Seit mehr als zwei Jahren steht der Verbrennungsmotor im Fokus der Kritik. Eine kaum zu beschreibende Gemengelage aus einem unstrittigen Fehlverhalten von Verantwortlichen, die zu teilweise inakzeptablen Feldlösungen vor allem in den USA führten, oder aus einer EU-Gesetzgebung, die wissentlich unrealistische Emissionswerte vorgaukelte und nur durch Schlupflöcher überhaupt eine Erfüllung ermöglichte, oder aus einem kaum dagewesenen Hype um angebliche hunderttausende Tote durch die NO2-Konzentration führte zu einem Dauerbeschuss gegen die Technologie.
Aus der heutigen Perspektive können nun ex post vor allem drei große Fehler der Industrie identifiziert werden.
In den USA hat sie der Diesel-Technologie Ende des letzten Jahrzehntes im Rahmen der Clean Diesel Offensive offensichtlich zu viel abverlangt. Erst mit der amerikanischen Gesetzesänderung Anfang dieses Jahrzehnts wurde ein Nachfüllen der wichtigen Reduktionslösung Adblue im Kundenbetrieb erlaubt. Dies führte erst zu guten Feldlösungen, da man durch diese wichtige Möglichkeit zum Adblue-Nachfüllen zwischen den Serviceintervallen keine Reichweitenprobleme mehr hatte. Wertvoll waren prinzipiell die wichtigen allgemeinen Erfahrungen in den USA für Dieselmotoren mit Stickoxidabgasnachbehandlung. Diese Technologie wurde zu Recht dort in der neuesten Generation zunächst in homöopathischen Stückzahlen erprobt und anschließend in Europa großflächig ausgerollt.
Der zweite Fehler der Industrie war sicherlich, dass sich die Industrie von der EU-Politik unrealistische Grenzwerte, die in einem wiederum realitätsfremden NEFZ-Zyklus nachzuweisen waren, zu lange hat diktieren lassen. Sie gab sich mit den, sicherlich auch durch eigenes Lobbying notwendigerweise und zugleich unbefriedigenderweise geschaffenen, Schlupflöchern zufrieden. Eine NOx-Grenzwerterfüllung im Realbetrieb war bei Euro 4 oder bei Euro 5 nicht möglich. Die wichtige Einführung des Partikelfilters und der lebenswichtige NO2-Anteil im Abgas zur Vermeidung des Partikelaufbaus im Partikelfilter forderten ihren Tribut.
Der große Fehler in Europa ist jedoch derjenige gewesen, dass diese Schlupflöcher zu lange genutzt wurden und mit Einführung der Emissionsnorm Euro 6b im Jahr 2014 eine große Chance vertan wurde, im Realbetrieb NOx-Emissionen zwischen 200 und 300 mg/km zu realisieren. Euro 6b-Realemissionen bis weit über 1000 mg/km sind nicht mehr vermittelbar gewesen. Es wurde auch während der Entwicklung im Zeitraum von 2008 bis 2013 verkannt, dass die ursprünglich sehr ungenaue portable Emissionsmesstechnik PEMS zu einem Kontrollinstrument werden würde. Leider wurde der Optimierung des Realbetriebes also zu lange keine Aufmerksamkeit gewidmet. Zudem sind manche Softwarefunktionen sehr zu kritisieren. Insgesamt hat die komplexe Technologie selbst erfahrene Entwicklungsbereiche überfordert. In Kombination mit einer mangelnden Sensibilisierung und einer zu geringen Priorisierung der NOx-Thematik entstand die bekannte Diskussion.
Erst mit der neuesten Fahrzeugtechnologie Euro 6d-temp sind extrem niedrige NOx-Emissionen von 20 bis 50 mg/km im Realbetrieb dargestellt worden. Noch vor fünf Jahren stellte die hierfür benötigte motornahe SCR-Abgasnachbehandlung ein riskantes Unterfangen dar, und auch heute sind große Herausforderungen durch diese Technologie gegeben. Ferner werden die Euro-6b-Fahrzeuge ab dem Jahr 2014 durch ein Software-Update zulasten eines geringfügig höheren Verbrauches Stickoxidemissionen zwischen 100 und 300 mg/km darstellen, was einer eindrucksvollen NOx-Reduzierung von 85 bis 95 Prozent, im Vergleich mit einem Technologieansatz ohne jegliche NOx-Optimierung, entspricht.
