen-
wasserstoffe und Kohlenmonoxid.
Abgasvorschriften. Die Der Stufenplan richtet sich nach vier
Hersteller müssen tief in Schlepperleistungsklassen: 50 bis 76 PS, 76
bis 102 PS, 102 bis 177 PS und 177 bis 762
die Trickkiste greifen, um PS (von kW umgerechnet, gerundet). Die
ihre Motoren fit für die oberste Leistungsklasse erreicht bereits
nächste Stufe zu machen. 2014 die schärfste Stufe. Dann dürfen die
Motoren nur noch max. 3 % der Stickoxi-
Was kommt auf die de und 3 % der Rußpartikel im Vergleich
Schlepperkäufer zu? zum Beginn der Regelung ausstoßen.
Bis zur aktuellen Tier 3A konnten die
Ingenieure die Motoren noch mit kon-
S
eit 1999 gelten Abgasvorschriften struktiven Maßnahmen trimmen, wie z. B.
auch für Landmaschinen. Ab die- mit elektronischen Einspritzanlagen, der
sem Zeitpunkt trat ein Stufenplan internen oder der aufwendigeren gekühl-
in Kraft, nachdem die Emissionen der ten externen Abgasrückführung (AGR).
Motoren Schritt für Schritt reduziert wer- Das Problem: Stickoxide entstehen
den mussten. Die fünf Emissionsstufen vor allem bei effizienter Verbrennung mit
werden in Europa als Stage (I, II, IIIA, hoher Temperatur und hohen Drücken.
IIIB, IV) und in den USA als Tier (1, 2, 3, So widersinnig es klingt, die meisten Me-
4 interim, 4 final) bezeichnet. Weil es viel- thoden zum Senken der NOx-Emission
leicht griffiger ist, verwendet die Praxis gehen deshalb auf Kosten der Effizienz.
meist den Begriff Tier – mit der europäi- Dieser Mehrverbrauch lässt sich nur durch
schen Nummernfolge. Bei den Schadstof- höheren technischen Aufwand abpuffern. Zusätzlicher AdBlue-Tank an einem
fen geht es vor allem um Stickoxide (NOx) So werden die Triebwerke mit 2-stufigen MF 8600.
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oder variablen Turbos, Vier- Zurzeit scheinen europäi-
ventil-Technik und geregelten sche Motorenhersteller wie
Lüftern hochgerüstet. Deutz, Agco-Sisu oder FPT
Die Motoren für die derzei- (Fiat-Power-Train) eher auf die
tige Abgasstufe Tier 3 A haben SCR-Technologie zu setzen,
sich in Tests und in der Praxis amerikanische Unternehmen
bewährt. Doch die jetzt kom- wie DPS (Deere-Power-Sys-
mende Tier 3 B (minus 85 % tems) oder CAT propagieren
NOx und minus 97 % Partikel) den Partikelfilter. Die Vor- und
lässt sich mit den bewährten Nachteile der Lösungen wer-
Methoden wohl kaum errei- den kontrovers diskutiert.
chen. Für die oberste Leis-
tungsklasse ab 177 PS steht Sauber mit zwei Tanks
diese Verschärfung bereits
2011 an, die anderen Klassen SCR heißt Selektive Kata-
ziehen ein Jahr später nach. lytische Reduktion. Eine elek-
Nur die kleinen Motoren bis tronische Steuerung dosiert
76 PS haben noch bis 2013 eine wässerige Harnstofflö-
Zeit. Sie erreichen mit der Tier sung (AdBlue) in einen Ab-
3 B sogar ihre Endstufe. gaskatalysator. Die chemische
Reaktion wandelt die Stick-
Mit Filter oder oxide in harmloses Wasser
und reinen Stickstoff um – oh-
Harnstoff? nehin mit 78 % der größte Be-
Beim Sprung von Tier 3 A standteil der Umgebungsluft.
auf 3 B können die Hersteller
zwei Strategien wählen: j Vorteile: Die Verbrennung
■ Den Motor durch effizien- im Motor kann ohne Rück-
te Verbrennung auf möglichst sicht auf den NOx-Gehalt op-
niedrige Partikelemissionen timal ablaufen. Die Tempera-
trimmen. Mit der Effizienz turen sind hoch, die Einsprit-
steigen die NOx-Emissionen. zung läuft mit hohem Druck
Die Firmen müssen ein Ad- zum optimalen Zeitpunkt und
Blue-System (SCR) wie im die Abgasrückführung fällt
Lkw einbauen, das die Stick- weg – wenn auch nicht bei al-
oxide chemisch abbaut. len Lösungen komplett. Der
■ Der Motor arbeitet weiter Wirkungsgrad des Motors
mit der Abgasrückführung steigt deutlich. Und: Die Tech-
und anderen technischen Lö- nik hat sich seit einigen Jah-
sungen, um den NOx-Ausstoß ren im Lkw-Bereich bewährt.
zu minimieren. Die Verbren-
nung ist weniger effizient. Des- j Nachteile: Die SCR-Anla-
halb muss ein Partikelfilter die ge ist ziemlich aufwendig. Ne-
Abgase reinigen. ben der elektronischen Steue-
Übersicht 1: Harnstoff wandelt das
gefährliche Stickoxid um
Luftfilter Ladeluftkühler
Harnstofftank
Dosier- und
Steuermodul
Injektor
SCR-KAT Turbolader
Das SCR-System arbeitet mit der Harnstoff-Lösung AdBlue, die
sich bereits bei den Lkw bewährt hat.
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Technik
rung plus Sensoren benötigt man ein
komplettes zweites Tanksystem mit För-
dertechnik. Dazu kommt das zusätzliche
Gewicht und der voluminöse Katalysator,
der sich ohne größere Änderungen kaum
am Schlepper verstauen lässt. Weil der
Kat bis zu 450 ° braucht, um vernünftig zu
funktionieren, darf er nicht allzu weit
vom Auspuffkrümmer entfernt sein.
Vielen Praktikern ist die Bevorratung
von AdBlue ein Dorn im Auge. Der Ver-
brauch liegt zwischen 3 und 5 % der Die-
selmenge. Ab etwa -11 °C gefriert AdBlue,
der Tank am Schlepper braucht also eine
Heizung und der Lagertank sollte mög-
lichst frostfrei stehen. Dafür ist AdBlue
kein Gefahrstoff und kann auch einfach Emitec hat auf der letzten Agritechnica eine Kombination aus SCR-Kat und Partikelfil-
in der 1 000 l-Gitterbox (IBC-Container) ter vorgestellt. Damit soll das Platzproblem unter der Haube gelöst werden.
lagern.
Ist der AdBlue-Tank am
Schlepper leer, steht der Motor Sauber mit Filter
nicht still. Denn die SCR-Tech-
nologie hat keinen Einfluss Bei dieser Strategie setzen die Ingeni-
auf das Triebwerk selbst. Doch eure weiter auf die gekühlte Abgasrück-
in den USA ist bereits das Luftfilter Ladeluftkühler führung (AGR) und die zeitversetzte
Harnstofftank
so genannte Derating vorge- Einspritzung. Die Bildung von Stickoxi-
schrieben: Bei leerem AdBlue- den wird weitgehend verhindert. Doch
Tank muss die Elektronik Dosier- und die Rußgrenzwerte lassen sich nur mit ei-
die Motorleistung deutlich her-
Steuermodul nem Partikelfilter (DPF) einhalten.
unterregeln.
Insider rechnen durch das j Vorteil: Schlagendes Argument ist der
aufwendige AdBlue-System mit Verzicht auf den zweiten Betriebsstoff
einem deutlichen Plus von bis und das aufwendige SCR-Katalysator-
zu 40 % beim Preis für den Mo- System plus Tank und Regeltechnik. Es
Injektor
tor und seine Nebenaggregate fallen keine zusätzlichen Kosten fürs Ad-
(Kühlung, Abgasnachbehand- Blue und die Logistik/Lagerhaltung an.
lung) – was bisSCR-KAT
zu 10 % Mehr- Turbolader
preis für den Schlepper bedeu- j Nachteile: Der technische Aufwand
ten könnte. Dazu kommen die innerhalb des Triebwerks bleibt hoch, be-
Kosten von 50 bis 60 Cent/l für sonders durch die gekühlte Abgasrück-
das AdBlue. führung und den unter Umständen mehr-
Hersteller wie Fendt, New- stufigen Turbo. Die Abgasrückführung
Holland, MF oder Valtra haben belastet das Motoröl mehr mit Ruß und
bereits Traktoren mit der SCR- Schwefel. Vor allem läuft der Motor nicht
Technik vorgestellt. im Effizienz-Optimum, der spezifische
Unter anderem Dieselverbrauch ist höher als beim SCR.
John Deere Der Partikelfilter braucht zusätzlich
Übersicht 2: Partikelfilter bei gekühlter (Bild oben) Kraftstoff zur Regeneration (automatisch
setzt bei der gesteuertes „Verbrennen“ der angesammel-
Abgasrückführung (AGR) Tier 3B ten Partikel). Die Regenerationsphase
weiter auf die wirkt sich eventuell auf das Leistungsver-
Luftfilter Ladeluftkühler gekühlte halten des Motors aus. Und wie beim SCR-
Abgasrückfüh- Kat muss auch der recht sperrige Partikel-
rung. Dann filter am Schlepper seinen Platz finden.
AGR-Kühler geht es nicht Unter anderem John Deere wird seine
Regenerations- ohne einen Traktoren mit dieser Lösung fit für die
System Diesel- Tier 3 B machen.
Partikelfilter.
Zum Schluss Partikelfilter
plus Harnstoff?
Für den Übergang zwischen Tier 3 A
auf die strengere Stufe 3 B hatten die Fir-
Der Filter men noch fünf Jahre Zeit. Doch jetzt wird
Diesel- Turbolader braucht ein es enger: Die Motoren müssen innerhalb
Partikelfilter System zur von drei Jahren klar für die nächste Stufe
Regenerierung. sein! Was die Konstrukteure erheblich un-
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Was bringt das
Standpunkt
Übersicht 3: Die Abgase werden in dem Praktiker?
Stufen bis zu 97 % „sauberer“ Die Umweltauflagen steigen
überall. Logisch, dass es auch die
0,6 Ruß und Schlepper und Selbstfahrer trifft.
Partikel; PM (g/kWh) keine Regelung
Stickoxide Und die Einführung der Abgas-
0,5 Tier 4 (2014) Tier 1 (1996)
97 % NOx- und müssen um vorschriften hat einen Technolo-
30 % NOx-Reduzierung und
0,4 97 % Partikel-Reduzierung
10% Partikel-Reduzierung
bis zu 97 % gieschub ausgelöst, der sich z. B.
(im Vergleich zu nicht reduziert bei den elektronischen Einspritzsyste-
0,3 Tier 3B (2011) geregelten Motoren) werden. men äußert. Jetzt potenziert sich der
85% NOx- und
97% Partikel-Reduzierung Aufwand, um die letzten paar Prozent
0,2 Zeichnun- zu erreichen. Lohnen sich diese Klimm-
Tier 3A (2006) Tier 2 (2002)
70 % NOx- und 50% NOx- und gen: Driemer züge? Im Vergleich zur Pkw- und Lkw-
0,1 70% Partikel- 70% Partikel- Flotte sind die Stückzahlen gering.
