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26.05.2017 | Fahrzeugtechnik | Im Fokus | Onlineartikel

WLTP und NEFZ im Vergleich

Autoren:
Angelina Hofacker, Christiane Köllner

Reproduzierbar, vergleichbar und näher an der Praxis: Der Prüfzyklus WLTP soll Emissions- und Verbrauchsstandards für die Zulassung neuer Fahrzeugmodelle in der EU werden. Eine Analyse der Unterschiede zum NEFZ.

Der derzeit noch gültige Neue Europäische Fahrzyklus (NEFZ) steht seit Jahren in der Kritik. Die Schere zwischen gemessenen Werten am Prüfstand und dem realen Verbrauch klafft zu weit auseinander, mahnen Organisationen wie die Deutsche Umwelthilfe (DUH) und der International Council on Clean Transportation (ICCT). Diese Diskrepanz soll der von den Vereinten Nationen entwickelte weltweit harmonisierte Prüfzyklus (WLTC; Worldwide Harmonized Light‐Duty Vehicles Test Cycle) mit neuen Testprozeduren (WLTP; Worldwide harmonized Light Vehicle Test Procedures) künftig schmälern.

Unterschiedliche Fahrzeugklassen und reale Fahrprofile als Basis

Um das zu erreichen, wurde für die Entwicklung des WLTP eine Vielzahl echter Fahrdaten verwendet – erhoben im Alltagsbetrieb auf der Straße, erläutert Pascal Mast, Leiter des Abgas-Labornetzwerks des TÜV Süd. Für die Verbrauchs- und Emissionsermittlung werden die Fahrzeuge in drei Gewichts-/Leistungsklassen eingeteilt: bis 22 Watt pro Kilogramm, bis 34 Watt pro Kilogramm und ab 35 Watt pro Kilogramm. In der EU übliche Fahrzeuge gehören fast ausschließlich der Klasse drei an. Die Klasse drei ist wiederum zweigeteilt in Fahrzeuge mit einer Höchstgeschwindigkeit über oder unter 120 km/h. Beim NEFZ gibt es keine Klasseneinteilung. 

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Testverfahren

Die Begrenzung ausgestoßener Schadstoffe erfordert deren realistische und möglichst vergleichbare Messung. Zur Messung stehen Motorenprüfstände und Rollenprüfstände mit Geräten zur Messung der Abgasbestandteile zur Verfügung. Zum besseren …


Höhere Geschwindigkeiten und längere Prüfzeit

Auch anders als beim bisherigen Standard sind die Geschwindigkeiten. Wurden beim NEFZ höchstens 120 km/h gefahren, werden die Fahrzeuge für den WLTP auf über 130 km/h beschleunigt. Gemessen wird in vier Phasen: bis 60, bis 80, bis 100 und über 130 km/h. Die Durchschnittsgeschwindigkeit liegt mit knapp 47 km/h gut ein Drittel höher. Zudem ist der neue Zyklus mehr als doppelt so lang: rund 23 statt 11 Kilometer. Die Testprozedur dauert 30 Minuten, während es beim NEFZ nur 20 Minuten waren.

Fahrzeugspezifische Schaltpunkte

″Während im NEFZ die Schaltpunkte für manuelle Getriebe in Abhängigkeit der Geschwindigkeit vorgegeben werden, besteht im WLTP die Möglichkeit, deutlich früher in höhere Gänge zu wechseln″, erklärt Professor Ferit Küçükay, Direktor des Instituts für Fahrzeugtechnik der TU Braunschweig im Report WLTP heizt die CO2-Debatte an in der ATZ 7-8/2014. Dadurch verringern sich die Nachteile für sportlich abgestimmte Handschaltgetriebe mit besonders hohen Übersetzungsverhältnissen in den unteren Gängen.

Das erfordert allerdings technische Spezifikationen zur Festlegung der fahrzeugindividuellen Schaltpunkte. Diese müssen für jedes einzelne Fahrzeug aus einer Vielzahl von Werten errechnet werden. Dazu gehören beispielsweise der Leistungsverlauf über das gesamte Drehzahlband und die Fahrzeugmasse plus Sonderausstattung und Fahrer. ″Die Schaltpunkte auszurechnen, ist komplex. Hinzu kommt, dass wir viele Angaben nur direkt vom Hersteller bekommen″, sagt Pascal Mast. Er sieht den hohen Zeitaufwand kritisch. Das Prozedere sollte seines Erachtens vereinfacht werden, um falsche Messergebnisse zu vermeiden.

Bestimmte Schadstoffe nur im realen Fahrbetrieb messbar

Der WLTP soll für mehr Praxisnähe und bessere Vergleichbarkeit in vielen Bereichen wie Verbrauch und Emissionen sorgen. Auch die Industrie unterstützt diese Bestrebung. 

Wir gehen davon aus, dass Regelungen wie Real Driving Emissions und WLTC die reale Situation besser widerspiegeln werden, als es die heutigen Zyklen tun″, erklärt zum Beispiel Rainer Jückstock, Co-CEO der Federal-Mogul Corporation sowie CEO des Powertrain-Segments, im Interview "Ende der Entwicklungsmöglichkeiten bei Weitem nicht in Sicht" aus der MTZ 6/2014.

Einige Schadstoffe können aber nur unter realistischen Fahrbedingungen gemessen werden wie etwa Stickoxide (NOx), erklären die Experten vom TÜV Süd. Dafür werden bereits heute versuchsweise portable Emissionsmessgeräte (PEMS) eingesetzt. Sie werden zuvor am Fahrzeug installiert, um Messungen im realen Fahrbetrieb auf einer festgelegten Strecke durchzuführen. Ab September 2017 müssen neue Modelle von Kraftfahrzeugen eine Emissionsprüfung unter realen Fahrbedingungen (RDE; Real Driving Emissions) ergänzend zum WLTP bestehen. 

Die Europäische Kommission hat die RDE-Gesetzgebung in vier Maßnahmenpaketen eingeführt, erklärt Martin Westerhoff in seinem kurzen Artikel Vom Prüfstand auf die Straße aus der MTZ 6/2017. Im Mai 2015 sei mit dem ersten Paket der Beschluss gefallen, PEMS einzusetzen und in 2016 eine Monitoring-Phase zu starten, die bis einschließlich August 2017 andauere, so Westerhoff. Im Februar 2016 habe das zweite Paket die Restriktionen für Stickoxide (NOx) und Rahmenbedingungen für die RDE-Tests festgelegt. Im Dezember 2016 habe das dritte Paket ein Limit für die Partikelanzahl (PN) hinzugefügt, ebenso einen Test mit Kaltstart und Regeln für Hybridfahrzeuge. Das vierte Paket, das im Dezember 2017 veröffentlicht werden soll, wird RDE-Tests von bereits im Feld befindlichen Fahrzeugen vorschreiben, die von den EU-Mitgliedsstaaten durchgeführt werden müssen.

Auswirkungen des WLTP auf CO2-Grenzwertvorgaben

WLTP soll schrittweise ab September 2017 eingeführt werden und löst in Europa den NEFZ als Standard für die Zulassung neuer Fahrzeugmodelle ab. "Bis 2020 sollen der NEFZ und der WLTC für unterschiedliche Zwecke parallel eingesetzt werden", schreibt Springer-Autor Kai Borgeest im Kapitel Testverfahren aus dem Buch Manipulation von Abgaswerten. Bedenklich sei eine Umrechnung zwischen beiden Verfahren, da diese kaum vergleichbar seien.

Die Herausforderung: Der ab 2020 geltende CO2-Grenzwert von 95g/km beruht auf dem alten NEFZ-Verfahren. Nach Änderung des Prüfverfahrens müsste dieser Grenzwert wohl angepasst werden. Die EU plant daher eine Umrechnung auf die neuen Bedingungen des WLTP-Standards. Der ICCT hat bereits Berechnungen angestellt, wie sich der Wechsel zu dem neuen Zyklus auswirken könnte: Demnach vermutet das Institut, dass der CO2-Grenzwert von 95 g/km (NEFZ) 100 beziehungsweise 102 g/km beim WLTP-Zyklus entspricht, abhängig von der Temperatur bei der der Motor gestartet wird.

Wie wirkt sich der WLTP auf die Kfz-Steuer aus?

