Aktualisierung der Datengrundlagen zum Handbuch ......Fahrleistungsanteile der Kfz-Kategorien hat, sind im Handbuch die mittleren Verkehrszusam mensetzungen für Österreich bereits

Univ.-Prof. Dipl.-Ing. Dr. Rudolf Pischinger Zivilingenieur für Maschinenbau

Institut für Verbrennungskraftmaschinen und Thermodynamik Technische Universität Graz

A-8010 GRAZ (Telefonvorwahl [++43/316]) Inffeldgasse 25 Tel.: 873-7580 email: [email protected] Fax: 873-8080 UID (VAT)-Nr. : ATU 28171509 http://fvkma.tu-graz.ac.at

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Aktualisierung der Datengrundlagen zum Handbuch Emissionsfaktoren des Stra-

ßenverkehrs Österreich

Im Auftrag des BMLFUW und des BMVIT

Univ.-Prof. Dr. Rudolf Pischinger

Bearbeiter: a.o.Univ.-Prof. Dr. Stefan Hausberger

D.I. Martin Rexeis

Bericht Nr.:Pi-29/03 Haus 2001-21/679 vom 4.12.2003

Univ.-Prof.Dr. Rudolf Pischinger Seite 2

INHALT 1 Einleitung.................................................................................................................................3

2 Abgrenzungen..........................................................................................................................3

3 KFZ-Bestandsdaten .................................................................................................................4

3.1 Bestand PKW ..................................................................................................................6

3.2 Bestand 2-Räder ..............................................................................................................9

3.2.1 Mofas & Kleinmotorräder .......................................................................................9

3.2.2 Motorräder ...............................................................................................................9

3.3 Bestand leichte Nutzfahrzeuge (LNF)...........................................................................10

3.4 Bestand schwere Nutzfahrzeuge....................................................................................13

3.4.1 Busse......................................................................................................................13

3.4.2 Solo-LKW .............................................................................................................13

3.4.3 Sattelfahrzeuge und Lastzüge................................................................................17

4 KFZ-Fahrleistungen...............................................................................................................19

4.1 Programmbeschreibung GLOBEMI..............................................................................19

4.2 Fahrleistungen PKW......................................................................................................22

4.3 Fahrleistungen Zweiräder ..............................................................................................24

4.3.1 Mofas & Kleinmotorräder .....................................................................................24

4.3.2 Motorräder .............................................................................................................24

4.4 Fahrleistungen leichte Nutzfahrzeuge (LNF) ................................................................25

4.5 Fahrleistungen schwere Nutzfahrzeuge (SNF)..............................................................27

4.5.1 Busse......................................................................................................................28

4.5.2 Solo LKW..............................................................................................................30

4.5.3 Sattelfahrzeuge und Lastzüge................................................................................31

5 Validierung mittels Tunnelmessungen ..................................................................................33

6 Literatur .................................................................................................................................35


1 Einleitung Das Handbuch Emissionsfaktoren für den Straßenverkehr (HBEFA) stellt eine Datenbank dar, in der Emissionsfaktoren nach Fahrzeugkategorien für verschiedene Verkehrssituationen mit Be-stands- und Fahrleistungsdaten nach Fahrzeugkategorien zusammengeführt sind.

Die Datenbank gestattet Abfragen nach durchschnittlichen Emissionsfaktoren, wobei die Emis-sionsfaktoren der einzelnen Fahrzeugkategorien nach Fahrleistungsanteilen gewichtet werden.

So ergibt sich z.B. der durchschnittliche Emissionsfaktor für PKW in einer abgefragten Ver-kehrssituation (z.B. Innerort-Hauptverkehrsstraße) aus dem gewichteten Mittel der PKW-Schadstoffklassen „Pre ECE“, ECE 15/01, ECE 15/02, ECE 15/03, ECE 15/04, US 83, EURO 1, EURO 2, EURO 3, EURO 4; jeweils unterteilt nach Benzin- und Dieselantrieb sowie nach drei Hubraumkategorien (<1500ccm, 1500-2000ccm, >2000ccm); insgesamt also 60 Pkw-Kategorien. Bei Nutzfahrzeugen ist die Klassifizierung nach Art und Größenkategorien noch de-taillierter, da die Fahrzeugmasse hier einen wesentlichen Einfluss auf das Emissionsniveau hat. Zudem werden die Nutzfahrzeuge noch nach drei Beladungskategorien unterschieden dargestellt.

Da der Anwender des Handbuches im Allgemeinen keine detaillierten Information über die Fahrleistungsanteile der Kfz-Kategorien hat, sind im Handbuch die mittleren Verkehrszusam-mensetzungen für Österreich bereits vorgegeben.

Die Ermittlung und die Eingabe dieser Verkehrsdaten war Gegenstand der vorliegenden Studie. Sämtliche Daten können im Handbuch Emissionsfaktoren abgerufen werden, so dass hier auf eine vollständige Darstellung verzichtet wird und nur die Datenquellen und Methoden dokumen-tiert sind.

2 Abgrenzungen 1) Flottenzusammensetzung: In Österreich verkehren österreichische und ausländische KFZ. Da keine ausreichend detaillierten Daten zur Struktur der ausländischen, in Österreich verkehrenden KFZ verfügbar sind, werden die Verkehrsaktivitäten für die österreichische Flotte herangezogen. Da in den wesentlichsten umgebenden Ländern (Deutschland, Italien) die gleichen Abgasgesetz-gebungen wie in Österreich bestehen, ist der Fehler durch nicht Berücksichtigung ausländischer KFZ in Österreich relativ gering. Lokal können die Abweichungen von der mittleren österreichi-schen Verkehrszusammensetzung natürlich erheblich sein (z.B. im Grenzverkehr zu östlichen Nachbarstaaten). Für derartige Anwendungen können vom Benutzer des Handbuches die Emis-sionsfaktoren auch detailliert nach allen KFZ-Kategorien und Größenklassen abgefragt und ent-sprechend der lokalen Besonderheiten neu gewichtet werden.

2) Fahrleistungen: Die Fahrleistungen der einzelnen KFZ-Kategorien wurden aus Erhebungen in Österreich abgeleitet und anhand der Energiebilanz (Benzin- und Dieselverkauf in Österreich) für jedes Jahr kalibriert. Die so bestimmten Fahrleistungen stellen damit die mit der österreichi-schen Flotte und dem in Österreich verkauften Kraftstoff fahrbahren Kilometer dar. Dies ist na-türlich eine virtuelle Größe, da sowohl österreichische KFZ im Ausland als auch ausländische KFZ im Inland tanken. Diese Vorgehensweise entspricht der internationalen Norm für die Erstel-lung von Emissionsinventuren. Solange kein Überhang an Tanktourismus besteht, ist diese Me-thode sehr gut. Die Datenlage lässt allerdings vermuten, dass ca. ab 1998 ein steigender Anteil des in Österreich verkauften Kraftstoffes (speziell Diesel) im Ausland verfahren wird. Damit könnte die Methode die Fahrleistungsanteile von Diesel-KFZ von 1998 bis 2002 etwas überbe-werten. Die Auswirkung dieser eventuellen Ungenauigkeit auf die mittleren Emissionsfaktoren bleibt aber sicher im Rahmen der erreichbaren Genauigkeit in der Emissionssimulation.


3) Gültigkeit: Mit diesen Grundsätzen, stellen Emissionsfaktoren und Flottenzusammensetzungen des HBEFA das durchschnittliche Emissionsverhalten für KFZ in den verfügbaren Verkehrssituationen gut dar. Speziell bei der Flottenzusammensetzung von schweren Nutzfahrzeugen sollte aber die lo-kale Gegebenheit ermittelt werden, wenn genaue Ergebnisse gewünscht sind. Da bei schweren Nutzfahrzeugen (SNF) das Fahrzeuggewicht von unter 3,5t bis zu 40t reicht, sind auch die Emis-sionsfaktoren bei unterschiedlicher Flottenzusammensetzung sehr unterschiedlich. Lokal kann die Zusammensetzung der SNF-Flotte vom österreichischen Durchschnitt1 natürlich stark abwei-chen (z.B. auf von Linienbussen stark frequentierten Strecken oder auf Zubringerstraßen zu In-dustriebetrieben). Für diesen Fall sollte der Anwender des HBEFA die Emissionsfaktoren nach Massenklassen getrennt ausgeben lassen und nach den lokalen Fahrleistungsanteilen gewichtet neu zusammensetzen.

Nachfolgend sind die Quellen der im Handbuch Emissionsfaktoren implementierten Daten zu Bestand und Fahrleistung der KFZ dokumentiert.

3 KFZ-Bestandsdaten Die KFZ-Bestandsdaten wurden aus der „Bestandsstatistik der Kraftfahrzeuge in Österreich“ der Statistik Austria übernommen. Zusätzlich benötigte Aufteilungen des Bestandes wurden gemäß der Methode in (Hausberger, 1997) mittels Simulation ermittelt.

Folgende Fahrzeugarten sind inkludiert:

PKW ....................PKW und Kombinationskraftwagen.

Mofas ...................Motorfahrräder und Kleinmotorräder (Hubraum unter 50ccm).

Motorräder ...........Motorräder, Leichtmotorräder, Motorräder mit Beiwagen und Invalidenfahr-zeuge.

