Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Neues Messgerät erfasst Stickstoffdioxide im Abgas eines vorausfahrenden Fahrzeugs

22.12.2015

Heidelberger Umweltphysiker ermöglichen mobile Messungen im realen Straßenverkehr

Welchen Anteil haben einzelne Fahrzeuge – abhängig von Alter, Zustand oder auch Motor – an der Luftverschmutzung im Stadtverkehr? Mit dieser Frage beschäftigen sich Wissenschaftler der Universität Heidelberg.

Das Team um den Umweltphysiker Dr. Denis Pöhler hat ein neuartiges Gerät entwickelt, mit dem Stickstoffdioxid im Abgas eines vorausfahrenden Fahrzeugs gemessen werden kann. Dieses spektroskopische Messinstrument liefert verlässliche Emissionswerte bei realem Fahrverhalten, die bisher nur mit aufwendigen Systemen direkt am Fahrzeug erfasst werden konnten.

Die bei diesen mobilen Messungen gewonnenen Daten können anstelle unzureichender Modellrechnungen herangezogen werden, um die Hauptverursacher hoher Schadstoffbelastung zu ermitteln, wie Dr. Pöhler betont.

Stickoxidemissionen (NOx) von Fahrzeugen tragen wesentlich zur schlechten Luftqualität in Städten bei. Vor allem hohe Konzentrationen von Stickstoffdioxid (NO2) sind dabei problematisch. Die NOx-Emissionen variieren jedoch sehr stark von Fahrzeug zu Fahrzeug und hängen von zahlreichen Parametern ab, die nach Angaben von Denis Pöhler nicht alle ausreichend genau bekannt sind.

Dazu gehören Fahrzeug- und Motortyp, Abgasbehandlung, Alter, Zustand und Fahreigenschaften. Ein weiteres Problem sind die Daten, die Behörden und Wissenschaft für ihre Modellrechnungen benötigen, um die NOx-Emissionen verschiedener Fahrzeuge abschätzen und deren Beitrag zur Luftverschmutzung bestimmen zu können.

Erforderlich sind nicht nur verlässliche Fahrzeugemissionsdaten unter realen Fahrbedingungen, sondern auch Untersuchungen der tatsächlich gefahrenen Kilometer verschiedener Fahrzeugtypen. „Beide Datensätze sind jedoch nur sehr unzureichend vorhanden oder schwer zu erheben“, sagt Dr. Pöhler. Der Wissenschaftler verweist in diesem Zusammenhang auch auf die zum Teil großen Diskrepanzen, die zwischen den Abgaswerten auf dem sogenannten Rollenprüfstand und tatsächlichen Emissionen während der Fahrt beobachtet wurden.

Für das „Datenproblem“ haben Dr. Pöhler und sein Team ein schnelles und mobil einsetzbares Gerät zur Messung von Stickstoffdioxid mit der Bezeichnung „NO2 ICAD“ entwickelt. Eine genaue NO2-Messung wird dabei durch die spektroskopische Absorption von Molekülen erreicht.

„Dieses Messgerät ist daher unempfindlich gegenüber Störungen wie zum Beispiel Intensitätsschwankungen durch Temperaturänderungen oder Vibrationen. Auch andere Gase und Partikel haben keinen Einfluss auf die Messungen“, so Dr. Pöhler. Bei den Untersuchungen ist das Instrument in einem Fahrzeug installiert, so dass die Konzentration von NO2 in den Abgasfahnen von PKWs, Bussen, LKWs oder Zweirädern während der Fahrt gemessen werden kann.

Im Praxistest kam das „NO2 ICAD“-Gerät unter anderem bei Messungen in Mainz zum Einsatz. Im Auftrag der Stadt wurden diese an sieben Tagen im März und im April 2014 durchgeführt. Dabei haben die Heidelberger Wissenschaftler des Instituts für Umweltphysik mehr als 730 Fahrzeuge im realen Stadtverkehr erfasst. Sie bestimmten – in „parts per billion“ (ppb), also „Teilen pro Milliarde“ – den NO2-Anteil in der jeweiligen Abgasfahne und verglichen diesen Wert mit der sogenannten Hintergrundkonzentration an Stickstoffdioxid. Auf diese Weise konnten sie Rückschlüsse auf die Emissionen der einzelnen Fahrzeuge ziehen.

„Wir haben bei diesem Praxiseinsatz Stickstoffdioxid-Werte von wenigen parts per billion bis zu 7000 ppb gemessen. Dabei gab es nicht nur, wie erwartet, Unterschiede zwischen den Fahrzeugkategorien, sondern auch innerhalb einer Kategorie selbst“, erläutert Denis Pöhler. Nur 7,6 Prozent aller Fahrzeuge überschritten einen NO2-Wert von 500 ppb, vor allem Busse älterer Modelle, aber auch einzelne PKW und Motorräder.

„Diese machen nach unserer Datenanalyse aber 45 Prozent der gesamten Emissionen aus. Somit könnte die Umweltbelastung durch technische Nachbesserungen an nur wenigen Fahrzeugen bereits nahezu halbiert werden“, erläutert der Heidelberger Physiker. „Mit unseren Messdaten konnten wir außerdem die Schwachstellen von Simulationen aufzeigen, in denen bestimmte Parameter und Faktoren wie Fahrzeugzählung, Fahrzeugflotte oder Emissionswerte nicht repräsentativ berücksichtigt werden.“ Aktuell finden weitere Messungen in mehreren deutschen Städten statt.

