AdBlue und AdBlue-Verbrauch

Einleitung

Anti-Diesel-Trolle haben in der Vergangenheit Thesen verbreitet, die nicht nur falsch sind, sondern die mit Schulwissen in Mathematik und Chemie widerlegt werden können, wenn man sich die Mühe macht, ein paar Reaktionsgleichungen und ein paar technische Details zu recherchieren oder einfach einen Experten zu fragen. Folgende Thesen von Anti-Diesel-Trollen fallen in diese Kategorie:

  • Der AdBlue-Verbrauch müsse bei 5% des Diesel-Verbrauchs liegen
  • Der AdBlue-Verbrauch, und damit die AdBlue-Kosten, steige bei zukünftigen Abgasnormen ins Unermessliche. Das bedeute das sofortige Ende des Dieselmotors
  • AdBlue-Tanks seien zu klein für eine wirksame Stickoxid-Nachbehandlung gewesen 

Wichtigste Voraussetzung zum Widerlegen solchen Unsinns ist, dass man sich nicht von der möglicherweise kompliziert klingenden Aufgabenstellung abschrecken lässt. In diesem Artikel erkläre ich

  • welche chemischen Reaktionen stattfinden
  • wie hoch der Verbrauch tatsächlich hätte sein müssen, insbesondere auch bei Euro 5 - Fahrzeugen, wenn sie ein AdBlue-System gehabt hätten
  • welche Kosten für AdBlue sich daraus tatsächlich ergeben
  • warum größere Tanks eine Scheinlösung, die sich Journalisten ausgedacht haben, gewesen wären und warum die Behauptung, die Tanks seien zu klein gewesen, offensichtlich Unsinn ist

AdBlue ist eine Markenbezeichnung für "Diesel Exhaust Fluid" = "DEF" (= "Dieselabgasflüssigkeit"). Es wird beim aktuellen Stand der Technik für die Reduktion von Stickoxiden (NOx), d.h. Stickstoffmonoxid (NO) und Stickstoffdioxid (NO2), aus Dieselabgasen benötigt. Dies gilt nicht nur für LKW und PKW. Die SCR-Technik existiert auch für Notstromgeneratoren [2] und für kleine und große Schiffe [3], sogar für Kreuzfahrtschiffe [15]. 

Der Begriff "Reduktion" bezeichnet dabei nicht "Verringerung" (=Reduzierung), sondern ist einfach das Gegenteil von "Oxidation". Ein korrekter Satz wäre zum Beispiel: "Durch Reduktion kann die Menge an Stickoxiden in Abgasen um xx Prozent verringert werden." Im Falle von Dieselabgasen wird als Reduktionsmittel AdBlue verwendet.

NO2 ist das Gas, um das es bei Diskussionen um schlechte Stadtluft geht, da die EU vorgibt, dass Stadtluft im Jahresdurchschnitt maximal 40µg/m3 enthält. Während die NOx-Umwandlung bei Benzinern, sofern sie keinen Magerbetrieb und keinen Betrugskatalysator [5], [6] von Drittherstellern verwenden, im 3-Wege-Katalysator geschieht, ist bei Dieselmotoren eine andere Lösung erforderlich. Diese andere Lösung ist im Regelfall ein SCR-Katalysator, der zum Betrieb Ammoniak (NH3) benötigt. Da man keinen Ammoniak-Gastank im Fahrzeug haben möchte, wird stattdessen AdBlue in einem separaten Tank mitgeführt. Während der Fahrt wird daraus je nach Bedarf Ammoniak daraus gewonnen.

Zu beachten ist, dass Abgasnormen die Summe aus NO und NO2 betrachten, während es bei Stadtluft nur um NO2 geht. Theoretisch wäre es ja möglich, dass Fahrzeuge zwar viel NO, aber kaum NO2 emittieren. Bei Diesel-PKW von Euro 3 bis inkl. Euro 5 ist jedoch ca. die Hälfte des ausgestoßenen NOx tatsächlich NO2 (Seite 9 in [17]). Außerdem reagiert NO + O3 -> NO2 + O2. Das Argument, dass oft NOx und NO2 verwechselt wird, ist zwar eine korrekte Aussage, hilft aber nicht. Des Weiteren gelten die Grenzwerte nicht für die tatsächliche Abgasmasse, sondern für das "NO2-Äquivalent". NO-Emissionen werden so berechnet, als ob das NO mit Sicherheit noch zu NO2 oxidiert wird. Da bei Angaben zu Realemissionen oft nicht klar angegeben wird, ob die tatsächliche NOx-Masse oder das NO2-Äquivalent angegeben wurde, führe ich die Berechnung für beide Varianten durch.

AdBlue-Verbrauch und -Kosten 

Im folgenden zeige ich, wie der langfristige AdBlue-Verbrauch anhand der NOx-Produktion im Motor berechnet werden kann. Das notwendige Wissen aus Chemie und Mathematik geht dabei nicht über die 10. Klasse eines Gymnasiums hinaus. Die eigentliche Herausforderung für Motoren- und Katalysatorentwickler besteht darin, sicherzustellen, dass die chemischen Reaktionen tatsächlich stattfinden. Die Abschätzung der erforderlichen langfristigen Dosierung dagegen ist leicht.

Abschätzung der umgewandelten NOx-Menge

AdBlue ist ein Gemisch aus [1]:

(NH2)2CO Harnstoff 32.5%
H2O Wasser 67.5%

Die Prozentangaben sind dabei als Masseprozent zu verstehen. 

