Leerlaufreduzierung

Leerlaufreduzierung beschreibt Technologien und Verfahren, die die Leerlaufzeiten von Motoren minimieren. Die Vermeidung von Leerlaufzeiten bietet zahlreiche Vorteile, darunter Einsparungen bei Kraftstoff- und Wartungskosten, eine längere Fahrzeuglebensdauer und die Verringerung schädlicher Emissionen. Ein im Leerlauf laufender Motor verbraucht nur so viel Energie, wie für den Betrieb des Motors und seiner Nebenaggregate erforderlich ist, und stellt daher keine nutzbare Leistung für den Antriebsstrang bereit .

Bei Frachtschiffen entfällt die Notwendigkeit, die Schiffsmaschinen im Hafen zur Energiegewinnung laufen zu lassen, durch Techniken, die zusammenfassend als „Kaltbügeln“ bezeichnet werden .

Leerlaufreduzierungsanlagen dienen dazu, den Energieverbrauch von im Leerlauf laufenden Lkw, Lokomotiven oder Pkw zu senken. Wenn der Motor eines Fahrzeugs nicht zum Antrieb benötigt wird, kann er vollständig abgeschaltet werden – wodurch Kraftstoff gespart und Emissionen reduziert werden –, während andere Funktionen wie Zubehör und Beleuchtung über eine separate Stromquelle versorgt werden . Jährlich werden durch lange Leerlaufzeiten von Lkw- und Lokomotivmotoren 11 Millionen Tonnen Kohlendioxid , 200.000 Tonnen Stickoxide und 5.000 Tonnen Feinstaub in die Luft freigesetzt. ^{[ 1 ]}

Es gibt weitere Technologien ^{[ 2 ]} , die den Kraftstoffverbrauch für die Heizung oder Kühlung der Fahrerkabine im herkömmlichen nächtlichen Leerlauf reduzieren können. Diese können batterie- oder benzinbetrieben sein, verbrauchen aber in beiden Fällen weniger Kraftstoff, schonen den Motor und reduzieren oder eliminieren Emissionen. ^{[ 3 ]} Andere Fahrzeuge, darunter Polizei-, Militär-, Service-, Übertragungswagen, Feuerwehr-, Rettungs- und Hubarbeitsbühnen, können mit mobilen Leerlaufstromsystemen ausgestattet werden, die einem Akku ähneln . Die Systeme werden üblicherweise im Kofferraum installiert und können bis zu 10 Stunden zusätzliche Energie für den Gerätebetrieb ohne Motorstart bereitstellen. Im Einsatz bei Polizei und Militär erhöht diese Leerlaufstromtechnologie die Einsatzfähigkeit durch längere Einsatzzeiten und verbesserte Lageerkennung und Sicherheit.

Die Reduzierung von Leerlaufzeiten ist ein schnell wachsender Trend in der US-amerikanischen Bundes-, Landes-, Kommunal- und Flottenpolitik. Leerlauf trägt erheblich zu den jährlichen Treibhausgasemissionen des Verkehrssektors bei. Das US-Energieministerium unternimmt im Rahmen des Programms für Energieeffizienz und erneuerbare Energien große Anstrengungen, das öffentliche Bewusstsein für die Senkung des Erdölverbrauchs zu schärfen; die Reduzierung von Leerlaufzeiten ist eine der Methoden. Das Datenzentrum für alternative Kraftstoffe und fortschrittliche Fahrzeuge (Alternative Fuels and Advanced Vehicles Data Center) ist eine zuverlässige Informationsquelle zu Methoden der Leerlaufreduzierung wie kraftstoffbetriebenen Heizungen, Hilfsaggregaten und der Elektrifizierung von Raststätten. ^{[ 4 ]}