Trotz aller Erfolge hat aber ohne Zweifel das Image der wichtigen Technologie Diesel sehr gelitten. Und dies stellt eine skurrile Situation dar. Denn die Technologie hat eben, allen Unkenrufen zum Trotz, eine exzellente Entwicklung hinter sich. Kontinuierlich wurden die Emissionsbestandteile, HC, CO, Ruß beziehungsweise Partikel und zuletzt eben auch NOx, de facto eliminiert. Eine Fahrzeugflotte, die ausschließlich aus dem neuesten Technologiestand bestehen würde, hätte an Deutschlands bekanntester Kreuzung am Stuttgarter Neckartor unmittelbar an der Straße eine lokale NO2-Konzentration zur Folge, die etwa drei Millionstel Gramm pro Kubikmeter entspricht. Dies verursacht eine typische Kerze in einem kleinen Appartement nach einigen Sekunden. Die Partikelkonzentration im Abgas ist zudem geringer als die der typischen Stadtluft. Sämtliche Emissionsprobleme sind eindrucksvoll gelöst. Die Ingenieure haben Fantastisches geleistet. Ein Technologievorteil ist für den Standort Deutschland entstanden!
Leider ist durch die beschriebene Gemengelage eine Würdigung des Erreichten nicht möglich. Thermodynamiker weltweit widmen sich mit besonderer Hingabe dem Verbrennungsmotor, da er eine einzigartige Komplexität in sich vereint, die weder bei Flugtriebwerken, Raketen oder anderen Verbrennungsprozessen derart gegeben ist. Wertschätzung für die exzellente Arbeit erfährt heute jedoch kaum noch ein Ingenieur für seine Arbeit in der Motorenentwicklung.
Als wäre die komplexe Situation um den Dieselantrieb nicht genug, wird seit Jahren zudem die vielschichtige Diskussion um das baldige Ende des Verbrennungsmotors mit dem kommenden Siegeszug der reinen Batteriefahrzeuge verknüpft. Um keine Missverständnisse aufkommen zu lassen, ist an dieser Stelle der Hinweis wichtig, dass das Batteriefahrzeug vor allem für kurze Reichweitenanforderungen attraktiv sein kann. Jedoch kommt sich jeder seriöse Motorentechniker bei den einseitigen, jahrelangen Lobpreisungen auf Tesla und damit einhergehenden Abgesängen und Verunglimpfungen der konventionellen Technologie in vielen Publikationen diskreditiert vor. In der Tat kann man von Glück reden, dass die europäische Industrie in Summe keine zweistelligen Milliardenverluste wie Tesla verursacht hat. Dass Volkswagen ähnliche Summen in den USA als Strafe bezahlen muss, steht auf einem anderen Blatt. Es mehren sich zahlreiche Hinweise, dass Tesla der Insolvenz entgegensteuert, wenn keine neuen Geldquellen gefunden werden.
Gleichzeitig ist mit einem eindrucksvollen weiteren Rückgang der Immissionsgrenzwerte in Deutschland vor allem im kommenden Jahr 2019 zu rechnen, wenn die meisten NO2-Minderungsmaßnahmen ihre volle Wirkung entfalten werden. Das ursprüngliche Ziel der Bundesregierung, im Jahr 2020 eine Million Elektrofahrzeuge auf der Straße zu haben, wird verfehlt werden. Ein großflächiger Einsatz der Elektromobilität ist zudem CO2-nachteilig, so lange die elektrische Grundlast in Deutschland noch fossil durch Erdgas und Kohle dargestellt wird. Und dies wird noch für Jahrzehnte so andauern. All diese Erkenntnisse werden sich in den nächsten Jahren manifestieren.