Folgende Massen kann man näherungsweise für die jeweiligen Atome annehmen, wobei u die atomare Masseneinheit ist [4]:

N Stickstoff 14u
H Wasserstoff 1u
O Sauerstoff 16u
C Kohlenstoff 12u

 

 

 

 

 

Folgende Molekülmassen ergeben sich anhand der oben stehenden Atommassen:

NO Stickstoff-Monoxid 30u
NO2 Stickstoff-Dioxid 46u
NH3 Ammoniak 17u
H2O Wasser 18u
(NH2)2CO Harnstoff 60u

 

 

 

 

 

 

Um ein Masseverhältnis von 32,5 zu 67,5 zu erhalten, benötigt man also 124,6u H2O pro 60u (NH2)2CO. Das bedeutet: Das molekulare Verhältnis zwischen (NH2)2CO und H2O in AdBlue liegt bei 1:(124,6/18) = 1:6,92, und die beiden Bestandteile werden in genau diesem Verhältnis verbraucht. Die kleinste Verbrauchsmenge, mit der man weiterrechnen kann, besteht also aus 1 Molekül (NH2)2CO sowie 6,92 Molekülen H2O und hat eine Masse von 184,6u. Für die weiteren chemischen Reaktionen wird nur eines der H2O-Moleküle an einer Reaktion teilnehmen. 

AdBlue wird bei mind. 220°C Abgastemperatur in die heißen Abgase eingespritzt. Dabei ergibt sich folgende Reaktion, die eigentlich in zwei separaten Schritten erfolgt:
(NH2)2CO + H2O -> 2 NH3 + CO2
Das heißt: aus 184,6u AdBlue gewinnt man 2 NH3-Moleküle mit einer Masse von 34u. Man benötigt daher 184,6/34 = 5,43 g AdBlue, um 1 g Ammoniak zu gewinnen. Bei einer Dichte von 1,09 g/cm³ bedeutet das: Man benötigt 4,98 ml AdBlue, als rund 5 ml AdBlue für 1 g Ammoniak.

Im SCR-Katalysator finden dann folgende Reaktionen statt:
(1) NO + NO2 + 2 NH3 -> 2 N2 + 3 H2O
(2) 4 NO + 4 NH3 +O2 -> 4 N2 + 6 H20
Bereits im Jahr 2002 wurde gezeigt, dass die Gleichung 1 ("Fast SCR") dominiert und auch dominieren muss, um die SCR-Technik sinnvoll in Fahrzeugen verwenden zu können [22]. Ist nicht ausreichend viel NO2 im Abgas, muss ein Oxidationskatalysator einen Teil des NO in NO2 umwandeln. In beiden Fällen aber wird 1 Mol Stickoxid mittels 1 Mol Ammoniak umgewandelt, d.h. im Falle von zu wenig NO2 spielt es für die Menge an verbrauchtem Ammoniak keine Rolle, ob NO zunächst teilweise in NO2 umgewandelt wird und dann Fast SCR stattfindet, oder ob direkt Standard SCR stattfindet. Für die Berechnung unten können wir also einfach annehmen, dass ein Teil des NO mittels Standard SCR umgewandelt wird.

Die folgende Abschätzung setzt zunächst (pessimistisch) voraus, dass sich die bekannten Angaben zu Emissionen auf die echte NOx-Masse beziehen. Betrachtungen für den Fall, dass es sich um das NO2-Äquivalent handelt, folgen weiter unten. Um nun abzuschätzen, wieviel AdBlue ein Euro 5 - Fahrzeug hätte verbrauchen müssen, wenn es ein AdBlue-System hätte, muss man zunächst wissen, wie bei diesen Fahrzeugen Mischungsverhältnis aus NO und NO2 ist. Dazu gibt es Daten vom ADAC [17]: Das Mischungsverhältnis liegt bei etwa 1:1 nach Masse, und damit bei ca. 46:30 nach Molekülen. Von diesen 76 Anteilen könnten 30 Anteile NO mit dem vorhandenen 30 Anteilen NO2 reagieren. Die verbleibenden 16 Anteile NO repräsentieren (16 * 30u) / (46 * 30u + 30 * 46u) = 17% der NOx-Masse. Diese würden nach der Fast SCR-Reaktion übrig bleiben. Das Umweltbundesamt gibt an, dass Euro 5 - Fahrzeuge im Flottendurchschnitt etwa 900 bis 950mg/km emittieren. Um bei einem Euro 5 - Fahrzeug von 950mg/km auf die erlauben 180mg/km herunterzukommen, dürften 19% der NOx-Masse übrig bleiben. Um zu berechnen, wie viel AdBlue Euro 5 - Fahrzeuge verbrauchen müssten, kann man das Thema also ignorieren und einfach nur mit Fast SCR rechnen.

Für die Fast SCR - Reaktion (1) ergibt sich: Die Masse eines Moleküls NO beträgt 30u, die eines Moleküls NO2 beträgt 46u, d.h. 76u NOx werden mittels 2 NH3-Molekülen umgewandelt. Um diese 2 NH3-Moleküle zu gewinnen, verbraucht man, wie oben bereits angegeben, 184,6u an AdBlue. Das Masseverhältnis zwischen AdBlue und damit umwandelbaren Stickoxiden liegt also bei 184,6 zu 76. Ein Liter AdBlue hat eine Masse von 1,09kg. Ein Liter AdBlue reduziert also 1,09kg * 76/184,6 = etwa 450g NOx.

Für die Standard SCR - Reaktion (2) ergibt sich: 4 Moleküle NO mit 4*30u = 120u werden mittels 4 NH3-Molekülen umwandelt. Diese gewinnt man aus 369,2u AdBlue. Bei Standard-SCR liegt das Verhältnis also bei 369,2 zu 120, d.h. man wandelt also 325g NO mittels 1 kg AdBlue um, also 354g NO mittels 1l AdBlue. Die Standard SCR-Reaktion spielt aber bei Fahrzeugen, wie bereits beschrieben, keine oder keine bedeutende Rolle. 

Der AdBlue-Verbrauch liegt also gemäß dieser Betrachtung gerundet bei 1 Liter pro 450g NOx4 , und wäre geringfügig höher, wenn ein kleiner Teil des NO nur für die Fast SCR-Reaktion in NO2 umgewandelt werden müsste. Ein Euro 5 - Diesel-PKW, der laut einem Bericht des UBA von 2019 im Schnitt 950mg NOx/km emittiert [8], müsste also in einem nachgeschalteten SCR-Katalysator ca. 2,1 Liter AdBlue pro 1000 km verbrauchen, um die gesamte Menge an NOx unschädlich machen zu können, zuzüglich einer kleinen Menge, die durch Ammoniak-Schlupf verloren geht. Da ein PKW laut Euro 5 - Norm maximal 180mg NOx/km ausstoßen darf, müssten mindestens 770mg NOx/km umgewandelt werden, was 1,7 Liter AdBlue pro 1000km erfordert. Dieser Wert ist dann der Flottendurchschnitt, mit ggf. erheblichen Schwankungen von Fahrzeug zu Fahrzeug.

Man sieht also schon: Die Angabe von 5% ist völliger Unsinn, denn 1,7l/1000km sind keine 5%, es sind nicht einmal 3%. Wie weiter oben beschrieben, behaupten Anti-Diesel-Trolle gelegentlich, dass zukünftige Abgasnormen den AdBlue-Verbrauch weiter erhöhen können. Wie man jedoch sieht, ist auch das Unsinn. Schärfere Abgasnormen können den AdBlue-Verbrauch nicht nennenswert beeinflussen, es sei denn, man behauptet, dass die bisherigen Grenzwerte ausschließlich im Labor einzuhalten waren. Bei größeren, schwereren, leistungsfähigeren Fahrzeugen kann der Bedarf natürlich steigen, jedoch gilt immer, dass die AdBlue-Kosten vernachlässigbar gegenüber den Dieselkosten sind.

Die oben stehenden Betrachtungen beziehen sich auf die reale NOx-Masse. Wie eingangs bereits erwähnt, sieht die EU-Verordnung 692/2008 aber vor, dass bei Fahrzeugen das NO2-Äquivalent betrachtet wird, d.h. NO wird so berechnet, als wäre es zu NO2 oxidiert worden. Bei dieser Betrachtungsweise wird 1 Mol Stickoxide, egal ob NO oder NO2 und egal ob Fast SCR oder Standard SCR, mittels 1 Mol Ammoniak reduziert. Man verbraucht also 1 Liter AdBlue pro 540 g NO2-Äquivalent. Geht man davon aus, dass die Angaben zu den Realemissionen bei Euro 5 - Fahrzeugen sich auch auf das NO2-Äquivalent beziehen, dann verbraucht man sogar nur 1,4 Liter AdBlue pro 1000 km, um von 950 mg/km auf 180 mg/km NO2-Äquivalent herunterzukommen. Dieser Wert bezieht sich, wie auch die Berechnung oben, auf den Flottendurchschnitt, nicht auf einzelne besonders große, schwere und leistungsfähige Fahrzeuge. Man darf daraus nicht schlussfolgern, dass auch SUVs mit über 2 Tonnen damit ausgekommen wären.

An dieser Stelle muss man noch berücksichtigen, dass dieser Wert von 900-950mg/km der Flottendurchschnitt für Fahrzeuge ist, deren Abgasrückführung oft einem engen Thermofenster unterliegt: Im Sommer sind die Werte deutlich niedriger, im Winter deutlich höher. Bereits mit einer besser konstruierten Abgasrückführung wären die NOx-Werte in den Rohabgasen, und damit der durchschnittliche AdBlue-Verbrauch der Fahrzeugflotte, geringer als die berechneten 1,4l-1,7l/1000km.

Ein weiterer Aspekt, der nicht außer Acht gelassen werden darf: Die oben stehende Abschätzung von 1,4l-1,7l/1000 km bezieht sich auf Fahrzeuge, die entwickelt wurden, bevor Autohersteller motiviert waren, wirksame Abgassysteme zu bauen. Bei Fahrzeugen mit Euro 6d-TEMP und Euro 6d wurde auch an der NOx-Produktion im Motor gearbeitet, was den AdBlue-Verbrauch weiter senkt. Je nachdem, ob ein Fahrzeughersteller viele Stickoxide mit viel AdBlue nachbehandeln will oder nicht, gibt es inzwischen erhebliche Unterschiede von Modell zu Modell, und alle bestehen die vorgeschriebenen RDE-Tests. Die oben stehende Berechnung ist ein Rückblick, was notwendig gewesen wäre, der aber nicht auf aktuelle Fahrzeuge übertragen werden kann.

Eine Besonderheit stellen Fahrzeuge dar, die sowohl einen NOx-Speicherkatalysator als auch einen SCR-Katalysator haben (z.B. viele BMWs). Bei diesen Fahrzeugen ist es nicht ohne weiteres möglich abzuschätzen, wieviel AdBlue sie verbrauchen oder verbrauchen sollten, da ein unbekannter Anteil des NOx bereits im Speicherkatalysator reduziert wird. Man müsste wissen, wie viel davon übrig bleibt, um abschätzen zu können, wie viel AdBlue dann noch verbraucht wird oder für eine angemessene weitere Nachbehandlung verbraucht werden müsste. In jedem Fall ist der AdBlue-Verbrauch aber geringer als hätte das gleiche Fahrzeug bei gleichem Motor keinen zusätzlichen Speicherkatalysator.

Die obige Berechnung zum Flottendurchschnitt kann nicht auf Fahrzeuge übertragen werden, die stark überdurchschnittlicher Last unterliegen. Vor allem im Anhängerbetrieb dürfte die AGR oft nur reduziert arbeiten, so dass die NOx-Produktion im Motor und damit der notwendige AdBlue-Verbrauch sehr stark steigen, viel stärker als der Diesel-Verbrauch.

Kosten für AdBlue

Für diese Betrachtungen rechnen wir mit zwei Verbräuchen:

  • den oben berechneten Durchschnittsverbrauch von 1,7l/1000 km (auch wenn es vermutlich nur 1,4l/1000km gewesen wären) für Euro 5 - Fahrzeuge, wenn sie ein AdBlue-System gehabt hätten und dieses funktioniert hätte, wenn wir aber annehmen, dass eine Verringerung der NOx-Produktion im Motor mit der damaligen Technik nicht einfach möglich gewesen wäre, und dass tatsächlich die gesamte Verbesserung mittels AdBlue hätte erreicht werden müssen. Diese Abschätzung ist also sehr pessimistisch und führt zu einer Überschätzung der Kosten.
  • den 0,6l/1000km, die ich an einem modernen Fahrzeug mit Euro 6d sehe (siehe unten)

Ein Liter AdBlue kostete an Zapfsäulen in Deutschland lange Zeit rund 0,70€, inzwischen eher 0,99€ (April 2022: jetzt rund 1,50€. AdBlue wird aus Ammoniak hergestellt, und Ammoniak wird aus Erdgas hergestellt...)

Wir haben also:

  • Fall 1: Für Euro 5 - Fahrzeuge vor der Erhöhung der Gaspreise: 0,70€ pro Liter und 1,7l/1000km, das entspricht also 1,19€/1000km
  • Fall 2: Für das moderne Fahrzeug ohne "Sondereffekte" bei den AdBlue-Preisen: etwa 0,70€ und 0,6l/1000 km, entspricht also 0,42€/1000km
  • Fall 3: Für das moderne Fahrzeug mit "Sondereffekten" bei den AdBlue-Preisen: etwa 1,50€ und 0,6l/1000 km, entspricht also 0,90€/1000km

Verbraucht ein Fahrzeug also etwa 5 Liter Diesel pro 100 km und nehmen wir für das Jahr 2010 einen Dieselpreis von 1,21€/l an [24], dann wären zu den 60,50€ pro 1000 km für Diesel noch weitere 1,19€ pro 1000 km für AdBlue dazugekommen. 

Für März 2022 gibt der ADAC einen Durchschnittspreis von 2,14€/l an. Bei einem Verbrauch von 5 Litern Diesel pro 100 km und 0,6 Litern AdBlue pro 1000 km ergeben sich also 107,00€ pro 1000 km für Diesel und zusätzlich 0,90€ pro 1000 km für AdBlue.

Anti-Diesel-Trolle sehen das also so, dass eine Erhöhung der Kosten von 60,50€ auf 61,69€ pro 1000 km, oder gar eine Erhöhung von 107,00€ auf 107,90€, unbezahlbar wäre. Dabei ist noch zu berücksichtigen, dass das nur die Kraftstoff- und AdBlue-Kosten sind. Betrachtet man die Gesamtkosten eines Fahrzeugs, dann liegt man oberhalb von 300€/1000km. Würde ein Fahrzeug genau 300€/1000km kosten, dann lägen wir nun bei bis zu 301,19€/1000km. Der ADAC geht selbst für Kleinwagen von deutlich höheren Kosten als 300€/1000km aus, betrachtet dabei aber Neuwagen inklusive ihres hohen Wertverlustes.

Quellen für AdBlue kann man unter [11] finden, man kann dort auch gezielt nach PKW-Zapfsäulen suchen. Davon abgesehen werden immer mehr PKW-AdBlue-Tanks so konstruiert, dass auch LKW-Zapfsäulen genutzt werden können.

PKW sind keine geschrumpften LKW

Die Behauptungen, nach denen ein Diesel-PKW angeblich 5% des Dieselverbrauchs in AdBlue verbrauchen müsste, wurde nicht etwa durch Versuche einer Berechnung (siehe oben) hergeleitet. Tatsächlich gibt es die Aussage, dass LKW im Flottendurchschnitt ca. 5% der Diesel-Menge in AdBlue verbrauchen. Journalisten haben daraus geschlussfolgert, dass jeder Diesel-PKW ca. 5% der Diesel-Menge in AdBlue verbrauchen muss. Statistisch ist das so, als ob man schlussfolgert: "Das Durchschnittsgehalt in Deutschland liegt für Vollzeitbeschäftigte bei 48.000€ pro Jahr, also verdient jeder Frisör ca. 48.000€ pro Jahr."

Erstaunlich, aber wahr: Ein PKW-Diesel-Motor mit 2 Litern Hubraum ein 150 PS, der ein Fahrzeug von 1,5 Tonnen antreibt, ist kein geschrumpfter LKW-Diesel-Motor mit 15 Litern Hubraum und 500 PS, der ein Fahrzeug von 40 Tonnen antreibt. Der Versuch von Journalisten, den AdBlue-Verbrauch von LKW auf den von PKW zu übertragen, ist mindestens peinlich. In Arbeitszeugnissprache wäre das noch unterhalb von "er hat sich stets bemüht".

Neben der Tatsache, dass es sich um offensichtlichen Unsinn handelt, gibt es auch eine einfache technische Erklärung: Es gibt LKW-Motoren, die Euro VI ohne AGR erreichen, z.B. von Scania [21]. Scania gibt für seine Euro VI-Motoren ohne AGR einen AdBlue-Verbrauch von 6% an, für seine Motoren mit AGR nur 3%. Journalisten haben offensichtlich versucht, den AdBlue-Verbrauch von LKW, von denen ein Teil gar keine AGR hat, auf PKW zu übertragen, obwohl alle PKW ab Euro 5 (und fast alle mit Euro 4) über eine AGR verfügen. Außerdem wird bei LKW-Motoren noch mehr auf Verbrauch optimiert als bei PKW, auch dann, wenn dadurch bei LKW mehr Schadstoffe nachbehandelt werden müssen. Da Journalisten regelmäßig über die Folgen von Abschalteinrichtungen in der AGR berichtet haben, kann man auch davon ausgehen, dass sie durchaus wissen, welche Wirkung die AGR hat und dass es offensichtlich nicht möglich ist, den AdBlue-Verbrauch von LKW ohne AGR auf PKW mit AGR zu übertragen.

Fazit

Die Behauptung, der AdBlue-Verbrauch von PKW müsse bei 5% des Diesel-Verbrauchs liegen, kann mit Schulwissen in Chemie und einem kleinen bisschen Recherche widerlegt werden. Es handelt sich um Falschinformationen, oder um einen schweren Fall von Bildungsmisere. Sie basiert auf der Annahme von Journalisten, dass LKW einfach nur vergrößerte PKW sind. Die Annahme, dass es sich nicht um Fake News, sondern um einen normalen Irrtum handelt, setzt bei Journalisten ein hohes Maß nicht nur an fehlenden Sachkenntnissen und fehlendem Recherchewillen, sondern auch an Dummheit voraus.

Wie oben vorgerechnet, hängt der AdBlue-Verbrauch davon ab, wie viele Stickoxide im SCR-Katalysator reduziert werden müssen. Sowohl die innermotorische Konstruktion als auch die Abgasrückführung als auch ein möglicher zusätzlicher NOx-Speicherkatalysator haben einen starken Einfluss darauf, wie viel NOx in den SCR-Katalysator hineingeht. Und, wie bereits weiter oben erwähnt: Wird ein Fahrzeug oft mit hoher Last betrieben, zum Beispiel als Zugfahrzeug für einen Wohnwagen, wäre die Stickoxid-Produktion im Motor deutlich erhöht, und der AdBlue-Verbrauch muss auch entsprechend stark steigen. 

Unter anderem aus diesem Grund sind Abgasmessungen auf einer Straße bei normaler Fahrweise nötig, um die korrekte Funktionsweise des Abgasreinigungssystem zu überprüfen. Allein vom AdBlue-Verbrauch auf möglichen Betrug zu schließen ist kaum möglich. Ein verdächtig niedriger AdBlue-Verbrauch stellt einen Anfangsverdacht dar, dem durch eine RDE-Messung mit einem portablen Abgasmessgerät nachgegangen werden muss. Entsprechende Hinweise sollten an das KBA gehen [13]3. Organisationen und Vereine wie der ADAC und die Deutsche Umwelthilfe können solche Überprüfungen selbst unabhängig vornehmen und tun das auch seit einigen Jahren.

Größe des AdBlue-Tanks

Anti-Diesel-Trolle behaupten immer wieder, dass die Größe des AdBlue-Tanks für die Wirksamkeit der Abgasreinigung eine Bedeutung hat. Anti-Diesel-Trolle hatten sogar den Artikel über AdBlue auf Wikipedia so manipuliert, dass dort behauptet wurde, dass mit den kleinen Tanks die Abgasreinigung "nur kompromittiert möglich" gewesen sei. Dieses Narrativ wurde von Journalisten frei erfunden. Das ist so, als würde man behaupten, dass mit einem kleineren Kraftstofftank nicht die volle Motorleistung erreichbar sei.

Das ganze hat 2 Unterthemen:

  1. Wer es schafft, ohne die Hilfe einer Werkstatt Kraftstoff oder Scheibenwaschwasser nachzufüllen, schafft es auch, AdBlue nachzufüllen, vor allem, wenn der Fahrzeughersteller das Fahrzeug korrekt konstruiert. Anders lautende Behauptungen sind falsch.
  2. Der AdBlue-Verbrauch ist, wie bereits erwähnt, sehr stark lastabhängig: Im Anhängerbetrieb steigt die NOx-Produktion im Motor, und damit der AdBlue-Verbrauch viel stärker als der Diesel-Verbrauch. Das gleiche gilt für Fahrten mit hoher Geschwindigkeit. Man kann zeigen, dass ein ausreichend großer Tank, um Nachfüllungen zwischen den Service-Intervallen zu vermeiden, aus anderen Aspekten heraus zu groß ist.

Eigentlich ist es zunächst einmal sehr einfach: Ist der AdBlue-Tank leer, muss man ihn nachfüllen. Genaugenommen muss man ihn vorher nachfüllen, da der Motor nicht mehr startet, wenn der AdBlue-Tank leer ist1. Besonderer Hinweis an diese Journalisten: Füllt man den Tank für Scheibenwaschflüssigkeit nicht rechtzeitig nach, verschmiert der Scheibenwischer Schmutz auf der Windschutzscheibe. Auch den Benzin- oder Diesel-Tank muss man nachfüllen, bevor er leer ist, sonst geht der Motor sogar während der Fahrt aus. Je nach Fahrzeuggeneration und genauem Motortyp können sogar Schäden entstehen. Vor allem bei Benzinern kann unverbrannter Kraftstoff in den Katalysator gelangen, wenn man ihn leer fährt. Dabei kann der Katalysator beschädigt werden. Es gibt Diesel-Fahrzeuge, bei denen dann die Hochdruckpumpe eine Mangelschmierung erleidet, was schlimmstenfalls das gleiche Schadensbild wie bei einer Falschbetankung mit Benzin verursachen kann5.


Betankung meines PKW mit AdBlue an einer Zapfsäule

Bisher konnte keiner dieser Journalisten plausibel erklären, warum das Nachfüllen des AdBlue-Tanks unbedingt schwieriger sein muss als das Nachfüllen des Kraftstofftanks oder gar das Nachfüllen des Tanks für Scheibenwaschwasser. Zapfsäulen wie die hier abgebildete sind übrigens technisch nicht besonders kompliziert. Hätten die Fahrzeughersteller von Anfang an eine Betankung durch den Fahrer vorgesehen, anstatt Fahrer mit zusätzlichen Arbeitskosten beim Service belasten zu wollen, hätte man solche Zapfsäulen auch mit der Einführung von Euro 5 - Fahrzeugen aufbauen können.

Aus dem AdBlue-Verbrauch, der nötig wäre, um nahezu alle Stickoxide aus den Abgasen zu reduzieren (siehe oben, es ist 1 Liter pro 450g Stickoxide bzw. pro 540g NO2-Äquivalent), und der versprochenen Reichweite kann man natürlich die notwendige Tankgröße berechnen, wenn man die Menge der produzierten Stickoxide für verschiedene Fahrprofile kennt. Ebenso könnte man aus der tatsächlichen Tankgröße die Reichweite berechnen. Aus der tatsächlichen Datenlage hätte man also folgende Schlussfolgerungen ziehen können:

  1. Die Tanks sind viel zu klein
  2. Die versprochene Reichweite pro Tankfüllung war nicht haltbar
  3. Die Motoren produzieren bei der Verbrennung von Kraftstoff zu viel NOx

Die einfachste Lösung ist natürlich b): Man hätte Kunden einfach sagen können, dass sie ab und zu AdBlue tanken müssen. Diese Variante ist ausdrücklich in der Verordnung 692/2008 [23] aus dem Jahr 2008, Anhang XVI Punkt 9.3 vorgesehen. Behauptungen, es sei rechtlich nicht möglich gewesen, Fahrer selbst AdBlue in den AdBlue-Tank füllen zu lassen, sind zumindest für die EU falsch:

In den Anweisungen ist anzugeben, ob ein selbstverbrauchendes Reagens vom Fahrzeugbetreiber zwischen den planmäßigen Wartungen nachgefüllt werden muss.

Auch die Aussage, dass AdBlue ein Gefahrstoff sei, die Augen reize etc, hilft Journalisten nicht: Benzin und Diesel sind ebenfalls Gefahrstoffe, und beide dürfen seit Jahrzehnten durch den Fahrer nachgefüllt werden.

Offen ist an dieser Stelle zunächst noch, ob größere Tanks eine von mehreren möglichen Lösungen gewesen wären, oder ob größere Tanks sogar schädlich und damit eine falsche Scheinlösung gewesen wären. Falls es eine falsche Scheinlösung ist, ist noch zu klären, ob das offensichtlich für jeden Journalisten leicht erkennbar gewesen wäre, oder ob man trotz Nachdenken tatsächlich diesem Irrtum hätte unterliegen können. 

Es zeigt sich aber: Deutlich größere Tanks wären offensichtlich eine falsche Scheinlösung.

Kosten Werkstätten arbeiten nicht umsonst. Sie würden erstens AdBlue gewinnbringend verkaufen, und zweitens die nötige Arbeitszeit dafür berechnen. Oder die Arbeitszeit wäre in der Service-Pauschale enthalten. Es wäre für den Fahrer schlicht wesentlich teurer, als selbst AdBlue nachzufüllen.
Gewicht AdBlue wiegt 1,09kg pro Liter, und der Tank besteht auch nicht aus Luft. Der Vorschlag von Journalisten, das Fahrzeug um 50 bis 100 kg schwerer zu machen, nur weil sie es nicht schaffen, eine AdBlue-Zapfpistole in einen AdBlue-Tank zu halten, ist einfach dumm, man kann es nicht freundlicher formulieren.
Heizleistung Ein bei -15°C durchgefrorener AdBlue-Tank muss nach 20 Minuten aufgetaut sein (Verordnung 692/2008 [23], Anhang XVI, Punkt 10). Je größer der Tank, desto größer die erforderliche Heizleistung. 
Stark schwankender Verbrauch und Haltbarkeit

Bei hoher Last, also im Anhängerbetrieb oder bei schneller Fahrt auf der Autobahn, kann das Verhältnis aus AdBlue- zu Dieselverbrauch leicht auf das doppelte oder noch mehr steigen. Detailliertere Untersuchungen dazu gibt es unten. Die kurze Zusammenfassung: Eine AdBlue-Menge, die bei meinem Auto unter Extrembedingungen für 15.000 km reicht, würde bei sparsamer Fahrweise für 100.000 km reichen. Das Service-Intervall liegt bei 30.000 km. Anti-Diesel-Trolle würden jetzt vermutlich vorschlagen, dass das Service-Intervall dann eben verkürzt werden muss, damit sie ja keine AdBlue-Zapfsäule benutzen müssen. Anschließend würden sich Anti-Diesel-Trolle über das kurze Service-Intervall beschweren.

Škoda gibt derzeit z.B. an, dass der Inhalt eines Tanks innerhalb von 4 Jahren verbraucht werden muss [18] (Seite 280). Die Haltbarkeit hängt aber von der Lagerungstemperatur ab, wobei höhere Temperaturen schlechter sind. Man kann also in Südeuropa von einer kürzeren Haltbarkeit ausgehen. Bei +35°C wird eine Haltbarkeit von 6 Monaten angegeben [20]. In Kalifornien oder Florida wäre damit eine Haltbarkeit von mehr als 2 Jahren (also 2 Sommer) im Fahrzeug auszuschließen.

Das heißt also: Ein AdBlue-Tank, der auch unter Extrembedingungen von einem Service zum nächsten reicht, wäre so groß, dass das Fahrzeug erstens unsinnig schwer wird, und dass zweitens der Tankinhalt bei vielen Fahrern überaltern würde. Damit ist gezeigt, dass es technisch ausgeschlossen ist, das Nachfüllen des AdBlue-Tanks auf den Service zu begrenzen. Anti-Diesel-Trolle ignorieren diese Betrachtung und haben sich dafür entschieden, mit der falschen Behauptung zu kleiner AdBlue-Tanks zu arbeiten.

Es gab auch Fahrzeuge, die mutmaßlich die AdBlue-Dosierung verringern, bevor der AdBlue-Vorrat zur Neige ging, damit nicht der Fahrer selbst zwischen zwei Service-Terminen AdBlue nachfüllt. Das KBA geht gegen so etwas vor [9].  

Abgastemperatur 

Wie oben erwähnt, kann AdBlue erst ab 220°C Abgastemperatur in die Abgase eingespritzt werden. Bei SCR-Nachrüstsystemen gibt es einen separaten Hydrolyse-Katalysator, der mit Abgasen beheizt wird und der elektrisch zugeheizt werden kann. Darin findet die Umwandlung von AdBlue in NH3 statt. Dadurch ist ein Betrieb auch bei weniger als 220°C möglich, jedoch führt dies zu einem kleinen Mehrverbrauch an Diesel. Bei korrekt funktionierenden Motoren, die von Anfang an mit einem SCR-System ausgestattet sind, stellt die Software der Motorsteuerung sicher, dass die Abgastemperatur möglichst immer ausreichend hoch ist bzw. dass der Katalysator nach einem Kaltstart möglichst schnell durch heiße Abgase aufgeheizt wird, so dass die Möglichkeit eines Betriebs bei weniger als 220°C nicht benötigt wird. Auf die Aufwärmzeit gehe ich auch im Artikel AdBlue: Analyse mittels VCDS ein.

SCR-Katalysatoren funktionieren auch nicht bei beliebig hohen Temperaturen. Ab ca. 350°C nimmt die Wirksamkeit langsam ab. Um auch bei motornahen Abgastemperaturen bis zu 500°C, z.B. bei Fahrten mit Anhänger, eine sehr hohe Wirkung zu erzielen, kann ein motornaher SCR-Katalysator und ein SCR-Katalysator im Fahrzeugunterboden kombiniert werden und bei mit eigenem Einspritzpunkt für AdBlue ausgerüstet werden. Abgase, die mit 500°C aus dem Motor kommen, haben im Unterboden nur noch 400°C und können dann angemessen gereinigt werden [16]. Im Stadtverkehr würde die Abgasreinigung dagegen möglicherweise nur im motornahen Katalysator arbeiten, wäre dort aber so wirksam, dass der zweite nicht benötigt wird. 

Anti-Diesel-Trolle behaupten manchmal, dass die notwendige Abgastemperatur im Stadtverkehr oft nicht erreicht wird und dass daher der SCR-Katalysator im Stadtverkehr nicht funktioniert. Das ist erstens falsch, weil die Abgastemperatur bei Bedarf vom Motorsteuergerät angehoben wird, und zweitens am Thema vorbei, da ein NOx-Speicherkatalysator bei Bedarf bereits ab 150°C funktioniert [12] und den niedrigen Temperaturbereich unterstützen kann. Das ist einer der Gründe, warum eine Kombination aus beiden Stickoxid-Nachbehandlungssystemen in der Vergangenheit verwendet wurde und durchaus Sinn gemacht hat2.  

Bosch hat gezeigt, dass selbst im Londoner Stau, einer extremen Form von Stop & Go, nach 250 Sekunden bereits eine Umwandlungsrate von 85% beim NOx im SCR-Katalysator erreicht werden kann [19]. Auch im Londoner Stau kann der Euro 6 - Grenzwert von 80 mg NOx/km eingehalten werden. Bosch hat dafür keinen NOx-Speicherkatalysator benötigt.

Verhältnis NO zu NO2

Ein vorgeschalteter Dieseloxidationskatalysator (DOC) muss sicherstellen, dass ein möglichst gutes Mischungsverhältnis zwischen NO und NO2 vorhanden ist, wobei geringfügig weniger NO2 als NO vorhanden sein sollte, wenn man die Anzahl an Molekülen betrachtet. Der Motor produziert zunächst fast nur NO und fast kein NO2. Diese Zusammensetzung des Abgases würde jedoch u.a. die passive Regeneration des Dieselpartikelfilters stören. Ein solcher Oxidationskatalysator, der einen Teil des NO in NO2 umwandelt, ist also seit langer Zeit ohnehin in jedem Diesel-PKW vorhanden. Nur die Beschichtung des DOC ist bei Fahrzeugen mit SCR-Katalysator ggf. anders, da Fahrzeuge mit SCR-Katalysator einen höheren NO2-Anteil benötigen als Fahrzeuge ohne SCR-Katalysator. Bei SCR-Nachrüstsystemen kann das dazu führen, dass ein zweiter DOC eingebaut werden muss.

NH3-Ausstoß

Anti-Diesel-Trolle behaupten gerne, dass Fahrzeuge mit SCR-Katalysator zu viel Ammoniak ausstoßen würden. In einer französischen Studie hat sich gezeigt, dass bei 22 getesteten Fahrzeugen der Abgasnorm Euro 6d-TEMP die Benziner im Schnitt etwas mehr NH3 ausgestoßen haben als die Diesel-Fahrzeuge, bei Benzinern scheint das aber niemanden zu stören, siehe Benziner versus Diesel. Insofern ist es lachhaft, sich über den Ammoniak-Ausstoß von Diesel-Fahrzeugen zu beschweren.

Zur technischen Seite: Würde man zu viel AdBlue verwenden, würde zu viel NH3 entstehen und mit dem Abgas entweichen. Auch wenn man genau die richtige Menge AdBlue oder knapp darunter verwendet, kann etwas NH3 aus dem SCR-Katalysator entweichen. Fahrzeuge mit SCR-Katalysator müssen daher Maßnahmen treffen, um die Abgabe von NH3 an die Umwelt weitestgehend zu unterbinden. Bei Euro VI - LKWs ist ein Grenzwert von 10 ppm, d.h. 0.001%, für die Ammoniak-Emissionen vorgeschrieben. Die Lösung: Ein "Ammoniak-Sperrkatalysator" oder "Ammoniak-Schlupf-Katalysator" [7].

Im Rahmen der Diskussion über Euro 7 wurde zumindest vorgeschlagen, einen Grenzwert für NH3 einzuführen. Ob dieser kommen wird, werden wir sehen.

N2O-Ausstoß

Lachgas (N2O) ist bei gleicher Masse ein 300x so wirksames Treibhausgas wie CO2. Im Rahmen der Tests an prototypischen SCR-Nachrüstsystemen hat der ADAC auch den N2O-Ausstoß gemessen [14], um zu prüfen, ob die Menge an ausgestoßenem N2O möglicherweise so hoch ist, dass ein relevanter zusätzlicher Treibauseffekt entstehen könnte, denn dann wäre die reine Angabe des ausgestoßenen CO2 irreführend. Dort zeigten sich N2O-Emissionen von weniger als 10 ppm = 0.001% des Abgases. Es ist reiner Zufall, dass der Wert hier vergleichbar mit den zumutbaren NH3-Emissionen ist.

In einer französischen Studie hat sich gezeigt, dass auch dann noch ein geringerer Treibhauseffekt für Diesel-Fahrzeuge bestehen bleibt, wenn man die N2O-Emissionen einrechnet. Siehe dazu die Quellenangeben in Benziner versus Diesel.

Angeblich hohe Kosten für ein AdBlue-System

Nicht nur die Betriebskosten für AdBlue sind, wie oben bereits vorgerechnet, gering. Auch die angeblich hohen Kosten für die Hardware sind offensichtlich nicht sehr hoch. Wären sie hoch, hätte VW wohl beim im Sommer 2017 eingeführten neuen Modell des Polo auf eine Dieselvariante verzichtet. VW hat aber nicht darauf verzichtet, sondern hat einen "Polo 1.6 TDI SCR" eingeführt. Richtig: Der Preis für AdBlue-Systeme war offenbar so gering, dass man das sogar in Kleinwagen anbieten konnte. Die oben beschriebene Konstruktion mit 2 SCR-Katalysatoren ist z.B. im VW Golf 8 vorhanden [16], d.h. selbst ein System mit 2 SCR-Katalysatoren kann preislich in der Kompaktklasse angeboten werden. Die angeblich hohen Kosten sind nicht nur falsch, sie sind sogar offensichtlich falsch. Im ersten Quartal 2022 waren fast 40% aller neu zugelassenen VW Golf Diesel-Fahrzeuge.

Untersuchungen mit VCDS

Im Artikel AdBlue: Analyse mittels VCDS am Beispiel eines modernen Fahrzeugs aus dem VW-Konzern, welche Möglichkeiten man hat, tiefer ins AdBlue-System zu schauen.

Externe Links:

[1] AUS32 (AdBlue®) Specifications as per ISO22241

[2] Rußpartikel­filter und SCR-Systeme für Generatoren und Notstrom­anlagen (Quelle: TEHAG, besucht am 10.08.2019)

[3] SCR-Technologie und Harnstofflösungen für Schiffsmotoren (Quelle: Yara, abgerufen: 10.08.2019)

[4] Atomare Masseeinheit (Quelle: Wikipedia, abgerufen: 10.08.2019)

[5] Tests der Deutschen Umwelthilfe weisen auf massiven Abgasbetrug mit Billig-Austauschkatalysatoren für Pkw hin (Quelle: DUH, abgerufen: 10.08.2019)

[6] Report Mainz: Betrugskatalysatoren bei Benzinern! (Quelle: Report Mainz, abgerufen: 10.08.2019)

[7] Der Antrieb: Sauberes Debüt: Neuer leistungsstarker Zweiliter-Diesel erfüllt als erster Motor überhaupt Euro 6d-Abgasnorm (abgerufen: 10.08.2019)

[8] Reale Stickoxid-Emissionen von Diesel-Pkw nach wie vor zu hoch - Diesel-Pkw der neuesten Generation (6d-TEMP) unterschreiten Grenzwerte im Realbetrieb allerdings deutlich (Quelle: UBA, abgerufen: 26.03.2022)

[9] Audi manipulierte beliebtes Dienstwagenmodell - Produktion gestoppt (Quelle: Spiegel, abgerufen: 10.08.2019)

[10] AdBlue nachfüllen – wieviel passt in den Tank? Füllmenge? (Quelle: Auto Hirsch, abgerufen: 10.08.2019)

[11] Looking for AdBlue®? (abgerufen: 11.08.2019)

[12] Die Technik (Quelle: BDI, abgerufen: 11.08.2019)

[13] Feldüberwachung (Quelle: KBA, abgerufen: 15.08.2019)

[14] Überprüfung der Funktions- und Leistungsfähigkeit hardwareseitig umgerüsteter Euro 5-Dieselfahrzeuge im Alltagsbetrieb (Quelle: ADAC, abgerufen: 20.08.2019)

[15] "Europa 2" wird in Hamburg getauft (Quelle: Spiegel, abgerufen: 04.09.2019)

[16] Innovatives Twindosing senkt die NOx-Emissionen um rund 80 Prozent (Quelle: https://www.volkswagen-newsroom.com, abgerufen: 06.09.2019)

[17] Messungen an Euro 5- und Euro 6-Pkw im ADAC EcoTest (Quelle: ADAC, besucht am 10.08.2019)

[18] BETRIEBSANLEITUNG Skoda Superb (Quelle: Skoda, abgerufen: 04.01.2020)

[19] The Path to a Negligible NO2 Immission Contribution from the Diesel Powertrain (Quelle: Bosch, abgerufen: 18.01.2020)

[20] Fachempfehlung des Fachausschusses Technik der deutschen Feuerwehren (Quelle: Technik der deutschen Feuerwehren, abgerufen: 27.06.2021)

[21] Scania introduces Euro VI engine without EGR (Quelle: dieselnet, abgerufen: 25.07.2021)

[22] Selective catalytic reduction of NO and NO2 at low temperatures von 2002 (abgerufen: 15.01.2022)

[23] Verordnung 692/2008 der Europäischen Union (abgerufen: 26.03.2022)

[24] So haben sich die Spritpreise seit 1950 entwickelt (Quelle: ADAC, abgerufen: 03.04.2022)

Fußnoten:

1: Ein solches System nennt man ein "Aufforderungssystem" und ist gesetzlich vorgeschrieben, wobei es u.U. zulässig ist, wenn der Motor startet, aber dann nur im Notlauf arbeitet. Der Fahrer wird dadurch mit Nachdruck aufgefordert, AdBlue nachzufüllen. Wer in der Lage ist, Diesel nachzufüllen, bevor der Tank leer ist, sollte das gleiche auch bei AdBlue schaffen.

2: Der Ausdruck "Sinn machen" wird seit über 250 Jahren in Deutsch verwendet, siehe z.B. http://www.sprachlog.de/2010/01/28/max-frisch-macht-sinn-2/ 

3: Zitat aus [13]: Die Auswahl der Fahrzeuge für die Untersuchungen ergibt sich aus einem jährlichen Prüfplan, den Hinweisen von übergeordneten Behörden sowie Dritten (Vereine, Verbände und Bürgern) und Erkenntnissen aus dem Bereich der Fahrzeugtypgenehmigungen.

4: Andere Quellen sprechen von 460g NOx, die mit einem Liter AdBlue reduziert werden können.

5: Das Handbuch des Fahrzeugs sollte Auskunft darüber geben, ob das Leerfahren des Kraftstofftanks Folgeschäden verursachen kann

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