LNF.......................Leichte Nutzfahrzeuge (in der KDV definiert mit einem maximal zulässigen Gesamtgewicht von 3,5 Tonnen).

SNF.......................Überbegriff, schwere Nutzfahrzeuge mit einem maximal zulässigen Gesamt-gewicht von mehr als 3,5 Tonnen bestehend aus:

Solo-LKW ....Lastkraftwagen über 3,5 Tonnen maximal zulässigem Gesamtgewicht sowie Tankwagen, jeweils ohne Anhänger betrieben,

SZ/LZ............Sattelzugfahrzeuge und Lastzüge (LKW mit Anhänger),

Busse.............Omnibusse mit mehr als 9 Sitzplätzen des öffentlichen und privaten Verkehrs.

Die benötigte Datenstruktur ist für jede Fahrzeugart eine vierdimensionale Matrix, die den KFZ-Bestand nach

Jahr der Erstzulassung

Antriebsart (Benzin, Diesel, 2-Takt, 4-Takt)

Fahrzeuggröße (Hubraum oder Gesamtgewichtsklassen)

1 Es wurden die durchschnittlichen Fahrleistungsanteile getrennt nach Innerort, Ausserort und Autobahn ermittelt.


wiedergibt. In den Daten der Statistik Austria ist der KFZ-Bestand aber jeweils nur in Abhängig-keit von einer dieser Größen gegeben (also Anzahl nach Jahr der Erstzulassung, Anzahl nach Antriebsart, Anzahl nach Fahrzeuggröße).

Die Verflechtung der bestehenden Daten in Statistik Austria zur erforderlichen vierdimensiona-len Matrix erfolgt mittels Simulation der Fahrzeugflottenerneuerung (Hausberger, 1997).

Dabei wurde der Bestand jeder KFZ-Art (PKW, LKW, Busse, Mofas,...) im Jahr 1970 nach Jahr der Erstzulassung gemäß Statistik Austria festgelegt und die Verteilung nach Antriebsart und Größenklassen ebenfalls nach den Angaben in Statistik Austria vorgegeben. Mangels mehrdi-mensionaler Angaben in Statistik Austria aber für jeden Zulassungsjahrgang gleich verteilt.

Danach wird der Bestand im jeweiligen Folgejahr über die Überlebenswahrscheinlichkeiten be-rechnet. Die Überlebenswahrscheinlichkeiten nach KFZ-Art wurden aus der Bestandsstatistik berechnet. Sie stellen den Prozentsatz der KFZ jedes einzelnen Jahrganges dar, der im folgenden Jahr noch zum Verkehr zugelassen ist (Abbildung 1 für Beispiel PKW).

0%

20%

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60%

80%

100%

120%

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

PKW-Alter [Jahre]

Übe

rlebe

nsw

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chei

nlic

hkei

t [%

]

19971998199920002001

Abbildung 1: Überlebenswahrscheinlichkeiten zum Folgejahr nach PKW-Alter in den Jahren

1997 bis 2001 Aus den Überlebenswahrscheinlichkeiten und dem aktuellen Bestand eines Jahrganges ergibt sich jeweils der Restbestand eines Jahrganges im Folgejahr (Abbildung 2). Die Differenz der Summe aller Jahrgänge zum Gesamtbestand stellt die Neuzulassungen dar. Für diese sind die Anteile nach den benötigten Kriterien aus der Statistik der KFZ-Neuzulassungen bekannt. Wird diese Berechnung mit dem Jahr 1970 begonnen, stellt sich ab etwa dem Jahr 1980 eine realisti-sche Verteilung in der benötigten vierdimensionalen Matrix ein, da ja die Neuzulassungen je-weils korrekt eingegeben werden und so eventuelle fehlerhafte Zuordnungen im Jahr des Be-rechnungsbeginnes (1970) eliminiert werden.

Die Berechnungsmethode führt zu leichten Abweichungen im Bestand nach Größe und Antrieb wenn alle Kategorien mit der selben Überlebensfunktion berechnet werden, da die Überlebens-wahrscheinlichkeiten nicht nur vom Fahrzeugalter sondern auch von Größe und Antrieb abhän-gen. Daher werden in einem zweiten Programmdurchlauf die Überlebensfunktionen nach Größe und Antrieb iterativ angepasst, sodass sich für jedes Jahr eine exakte Übereinstimmung mit der Bestandsstatistik ergibt (Alters-, Größen- und Antriebsverteilung). Die so ermittelten Abhängig-


keiten der Überlebenswahrscheinlichkeiten von Antrieb und Größe erwiesen sich allerdings als sehr gering.

Ausfallwahrscheinlichkeiten nach Alter

0

50000

100000

150000

200000

250000

300000

Berechnungsjahr

Bes

tand

nach

Jahr

derE

rstz

ulas

sung

2000199919981997199619951994199319921991199019891988198719861985198419831982198119801978197619751974197319721971197019691968

Restbestand im Folgejahr berechnet aus Ausfallwahrscheinlichkeit nach Alter

Neuzulassungen = Vorgegebener Gesamtbestand - Summe Restbestand

Jahr der Erstzu-lassung

Abbildung 2: Schema der Modellierung des KFZ-Bestandes

Für die Berechnung der Flottenstruktur in der Zukunft (ab 2002) wurde die Flotte generell nach der zuvor beschriebenen Methode hochgerechnet. Naturgemäß stehen für die Zukunft ja keine statistischen Daten zur Verfügung.

3.1 Bestand PKW Abbildung 3 zeigt am Beispiel des Jahres 2001 die Bestandsstruktur der PKW nach Erstzulas-sung, Antrieb und Hubraumklassen. Diese Datensätze wurden für jedes Jahr von 1980 bis 2020 erstellt und im Handbuch Emissionsfaktoren implementiert.

0

20 000

40 000

60 000

80 000

100 000

120 000

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2001

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1959

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1953

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1949

1947

1945

1943

Jahr der 1.-Zulassung

Stk.

PK

W

Otto < 1,5 l Otto 1,5 - 2 l Otto > 2 l Diesel < 1,5 l Diesel 1,5 - 2 l Diesel > 2 l

Abbildung 3: Bestandsstruktur PKW im Jahr 2001 nach Erstzulassung, Antrieb und Hubraum-

klassen


Abbildung 4 zeigt als Übersicht die Entwicklung des PKW-Bestandes nach Antrieb und Hub-raumklassen. Für die Zukunft wurde ein weiteres Ansteigen der Neuzulassungsanteile von grö-ßeren PKW unterstellt. Der Anteil von Diesel-PKW an den Neuzulassungen wurde für die Zu-kunft mit 70% angenommen. Speziell letztere Annahme beinhaltet einige Unsicherheiten, da ei-ne starke Abhängigkeit von der Dieselbesteuerung gegeben ist.

0

1 000 000

2 000 000

3 000 000

4 000 000

5 000 000

6 000 000

1980

1982

1984

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Jahr

Stk.

PK

W

Diesel > 2 l Diesel 1,5 - 2 l Diesel < 1,5 l Otto > 2 l Otto 1,5 - 2 l Otto < 1,5 l

Abbildung 4: Bestand PKW von 1980 bis 2020 nach Hubraumklassen Abbildung 5 zeigt die Entwicklung des Bestandes an PKW mit Ottomotor nach Schadstoffklas-sen. Die Schadstoffklassen fassen jeweils alle Jahrgänge zusammen, die den selben Abgas-grenzwerten unterlagen. Tabelle 1 fasst die zeitliche Gültigkeit der Gesetzgebungen zusammen. Bis 1987 folgte Österreich den EU-Richtlinien. Mit der US 83 Gesetzgebung führte Österreich vor der EU die Katalysatorpflicht für PKW mit Ottomotor ein. Ab 1996 (EURO 2) folgte Öster-reich wieder der Gesetzgebung in der EU. Im Handbuch Emissionsfaktoren ist berücksichtigt, dass ein Teil der Neuzulassungen in mehreren Fällen bereits vor Gültigkeit einer Abgasstufe die-se erfüllte.

Tabelle 1: Gültigkeit der Abgasgesetzgebungsstufen in Österreich von bis PRE ECE 1967 1971 ECE15/01 1972 1976 ECE15/02 1977 1979 ECE15/03 1980 1982 ECE15/04 1983 1987 US 83 1988 1993 “Gesetz A” 94 1994 1995 EURO 2 1996 1999 EURO 3 2000 2004 EURO 4 2005 2020


0

1

1

2

2

3

3

1980

1982

1984

1986

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Mill

ione

n

Jahr

Stk.

PK

W O

tto

ECE 15/02ECE 15/01

EURO 4EURO 3EURO 2Gesetz AUS 83ECE 15/04ECE 15/03

Pre ECE


Pre ECE

Abbildung 5: Bestand PKW-Otto von 1980 bis 2020 nach Schadstoffklassen

Abbildung 6 zeigt das analoge Bild für PKW-Diesel. Es ist zu erkennen, dass der Bestand auf Kosten der PKW mit Ottomotor sehr stark zunimmt. Derzeit sind etwa 42% des PKW-Bestandes und 72% der Neuzulassungen dieselbetrieben. Bis 2020 wird hier ein Bestandsanteil von 63% erwartet.