Im öffentlichen Sektor ist Leerlauf üblich. Polizisten, Mitarbeiter des Bauhofs, Feuerwehrleute und Rettungssanitäter, die städtische Fuhrparkfahrzeuge bedienen, lassen diese im Leerlauf laufen, um ihren Dienst zu verrichten und dabei ihre Ausrüstung bedienen zu können. Die dadurch entstehenden Emissionen tragen dazu bei, dass US-amerikanische Pkw, leichte Lkw, mittelschwere Lkw und schwere Nutzfahrzeuge jährlich über 6 Milliarden Gallonen Diesel und Benzin verbrauchen – und das, ohne sich überhaupt zu bewegen. Angesichts der stetig steigenden Kraftstoffpreise besteht eine große Herausforderung im Fuhrparkmanagement darin, die Einsatzfahrzeuge für die Öffentlichkeit einsatzbereit zu halten und gleichzeitig das Budget einzuhalten. Die Reduzierung von Leerlaufzeiten verringert zudem den Ausstoß von Kohlendioxid, einem der Hauptfaktoren der globalen Erwärmung. ^{[ 5 ]} Schätzungen zufolge verbraucht ein Pkw mit einem 3-Liter-Motor 1,5 Liter Benzin pro Stunde Leerlauf und erzeugt etwa 0,5 kg CO₂ _alle 10 Minuten. ^{[ 6 ]}

Die Reduzierung des Leerlaufs ist besonders wichtig für Fahrzeuge im dichten Verkehr und Lkw an den geschätzten 5.000 Raststätten in den USA. ^{[ 7 ]} Viele Hybridfahrzeuge nutzen die Leerlaufreduzierung, um im Verkehr einen geringeren Kraftstoffverbrauch zu erzielen. Die US-amerikanische Flotte von rund 500.000 Fernverkehrs-Lkw ^{[ 8 ]} verbraucht jährlich über 3,8 Milliarden Liter (1 Milliarde US-Gallonen; 0,83 Milliarden britische Gallonen) Dieselkraftstoff . ^{[ 9 ]} Die Transportbranche hat die Auswirkungen des Leerlaufs auf Motoren hinsichtlich Wartungs- und Verschleißkosten analysiert. Längerer Leerlauf führt zu stärkerem Öl- und Ölfilterverschleiß und erhöht den Bedarf an häufigeren Öl- und Filterwechseln. Ebenso steigt mit zunehmender Leerlaufzeit die Wahrscheinlichkeit einer Motorüberholung. Die Transportbranche schätzt die Kosten für Lkw-Besitzer durch langen Leerlauf auf 1,13 US-Dollar pro Tag, basierend auf den häufigeren Ölwechseln und den früheren Überholungskosten. Dienste wie AireDock , IdleAire und Shorepower ^{[ 10 ]} bieten Lkw-Fahrern an Raststätten Strom für ihre Pausen, da sie ihre Motoren sonst während der vorgeschriebenen Ruhezeiten im Leerlauf laufen lassen müssten. Da das US-Verkehrsministerium vorschreibt, dass Lkw-Fahrer nach elf Stunden Fahrt zehn Stunden Ruhezeit einlegen müssen, parken sie oft mehrere Stunden an Raststätten. Häufig lassen sie während dieser Ruhezeit ihre Motoren im Leerlauf laufen, um die Klimaanlage oder Heizung in ihren Schlafkabinen zu betreiben oder um elektrische Geräte wie Kühlschränke oder Fernseher zu nutzen.

Das Problem des Leerlaufs tritt am häufigsten bei schweren Dieselmotoren auf, da diese den größten Anteil am Leerlaufverbrauch haben. Ein Beispiel: Schulbusfahrer lassen an einem kalten Morgen den Motor vorwärmen, um die Fahrgastzelle bei ihrer Rückkehr zu heizen. Dies verdeutlicht zwei Hauptgründe für Leerlauf: die Einstellung des Fahrers und das Bedürfnis der Fahrgäste nach Komfort. Diese Leerlaufzeit kann als übermäßig angesehen werden, wobei die Definition und Regulierung von übermäßigem Leerlauf je nach Region unterschiedlich ausfällt.

Die Politik auf Bundesebene konzentriert sich verstärkt auf Forschung und Entwicklung von Technologien, wirtschaftliche Anreize und Aufklärung . Das Energieministerium (DOE) fördert mehrere Unternehmen bei der Entwicklung neuer Technologien zur Leerlaufreduzierung mit dem Ziel, diese Technologien in die Produktionslinie zu integrieren oder sie gegebenenfalls als Option beim Händler anzubieten. ^{[ 11 ]} Auch die Umweltschutzbehörde (EPA) verfolgt verschiedene Ansätze zur Reduzierung des Leerlaufverbrauchs. Die EPA hat die SmartWay Transport Partnership ins Leben gerufen , die Informationen über verfügbare Technologien zur Leerlaufreduzierung, mögliche Strategien zur Leerlaufreduzierung und Finanzierungsmöglichkeiten für entsprechende Projekte bereitstellt. Das Programm dient auch als eine Art EnergyStar -Programm und vergibt ein Label an Unternehmen, die sich verpflichten, die Umweltbilanz ihrer Gütertransporte zu verbessern. ^{[ 12 ]} Die EPA führt die nationale Kampagne „Saubere Schulbusse“ durch, die den Dieselverbrauch von Schulbussen landesweit senken soll. Mehrere Regionen erhielten Fördermittel in Millionenhöhe für Projekte, darunter auch Pilotprojekte zur Leerlaufreduzierung.

Verschiedene Bundesstaaten und Kommunen haben Gesetze zum Thema Leerlauf erlassen. Einige dieser Gesetze sind strenger als andere. In 31 Bundesstaaten gibt es derzeit Regelungen gegen Leerlauf. Kalifornien hat dabei die meisten Vorschriften. Das California Air Resources Board (CARB) hat zahlreiche Gesetze zur Regulierung des Leerlaufs im Bundesstaat erlassen. In Virginia beispielsweise liegt die Grenze für übermäßigen Leerlauf bei zehn Minuten. In vielen Westküstenstaaten wie Hawaii und Kalifornien , wo umweltfreundlichere Richtlinien in Bezug auf den Kraftstoffverbrauch gelten , sind die Grenzwerte deutlich niedriger oder es herrscht sogar gar keine Leerlauftoleranz. Gemäß den Hawaii Administrative Rules §11-60.1-34 ist Leerlauf verboten, „wenn das Kraftfahrzeug in einer Ladezone, auf einem Parkplatz, an einem Betriebshof, einem Busbahnhof oder in anderen Bereichen abseits der Straße steht“ ^{[ 13 ]} , mit einigen Ausnahmen. „Durch den langen Leerlauf von Lkw- und Lokomotivmotoren werden jedes Jahr über 1 Milliarde US-Gallonen (3.800.000 m³) Dieselkraftstoff verbraucht ^und 11 Millionen Tonnen Kohlendioxid , 200.000 Tonnen Stickoxide und 5.000 Tonnen Feinstaub in die Luft freigesetzt.“ ^{[ 14 ]}

Auf lokaler Ebene haben viele Kommunen Vorschriften gegen Leerlauf erlassen. New York ist ein Beispiel für einen Bundesstaat, der seine Leerlaufregelungen verschärft hat. Anfang 2009 unterzeichnete New Yorks Bürgermeister Michael Bloomberg ein Gesetz, das die Leerlaufzeit von Fahrzeugen, die nicht zu den Einsatzfahrzeugen gehören, in der Nähe von Schulen verkürzte. Das neue Gesetz reduzierte die zulässige Leerlaufzeit von drei auf eine Minute. Zudem ermächtigte es das Amt für Parks und Erholung sowie das Amt für Stadtreinigung zur Durchsetzung der neuen Leerlaufregelungen. Zuvor hatten nur die Polizei und das Amt für Umweltschutz diese Befugnis. Auch Bürger können Verstöße gegen das neue Gesetz melden. ^{[ 15 ]} Das New Yorker Bürgerbeschwerdeprogramm ermöglicht es Bürgern, Fahrzeuge im Leerlauf zu melden – sie erhalten einen Anteil der eingenommenen Bußgelder. Die New York Times berichtete 2022, dass das Programm zu einem massiven Anstieg der Beschwerden über Fahrzeuge im Leerlauf geführt hat. ^{[ 16 ]}

Im Jahr 2017 begann die Stadt Palo Alto , einen Vorschlag zu prüfen, der Autofahrern verbieten soll, ihre Motoren im geparkten Zustand laufen zu lassen. ^{[ 17 ]}

Lkw-Fahrer argumentieren, dass Leerlauf notwendig sei, um ihre Fahrerkabinen über Nacht auf Raststätten komfortabel zu halten. Weitere Beschwerden resultieren aus der mangelnden Übereinstimmung der Leerlaufgesetze auf Landes- und Kommunalebene. Diese Gesetzesunterschiede zwingen Lkw-Fahrer, die quer durchs Land unterwegs sind, sich über die jeweiligen lokalen Leerlaufgesetze an jedem Ort, den sie besuchen, zu informieren. Selbst die Einheitlichkeit der Landes- und Kommunalgesetze gibt Anlass zur Sorge. Einige Lkw-Fahrer befürchten, dass bestimmte Leerlaufgesetze sie daran hindern könnten, andere Gesetze einzuhalten. Beispielsweise könnten Gesetze, die Lkw-Fahrern eine bestimmte ununterbrochene Ruhezeit vorschreiben, durch Anti-Leerlaufgesetze beeinträchtigt werden. ^{[ 15 ]} Der Transportblog uShip.com, Ship Happens, schreibt: „[Anti-Leerlauf-]Gesetze berücksichtigen nicht das Wohlbefinden der Lkw-Fahrer und setzen sie dem Risiko existenzbedrohender Geldstrafen bei Nichteinhaltung aus.“ Diese Strafen können in Connecticut bis zu 25.000 US-Dollar betragen, wenn der Motor länger als drei Minuten im Leerlauf läuft. ^{[ 18 ]}

Unnötiges Leerlaufenlassen von Fahrzeugen ist ein Verstoß gegen die Road Traffic (Vehicle Emissions) (Fixed Penalty) (England) Regulations ( Statutory Instrument 2002 No. 1808) und kann mit Geldbußen geahndet werden ^{[ 19 ].}

Die Bestimmungen gelten in Zonen, die von den lokalen Behörden als Luftreinhaltegebiete ausgewiesen wurden . Das Ministerium für Umwelt, Ernährung und ländliche Angelegenheiten hat eine Liste der lokalen Behörden mit Luftreinhaltegebieten veröffentlicht. ^{[ 20 ]}

^{In Schottland [ 21 ]} und Wales ^{[ 22 ]} gibt es ähnliche Gesetze, es ist jedoch unklar, ob es in Nordirland vergleichbare Regelungen gibt. Die Geldstrafen sind auf 20 £ festgelegt, die lokalen Behörden können sie jedoch höher ansetzen. Die Durchsetzung der Gesetze ist allerdings minimal. ^{[ 23 ]}

In Europa sind Fahrzeuge zunehmend mit einem Start-Stopp-System ausgestattet , um Leerlauf zu verhindern.

Hongkong führte im Jahr 2010 ein Gesetz gegen Leerlauf ein. ^{[ 24 ]}

Kraftstoffbetriebene Kühlmittelvorwärmer reduzieren den Bedarf, Motoren im Leerlauf laufen zu lassen, um Fahrzeuge wie Busse vorzuwärmen. Die direkte Erwärmung des Kühlmittels ist kraftstoffsparender als die Nutzung der Motorabwärme , wodurch Kraftstoffverbrauch und Emissionen gesenkt werden. ^{[ 25 ]} Im Allgemeinen verbrauchen Kühlmittelvorwärmer nur ein Achtel des Kraftstoffs eines im Leerlauf laufenden Motors, emittieren dabei nur ein Zwanzigstel der Emissionen und leiten die Wärme deutlich schneller in den Fahrgastraum. ^{[ 26 ]}

Hilfsaggregate (APUs) werden häufig in Sattelzügen eingesetzt, um die Fahrerkabine mit Strom zu versorgen, wenn diese oder die Ladung beheizt oder gekühlt werden muss, während das Fahrzeug längere Zeit steht. Dies ist üblicherweise über Nacht der Fall, wenn der Lkw-Fahrer an einem Rastplatz anhält , um sich auszuruhen. Anstatt den Motor die ganze Nacht im Leerlauf laufen zu lassen, um die Temperatur in der Kabine zu halten, kann sich das Hilfsaggregat einschalten und Strom liefern. In der Regel verfügt das Hilfsaggregat über ein eigenes Kühlsystem, ein Heizsystem, einen Generator und einen Klimakompressor . Manchmal ist das Hilfsaggregat auch in diese Komponenten des Sattelzugs integriert. Hilfsaggregate werden auch häufig in Polizeifahrzeugen als Alternative zum Leerlauf verwendet. Da ein erheblicher Teil der Zeit im stehenden Fahrzeug verbracht wird, verursacht der Leerlauf erhebliche Kosten für Polizeiflotten, obwohl die meisten Polizeiflotten Richtlinien zur Vermeidung von Leerlauf haben. Der Nachteil von Hilfsaggregaten in Polizeifahrzeugen besteht darin, dass sie normalerweise im Kofferraum untergebracht sind und dort wertvollen Platz beanspruchen.

Die von der Federal Motor Carrier Safety Administration ( FMCSA) erlassenen Sicherheitsvorschriften schreiben vor, dass Lkw-Fahrer nach jeweils elf Stunden ununterbrochener Fahrt zehn Stunden Ruhezeit einlegen müssen. ^{[ 27 ]} Daher verbringen Fahrer lange Zeiträume mit Ruhen und Schlafen in ihren Lkw-Fahrerhäusern. Um Komfort und Annehmlichkeiten zu gewährleisten, lassen die meisten Fernfahrer ihre Motoren fast zehn Stunden täglich im Leerlauf laufen, um Heizung und Klimaanlage zu betreiben, Strom für Bordgeräte zu erzeugen, die Fahrzeugbatterien zu laden und die Motoren bei kälterem Wetter vorzuwärmen. ^{[ 28 ]} Da Lkw im Durchschnitt 0,8 Gallonen (3,03 Liter) Dieselkraftstoff pro Stunde Leerlauf verbrauchen, werden pro Lkw und Jahr zwischen 900 und 1.400 Gallonen (3.406 bis 5.300 Liter) Kraftstoff verbraucht, was zu erheblichen Treibhausgasemissionen führt . ^{[ 29 ]} Die Elektrifizierung von Raststätten (TSE) und Hilfsaggregate bieten Fernfahrern die Möglichkeit, zusätzliche Hilfsgeräte an Raststätten zu heizen, zu kühlen und mit Strom zu versorgen, ohne dass sie ihre Motoren im Leerlauf laufen lassen müssen.

Das US-Verkehrsministerium schätzt, dass es entlang des US-amerikanischen Autobahnnetzes etwa 5.000 Lkw-Raststätten gibt, die Übernachtungsparkplätze, Toiletten, Duschen, Geschäfte, Restaurants und Tankstellen bieten. ^{[ 30 ]} Das US-Energieministerium betreibt eine Website, auf der alle Lkw-Raststätten in den Vereinigten Staaten aufgelistet sind. Stand Oktober 2013 verzeichnete die Website 115 Lkw-Raststätten im ganzen Land. ^{[ 31 ]}

