Euro 7 Kampf gegen den Feinstaub beim Bremsen

Quelle: sp-x, ro

Im Frühjahr dürfte es erste konkrete Vorschläge zur kommenden Abgasnorm Euro 7 geben. Die wird wohl auch den Feinstaub ins Visier nehmen, der beim Bremsen entsteht. Technische Lösungen dafür gibt es bereits.

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Schläuche an den Bremsbelägen transportieren bei der Tallano-Lösung den Feinstaub der Bremsen in einen Filter.
Schläuche an den Bremsbelägen transportieren bei der Tallano-Lösung den Feinstaub der Bremsen in einen Filter.
(Tallano)

Im Frühjahr will die EU-Kommission einen konkreten Entwurf zur künftigen Abgasnorm Euro 7 vorlegen. Das wahrscheinlich 2025 in Kraft tretende Regelwerk dürfte Kfz-Herstellern unter anderem auferlegen, die Feinstaubemissionen von Autos weiter zu senken. Da Antriebe inzwischen sauberer und die Feinstäube aus dem Verbrennungstrakt weniger geworden sind, steigt relativ gesehen der Anteil des Abriebs von Reifen und Bremsen in der Gesamtemission.

Nun dürfte die EU im Rahmen des Green Deals das Thema der erweiterten Emissionen von Automobilen in den Mittelpunkt ihrer Euro-7-Pläne rücken und damit den Kampf gegen Feinstaub auf Reifen und Bremsen ausweiten. Speziell für letztere wurden einige Lösungen bereits zur Serienreife entwickelt. Größere Verbreitung werden sie allerdings erst finden, wenn das verbindliche Regelwerk der EU ihren Einsatz auch wirklich erfordert. Die Zulieferindustrie wittert ein entsprechend großes Geschäft und bringt sich bereits in Stellung, den OEMs passende Lösungen zu unterbreiten.

Französischer Staubsauger für den Bremsstaub

Zu den Profiteuren von Euro 7 könnte das Unternehmen Tallano aus Frankreich mit seiner Absaugtechnik Tamic zählen. Die Idee zu dieser Lösung kam Firmengründer Christophe Rocca-Serra, als er sich bei Kundenbesuchen über schmutzige Felgen an seinem Auto ärgerte. Von 2012 an arbeitete er mit einem Freund daran, das Schmutzproblem anzugehen. Dabei zeigte sich schnell: Der Feinstaub der Bremsen ist weniger ein ästhetisches als vielmehr ein gesundheitliches Problem.

Die Lösung für beides ist eine aktive Absaugtechnik, die den Staub in den Bremsen direkt im Augenblick der Entstehung einfängt. Die Bremsbeläge müssen hierfür über einen Absaugkanal verfügen, der über einen Schlauch mit einem Ministaubsauger verbunden wird. Im Motorraum befindet sich eine elektrisch angetriebene Turbine, die während der Bremsvorgänge den Saugdruck erzeugt, um den Feinstaub in einen Filter zu leiten. Bis zu 90 Prozent das Bremsstaubs sollen so durch das Tamic-Prinzip absorbiert werden, was zugleich für einen deutlichen Rückgang der gesamten Feinstaubemissionen sorgt.

Das Tamic-System kann laut Hersteller in herkömmliche Bremsanlagen integriert werden und könnte so einen erheblichen Beitrag zur Reduzierung der Feinstaubemissionen im Straßenverkehr leisten. Es gibt keinen nennenswerten Anstieg der ungefederten Massen, und der Wartungsaufwand ist gering. Alle 30.000 Kilometer muss der Filter gewechselt werden. Die Mehrkosten für den Autohersteller sollen durchschnittlich rund 150 Euro pro Auto betragen.

Auch wenn die Kosten moderat erscheinen mögen, gibt es bislang noch keinen Bremsen- oder Autohersteller, der das Tamic-System nutzt. Doch mit Euro 7 steigt der Druck, Feinstaub zu reduzieren – das spielt Tallano in die Karten. 2021 hat das schon etwas in die Jahre gekommene Start-up eine weitere Finanzierungsrunde erfolgreich abgeschlossen und führt aktuell mit verschiedenen Unternehmen Gespräche.

Passiver Bremsstaubfilter von Mann+Hummel

Ein weiteres Konzept, mit dem sich der Abrieb einfangen lässt, hat der deutsche Filterspezialist Mann+Hummel bereits 2017 vorgestellt. Es handelt sich um ein passives Filtersystem, bei dem sich die Feinstäube in einem Gehäuse an der Oberseite der Scheibenbremse sammeln. Der Filter aus einem Metallfaservlies sitzt direkt am Bremssattel und fängt die Partikelemission unmittelbar an der Bremse auf. Er passt laut Hersteller in jeden vorhandenen Bauraum und lässt sich an unterschiedliche Bremsengrößen und -konzepte anpassen. Besonderer Vorteil: Das Konzept benötigt keine Schläuche und Saugvorrichtungen.

Noch besser freilich wäre es für die Umwelt, wenn bei der Bremsung erst gar kein oder deutlich weniger Feinstaub entstehen würde. An diesem Ziel arbeitet die Industrie mit unterschiedlichen Methoden.

Traditionelle Scheibenbremsen lassen sich beispielsweise durch weiterentwickelte Werkstoffe und Beschichtungen abriebfester gestalten. Ein Beispiel dafür ist die Bremsscheibe i-Disc des deutschen Herstellers Buderus Guss, die bereits heute die Feinstaubemissionen von Pkw-Bremsen auf Euro-7-Niveau senken kann. Möglich macht dies eine im Kern normale Grauguss-Bremsscheibe, auf die jedoch eine Hartmetallschicht und optional Titancarbid aufgebracht wird. Die so entstandene Oberfläche ist sehr hart und damit besonders abriebfest. 80 bis 90 Prozent weniger Feinstaubemissionen sollen dadurch anfallen, was in etwa dem Niveau der Lösung von Tallano entspricht.

Anders als diese ist die i-Disc schon einige Jahre am Markt und aktuell für einige Modelle von Audi und Porsche als Option verfügbar. Beim Porsche Taycan kostet sie als „Surface Coated Brake“ stattliche 3.000 Euro Aufpreis. Entwickelt wurde diese erste i-Disc-Generation ohnehin nicht vordergründig zur Feinstaubreduzierung, sondern als Performance-Bremse, die als günstige Alternative zur deutlich teureren Keramikbremse angeboten wird. „Neben Vorteilen in der Performance, bei den Feinstaubemissionen und dem Korrosionsverhalten bietet die i-Disc eine deutlich längere Haltbarkeit. Sie kann als Lebensdauerbauteil ausgelegt werden und leistet somit einen Beitrag zur Nachhaltig- und Wirtschaftlichkeit des Fahrzeugs über dessen Lebenszeit“, betont Olaf Ley, Leiter Vertrieb und Anwendungsentwicklung des Zulieferers, der im hessischen Breidenbach ansässig ist.

Die Trommelbremse erlebt ihr Comeback

Die verringerten Feinstaubemissionen wurden für die beschichteten Bremsen marketingtechnisch jedoch bisher kaum berücksichtigt. Das will Buderus Guss bei der i-Disc II ändern. Aktuell hat diese neue Generation die Vorentwicklung verlassen. Zudem führt das Unternehmen mit ersten Kunden Gespräche hinsichtlich einer Serienentwicklung vor allem auch im Hinblick auf Euro 7.

Für die neue Generation gibt es zudem ein weniger kostspieliges Beschichtungsverfahren. Das Unternehmen bietet einen Baukasten mit verschiedenen Varianten an, darunter eine Performance-Variante, eine Advanced-Variante für leistungsstarke Verbrenner und Hybridfahrzeuge sowie eine E-Mobilitätsvariante mit einschichtiger Beschichtung für E-Fahrzeuge. Hier liegt der Fokus auf Korrosionsschutz. Konkrete Preise nennt Ley keine, doch sollen die aufwendig beschichteten Scheibenbremsen wohl zwei- bis dreimal teurer als konventionelle Graugussscheiben sein.

Eine andere, bereits in Serienproduktion befindliche staubarme Bremstechnik ist die gute alte Trommelbremse. Bei Kleinwagen war sie ja nie aus der Mode geraten, und nun erlebt sie mit der ID-Baureihe von Volkswagen ein Comeback in den höheren Fahrzeugklassen. Gegenüber der Scheibenbremse weist sie ein geringeres Restmoment auf, sprich, sie „schleift“ weniger und gibt so weniger Feinstaub ab. Der weitaus größere Effekt ist allerdings, dass der Abrieb in der Trommel bleibt und nicht in die Umwelt gelangt.

Eine weitere Möglichkeit, die Produktion von Feinstaub zu verringern, sind elektromechanische Bremsen. Diese werden vor allem für den Einsatz an der Hinterachse entwickelt und haben den Vorteil, dass die Bremsbeläge in Ruhestellung nicht die Scheibe berühren und deshalb bei normaler Fahrt nicht schleifen.

Vollkommen verschleiß- und damit staubfrei arbeitet die elektrische Bremse. Was das ist? Nun, bei Elektroautos und Plug-in-Hybriden wird das Fahrzeug durch die Umwandlung von Bewegungsenergie in elektrischen Strom – die sogenannte Rekuperation – verzögert. Bei normaler Fahrweise muss die Reibungsbremse deshalb fast nie in Aktion treten. Ihr Lebensende markiert deshalb oft nicht mehr die Abnutzung, sondern die Korrosion.

Schlechte Chancen für neuartige Bremsenkonzepte

Während die bislang genannten Techniken bereits im Serieneinsatz sind oder gute Chancen auf eine Produktionsaufnahme haben, sind die Hürden für alternative Bremsenkonzepte deutlich höher. Beispielsweise entwickelt das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) im Rahmen des Projekts „Zedu-1“ eine mechanische Scheibenbremse mit Ölbad-Lagerung. Das geschlossene System soll den Abrieb sogar zu 100 Prozent herausfiltern. Und Continental hat vor ein paar Jahren das „New Wheel Concept“ mit Aluminiumbremsscheibe vorgestellt, das physikalisch zwar vielversprechend war, aber bei den Fahrzeugherstellern durchfiel.

Größere Änderungen am Fahrzeugkonzept, wie sie bei solchen Konstruktionen nötig wären, haben die OEMs eben nicht so gerne. Trotzdem ist die Frage spannend, ob sie eventuelle Limits für die motorferne Feinstaubemission allein mit der Optimierung der bekannten Bremstechnik erfüllen können oder ob es eine Staubfilterung wie die von Tallano oder Mann + Hummel brauchen wird.

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