0.0

0.5

1.0

1.5

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2.5

3.0

3.5

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1980

1982

1984

1986

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1990

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2020

Mill

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n

Jahr

Stk.

PK

W D

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l

ECE 15/02ECE 15/01

Abbildung 6: Bestand PKW-Diesel von 1980 bis 2020 nach Schadstoffklassen


3.2 Bestand 2-Räder Der Bestand an Zweirädern wird nach Mofas & Kleinmotorrädern (<50 ccm) sowie nach Motor-rädern unterschieden.

3.2.1 Mofas & Kleinmotorräder In der Trendprognose wird der Bestand an Mofas und Kleinmotorrädern weiter leicht sinken (Abbildung 7). Nahezu 100% des Bestandes sind mit 2-Taktmotoren ausgestattet.

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100 000

200 000

300 000

400 000

500 000

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1994

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2000

2002

2004

2006

2008

2010

2012

2014

2016

2018

2020

Jahr

Stk

Mof

as &

Kle

inm

otor

räde

r

2008 ff2005-20082001-200488-200081-87bis <=80

Abbildung 7: Bestand Mofas & Kleinmotorräder von 1980 bis 2020 nach Schadstoffklassen

3.2.2 Motorräder Die Kategorie Motorräder wird nach Antrieb (2- und 4-Takt) sowie nach Hubraumklassen unter-schieden:

• 2-Takt

• 4-Takt < 250 ccm

• 4-Takt 250-750 ccm

• 4-Takt >750 ccm

Zweitaktmotoren sind fast ausschließlich im Segment bis 250 ccm zu finden (Abbildung 8). In der Trendprognose für das Handbuch Emissionsfaktoren wurde der Zuwachs im Bestand leicht abgeflacht in die Zukunft fortgeschrieben.


0

50000

100000

150000

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250000

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500000

1980

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Jahr

Stk.

Mot

orrä

der

.

2-Takt4-T>750ccm4-T 251-750ccm4-T<250ccm

2008 ff2005-20082001-200492-200081-91bis <=80

Abbildung 8: Bestand Motorräder von 1980 bis 2020 nach Hubraumklassen und Antrieb

Abbildung 9 zeigt die Motorradflotte in Österreich nach emissionsrelevanten Zulassungsjahr-gängen.

0

50 000

100 000

150 000

200 000

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300 000

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450 000

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Jahr

Stk.

Mot

orrä

der

.

Abbildung 9: Bestand Motorräder von 1980 bis 2020 nach Schadstoffklassen

3.3 Bestand leichte Nutzfahrzeuge (LNF) Der Bestand leichter Nutzfahrzeuge ist nach Jahren der Erstzulassung, nach Antrieb (Benzin, Diesel) sowie in der aktuellen Version des Handbuches erstmals auch nach Klassen des zulässi-


gen Gesamtgewichtes unterschieden (M & N I-1, N I-2, N I-3) gemäß der Massenklassen in der Emissionsgesetzgebung). Mit

M & N 1-I ..........Testgewicht unter 1305 kg

N 1-II..................Testgewicht 1305 kg bis 1760 kg

N 1-III ................Testgewicht über 1760 kg

Leichte Nutzfahrzeuge sind dabei insgesamt definiert als KFZ mit einem maximal zulässigen Gesamtgewicht bis zu 3500 kg.

Im gesamten Bestand an LNF wird in der Trendprognose von einem weiteren Anstieg ausgegan-gen, wobei der Anteil von LNF mit Ottomotoren an den Neuzulassungen bereits heute unter 3% liegt und in der Trendprognose auf 2,5% stagnierend angenommen wird. Entsprechend sinkt der Anteil von benzinbetriebenen LNF an der gesamten Flotte (Abbildung 10).

0

50 000

100 000

150 000

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250 000

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1980

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Jahr

Stk.

Lei

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Nut

zfah

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ge .

Diesel < 3,5tOtto < 3,5tSumme

Abbildung 10: Bestand leichte Nutzfahrzeuge von 1980 bis 2020 nach Antrieb

Der Bestand an LNF nach N-1 III wird im Trend noch leicht steigend angenommen, entspre-chend sinken die Anteile der kleineren Klassen (Abbildung 11). Die Zunahme der LNF mit dem höchsten Fahrzeugeigengewicht am Bestand wirkt sich auf die Emissionsfaktoren des durch-schnittlichen LNF natürlich erhöhend aus. Die Abgasgrenzwerte für LNF sind ja von N 1-I bis N 1-III steigend und auch die realen Emissionsfaktoren geben diese Gewichtsabhängigkeit wieder.


0%

10%

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30%

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70%

1980

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1984

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Jahr

Bes

tand

sant

eile

LN

F

N1-IN1-IIN1-III

Abbildung 11: Bestand leichte Nutzfahrzeuge von 1980 bis 2020 nach Größenklassen

Die Aufteilung des Bestandes nach Schadstoffklassen ergibt sich wieder aus der Bestandstruktur nach Jahren der Erstzulassung (Abbildung 12).

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2016

2018

2020

Jahr

Stk

LNF

EURO 4EURO 3EURO 294-9589-9381-881967-80

Abbildung 12: Bestand leichte Nutzfahrzeuge von 1980 bis 2020 nach Schadstoffklassen

Die Bestandsmatrix nach Jahr der Erstzulassung, Antriebsart und Massenklassen ist im Hand-buch für die Jahre 1980 bis 2020 implementiert.


3.4 Bestand schwere Nutzfahrzeuge Die Summe der schweren Nutzfahrzeuge wird grundsätzlich unterschieden nach

Linienbusse

Reisebusse

Solo-LKW

Sattelfahrzeuge & LKW-Züge (LKW mit Anhänger)

Innerhalb dieser Kategorien wird wiederum nach Jahr der Erstzulassung, Antriebsart und Mas-senklassen unterschieden um alle emissionsrelevanten Merkmale zu erfassen.

Bei den Emissionsfaktoren erfolgt auch eine Unterscheidung nach Beladung (leer, 50% beladen, 100% beladen). Die aktuellen Beladungsgrade werden allerdings nicht in der Bestandsstruktur erfasst, sondern können vom Anwender des Handbuches definiert werden.

3.4.1 Busse Die Unterscheidung nach Linienbus und Reisebus wurde anhand der Bestandsdaten von Linien-busflotten sowie der in Statistik Austria angegebenen Anzahl an Fahrgastplätzen ermittelt. Bei Linienbussen ist wegen der zusätzlichen Stehplätze die Anzahl an Fahrgastplätzen je Tonne Busgewicht deutlich höher als bei Reisebussen. Mit diesen Unterscheidungsmerkmalen ergibt sich ein Anteil von ca. 20% Linienbusse am gesamten Busbestand in Österreich (Abbildung 13).

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12 000

1980

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2006

2008

2010

2012

2014

2016

2018

2020

Jahr

Stk.

Bus

se .

RB > 18tRB < 18tLB Gelenk >18tLB 15-18tLB < 15t

Abbildung 13: Bestand Busse von 1980 bis 2020 nach Massenklasse und Einsatzzweck Die Unterscheidung nach Schadstoffkategorien ergibt sich wieder aus der Bestandstruktur nach Jahren der Erstzulassung (ohne Abbildung).

3.4.2 Solo-LKW Die Emissionsfaktoren für LKW und Sattelfahrzeuge werden im Handbuch Emissionsfaktoren nach Massenklassen unterschieden. Die Masse von Fahrzeug und Beladung ist für den resultie-renden Emissionsfaktor wesentlich. Dies gilt insbesondere bei Fahrbahnlängsneigungen ab ca. 2%.


Tabelle 2 zeigt die für die Emissionsfaktoren definierten Massenklassen bei LKW und Sattel-fahrzeugen. Jeder Massenklasse wurde dabei das mittlere zulässige Gesamtgewicht seiner Kate-gorie für die Berechnung der Emissionsfaktoren zugeordnet (Hausberger, 2002).

Tabelle 2: Massenklassen bei LKW und Sattelfahrzeugen

Massenklasse Mittleres maximal zul. Ge-

samtgewicht [t] Solo LKW <=7.5t <=7,5t 5.8 Solo LKW >7,5-<=12t 7.5-<=12t 11.0 Solo LKW 12-14t 12-<=14t 13.5 Solo LKW 14-20t 14-<=20t 17.2 Solo LKW 20-26t 20-<=26t 25.5 Solo LKW 26-28t 26-<=28t 27.0 Solo LKW 28-32t 28-<=32t 32.0 Solo LKW >32t >32t 35.5 LZ/SZ (1) <28t <=28t 18.0 LZ/SZ (1) 28-34t 28-<=34t 32.0 LZ/SZ (1) >34-40t >34-40t 39.8 (1) ........ Lastzüge und Sattelzüge

Die Aufteilung der LKW nach Betrieb mit und ohne Anhänger (Zuordnung zu Solo-LKW oder Lastzug) ist für die Berechnung der durchschnittlichen Emissionsfaktoren der Nutzfahrzeugflotte wesentlich, da bei Betrieb mit Anhängern eine deutlich höhere Masse bewegt wird. Die Auftei-lung ist allerdings nicht eindeutig zu treffen, da der Bestand an Anhängern deutlich größer ist als der LKW-Bestand und die meisten größeren LKW von der Motornennleistung für den Betrieb mit Anhänger geeignet sind.