Die Elektrifizierung von Lkw-Raststätten ermöglicht es Lkw-Fahrern, ihre elektrischen Geräte im und außerhalb des Fahrzeugs zu versorgen. Es gibt zwei Arten der Lkw-Raststättenelektrifizierung: On-Board- und Off-Board-Systeme. On-Board-Systeme ermöglichen es Lkw-Fahrern, ihre Batterien an Raststätten über Standard-120-Volt-Steckdosen aufzuladen. Anschließend können sie die Lkw-Batterien nutzen, um Geräte zu betreiben und die Fahrerkabine zu heizen und zu kühlen. On-Board-Systeme erfordern in der Regel Fahrzeugmodifikationen. Off-Board-Systeme benötigen üblicherweise keine Fahrzeugmodifikationen, da sie Heizung und Klimaanlage über ein Dachgerät und einen Schlauch, der an das Lkw-Fenster angeschlossen wird, bereitstellen. Zusätzlich zu Heizung und Kühlung bieten diese Anschlüsse auch Standard-Steckdosen, Internetzugang, Filme und Satellitenfernsehen. ^{[ 32 ]} Normalerweise werden beide Systeme von privaten Unternehmen angeboten und reguliert. Die Gebühren für die Dienstleistungen liegen üblicherweise zwischen 1,00 und 2,00 US-Dollar pro Stunde. ^{[ 33 ]} Beide Optionen können für Betreiber von Raststätten Einnahmen generieren und die Betriebskosten für Lkw-Fahrer im Verhältnis zu den Dieselkosten senken. Die Stromkosten für die nächtliche Stromversorgung der Lkw können bis zu 3.240 US-Dollar an Kraftstoff einsparen, der normalerweise durch Leerlauf pro Stellplatz verbraucht würde. Die Elektrifizierung von Raststätten ermöglicht es Lkw-Fahrern, die örtlichen Leerlaufvorschriften einzuhalten und die Lärmbelästigung benachbarter Betriebe zu reduzieren. ^{[ 4 ]}

Die Kosten für die Einrichtung eines einzelnen TSE-Standorts können je nach eingesetzter Technologie stark variieren. Die Installationskosten für Technologien zur externen Stromversorgung von Geräten an Bord eines Lkw liegen zwischen 4.500 und 8.500 US-Dollar pro Stellplatz, während die Kosten für eine externe Stromversorgungseinheit (d. h. ein externes Gerät) zwischen 10.000 und 20.000 US-Dollar pro Stellplatz liegen. Die Kosten für einen einzelnen Lkw-Betreiber zur Installation eines Bordsystems, das Landstrom von einem TSE-Stellplatz nutzen kann, können bis zu 2.000 US-Dollar betragen. ^{[ 33 ]}

Leerlaufmanagement-Technologien wurden als Nachrüstlösung entwickelt, um Probleme im Leerlauf zu beheben. Ähnlich einem Start-Stopp-System können sie das Fahrzeug in Park- oder Neutralstellung steuern und ermöglichen so eine umfassende Kontrolle im Leerlauf – dem primären Betriebszustand des Fahrzeugs. Einige Leerlaufmanagement-Technologien sind so umfassend, dass sie die Zündung des Motors regeln und gleichzeitig die Steuerung von Zusatzfunktionen wie Klimaanlage, Diebstahlsicherung, Fahrersicherheit und mehr gewährleisten, selbst wenn der Motor ausgeschaltet ist.

Die Reduzierung von Leerlaufzeiten kann auch durch eine effizientere Steuerung von Ampeln ^{[ 34 ]} und die Verringerung von Verkehrsstaus erreicht werden. Zu den Bundesstaaten und Kommunen, die Datenanalysen eingesetzt haben, um Engpässe zu beseitigen und den Verkehrsfluss zu verbessern – wodurch Leerlaufzeiten reduziert werden –, gehören Austin, Texas und der Bundesstaat Florida. ^{[ 35 ]}

• Start-Stopp-System

• Informationen zur Leerlaufreduzierung — US-Energieministerium / EERE
• Leerlauffreie Korridore — US-Umweltschutzbehörde
• www.makealeap.org – Reduzierung von Emissionen und Feinstaub: Eine Bildungswebsite zur Emissionsreduzierung