Die nach WLTP ermittelten CO2-Werte sollen zunächst ab dem 1. September 2017 bei der Genehmigung neuer Fahrzeugtypen verbindlich werden, wie das Sechste Gesetz zur Änderung des Kraftfahrzeugsteuergesetzes derzeit vorsieht. Alte daraus errechnete Werte nach NEFZ sollen noch in Fahrzeugpapieren zusätzlich ausgewiesen werden. Ab dem 1. September 2018 müssten die Werte nach WLTP bei erstmaliger verkehrsrechtlicher Zulassung von Personenkraftwagen vorliegen. Die Automobilhersteller seien daher verpflichtet, auch alle auf dem Markt befindlichen Fahrzeugmodelle zusätzlich nach WLTP prüfen zu lassen, wenn diese weiter produziert werden und in den Verkehr kommen sollen. Es sei absehbar, dass damit bereits kurz nach der Verkündung der europarechtlichen Vorschriften voraussichtlich Mitte 2017 begonnen wird.

Der 1. September 2018 ist auch der Stichtag zur Anwendung der nach WLTP ermittelten CO2-Werte für die Kraftfahrzeugsteuer, die sich neben dem Hubraum zusätzlich nach dem CO2-Ausstoß eines Pkw bemisst. Nur erstmals zugelassene Personenkraftwagen werden ab dem 1. September 2018 betroffen sein; davor zugelassene demzufolge nicht. Da der WLTP realitätsnäher sein wird, ist anzunehmen, dass der Normverbrauch höher ausfällt als im NEFZ. Der Automobilindustrieverband VDA geht von einer Differenz von 15 bis 20 Prozent aus. Tarifänderungen beispielsweise am Steuersatz für CO2 (2 Euro je 1 g/km), am aktuell steuerfrei bleibenden Teil vom CO2-Wert (95 g/km) oder durch Umrechnungsfaktoren seien im Änderungsgesetz indes nicht vorgesehen, gibt das Bundesministerium der Finanzen bekannt.

Globaler Emissions- und Verbrauchsstandard

Mit dem WLTP streben die Vereinten Nationen einen weltweit verbindlichen Standard an. Mit dabei sind bisher die EU-28, Australien, China, Indien, Japan, Norwegen, Süd-Korea, Russland, Südafrika, die Türkei und Moldawien.

Neuer Zyklus WLTP in der Übersicht


WLTPNEFZ
Starttemperatur
kaltkalt
Zykluszeit
30 min20 min
Standzeitanteil
13 %25 %
Zykluslänge
23,25 km
11 km
Geschwindigkeit
mittel: 46,6 km/h – maximal: 131 km/h
mittel: 34 km/h – maximal: 120 km/h
Antriebsleistung
mittel: 7 kW – maximal: 47 kW
mittel: 4 kW – maximal: 34 kW
SchaltungFahrzeugspezifischFixe Schaltpunkte
Einfluss Sonderausstattung und Klimatisierung
Sonderausstattungen werden für Gewicht, Aerodynamik und Bordnetzbedarf (Ruhestrom) berücksichtigt. Keine Klimaanlage.
Wird gegenwärtig nicht berücksichtigt.
RDE (Real Driving Emissions)janein
FahrzeugklasseneinteilungDrei Gewichts-/Leistungsklassen: bis 22 Watt pro Kilogramm, bis 34 Watt pro Kilogramm und ab 35 Watt pro Kilogramm
keine

Quelle: VDA, eigene Recherche

RDE-Regulierung - Termine und Konformitätsfaktor


Konformitätsfaktor

Inkrafttreten



Messtoleranz von PEMS-Geräten (derzeit 0,5) ist
in den Faktoren bereits eingerechnet

Neue Typen: alle Modelle, die nach dem genannten Datum neu typgenehmigt werden; alle Neuzulassungen: alle Fahrzeuge, die nach dem genannten Datum neu zugelassen werden; leichte Nutzfahrzeuge jeweils ein Jahr später




Neue Typen

Alle Neuzulassungen
1. Schritt
2,1 (NOx)
1,5 (PN)
September 2017
September 2019
2. Schritt
1,5 (NOx)
unter 1,5 (PN)
Januar 2020
Januar 2021

Quelle: VDA, eigene Recherche


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