Die Aufteilung nach Betrieb mit und ohne Anhänger erfolgte daher anhand der automatischen und händischen Verkehrszählungen in Österreich und deren Umlegung auf das gesamte Straßen-netz (z.B. Steyerwald, 1996). Die Anteile an LKW mit Anhänger wurden dafür so gewählt, dass sich insgesamt die in den Verkehrszählungen ermittelten Fahrleistungsanteile der Kategorie „Sattelfahrzeug und LKW mit Anhänger“ ergeben.

Bei der Berechnung der Bestandsdaten wurde berücksichtigt, dass die spezifischen Jahresfahr-leistungen von LKW mit Anhänger im Mittel höher als die von Solo-LKW sind (Kap. 4.5). De-ren Bestandsanteile sind daher niedriger als deren Fahrleistungsanteile.

Tabelle 3 zeigt die so ermittelten Prozentsätze an LKW die mit Anhänger betrieben werden. Da die zulässige Anhängerlast in Abhängigkeit vom Gewicht des LKW limitiert ist, ist damit auch definiert, in welche Klasse der Lastzüge ein LKW bei Betrieb mit Anhänger fällt. Lediglich aus der Kategorie der Solo-LKW zwischen 14t und 20t können zwei unterschiedliche Lastzug-Massenklassen hervorgehen. Für diese wurde die Aufteilung anhand von detaillierten Bestands-daten der LKW nach Fahrzeuggewicht und Nennleistung geschätzt (Sonderauswertungen, zur Verfügung gestellt vom Fachverband der Fahrzeugindustrie Österreichs).

Tabelle 3: Ermittelte Anteile von Solo-LKW, die mit Anhänger betrieben werden Solo-LKW-Kategorie Otto<=7.5t Diesel<=7.5t <=12t <=14t <=20t <=20t <=26t <=28t <=32t >32t

Anteil Fahrt mit Hänger 0% 30% 40% 50% 25% 75% 65% 55% 20% 0%

LKW wird zu LZ<28t LZ<28t LZ<28t LZ28-34t LZ>34t LZ>34t LZ>34t LZ>34t LZ>34t


Mit der so definierten Bestandstruktur und den in Kap. 4 beschriebenen alters- und fahrzeuggrö-ßenabhängigen spezifischen Fahrleistungen sowie den nach Fahrzeugkategorie unterschiedlichen Anteilen der gefahrenen Kilometer auf Autobahn/Ausserort/Innerort werden die auf Autobahnen, Schnell- und Bundesstraßen im Jahr 2000 gezählten Fahrleistungen sowohl für die Solo-LKW als auch für die Last- und Sattelzüge sehr gut getroffen.

Abbildung 14 zeigt die Fahrleistungen von Last- und Sattelzügen in Österreich nach ECE-Verkehrszählungen und den im Handbuch definierten Datenstrukturen im Vergleich. Die Fahr-leistungen auf Bundesstraßen für das Jahr 1995 zeigen allerdings Abweichungen. Hier ergibt die Datenstruktur des Handbuches geringere Werte. Die Fahrleistungen für die Bundesstraßen sind in den ECE-Umlegungen allerdings sowohl für Solo-LKW als auch für Sattel- und Lastzüge für das Jahr 1995 höher angegeben als für das Jahr 2000 (Abbildung 15). Dieser Effekt ist höchst unplausibel und wird von den jeweiligen Bearbeitern der ECE-Umlegung auf methodische Diffe-renzen zwischen 1995 und 2000 zurückgeführt. Aus der ECE-Umlegung für das Jahr 1995 ergibt sich wegen der deutlich höheren Ergebnisse für Solo-LKW auf Bundesstraßen auch insgesamt eine höhere Fahrleistung für LKW als für das Jahr 2000. Dies dürfte ebenfalls auf unterschiedli-che Auswertemethoden zurückzuführen sein und wird in der Datenstruktur des Handbuches nicht abgebildet. Für das untergeordnete Straßennetz sind keine Verkehrszählungen zum Vergleich verfügbar.

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

Autobahn & Schnellstr. Bundesstrassen Sonstige

Mio

. KFZ

-km

Verkehrszählung 2000GLOBEMI 2000Verkehrszählung 1995GLOBEMI 1995

Abbildung 14: Fahrleistungen von Last- und Sattelzügen in Österreich nach ECE-

Verkehrszählungen und den im Handbuch definierten Datenstrukturen im Vergleich


0

200

400

600

800

1000

1200

Autobahn & Schnellstr. Bundesstrassen Sonstige

Mio

. KFZ

-km

Verkehrszählung 2000GLOBEMI 2000Verkehrszählung 1995GLOBEMI 1995

Abbildung 15: Fahrleistungen von Solo-LKW in Österreich nach ECE-Verkehrszählungen und

den im Handbuch definierten Datenstrukturen im Vergleich Die Matrix des Gesamtbestandes an LKW nach Schadstoffkategorien umfasst wiederum die Be-standstruktur nach Jahr der Erstzulassung, Massenklassen und Antrieb. LKW mit Ottomotor über 3,5t zulässigem Gesamtgewicht sind seit 1993 nicht mehr in der Neuzulassungsstatistik zu finden und verschwinden entsprechend aus dem Gesamtbestand (Abbildung 16). Entsprechend dem vergangenen Trend wird in Zukunft der wesentlichste Bestandszuwachs in der Kategorie von 3,5 bis 7,5t maximal zulässigem Gesamtgewicht erwartet. Der zunehmende Anteil an Fahrten mit Anhänger verschiebt die größeren LKW in die Kategorie Lastzüge, sodass diese bei den Solo-LKW einen relativ geringen Bestand haben.

0

10 000

20 000

30 000

40 000

50 000

60 000

70 000

80 000

1980

1982

1984

1986

1988

1990

1992

1994

1996

1998

2000

2002

2004

2006

2008

2010

2012

2014

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2020

Jahr

Stk.

Sol

o LK

W

.

>32t<=32t

Otto<=7.5t

<=28t<=26t<=20t<=14t<=12tDiesel<=7.5t

Abbildung 16: Bestand Solo-LKW von 1980 bis 2020 nach Massenklassen (ohne LKW-Anteil, der mit Anhänger betrieben wird)


Abbildung 17 zeigt den Bestand nach Schadstoffkategorien. Dieser ergibt sich aus dem Bestand nach Jahr der Erstzulassung und den dabei erfüllten Abgasnormen.

0

10 000

20 000

30 000

40 000

50 000

60 000

70 000

80 000

1990

1991

1992

1993

1994

1995

1996

1997

1998

1999

2000

2001

2002

2003

2004

2005

2006

2007

2008

2009

2010

2011

2012

2013

2014

2015

2016

2017

2018

2019

2020

Jahr

KFZ

Bes

tand

[Stk

.]

EURO 5EURO 4EURO 3EURO 2EURO 1 und älter

Abbildung 17: Bestand Solo-LKW von 1980 bis 2020 nach Schadstoffklassen (ohne LKW-Anteil, der mit Anhänger betrieben wird)

3.4.3 Sattelfahrzeuge und Lastzüge Der Gesamtbestand an Sattelzügen wird von der Statistik Austria angegeben. Allerdings ist dort keine Unterscheidung nach maximal zulässigem Gesamtgewicht gegeben. Die Aufteilung nach Gesamtgewichtsklassen wurde nach Sonderauswertungen der Statistik Austria für die Jahre 1995 und 1999 erhoben und über alle Jahre konstant angesetzt:

< 28t .............. 2%

28t bis 34 t..... 6% Anteile von Sattelfahrzeugen nach Massenklassen

34t bis 40t...... 92%

Die Festlegung des Bestandes an LKW mit Anhänger (Lastzüge) wurde bereits in Kap. 3.4.2 be-schrieben. Für die Trendentwicklung bis 2020 wurde von einem weiteren Anstieg des Bestandes ausgegangen.


0

10000

20000

30000

40000

50000

60000

70000

80000

1980

1982

1984

1986

1988

1990

1992

1994

1996

1998

2000

2002

2004

2006

2008

2010

2012

2014

2016

2018

2020

Jahr

Stk

Last

- u. S

atte

lzüg

e .

LZ&SZ 34 - 40 tLZ&SZ 28 - 34 tLZ&SZ < 28 t

EURO 5EURO 4EURO 3EURO 294-9589-9381-881967-80

Abbildung 18: Bestand Last- und Sattelzügen von 1980 bis 2020 nach Gesamtgewichtsklassen

Die Bestandsaufteilung nach Schadstoffklassen ergibt sich wieder aus der Bestandsstruktur nach Jahr der Erstzulassung und dem Inkrafttreten der jeweiligen Abgasnorm. Vorzeitige Erfüllungen von Abgasnormen durch Teile der Flotte sind, soweit bekannt, wiederum im Handbuch berück-sichtigt.

0

10 000

20 000

30 000

40 000

50 000

60 000

70 000

80 000

1980

1982

1984

1986

1988

1990

1992

1994

1996

1998

2000

2002

2004

2006

2008

2010

2012

2014

2016

2018

2020

Jahr

Stk.

Las

t- u.

Sat

telz

üge

.

Abbildung 19: Bestand Last- und Sattelzügen von 1980 bis 2020 nach Schadstoffklassen


4 KFZ-Fahrleistungen Die Fahrleistungen der KFZ sind naturgemäß schlechter erfasst als der Bestand, stellen jedoch die grundlegende Größe in Bezug auf die resultierenden Emissionsfaktoren dar. Die Emissions-faktoren [g/km] der einzelnen KFZ-Kategorien werden ja Fahrleistungs- und nicht Bestandsge-wichtet. Ausnahme sind die Verdunstungsemissionen (Tankatmungsverluste) die beim Parken der KFZ entstehen.

Für PKW sind aus den Mikrozensus-Erhebungen für einzelne Jahre Werte verfügbar, die aber nur private PKW beinhalten. Weiters wurden in der Vergangenheit die Protokolle der jährlichen $57a Überprüfung der ÖAMTC Werkstätten ausgewertet (ÖSTAT). Diese stellen den Lebens-dauerdurchschnitt der spezifischen Jahresfahrleistung des jeweiligen PKW dar (Tachostand durch Alter), und haben daher nur bedingte Aussagekraft über die Entwicklungstendenzen. Zu-sätzlich bestehen noch detaillierte Mobilitätserhebungen, die die verlässlichsten Quellen darstel-len dürften. Allerdings beinhaltet keine der genannten Quellen eine Aufschlüsselung der Fahr-leistungen nach allen erforderlichen Kriterien, die Mobilitätserhebungen erfassen allerdings ne-ben dem Antrieb aber auch das Baujahr der PKW. Für die übrigen KFZ-Arten ist die Datenlage deutlich schlechter. Zur Erfassung derer spezifischen Fahrleistungen wurden Aufzeichnungen der jährlichen Fahrzeugüberprüfungen ausgewertet.

Um die Fahrleistungen der KFZ-Kategorien analog zu den Bestandsdaten in einer vierdimensio-nalen Matrix über dem KFZ-Alter, der Größe und der Antriebsart zu generieren, wurden wieder-um Modellrechnungen herangezogen. Dafür wurde das Programm GLOBEMI (Hausberger, 1997) herangezogen.

Bei allen KFZ sind auch die Fahrleistungsanteile nach Straßenkategorie im Handbuch hinterlegt. Diese berücksichtigen, dass KFZ unterschiedlicher Größenklassen unterschiedliche Fahrleis-tungsanteile nach Innerort, Ausserort und Autobahnen haben können. Zum Beispiel fahren Sat-telfahrzeuge etwa 70% ihrer Fahrleistung auf Autobahnen und Schnellstraßen, kleinere LKW nur etwa 47%. Die Grundlagen dazu stammen aus den ECE-Verkehrsumlegungen, die alle fünf Jahre die Fahrleistungen für das hochrangige Straßennetz darstellen. Die Differenz zu den vom Modell GLOBEMI ausgegebenen gesamten Fahrleistungen der einzelnen KFZ-Kategorien zu den ECE-Umlegungen wurde jeweils dem untergeordneten Straßennetz zugeordnet. Mit diesen Daten können die Nutzungsmuster für schwere Nutzfahrzeuge unterschiedlicher Größenklassen relativ gut erfasst werden.

Untersuchungen aus denen Nutzungsmuster für PKW nach Größe, Alter und Antrieb für Öster-reich abgeleitet werden können stehen nicht zur Verfügung. Die ECE-Zählungen treffen bei PKW keine weitere Unterscheidung. Da es plausibel erscheint, dass auch in Österreich neue und große PKW höhere Anteile ihrer Fahrleistungen auf Autobahnen erbringen als kleinere, ältere PKW, wurden dazu die für die Schweiz erarbeiteten Nutzungsmuster herangezogen. Die entspre-chenden Grundlagen werden dort dokumentiert und sind uns bei Berichtlegung noch nicht zu-gänglich.

Korrekte Nutzungsmuster sind speziell bei schweren Nutzfahrzeugen für genaue Emissionsfakto-ren sehr relevant, da damit die durchschnittliche Fahrzeuggröße auf Autobahnen wesentlich hö-her ist als Innerorts.

4.1 Programmbeschreibung GLOBEMI Das Programmpaket GLOBEMI berechnet die Fahr-, Verkehrs- und Transportleistungen sowie die Abgasemissionen und den Energieverbrauch des Verkehrs. Die Berechnung erfolgt in Form von Verkehrs- und Emissionsbilanzen. Die Bilanzierung erfolgt dynamisch über frei wählbare Berechnungszeiträume. Der Verkehr wird dabei nicht auf den einzelnen Strecken des Berech-


nungsgebietes erfasst, sondern über die Bestandsstatistiken und spezifischen Jahresfahrleistun-gen abgeschätzt.

Als Eingangsdaten werden:

(1) die Fahrzeugbestände, analog dem Handbuch Emissionsfaktoren aufgeschlüsselt nach Mo-tortyp (Benzin, Diesel), Hubraumgröße bzw. Fahrzeugmasse

(2) die technischen Standards der KFZ nach Erstzulassungsjahrgängen (Emissions- und Ver-brauchsniveaus)

(3) die Fahrzeugbesetzungen bzw. Nutzladefaktoren

(4) wahlweise (da das System sonst überbestimmt ist)

(a) der gesamte Energieverbrauch des Verkehrssystems

(b) die spezifischen Fahrleistungen der KFZ, aufgeteilt auf die Straßenkategorien „Innerorts“, „Außerorts“ und „Autobahn“

benötigt. Mittels der Variante (4 a) können die spezifischen Fahrleistungen anhand der zumeist genaueren Statistiken über den Benzin- und Dieselabsatz in einem Land kalibriert werden.

Die Variante (a) eignet sich insbesondere zur Berechnung der vergangenen Entwicklung, wäh-rend Variante (b) im allgemeinen für Hochrechnungen in die Zukunft Verwendung findet. Die Berechnung erfolgt automatisch in Jahresschritten für einen wählbaren Zeitrahmen. Abbildung 3.1 zeigt den prinzipiellen Ablauf des Modells.

Abbildung 3.1: prinzipieller Rechenablauf des Modells GLOBEMI

Das Modell berechnet folgende Daten:

a) spezifische Fahrleistungen der KFZ bei Anpassung an die Energiestatistik

b) Gesamte Jahresfahrleistungen,

c) Gesamte Verkehrsleistungen (Personen- und Tonnenkilometer),


i

d) spezifischer Energieverbrauch der KFZ-Flotten (Benzin, Diesel, bzw. elektrische Energie je KFZ- bzw. Personen- oder Tonnen-km),

e) gesamter Energieverbrauch des Verkehrs,

f) spezifische Abgasemissionen der KFZ-Flotten. Berechnet werden CO, HC, NOx, Partikel, CO2 und SO2,

g) gesamte Abgasemissionen des Verkehrs,

h) die Verdunstungsemissionen aus kraftstoffführenden Bauteilen von PKW & Kombi

Entsprechend der Berechnungsmethode sind alle Ergebnisse nach den Unterscheidungskriterien in (1) sowie nach dem Jahr der Erstzulassung verfügbar.

Bei PKW werden auch der infolge von Startvorgängen verursachte Mehrverbrauch sowie die Mehremissionen und die Verdunstungsemissionen aus kraftstoffführenden Bauteilen berücksich-tigt und den Innerorts-Emissionen zugeordnet.

Die Berechnung der Fahr-, Verkehrs- und Transportleistungen in einem bestimmten Bezugsjahr erfolgt nach dem nachfolgend dargestellten Schema.

(1) Hochrechnung des KFZ-Bestandes nach dem Jahrgang der Erstzulassung, Motortyp und sonstigen Unterscheidungsmerkmalen (Hubraum oder zulässiges Gesamtgewicht) aus der Be-standsstruktur des Vorjahres mittels alters- und fahrzeuggrößeabhängigen Ausfallwahrschein-lichkeiten.

Bestand Bestand AusfallJg ,Jahr i Jg ,Jahr i 1 Jgi i= ×−

(2) Abschätzung der spezifischen Jahresfahrleistungen der KFZ nach Zulassungsjahrgängen und sonstigen Unterscheidungsmerkmalen mittels alters- und hubraum- bzw. masseabhängigen Fahrleistungsfunktionen. Iterative Anpassung an vorzugebende durchschnittliche Jahresfahr-leistungen der gesamten KFZ-Art. spez. Fahrleistung F(Alter, GrösseJg ,Jahr ii

= )

(3) Ermittlung der gesamten Jahresfahrleistungen der einzelnen Abgasklassen einer KFZ-Art:

Gesamte Fahrleistung = (Bestand spez. FahrleistungE Jg,Jahr iJg=anfg.

ende

Jg ,Jahr ii i×∑ )

(4) Berechnung der gesamten Fahr-, Verkehrs- und Transportleistung einer KFZ-Art

i

i

E1E

Art-KFZ ngFahrleistu=ngFahrleistu ∑=

ende

)BesetzungngFahrleistu(=istungVerkehrsleii

i

EE1E

Art-KFZ ×∑=

ende

(7) Summenbildung über alle KFZ-Arten.

mit Jgi....... Index für KFZ einer Hubraumklasse bzw. zulässiger Gesamtgewichtklasse eines Motortypes und eines bestimmten Zulassungsjahrganges i

Ei........ Index für KFZ einer Hubraumklasse bzw. zulässiger Gesamtgewichtklasse eines Motortypes und einer Abgasklasse i


Im Modell GLOBEMI sind die Bestandsdaten gemäß Kap. 3 integriert. Die spezifischen Fahr-leistungen werden dem Modell aus den verfügbaren Erhebungen vorgegeben. Die Erhebungen geben die km je KFZ im Allgemeinen als Mittelwerte an (z.B. Durchschnitt PKW-Otto, Durch-schnitt PKW-Diesel). Die für die Berechnung durchschnittlicher Emissionsfaktoren notwendige Unterteilung nach Jahr der Erstzulassung und Fahrzeuggröße (Hubraum- bzw. Gesamtg-weichtsklassen) erfolgt durch entsprechende Funktionen, die im Modell implementiert sind. Die-se sind in (Hausberger, 1997) beschrieben. Damit wird berücksichtigt, dass neue KFZ im Mittel mehr gefahren werden als Alte und große KFZ mehr als Kleine. Beispielhaft zeigt Abbildung 20 die Funktion für PKW.

0%

20%

40%

60%

80%

100%

120%

140%

160%

180%

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 44 46 48 50 52 54 56 58

PKW-Alter [Jahre]

km/P

KW

[Ind

ex: O

tto-N

euw

agen

1,5

-2l =

100

%]

.

Otto < 1,5 l Otto 1,5 - 2 l Otto > 2 l Diesel < 1,5 l Diesel 1,5 - 2 l Diesel > 2 l

Abbildung 20: Beispiel für die Alters- und Größenabhängigkeit der spezifischen Jahresfahrleis-

tung von PKW nach (Hausberger, 1997)

4.2 Fahrleistungen PKW Die Fahrleistungen von PKW sind das Berechnungsergebnis aus den Bestandsdaten nach Alter, Antrieb und Hubraumklassen mit den Funktionen der spezifischen Jahresfahrleistungen, eben-falls nach Alter, Antrieb und Hubraumklassen. Abbildung 21 zeigt die Trendentwicklung für PKW nach Schadstoffklassen. Die Anstiege in den Jahren 2001 und 2002 ergeben sich aus der Energiestatistik, wonach signifikante Anstiege im Benzin- und speziell im Dieselverbrauch fest-zustellen waren. Diese Anstiege dürften zu einem erheblichen Teil auf Tanktourismus von PKW und SNF zurückzuführen sein2 und stellen so Fahrleistungen im Ausland mit in Österreich ver-kauftem Kraftstoff dar. Diese Fahrleistungen sind für die österreichischen Emissionsfaktoren oh-ne Bedeutung und wurden daher nicht in die Zukunft projiziert. Generell sind die Absolutwerte der Fahrleistungen für die Emissionsfaktoren ohne Bedeutung, wesentlich sind die relativen An-teile der einzelnen Kategorien zueinander. Nach diesen Anteilen wird ja der mittlere Emissions-faktor (z.B. für PKW) ermittelt.

2 Seit 1999 ist der Benzin- und Dieselpreis speziell in Deutschland gegenüber Österreich deutlich gestiegen.


0

10 000

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30 000

40 000

50 000

60 000

70 000

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100 000

1980

1981

1982

1983

1984

1985

1986

1987

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1989

1990

1991

1992

1993

1994

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2000

2001

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2003

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2006

2007

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2009

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2015

2016

2017

2018

2019

2020

Jahr

Mio

. PK

W-k

m

ECE 15/02ECE 15/01Pre ECE


Abbildung 21: PKW-Fahrleistungen insgesamt nach Schadstoffklassen Wesentlich für die mittleren Emissionsfaktoren von PKW sind die Fahrleistungsanteile nach Benzin und Diesel, da die Emissionsniveaus von Diesel bezüglich NOx und Partikel merklich höher sind. Abbildung 22 zeigt das Ergebnis bis 2020. In der hier unterstellten Trendentwicklung wird der Fahrleistungsanteil von Diesel-PKW knapp 80% erreichen. Diese Annahme beruht auf den angenommenen Anteilen von Diesel an den Neuzulassungen und ist relativ unsicher.

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

1980

1982

1984

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1988

1990

1992

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2000

2002

2004

2006

2008

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2012

2014

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2018

2020

Jahr

Fahr

leis

tung

sant

eile

PK

W

PKW-DieselPKW-Otto

Abbildung 22: PKW-Fahrleistungen insgesamt nach Antrieb


4.3 Fahrleistungen Zweiräder Zu einer eventuellen Alters- und Größenabhängigkeit der spezifischen Fahrleistungen von Zwei-rädern stehen keine Untersuchungen zur Verfügung. Es wurde in der Berechnung der Fahrleis-tungen daher unterstellt, dass die spezifischen Fahrleistungen von Mofas bzw. Motorrädern über das Alter und die Hubraumgrößen konstant sind.

4.3.1 Mofas & Kleinmotorräder Abbildung 23 zeigt das Ergebnis der Fahrleistungen von Mofas und Kleinmotorrädern (< 50 ccm) nach Schadstoffklassen. Die Fahrleistungsanteile sind wegen der von Alter und Hub-raumgröße als unabhängig angenommenen spezifischen Jahresfahrleistung gleich den Bestands-anteilen.

0

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1996

1998

2000

2002

2004

2006

2008

2010

2012

2014

2016

2018

2020

Jahr

Mio

. KFZ

-km

2008 ff2005-20082001-200488-200081-87bis 1980

Abbildung 23: Mofa-Fahrleistungen insgesamt nach Schadstoffklassen

4.3.2 Motorräder Abbildung 24 zeigt das Ergebnis der Fahrleistungen von Motorrädern nach Schadstoffklassen. Die Fahrleistungsanteile sind wegen der von Alter und Hubraumgröße als unabhängig ange-nommenen spezifischen Jahresfahrleistung gleich den Bestandsanteilen.


0

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1 000

1 500

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2 500

3 000

1980

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1990

1992

1994

1996

1998

2000

2002

2004

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2016

2018

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Jahr

Mio

. KFZ

-km

2008 ff2005-20082001-200492-200081-91vor 1980

Abbildung 24: Motorrad-Fahrleistungen insgesamt nach Schadstoffklassen

4.4 Fahrleistungen leichte Nutzfahrzeuge (LNF) Die Fahrleistungsanteile der leichten Nutzfahrzeuge nach Alter, Antrieb und Größenklassen er-geben sich wiederum aus der Bestandsstruktur nach diesen Merkmalen und den Funktionen der spezifischen Jahresfahrleistung nach Alter und Antrieb. Die Abhängigkeit der km/KFZ wurde nach (Hausberger, 1997) gewählt und basiert auf Auswertungen einer limitierten Anzahl der Pro-tokolle der jährlichen Fahrzeugüberprüfung (Abbildung 25).

Eine Abhängigkeit der spezifischen Fahrleistung von der Größenklasse (M, N I-1 bis N I-3) könnte bestehen. Dazu sind bislang jedoch keine Daten verfügbar. Daher wurde für alle Größen-klassen der LNF die selbe Fahrleistungsfunktion herangezogen.


0%

20%

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60%

80%

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120%

0 5 10 15 20 25 30

Alter [Jahre]

km/K

FZ [I

ndex

: Die

sel<

1 ja

hr =

100

%]

Diesel < 3,5tOtto < 3,5t

Abbildung 25: Alters- und Antriebsabhängigkeit der spezifischen Jahresfahrleistung von leich-

ten Nutzfahrzeugen

Die Matrix der Fahrleistungen von LNF nach Alter, Antrieb und Größenklassen ist für die Jahre 1980 bis 2020 in das Handbuch Emissionsfaktoren übertragen. Die Werte können dort ausgele-sen werden. Abbildung 26 zeigt beispielhaft die Ergebnisse der gesamten Fahrleistung von LNF nach Antrieb und Schadstoffklasse. Der Fahrleistungsanteil von LNF mit Ottomotor sinkt dabei von derzeit 7% auf 1% im Jahr 2020. Die Fahrleistungsanteile von Benzinantrieb sind wegen der niedrigeren spezifischen Jahresfahrleistung von Benzin-LNF gegenüber Diesel-LNF noch gerin-ger als die Bestandsanteile. Wie auch bei PKW sind die Bestandsanteile von Benzin und Diesel stark von der Preisdifferenz zwischen Benzin- und Dieselkraftstoff abhängig. Die Trendprognose geht davon aus, dass die derzeitige Differenz bestehen bleibt und auch sonst keine steuerlichen Nachteile für Diesel eingeführt werden.


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1967-80 Otto

Abbildung 26: LNF-Fahrleistungen insgesamt nach Schadstoffklassen und Antrieb

4.5 Fahrleistungen schwere Nutzfahrzeuge (SNF) Die Fahrleistungsanteile der schweren Nutzfahrzeuge nach Fahrzeugart, Alter, und Größenklas-sen ergeben sich wiederum aus der Bestandsstruktur nach diesen Merkmalen und den Funktio-nen der spezifischen Jahresfahrleistung nach Art, Alter und Antrieb. Die Abhängigkeit der km/KFZ wurde nach (Hausberger, 1997) gewählt und basiert auf Auswertungen von 300 Proto-kollen der jährlichen Fahrzeugüberprüfung der Bundesprüfanstalt für Kraftfahrzeuge.