Reduzierung Reduzierung
0 Fotos: Die Abgasstufen binden zurzeit
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 Werkbilder, enorme Entwicklungskapazitäten. Die
Stickoxide; NOx (g/kWh) Höner Firmen wenden
mehr als die Hälf-
te ihrer Budgets
für Forschung
ter Zugzwang setzt. Denn hier schlägt das xible“ Auslegung ist schwierig: Denn die und Entwicklung
Gesetz des abnehmenden Ertragszuwach- Motoren müssen komplett montiert be- dafür auf, die Mo-
ses unbarmherzig zu: Die letzten Prozent reits im Schlepperwerk stehen – und das, toren auf die
NOx und Partikel bekommt man nur noch wo alles auf die Lieferung just-in-time nächste Stufe zu
mit gewaltigem Aufwand aus dem Abgas ausgelegt ist. Die Hersteller müssen also trimmen. Vor al-
heraus. Die Grenzwerte der Tier 4 lassen die Lagerkosten tragen und möglichst ge- lem die kommen-
sich – nach dem heutigen Stand der Tech- nau die jeweilige Stückzahl vorausplanen. den Stufen Tier Guido Höner
nik – wohl nur mit einer Kombination von Bleiben Motoren nach Ablauf der zwei 3 B und 4 werden
SCR plus Partikelfilter halten. Spätestens Jahre über, können diese nur in Ländern die Preise nach oben bringen – und das
dann müssen die Schlepper neu durchkon- ohne Abgasgesetzgebung abgesetzt wer- ohne zusätzlichen Kundennutzen.
struiert werden. Es gilt, den Partikelfilter den, z. B. in Osteuropa oder Südamerika. Landwirte müssen den nächsten Kauf
und den Katalysator plus AdBlue-Tank an Für Landwirte ist es also interessant, genau timen, um möglichst noch eine
der Maschine unterzubringen. Partikelfil- Traktoren möglichst in dieser Übergangs- günstige Maschine der alten Norm zu
ter und Kat haben beide ein Volumen von zeit zu kaufen. Denn danach drohen ergattern. Weil saubere Motoren nicht
30 bis 50 l. Besonders bei den kompakten Preisaufschläge für die nächste Abgasstu- immer effizient sind, wird in der Praxis
Traktoren über 76 PS und einigen selbst- fe, die über 10 % liegen können. Aller- gerne gechipt. Für weniger als 1 000 €
fahrenden Erntemaschinen dürfte es eng dings orientieren sich auch die Modellzy- ist dann die „schöne neue Technik“
werden. Allerdings befeuern die strengen klen an den Abgasstufen. Wer also ein wieder passé. Wo bleibt da der Sinn?
Abgasstufen auch die technischen Ent- neues Modell haben will, muss die nächs- Bleibt zu hoffen, dass sich der Ge-
wicklungen: Der Katalysator-Spezialist te Abgasstufe zwangsläufig mitnehmen. setzgeber mit der finalen Abgasstufe
Emitec aus Lohmar hat bereits auf der Mit der Abgasstufe steigen die Anfor- zufrieden gibt, und sich die Firmen
Agritechnica einen SCR-Kat mit integrier- derungen an den Kraftstoff. Es ist sehr wieder um ihre ureigene Aufgabe
tem Rußpartikelfilter vorgestellt, der auch unwahrscheinlich, dass die Motoren in kümmern können: Die Landtechnik
unter der Haube Platz finden soll. Zukunft mit kalt gepresstem Pflanzenöl weiterzuentwickeln. Es gibt genug zu
Der Gesetzgeber räumt außerdem laufen. Und die Nachbarländer müssen tun, der Hunger der Welt nach Nah-
Übergangsfristen ein. Das Stichwort ist sich wohl oder übel vom günstigen Agrar- rung wächst. Aber anscheinend denkt
„Engine On Stock“ – was nichts anderes Diesel verabschieden. Denn die neue man an entsprechender Stelle jetzt
heißt, als dass bereits produzierte Moto- Technologie verträgt keinen Schwefel, schon über eine CO2-Beschränkung
ren der alten Abgasstufe noch zwei Jahre und der ist z. B. im französischen Land- nach … G. Höner
eingebaut werden dürfen. Doch eine „fle- diesel noch reichlich enthalten.
Übersicht 4: Die Termine richten sich nach der Schlepperleistung
Leistung 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016
50 bis 76 PS Tier 1 Tier 2 Tier 3A Tier 3B
76 bis 102 PS Tier 1 Tier 2 Tier 3A Tier 3B Tier 4
102 bis 177 PS Tier 1 Tier 2 Tier 3A Tier 3B Tier 4
177 bis 762 PS Tier 1 Tier 2 Tier 3A Tier 3B Tier 4
Für die unterschiedlichen Leistungsklassen gelten verschiedene Einführungstermine.
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