Die chinesische Wirtschaft und Regierung, die über ein Monopol bei wichtigen benötigten Rohstoffen verfügen, setzt große Hoffnung auf die batterieelektrische Fahrzeugproduktion. Gleichzeitig wird sehr wohl auch in China eine jahrzehntelange Notwendigkeit von Verbrennungsmotoren gesehen. So weisen weltweit fast alle Studien, die sogar bis in das Jahr 2050 reichen, auch danach noch einen habhaften Anteil an Verbrennungsmotoren im Pkw-Bereich aus. Natürlich werden diese in Kombination mit einem Elektromotor weiter optimiert, also hybridisiert. Ebenso sind weitere evolutionäre Verbesserungen notwendig, geringere Verbräuche, CO2-Freiheit durch regenerative Kraftstoffe, negative Emissionen durch Luftreinigung oder geringere Kosten sind aufzuführen. In anderen Anwendungen sind Verbrennungsmotoren ebenfalls nicht wegzudenken, beispielweise bei Traktoren, Erntemaschinen, Baggern, Schiffen, Lkw, Motorrädern, Motorsägen, Blockheizkraftwerken oder Flugmotoren.
Die Kenntnis all dieser Randbedingungen ist für junge technikinteressierte Menschen wichtig. Der Verbrennungsmotor ist über Jahrzehnte für einen Entwicklungsingenieur ein Produkt, das ein sicheres Einkommen ermöglicht! Entwicklungsvorstände berichten bereits heute von Sorgen, wie sie in den nächsten 10 bis 15 Jahren genügend geeignete Ingenieure für die Arbeit rekrutieren können.
Herausforderungen in den Bereichen Regelungstechnik, Werkstofftechnik, Produktionstechnik, Konstruktion, Mechanik, Strömungslehre oder Thermodynamik werden weiterhin ergänzt werden um Hybridisierungsherausforderungen mit Fragestellungen aus den Bereichen Elektrotechnik oder Mechatronik. Informatikkenntnisse werden beim Design immer leistungsfähigerer Algorithmen für die Steuergeräte benötigt. Ebenso tiefgreifendes Wissen im Bereich der Verfahrenstechnik, der Chemie oder des Chemieingenieurswesens ist unabdingbar, beispielsweise bei der Optimierung der komplexen Abgasnachbehandlung oder CO2-neutraler Kraftstoffe. Auch langfristig sind viele technische Disziplinen bei der Weiterentwicklung der Technologie Verbrennungsmotor gefordert.
Gleichzeitig sind die Zahlen der Studierenden, die sich für eine Vertiefung der Technologie im Rahmen ihres Studiums entscheiden, deutlich rückläufig. Sicherlich wird hier wieder eine Normalisierung eintreten, jedoch ist der Trend mit Sorge zu beobachten.
Eine Industrie mitsamt Zulieferbetrieben hat sich über Jahrzehnte etabliert. Der vermeintliche Wegfall der Attraktivität dieses Studiengangs birgt nun die Gefahr, dass der Fachkräftemangel auch dieser Branche mittelfristig zusetzt. An dieser Stelle ist der Hinweis entscheidend, dass diese Branche eine weltweite Technologieführerschaft erarbeitet, hervorragende Produkte entwickelt und somit Wohlstand, Prosperität und Sicherheit ermöglicht hat!
Daher ist die Gesellschaft sehr gut beraten, nicht leichtsinnig mit dieser Technologie umzugehen. Junge Menschen werden die langfristige Sinnhaftigkeit des Verbrennungsmotors realisieren. Es gehört kein Mut, sondern schlicht ein klarer Verstand dazu, um die Notwendigkeit dieser Technologie zu erkennen. Dies bestätigen unzählige Kollegen aus Japan, China, den USA, Korea oder der Schweiz, wo man das teilweise selbstzerstörerische Wirken in Deutschland nicht nachvollziehen kann.
Jede Krise hat etwas Gutes! Die aktuelle Diskussion führt zu einer begrüßenswerten Entwicklung, wieder etwas bewusster das Thema individuelle Mobilität zu thematisieren, häufiger das Fahrrad zu nutzen oder auch den öffentlichen Nachverkehr. Sicherlich führen viele resultierende Maßnahmen auch zu einer noch schnelleren Verbesserung der Immissionssituation. Und so wird spätestens im Jahr 2020 Vernunft einziehen, dass der Verbrennungsmotor unabdingbar ist und auch im Jahr 2050 ein Mix aus verschiedenen Antriebstechnologien mit vielen Verbrennungsmotoren vorherrschen wird. Hoffentlich werden die jungen Menschen diese Chance erkennen. Seriöse langfristige CO2-Reduzierung und Verbrennungsmotoren sind kein Widerspruch.