Aus diesen gehen zwei deutlich unterschiedliche und eine dritte weniger deutliche Altersabhän-gigkeiten der spezifischen Jahresfahrleistungen hervor (Abbildung 27).


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Typ BTyp CDaten < 3,5tDaten 3,5-16tDaten > 16t

Abbildung 27: Altersabhängigkeit der spezifischen Jahresfahrleistung von Nutzfahrzeugen Der Typ A in Abbildung 27 ist im wesentlichen den Nutzfahrzeugen im Fernverkehr zuzuordnen (Sattelfahrzeuge und Lastzüge), wo hohe Jahresfahrleistungen auftreten und neue Fahrzeuge be-vorzugt eingesetzt werden. Der Typ B ist bei LKW bis 7,5t Gesamtgewicht typisch, und zeigt eine deutlich geringere Altersabhängigkeit. Typ B ist auch bei schweren Solo-LKW über 20 Tonnen sehr häufig zu finden. Die Ursache dürfte in dem großen Anteil von LKW für Bauarbei-ten und ähnliche Aufgaben in dieser Gewichtsklasse liegen. Typ C liegt zwischen Typ A und Typ B und charakterisiert die Altersabhängigkeit von LKW zwischen 7,5 und 15 Tonnen zuläs-sigem Gesamtgewicht. Busse sind ebenfalls dem Typ C zugeordnet.

Fahrleistungen nach Straßenkategorien Die Nutzungsmuster berücksichtigen, dass SNF unterschiedlicher Größenklassen unterschiedli-che Fahrleistungsanteile nach Innerort, Ausserort und Autobahnen haben. Die Herleitung der Fahrleistungsanteile nach Straßenkategorien beruht auf Auswertungen der ECE-Umlegungen und Modellergebnissen von GLOBEMI. Die entsprechenden Daten wurden bereits in Kap. 3.4.2 beschrieben und für die Aufteilung nach Solo-LKW und Lastzügen verwendet. Die Ergebnisse sind in den nachfolgenden Kapiteln nach SNF-Typen dargestellt.

4.5.1 Busse Bei Bussen wird nach Größenklassen und nach Art unterschieden:

Linienbus .......Bus für den städtischen Linienverkehr mit Automatikgetriebe und Stehplätzen

Reisebus.........Summe der Busse abzüglich Linienbusse

Der emissionsrelevante Unterschied der Fahrzeugkonzepte für Reisebus und Linienbus ergibt sich vor allem aus dem Getriebe (Automatik bei Linienbussen). Die Fahrzyklen sind natürlich für Reise- und Linienbusse grundsätzlich verschieden.

Abbildung 28 zeigt die Ergebnisse zu den Fahrleistungsanteilen von Bussen in Österreich. Im Handbuch Emissionsfaktoren werden die Emissionsfaktoren getrennt nach Linien- und Reise-bussen ausgegeben (außer man wählt SNF-Durchschnitt). Bei Reisebussen haben die Busse über 18t den größten Anteil, bei Linienbussen die unter 15t.


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RB > 18tRB < 18tLB Gelenk >18tLB 15-18tLB < 15t

Abbildung 28: Fahrleistungsanteile von Bussen nach Art und Größenklasse

Die Zuordnung der Fahrleistungen der Busse nach Innerort, Ausserort und Autobahn erfolgt un-terschiedlich nach Linien- und Reisebus. Abbildung 29 zeigt die zugrunde liegenden Fahrleis-tungsanteile der Busse insgesamt (ermittelt aus ECE-Verkehrszählungen und Modellrechnungen gem. Kap. 4.5). Die Fahrleistung der Linienbusse (definiert als Busse für Stadtverkehr mit Au-tomatikgetriebe und Stehplätzen) wurde gänzlich dem Innerortverkehr zugeordnet. Die verblei-benden Bus-km entsprechen den Reisebus-km entsprechend der Anteile in Abbildung 28.

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Bus Innerorts Bus Ausserorts Bus Autobahn

Abbildung 29: Fahrleistungsanteile von Bussen nach Straßenkategorien


4.5.2 Solo LKW Die Fahrleistungsanteile von Solo-LKW nach Straßenkategorien wurden wiederum aus den Auswertungen der ECE-Verkehrsumlegungen und den Modellrechnungen mit GLOBEMI abge-schätzt. Aus den Modellrechnungen geht eine Aufteilung nach maximal zulässigem Gesamtge-wicht hervor (größer/kleiner 15t). Für beide Kategorien wird ein leichter Rückgang der Auto-bahnfahranteile erwartet (Abbildung 30, Abbildung 31). Die Autobahnfahrten werden demnach zunehmend von Lastzügen und Sattelfahrzeugen getragen (Abbildung 33).

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Solo-LKW < 15t InnerortsSolo-LKW < 15t AusserortsSolo-LKW < 15t Autobahn

Abbildung 30: Fahrleistungsanteile von Solo-LKW unter 15t nach Straßenkategorien

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Solo-LKW > 15t InnerortsSolo-LKW > 15t AusserortsSolo-LKW > 15t Autobahn

Abbildung 31: Fahrleistungsanteile von Solo-LKW über 15t nach Straßenkategorien Die Fahrleistungsanteile nach Größenklassen ergeben sich aus der Bestandstruktur nach Alter und Größenklassen und den Funktionen der spezifischen Fahrleistungen. Abbildung 33 stellt die Anteile an den gesamten Solo-LKW Kilometern in Österreich dar, wie sie im Handbuch imple-mentiert ist. Wegen des großen Anteiles am Bestand haben die LKW unter 7,5t trotz geringerer


spezifischer Jahresfahrleistungen die höchsten Anteile an den gefahrenen Kilometern. Solo-LKW über 28t sind schon im Bestand Null und haben daher auch keine Fahrleistungsanteile.

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Abbildung 32: Fahrleistungsanteile von Solo-LKW nach Größenklassen Die gesamte Matrix über Alter, Größenklasse sowie Antrieb unterschieden nach Innerort, Ausse-rort und Autobahnverkehr ist im Handbuch Emissionsfaktoren für die Jahre 1980 bis 2020 imp-lementiert.

4.5.3 Sattelfahrzeuge und Lastzüge Die Fahrleistungsanteile von Lastzügen und Sattelfahrzeugen nach Straßenkategorien wurden wiederum aus den Auswertungen der ECE-Verkehrsumlegungen und den Modellrechnungen mit GLOBEMI abgeschätzt. Aus den Modellrechnungen geht keine Aufteilung nach maximal zuläs-sigem Gesamtgewicht hervor. Die Fahrleistungsanteile nach Straßenkategorien wurden daher für alle Größenklassen gleich angenommen. Die Anteile an Autobahnfahrten haben demnach leicht zu Lasten der Ausserortfahrten zugenommen (Abbildung 33). In Zukunft wird eine konstant bleibende Aufteilung der Fahrten angesetzt (kein wesentlicher Ausbau des Autobahnnetzes, Be-mautung der Autobahnfahrten).


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SZ & LZ InnerortSZ & LZ AusserortSZ & LZ Autobahn

Abbildung 33: Fahrleistungsanteile von Sattelfahrzeugen und Lastzügen nach Straßenkategorien Die Fahrleistungsanteile nach Größenklassen ergeben sich aus der Bestandstruktur nach Alter und Größenklassen und den Funktionen der spezifischen Fahrleistungen. In Abbildung 34 ist das Ergebnis für die Summe der Lastzug und Sattelfahrzeugkilometer dargestellt. Die größten Fahr-leistungsanteile haben dabei die 40-Tonner (Kategorie 34-40t).

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LZ&SZ 34 - 40 tLZ&SZ 28 - 34 tLZ&SZ < 28 t

Abbildung 34: Fahrleistungsanteile von Sattelfahrzeugen und Lastzügen nach Größenklassen


5 Validierung mittels Tunnelmessungen Die Berechnung durchschnittlicher Emissionsfaktoren für den Straßenverkehr beinhaltet eine Reihe an Unsicherheiten. Diese sind im Wesentlichen:

Auswahl einer repräsentativen Stichprobe an Fahrzeugen bzw. Motoren zur Vermessung von Emissionsfaktoren bzw. deren Datenbasis am Prüfstand. Aus Budgetgründen ist die Anzahl der vermessenen KFZ limitiert.

Modellungenauigkeiten bei der Simulation von Fahrzeugemissionen

Verwendung repräsentativer Fahrzyklen: Die Fahrzyklen (Geschwindigkeitsverlauf über der Zeit) bestimmen die Höhe der Emissionsfaktoren maßgeblich. Im Handbuch sind daher viele „typische“ Fahrzyklen enthalten, aus denen der Anwender auswählen kann. Alle im realen Verkehr vorkommenden Verkehrssituationen sind natürlich nicht abgebildet.

Flottenzusammensetzung: Wie in diesem Bericht beschrieben, basieren die Fahrleistungsan-teile, nach denen die Emissionsfaktoren der einzelnen Fahrzeugklassen zu einem mittleren Faktor zusammengesetzt werden auf Statistiken, Annahmen und Modellrechungen und bein-halten daher Unsicherheiten.

Um zu überprüfen, ob die Emissionsfaktoren trotz aller zuvor genannten Unsicherheiten die Rea-lität gut abbilden eignen sich Messungen der Schadstoffkonzentrationen in Straßentunnels. Aus der durchfahrenden Fahrzeuganzahl und der dem Tunnel zugeführten Frischluftmenge können so die Emissionsfaktoren für den Flottenmix relativ genau berechnet werden, z.B. (Sturm et.al., 2000).

Entsprechende Untersuchungen werden derzeit im Rahmen eines EU-Projektes im 5. Rahmen-programm durchgeführt (ARTEMIS, Assessment of Reliable Transport Emission Models and Inventories). Die Validierung der Emissionsfaktoren für Österreich anhand von Messungen im Plabutschtunnel bei Graz ist bereits weitgehend abgeschlossen, die Ergebnisse sind in (Hausber-ger, 2003) beschrieben. Die Ergebnisse sind hier kurz zusammengefasst.

Abbildung 35 zeigt die Ergebnisse für die durchschnittlichen Emissionsfaktoren der durch den Tunnel gefahrenen schweren Nutzfahrzeuge (Nov. 2001). Als Fahrzyklus wurde aus dem Hand-buch „Autobahn teilgebunden“ gewählt. Im Mittel aus Bergauffahrt (1% Steigung) und Bergab-fahrt (1% Gefälle) liegt das HBEFA 2.0 15% über dem Wert des HBEFA 1.2 und damit näher am Ergebnis aus der Messung im Plabutschtunnel. Die Emissionsfaktoren für 1% Steigung bzw. Gefälle wurden dabei aus den Emissionsfaktoren für ebene Fahrbahn und 2% Steigung bzw. Ge-fälle interpoliert. Die Differenz zwischen HBEFA 1.2 und 2.0 resultiert vorwiegend aus den ak-tualisierten Emissionsfaktoren (Hausberger, 2002).

Als dritte Variante sind die Emissionsfaktoren für einen im Plabutschtunnel aufgenommenen Geschwindigkeitsverlauf dargestellt. Die Emissionsfaktoren wurden dazu mit dem Modell PHEM (Hausberger, 2002) für die +/-1% Fahrbahnneigung berechnet. Alle Modelldaten (außer dem Fahrzyklus) waren gleich wie für die Berechnung der Emissionsfaktoren im HBEFA 2.0 verwendet. Auch die Flottenzusammensetzung wurde gleich gewählt. Das Ergebnis stellt somit den Emissionsfaktor für eine zusätzliche Verkehrssituation im Handbuch dar. Mit dem im Pla-butsch aufgenommenen Fahrzyklus werden auch die Emissionsfaktoren der Tunnelmessung sehr genau nachgebildet.

Die Balken „Korrektur Umgebungsbedingungen“ sind jeweils die Korrektur für die geringe Luft-feuchte und höhere Lufttemperatur im Tunnel. Die Emissionsfaktoren sind ja für einen Normzu-stand angegeben (50% Luftfeuchte und 20°C). Höhere Lufttemperaturen und vor allem geringere Luftfeuchte heben das NOx-Emissionsniveau an. Die Korrekturfunktionen wurden gemäß den


EC-Regelung für Prüfstandsmessungen verwendet. Die Korrektur erfolgte auf die im Plabutsch-tunnel gemessene Feuchte und Temperatur.

Die Grafik zeigt anschaulich den hohen Einfluss der Fahrbahnsteigung (bereits bei +/- 1%) auf die Emissionsfaktoren von schweren Nutzfahrzeugen. Speziell die Kombination von Steigungen bzw. Gefälle mit einem Fahrzyklus kann erhebliche Unterschiede im Resultat bewirken. Im Fall des Plabutschtunnel waren die im HBEFA verfügbaren Fahrzyklen für die aktuelle Situation nicht sehr passend („Autobahntunnel“ ist ja nicht als Verkehrssituation im Handbuch). Die Ver-wendung des im realen Verkehr aufgenommenen Zyklus führt hier zu 17% höheren NOx-Emissionen.

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HBEFA 1.2 HBEFA 2.0 PHEM + Plabutsch-Zyklus

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HBEFA 1.2 HBEFA 2.0 PHEM + Plabutsch-Zyklus

Emis

sion

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[g/k

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Basiswert

Tunnelmessung

Korrektur (Umgebungsbedingungen)

Korrektur (Umgebungsbedingungen)

Abbildung 35: Vergleich der Emissionsfaktoren für schwere Nutzfahrzeuge aus den Tunnel-messungen und dem Handbuch Emissionsfaktoren (Version 1.2 = alt, Version 2.0 = neu)

Abbildung 36 vergleicht die aus den Emissionsfaktoren und dem Verkehrsaufkommen berechne-ten NOx-Konzentration im Plabutschtunnel mit den Messwerten für eine Periode von 8 Tagen. Die berechnete Konzentration stammt dabei aus PKW, Solo-LKW, Sattelfahrzeugen und Last-zügen sowie Reisebussen. Die Emissionsfaktoren für die schweren Nutzfahrzeug wurden dabei mit dem im Plabutsch aufgenommenen Fahrzyklus berechnet, für PKW wurde Autobahn teilge-bunden gemäß HBEFA eingesetzt. Die Flottenzusammensetzungen nach Antrieb und Größen-klassen wurden gemäß den im HBEFA 2.0 implementierten Daten gewählt.

Die sehr gute Übereinstimmung lässt vermuten, dass die Emissionsfaktoren trotz der bestehen-den Unsicherheiten die Realität relativ gut abbilden. Allerdings ist bei sehr hohen Genauigkeits-ansprüchen eine detaillierte Simulation sinnvoll, die das tatsächliche Fahrverhalten im abzubil-denden Gebiet berücksichtigt. Dies ist in Übereinstimmung mit dem Handbuch möglich, da das Modell PHEM auch zur Erstellung der Emissionsfaktoren von SNF im HBEFA 2.0 eingesetzt wurde.


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NOx AQM [mg/m³] NOx Simulation [mg/m³]

Abbildung 36: Vergleich der aus den Emissionsfaktoren berechneten NOx-Konzentration im

Plabutschtunnel mit den Messwerten für eine Periode von 8 Tagen

6 Literatur BUWAL: Luftschadstoffemissionen des Straßenverkehrs 1950 - 2010; Schriftenreihe Umwelt

Nr. 255, Luft; Bern, 1995

CORINAIR: Athmospheric Emission Inventory Guidebook, a Joint EMEP/CORINAIR; Euro-pean Environment Agency, Copenhagen, Feb. 1996

EG (auch EWG oder EWR): Richtlinien zur Angleichung der Rechtsvorschriften der Mitglied-staaten über Maßnahmen gegen die Verunreinigung der Luft durch Emissionen von Kraftfahr-zeugen (70/156/EWR, 74/290/EWG,...93/59/EWG, 94/12/EWG) Amtsblatt der Europäischen Gemeinschaften, verschiedene Ausgaben, Brüssel

Hausberger St., Rexeis M., Rodler J., Sturm P., Aktuelle Emissionsfaktoren für schwere Nutz-fahrzeuge, ÖIAZ, (04/2003), 114 – 119

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Hausberger S. et.al.: Update of the Emission Functions for Heavy Duty Vehicles in the Hand-book Emission Factors for Road Traffic; Institute for Internal Combustion Engines and Ther-modynamics; Graz December 2002-3

Hausberger S. et.al.: Emission Factors for HDV and Validation by Tunnel Measurements; 11th International Symposium on Transport and Air Pollution; Report of the Institute for Internal Combustion Engines and Thermodynamics Volume 81; ISBN 3-901351-59-0; Conference Pro-ceedings Volume I; page 93-100 ; Graz 2002-1


Hausberger S.: Globale Modellbildung für Emissions- und Verbrauchsszenarien im Verkehrssek-tor (Global Modelling of Scenarios Concerning Emission and Fuel Consumption in the Trans-port Sector); Dissertation am Institut für Verbrennungskraftmaschinen und Thermodynamik der TU-Graz; Graz, 1997

Keller: Keller M. et al.: Luftschadstoffemissionen des Straßenverkehr 1950-2020; Schriftenreihe Umwelt Nr. 255; Bundesamt für Umwelt, Wald und Landschaft (BUWAL); Bern, 1995

BMWA: Energiestatistik Österreich; Jahrgänge 1950 bis 2002

ÖSTAT-1: Güterverkehrsstatistik; Wien; verschiedene Jahrgänge

Sammer G., Fallast K., Lamminger R., Röschel G., Schwaninger Th.: Mobilität in Österreich 1983-2011; Österreichischer Automobil-, Motorrad- und Touring Club; Graz, Wien 1990

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Steierwald G., Fußeis W.: Auswertung der händischen Straßenverkehrszählungen 1990 auf Bun-desstraßen; vorläufige Ergebnisse; Bundesministerium für wirtschaftliche Angelegenheiten, Ös-terreichisches Statistisches Zentralamt, Bundesstraßenverwaltung; Wien, 1991

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Aktualisierung der Datengrundlagen zum Handbuch ......Fahrleistungsanteile der Kfz-Kategorien hat, sind im Handbuch die mittleren Verkehrszusam mensetzungen für Österreich bereits