Ziel von Dr. Pöhler ist es, sein neues Gerät zur Messung von Stickstoffdioxid in der Luft zur Marktreife zu bringen. Das System wird derzeit um Messmöglichkeiten für Stickstoffmonoxid (NO) und Kohlendioxid (CO2) erweitert. Damit lassen sich dann eine Vielzahl unterschiedlicher Umweltbeobachtungen und Emissionsmessungen realisieren. Die Anwendungsgebiete reichen von High-End-Nutzern in der Wissenschaft über Emissionsmessungen von Fahrzeugen und der Überwachung der Luftqualität bis zur Nutzung in Industrie und Medizin.

Kontakt:
Dr. Denis Pöhler
Institut für Umweltphysik
Telefon (06221) 54-6311
denis.poehler@iup.uni-heidelberg.de

Kommunikation und Marketing
Pressestelle
Telefon (06221) 54-2311
presse@rektorat.uni-heidelberg.de

Marietta Fuhrmann-Koch | idw - Informationsdienst Wissenschaft
Weitere Informationen:
http://www.uni-heidelberg.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Innovative Produkte:

nachricht Textilien 4.0: Smarte Kleidung und Wearables als Innovation
17.07.2018 | Eierund GmbH / HoseOnline.de

nachricht Innovative Handprothesensteuerung besteht Alltagstest
21.06.2018 | Universitätsmedizin Göttingen - Georg-August-Universität

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Innovative Produkte >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Die Mischung macht‘s: Jülicher Forscher entwickeln schnellladefähige Festkörperbatterie

Mit Festkörperbatterien sind aktuell große Hoffnungen verbunden. Sie enthalten keine flüssigen Teile, die auslaufen oder in Brand geraten könnten. Aus diesem Grund sind sie unempfindlich gegenüber Hitze und gelten als noch deutlich sicherer, zuverlässiger und langlebiger als herkömmliche Lithium-Ionen-Batterien. Jülicher Wissenschaftler haben nun ein neues Konzept vorgestellt, das zehnmal größere Ströme beim Laden und Entladen erlaubt als in der Fachliteratur bislang beschrieben. Die Verbesserung erzielten sie durch eine „clevere“ Materialwahl. Alle Komponenten wurden aus Phosphatverbindungen gefertigt, die chemisch und mechanisch sehr gut zusammenpassen.

Die geringe Stromstärke gilt als einer der Knackpunkte bei der Entwicklung von Festkörperbatterien. Sie führt dazu, dass die Batterien relativ viel Zeit zum...

Im Focus: It’s All in the Mix: Jülich Researchers are Developing Fast-Charging Solid-State Batteries

There are currently great hopes for solid-state batteries. They contain no liquid parts that could leak or catch fire. For this reason, they do not require cooling and are considered to be much safer, more reliable, and longer lasting than traditional lithium-ion batteries. Jülich scientists have now introduced a new concept that allows currents up to ten times greater during charging and discharging than previously described in the literature. The improvement was achieved by a “clever” choice of materials with a focus on consistently good compatibility. All components were made from phosphate compounds, which are well matched both chemically and mechanically.

The low current is considered one of the biggest hurdles in the development of solid-state batteries. It is the reason why the batteries take a relatively long...

Im Focus: Farbeffekte durch transparente Nanostrukturen aus dem 3D-Drucker

Neues Design-Tool erstellt automatisch 3D-Druckvorlagen für Nanostrukturen zur Erzeugung benutzerdefinierter Farben | Wissenschaftler präsentieren ihre Ergebnisse diese Woche auf der angesehenen SIGGRAPH-Konferenz

Die meisten Objekte im Alltag sind mit Hilfe von Pigmenten gefärbt, doch dies hat einige Nachteile: Die Farben können verblassen, künstliche Pigmente sind oft...

Im Focus: Color effects from transparent 3D-printed nanostructures

New design tool automatically creates nanostructure 3D-print templates for user-given colors
Scientists present work at prestigious SIGGRAPH conference

Most of the objects we see are colored by pigments, but using pigments has disadvantages: such colors can fade, industrial pigments are often toxic, and...

Im Focus: Eisen und Titan in der Atmosphäre eines Exoplaneten entdeckt

Forschende der Universitäten Bern und Genf haben erstmals in der Atmosphäre eines Exoplaneten Eisen und Titan nachgewiesen. Die Existenz dieser Elemente in Gasform wurde von einem Team um den Berner Astronomen Kevin Heng theoretisch vorausgesagt und konnte nun von Genfern Astronominnen und Astronomen bestätigt werden.

Planeten in anderen Sonnensystemen, sogenannte Exoplaneten, können sehr nah um ihren Stern kreisen. Wenn dieser Stern viel heisser ist als unsere Sonne, dann...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Dialog an Deck, Science Slam und Pong-Battle

21.08.2018 | Veranstaltungen

LaserForum 2018 thematisiert die 3D-Fertigung von Komponenten

17.08.2018 | Veranstaltungen

Aktuelles aus der Magnetischen Resonanzspektroskopie

16.08.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Zukünftige Informationstechnologien: Wärmetransport auf der Nanoskala unter die Lupe genommen

21.08.2018 | Physik Astronomie

Bedeutung des „Ozeanwetters“ für Ökosysteme

21.08.2018 | Biowissenschaften Chemie

Auf dem Weg zur personalisierten Medizin

21.08.2018 | Biowissenschaften Chemie

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics