für die Entwicklung des globalen Güterverkehrs herausgegeben, die eine etwa vierfache Zunahme des Straßengüterverkehrs von 6,4 Billionen tkm im Jahr 2010 auf 30,9 Billionen tkm im Jahr 2050 voraussagt. Unter der Annahme, dass Lkw mit Dieselmotoren bis dahin noch immer die überwiegende Mehrheit der schweren Nutzfahrzeuge ausmachen, würde diese Zunahme bspw. mit einem Anstieg der CO 2 -Emissionen um rund 300 % einhergehen [1], [2]. Insgesamt zeigt sich, dass der Straßengüterverkehr für etwa 35 % der Gesamtemissionen im Verkehr ver- Einleitung Der Straßengüterverkehr, insbesondere mit schweren Nutzfahrzeugen, als notwendiger Treiber für wirtschaftliche Aktivitäten ist für die meisten Volkswirtschaften unverzichtbar, verursacht jedoch gleichzeitig einen großen Teil der Luftschadstoffemissionen und anderer Schadstoffe, die dem Güterverkehrssektor weltweit zugerechnet werden. Nach einer Studie der Organisation für wirtschaftliche Zusammenarbeit und Entwicklung (OECD) hat das International Transport Forum (ITF) 2015 eine Prognose antwortlich ist. Aus dem Verkehrsträger Schiene entstammen lediglich 0,5 % [3]. In Deutschland hat das Güterverkehrsaufkommen in den letzten Jahren stetig und erheblich zugenommen. Trotz eines im internationalen Vergleich qualitativ und quantitativ überdurchschnittlich ausgebauten Schienennetzes und zahlreichen Bestrebungen Transporte auf den Verkehrsträger Schiene zu verlagern wird von einem weiterhin kontinuierlichen Wachstum der Straßengüterverkehrsleistung ausgegangen. Der hohe und unentwegt steigende Bewertung der experimentellen Ermittlung von Feinstaubemissionen von Oberleitungs-Lkw eHighway, Luftschadstoffemissionen, Feinstaub, Pantograph, dynamisches Laden Die vom Straßengüterverkehr verursachten hohen CO₂- und Feinstaubemissionen erfordern Strategien, die einen weitgehend emissionsfreien Transport ermöglichen. Ein vielversprechender Lösungsansatz ist die Verbreitung von elektrischen Lkw, die während der Fahrt dynamisch über Oberleitungen angetrieben werden. Durch einen Vergleich der Oberleitungsfahrzeuge mit konventionellen Lkw sowie anhand qualitativer Ableitungen aus dem Bahnwesen, gestützt durch eine Analyse experimenteller Tests, wird gezeigt, dass die PM10-Emissionen durch ein Zusammenwirken von Pantograph und Oberleitung reduziert werden. Danny Wauri, Laurenz Bremer DOI: 10.24053/ IV-2024-0069 Internationales Verkehrswesen (76) 4 ǀ 2024 73 Beitrag schwerer Nutzfahrzeuge zu den Luftschadstoff- und Treibhausgasemissionen 1 sowie die kaum nennenswerten Verlagerungen des Straßengüterverkehrs auf den Verkehrsträger Schiene erfordern folglich eine rasche Umsetzung verschiedener Maßnahmen und Lösungsansätze, die einen weitgehend emissionsfreien und somit klimaverträglichen Straßengüterverkehr ermöglichen. Im Regional- und Fernverkehr konnten bisher nur wenige Maßnahmen erfolgreich umgesetzt werden. Grund ist v. a. die eingeschränkte Reichweite der batterieelektrisch angetriebenen, schweren Nutzfahrzeuge, die nur mit einem erheblichen Mehrgewicht sehr großer Batterieeinheiten und einem damit einhergehenden Ladevolumenverlust ausgeglichen werden kann [4]. Aufgrund der hohen Gesamtzahl zurückgelegter Streckenkilometer und den hohen Verkehrsleistungen im Regional- und Fernverkehr lassen sich signifikante Emissionsminderungspotentiale erschließen, wenn schwere Nutzfahrzeuge dynamisch, bspw. mit Hilfe einer Oberleitungsinfrastruktur, elektrifiziert würden [5], [6]. Das Grundprinzip des dynamischen Ladens beruht auf einer abschnittweisen Energieversorgung elektrisch angetriebener Lkw über eine angepasste Fahrleitungsanlage auf dem rechten Fahrstreifen einer Fernstraße. Die rein elektrischen (oder hybriden) Oberleitungs-Lkw sind neben einem Elektromotor (und konventionellen Verbrennungsmotor) mit einem Energiespeicher (Batterie) und einem modifizierten Stromabnehmer (Pantograph) ausgestattet. Dieser Stromabnehmer ermöglicht es, elektrische Energie von der Oberleitungsanlage zum elektrischen Antriebssystem des Fahrzeugs zu übertragen. Mit Blick auf die notwendige Reduktion der verkehrlich bedingten Luftschadstoffemissionen sowie angesichts des fortgeschrittenen technologischen Reifegrades des dynamischen Ladesystems per Oberleitung und deren erfolgreiche Erprobung im Rahmen von drei öffentlichen Feldversuchen, zeigt sich das volle Potenzial zur Minderung jedoch erst durch eine gesamtheitliche Untersuchung ökologischer Wirkungen, einschließlich der Analyse und Bewertung der aus dem Betrieb der Oberleitungs-Lkw resultierenden Abriebemissionen, verursacht durch das Zusammenwirken des Pantographen und der Fahrleitung. Die Bewertung erfolgt dabei über qualitative Ableitungen von Erfahrungen aus dem Straßen- und Schienenverkehr sowie anhand experimenteller Forschungsarbeiten. Messungen und Berechnungen aus Feldtests hinsichtlich des Verschleißes an Fahrdraht und Schleifleiste (z. B. durch statistisch gemittelte Abriebmessungen) sollen die beiden Betrachtungsansätze untermauern. In diesem Zusammenhang ist die Analyse der Feinstaubemissionen (PM10) von wesentlicher Bedeutung, da diese direkt auf Verkehrsteilnehmende einwirken. Feinstaubemissionen von Diesel-Lkw und Oberleitungs-Lkw Die Feinstaubkonzentrationen im Straßengüterverkehr weisen in der Regel eine breite lokale und temporale Streuung auf. Die Konzentrationen können in hochfrequentierten Abschnitten deutlich höher sein. Auch auf weniger stark befahrenen Abschnitten können kurzzeitige hohe Konzentrationen auftreten, insbesondere zu Stoßzeiten. Dies ist auf Faktoren wie Brems- und Beschleunigungsvorgänge, den Straßenbelag oder auch die Wetterbedingungen zurückzuführen. Die Feinstaubbelastung wird zusätzlich von der Art der Beladung, dem Kraftstofftyp, der Motoreffizienz und den Emissionsstandards der Fahrzeuge beeinflusst. Hinzu kommen Faktoren wie die entwurfstechnische Straßenraumgestaltung und der momentane Verkehrszustand. [8] Bei Betrachtung des emittierten Feinstaubs werden demnach verschiedene Quellen deutlich. Neben den aus dem Verbrennungsmotor resultierenden Partikeln aus Abgasen (motorische Emissionen) tragen im Wesentlichen Reifen- und Bremsabriebe und Wiederaufwirbelungen von Fahrzeugkatalysatoren, Antriebssystemen (Kardanwellen, Dichtungen, Getrieben) zum Gesamtanteil des emittierten PM10-Feinstaubs bei. [8] Die spezifischen Anteile haben sich in den letzten Dekaden infolge verbesserter Fahrzeugtechnik und Partikelfilter jedoch verändert. War vor rund 30 Jahren der Großteil der Feinstaubemissionen auf den Motor zurückzuführen, entfallen heutzutage erhebliche Anteile auf den Abrieb von Bremsen, Reifen und Straßen. Welchen Anteil diese Quellen an der Feinstaubemissionen haben wird sehr kontrovers diskutiert. Während einige Statistiken den Anteil des Dieselmotors als wesentliche Quelle benennen [9], wird an anderer Stelle der Abrieb von Bremsen, Reifen und der Straße als bedeutender gesehen [10]. Begründet wird dies dadurch, dass die Abriebemissionen parallel zu den Fahrleistungen steigen und die Auspuffemissionen durch verbesserte Motor- und Reinigungstechniken trotz höherer Fahrleistungen sinken. Im Vergleich zu konventionellen Diesel- Lkw entfällt der verbrennungsmotorische Anteil bei (rein elektrischen) Oberleitungs- Lkw. Auch der Abrieb der Komponenten im Antriebssystem und in den Bremsen wird, infolge der elektrischen Bremsung, reduziert. Gegenläufig zu dieser Reduktion sind Feinstaubemissionen zu betrachten, die durch ein höheres Fahrzeuggewicht und die Verwendung des Stromabnehmers entstehen. PM10 entsteht bei Verbrennungsprozessen und durch den Abrieb von Stoffen, wie z. B. am Fahrdraht. In Emissionsberechnungen werden für den Straßenverkehr oft nur die motorischen Emissionen berücksichtigt. Da in die Betrachtung der Umweltwirkungen des Oberleitungssystems auch die Fahrdrahtabriebemissionen einbezogen werden müssen, ist es notwendig, die Aufwirbelungs- und Abriebemissionen in ihrer Gesamtheit zu betrachten. Für motorische Emissionen der Diesel- Lkw sowie für Aufwirbelungs- und Abriebemissionen liegen Erfahrungen vor. Literaturangaben zufolge liegt die Feinstaubemission (PM10) konventioneller Lkw für motorische Emissionen bei 0,08 - 0,4 g/ Fzg-km und für Abriebe und Aufwirbelungen bei 0,06 - 0,5 g/ Fzg-km [11], [12]. Zur Ermittlung der PM10-Emissionen der Oberleitungs-Lkw aus dem Abrieb des Fahrdrahtes und der Schleifleisten bestehen hingegen Unsicherheiten. Es gibt hierzu keine Erfahrungen oder Messwerte. Bild 1: PM10- Gesamtemission im Straßenverkehr nach [8] TECHNOLOGIE  Oberleitungs-Lkw DOI: 10.24053/ IV-2024-0069 Internationales Verkehrswesen (76) 4 ǀ 2024 74 Abnutzung einhergehen. Höhere Kontaktkräfte verbessern hingegen den elektrischen Kontakt und reduzieren die Anzahl der elektrischen Lichtbögen. Sie erhöhen jedoch die mechanische Abnutzung. Es ist demnach ein Optimum durch moderate Kontaktkräfte anzustreben, um eine minimale Gesamtsumme aus elektrischer und mechanischer Abnutzung zu erreichen [16]. Da der Lkw-Antriebsstrom in Oberleitungssystemen geringer ist als der einer elektrischen Vollbahn, ist ebenfalls die Lichtbogenleistung geringer und folglich auch der elektrische Verschleiß [19]. Wichtig bei sämtlichen Betrachtungen ist auch das verwendete Material des Fahrdrahtes. Dabei konnte im Bahnwesen aus einem Verschleißwert einer Reinstkupferleitung ein theoretischer Abriebfaktor an der Oberleitung von mindestens 0,12 g pro Fahrzeugkilometer ermittelt werden. 2 Die mittlere Fahrdrahtlebensdauer aus dem Gesamtnetz der DB AG beträgt ca. 1,25 Millionen Stromabnehmerdurchgänge. Demzufolge besitzen die Fahrdrähte bei Bahnanwendungen in der Regel eine Qualitative Ableitungen aus bestehenden Technologien Die Technologie des dynamischen Ladens durch Oberleitungen befindet sich noch in einem frühen Stadium der Nutzung und Optimierung. Dies führt dazu, dass nur wenige Erkenntnisse zu Feinstaubemissionen vorliegen. Durch die im Wesentlichen aus dem Schienenverkehr abgeleitete Technik können jedoch Rückschlüsse aus bisherigen Analysen gezogen werden. Über die Emission von Feinstaub im Straßen- und im Schienenverkehr liegen diverse Studien und Untersuchungen vor. Zur qualitativen Ableitung des Einflusses des Stromabnehmers bietet sich ein Vergleich zum Schienenverkehr an. Eine Studie von HELD- STAB UND KLJUN zeigt, dass der Abrieb bei einer Beschleifung des Fahrdrahtes durch den Stromabnehmer im Bahnverkehr den geringsten Anteil der Emissionen ausmacht. Andere Abriebe der Schiene (Stahl), der Bremssysteme sowie der Räder des Triebfahrzeugs und der Eisenbahnwagen überwiegen [13]. Bild 2 zeigt die PM10- Emissionen aus dem Schienenverkehr. Untersuchungen von LÖSCHER UND SEIFERT beziffern den Anteil der PM10-Emissionen durch Fahrdrahtabrieb auf 1 % und den Anteil des Pantographen (Kohleschleifstücke) auf 0,1 % [14]. Zur Bestimmung des Verschleißverhaltens des Kontaktpaares Fahrdraht und Schleifleiste wird zwischen mechanischem Verschleiß aufgrund von Reibung und elektrischem Verschleiß aufgrund von Stromübertragung differenziert [15]. Der Gesamtverschleiß des Kohleschleifstücks ist dabei definiert als Summe aus mechanischer und elektrischer Abnutzung. Diese sind umgekehrt proportional zur Kontaktkraft (Bild 3). Geringe Kontaktkräfte führen zu geringer mechanischer Abnutzung. Es treten dabei jedoch vermehrt Lichtbögen auf, die mit einer hohen elektrischen durchschnittliche Lebensdauer etwa 30 Jahren. Je Trassenkilometer und Stromabnehmer entsteht ein durchschnittlicher Abrieb an der Oberleitung von 0,06 g, der als Feinstaub emittiert wird. Zusätzlicher Abrieb der Kohleschleifstücke am Stromabnehmer erscheint Studien zufolge im Bahnwesen vernachlässigbar klein [18]. Im Oberleitungssystem dynamischer Ladesysteme auf Fernstraßen ist diese Thematik aufgrund zahlreicher Stromabnehmerdurchgänge der Fahrzeuge spezieller zu betrachten. Es kommen Schleifleisten aus reiner Hartkohle oder paraffinimprägnierte Schleifleisten sowie Fahrdrähte aus einer sehr harten Kupfer-Magnesium-Legierung zum Einsatz. Diese Kontaktkombination ist als äußerst verschleißfeste Werkstoffkombination aus der Bahntechnik bekannt und mit denen des leichten Straßenbahnbetriebs vergleichbar (mittlere Anpresskräfte und Ströme, Geschwindigkeiten bis 80 km/ h). Mit Ausnahme von Geschwindigkeit und Stromart elektrischer Bahnen sind die Umgebungsparameter mit dem Oberleitungssystem vergleichbar und somit als Richtwerte übertragbar. So wird zur Bestimmung der Lebensdauer des Fahrdrahts im Oberleitungssystem der Referenzwert der Fahrdrahtlebensdauer aus dem Gesamtnetz der DB AG als Ausgangswert angenommen. Unter der Annahme eines Verschleißvorrats von 30 % (Bahnsystem 20 %) 3 ermittelt sich in Abhängigkeit des Nennquerschnitts und der Abnutzungsgrenze eine Lebensdauer des Fahrdrahtes zwischen 11,25 und 13,4 Millionen Stromabnehmerdurchgängen. Bei einer erwartbaren Anzahl von ca. 3.000 Oberleitungs-Lkw pro Tag und Fahrtrichtung ermittelt sich somit eine Fahrdrahtlebensdauer von etwa 16 Jahren [19]. Die Lebensdauer der Schleifleiste beträgt etwa 100.000 km [7]. Weiterentwicklungen im Bereich der Werkstoffkunde werden der Materialpaarung an der Wirkschnittstelle Bild 2: PM10- Gesamtemission im Schienenverkehr nach [14] Bild 3: Verschleiß in Abhängigkeit der Kontaktkraft [17] Oberleitungs-Lkw  TECHNOLOGIE DOI: 10.24053/ IV-2024-0069 Internationales Verkehrswesen (76) 4 ǀ 2024 75 Bild 4: Ermittelte und auf vier paraffinhaltige Schleifleisten hochgerechnete (fett markiert) Emissionsfaktoren bei unterschiedlichen Kontaktströmen (Auszug) [21] Schleifleiste/ Fahrdraht zugutekommen und das Fahrdraht-Verschleißverhalten auf diese Weise weiter optimieren. Analysen zufolge und unter Berücksichtigung der Lebensdauern von Fahrdraht von 16 Jahren sowie der Schleifleiste von 100.000 km werden durchschnittlich 0,0496 mg Fahrdrahtabrieb und 0,01235 mg Schleifleistenabrieb je Fahrzeugkilometer (0,00308 g je Schleifleiste) freigesetzt. In Summe werden demnach etwa 0,062 g Gesamtabrieb je Fahrzeugkilometer emittiert [7]. Dies Werte beinhalten dabei den Gesamtmasseverlust inklusive Grobstaub und nicht nur den PM10-Anteil. Für das Oberleitungssystem ist der Anteil der PM10-Emissionen durch Fahrdrahtabrieb und Pantographen nach den theoretischen Betrachtungen folglich experimentell anhand praktischer Erprobungen zu ermitteln. Experimentelle Untersuchungen im Oberleitungssystem für den Straßengüterverkehr Neben theoretischen und qualitativen Betrachtungen wurden bereits zu Beginn der Forschungs- und Entwicklungsarbeiten zu dynamischen Ladesystemen experimentelle Untersuchungen bzgl. Abrieben an Fahrdraht und Pantographen durchgeführt. Die Siemens AG und die TU Berlin, Fachgebiet Umweltchemie haben mit einem Versuchsstand zur Messung und Bewertung von Feinstaub an der Kontaktstelle Schleifleiste/ Fahrleitung die Partikelemissionen unter möglichst realitätsnahen Bedingungen (Fahrgeschwindigkeit, Stromfluss, Polung, Andruckkraft) gemessen und quantifiziert. Es wurde dabei eine Schleifleiste betrachtet und die Ergebnisse anschließend auf die vier Schleifleisten der O-Lkw hochgerechnet [21]. Dabei konnten die Partikelemissionen in Relation zu anderen Emissionen (Abgase, Aufwirbelungen, Brems- und Reifenabriebe) gesetzt werden, um diese u. a. bestehenden Kfz-Abgasnormen (z. B. Euronormen 5/ 6) gegenüberzustellen. Ein unabhängiges Gutachten der Technischen Universität Dresden, Fakultät Verkehrswissenschaften „Friedrich List“ Professur Elektrische Bahnen bewertete diese Ergebnisse anschließend [22]. Die Untersuchungen zeigten zunächst, dass durch den Verschleißvorgang nur ein gewisser Anteil an Partikeln freigesetzt wird, der in die Atmosphäre gelangt. Der Anteil an Partikeln mit einem aerodynamischen Durchmesser < 100 μm ist von den Betriebsbedingungen abhängig und liegt zwischen 20 % und 60 %. Die Schwankungsbreite ist durch die unterschiedliche Partikelemission bei Betriebsbedingungen mit und ohne Funkenbildung an der Kontaktstelle Schleifleiste/ Fahrdraht zu erklären. Weitere Analysen in Verbindung mit bestehender Literatur deuten zudem darauf hin, dass festgestellte Masseverluste der Schleifleiste überwiegend auf den Abbruch größerer Partikel (bis hin in den Millimeterbereich) zurückzuführen sind. Sie sind das Resultat mechanischer Belastungen (z. B. Fehlstellen oder starke Vereisung am Fahrdraht). Der Anteil des Masseverlustes des Fahrdrahtes konnte im Rahmen des Versuchsstands nicht ermittelt werden. Gleichwohl ist dieser und die damit verbundenen Partikelemissionen mit Berücksichtigung von [7] nicht zu vernachlässigen. Grund hierfür ist, dass sich diese Masseverluste insb. aufgrund der höheren Dichte im Vergleich zur Schleifleiste erheblich auf die massebasierte Bewertung der EURO-6 Norm auswirken. Überdies ist nicht mit vermehrtem/ größerem Abbruch größerer Partikel zu rechnen. Demzufolge sind die relevanten Partikelemissionen bezogen auf den Gesamtmasseverlust des Fahrdrahtes deutlich höher [22]. Die Ergebnisse des Versuchsstands zeigen grundsätzlich eine Abhängigkeit der Partikelemission von den Betriebsbedingungen. Neben den naheliegenden Einflussgrößen der Materialzusammensetzungen sind die wesentlichen Größen der Fahrstrom, die Fahrgeschwindigkeit sowie - gemäß [17] - die Andruckkraft der Schleifleiste an den Fahrdraht. Die Stromstärke beeinflusst den elektrischen Verschleiß der Kontaktpartner dabei maßgeblich, wobei dieser stärker an der Schleifleiste als am Fahrdraht auftritt. Die Stromstärke beeinflusst die Kontakttemperatur, was die Kohlenstoffverbrennung beeinflusst [17]. Dies belegt eine Studie von TERFLOTH [23], wonach erhöhte Partikelemission nur bei Stromfluss beobachtet werden. Bei paraffinimprägnierten Schleifleisten kann es zur Verbrennung von Beimengungen oder Verdampfung kommen. Es ist wahrscheinlich, dass gasförmige Verbrennungsprodukte wie CO und CO2 sowie unvollständig verbrannte Stoffe wie Ruß und polyzyklische Kohlenwasserstoffe entstehen, die als Aerosole freigesetzt werden [21]. Inwieweit die Temperaturen an der Kontaktstelle Fahrdraht/ Schleifleiste im Fahrbetrieb von O-Lkw ansteigen, konnte bisher nicht eindeutig ermittelt werden. Infolge einer inhärenten Kühlung durch Fahrtwind wird ein immens hoher Anstieg jedoch als unwahrscheinlich angesehen [22]. Die Partikelemission nimmt mit steigendem Strom und höherer Geschwindigkeit zu. Jedoch wurde eine deutliche Zunahme erst bei hohen Stromstärken (≥ 100 A), hohen Fahrgeschwindigkeiten (80 km/ h) und einer unzureichenden Andruckkraft beobachtet. Die daraus resultierende Lichtbogenbildung erhöht die Temperatur der Schleifleiste stark, wobei am Versuchsstand der TU Berlin Temperaturen über 100°C gemessen wurden. Die Partikelemissionen werden dabei durch die Verbrennung/ Verdampfung des kohlenstoff basierten Schleifleistenmaterials verursacht [22]. Messversuche unter realitätsnahen Betriebsbedingungen (ohne Lichtbogenbildung) lieferten PM10-Anteile am luftgetragenen Staub (bis ca. 100 μm) im Bereich von 15 - 35 %. Es konnte jedoch kein eindeutiger Zusammenhang zwischen dem Anteil dieser Partikel und dem Kontaktstrom und/ oder der Umfangsgeschwindigkeit (simulierte Fahrgeschwindigkeit) festgestellt werden. Obwohl eine Partikelfreisetzung allein durch den Reibvorgang (ohne Stromfluss) erfolgt, ist diese Freisetzung selbst bei hohen Geschwindigkeiten deutlich geringer als die Freisetzung bei Stromfluss. Dies wird durch Ergebnisse zahlreicher anderer Studien bestätigt, die zeigen, dass der elektrische Verschleiß stärker ist als der mechanische Verschleiß [15], [17]. Unter Annahme realitätsnaher Versuchsbedingungen und einer Geschwindigkeit von 80 km/ h konnten für paraffinhaltige Schleifleisten 4 bei einem Betriebsstrom von 100 A Abriebe von etwa 3,84*10-4 g/ Fz-km ermittelt werden. Zudem wurde ein PM10-Anteil von etwa 3*10-5 g/ Fz-km ermittelt. Mit Bezug zu Abbildung 1 und den dort aufgeführten PM10-Anteilen ergibt sich demnach ein prozentualer Anteil der PM10 von 0,078 %. Dieser Wert entspricht in etwa den 0,1 %. Unter Annahme realitätsnaher Versuchsbedingungen und einer Geschwindigkeit von 80 km/ h konnte bei einem Betriebsstrom von 150 A ein Abrieb von etwa 6,6*10-4 g/ Fz-km ermittelt werden. Ein Wert, der deutlich unter dem Strom 100 A, 80 km/ h (keine oder nur geringe Bildung von Lichtbögen) Strom 150 A, 80 km/ h (keine oder nur geringe Bildung von Lichtbögen) Strom 150 A, 80 km/ h (starke und nahezu permanente Bildung von Lichtbögen) Anzahlbezogen [1/ Fzg-km] 3x10 9 1,2x10 10 6,1x10 9 2,44x10 10 1,4x1011 5,6x10 11 Massebezogen [mg/ Fzg-km] 0,096 0,384 0,165 0,66 4,07 16,28 TECHNOLOGIE  Oberleitungs-Lkw DOI: 10.24053/ IV-2024-0069 Internationales Verkehrswesen (76) 4 ǀ 2024 76 3 Höherer Wert bedingt durch geringere Zugkraft 20 kN bei größerem Querschnitt. 4 Bei den Messungen mit reiner Hartkohle kam es zu vielen Lichtblitzen. Daher gab es vermutlich in diesem Versuch höhere Werte als bei der paraffinimprägnierten Schleifleiste. 5 Unter der Annahme von etwa 1,35 kWh/ Fzg-km für den Dieselbetrieb. LITERATUR [1] Statista GmbH (2021): Weltweites Frachtvolumen im Vergleich der Jahre 2010 und 2050 nach Verkehrs-trägern. https: / / de.statista.com/ statistik/ daten/ studie/ 482955/ umfrage/ frachtvolumenweltweit-nach-verkehrstraegern/ . [2] OECD/ ITF (2015): ITF Transport Outlook 2015, International Transport Forum (ITF), OECD Publish-ing/ ITF [Hrsg.], Paris 2015.http: / / dx.doi.org/ 10.1787/ 9789282107782-en. [3] Beyschlag, L., Bruhin, A., Guidehouse Kerres, P., Lotz, B., Oppermann, L., Sach, T. (2021): Klimaschutz in Zahlen, Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und nukleare Sicherheit [Hrsg.], Berlin 2021. [4] Panchal, C., Stegen, S. und Lu, J. (2018): Review of static and dynamic wireless electric vehicle charging system. 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(2014): Ökonomische und ökologische Bewertung eines Oberleitungs-Hybrid Systems für schwere Nutzfahrzeuge, ENUBA -Elektromobilität bei schweren Nutzfahrzeugen zur Umweltentlastung von Ballungsräumen, Technische Universität Dresden, Siemens AG, 2014. [8] bast (2008): Fachtagung Luftqualität an Straßen, Bundesanstalt für Straßenwesen, Beiträge der Tagung vom 5. und 6. März 2008, Bergisch Gladbach, März, 2008. [9] Bayerisches Staatsministerium für Umwelt und Verbraucherschutz, Verursacher von Feinstaub-PM10-Emissionen in Bayern (o.J.): https: / / www.stmuv.bayern.de/ themen/ luftreinhaltung/ verunreinigungen/ feinstaub/ emissionen pm10. htm. [10] Reek, F (2019): Der meiste Dreck kommt nicht aus dem Auspuff. https: / / www.sued deutsche.de/ auto/ feinstaub-verkehr-bremsen-reifen-1.4427241. [11] Handbuch Emissionsfaktoren des Straßenverkehrs, Version 3.1 / Januar 2010. Dokumentation zur Version Deutschland erarbeitet durch INFRAS AG Bern/ Schweiz in Zusammenarbeit mit IFEU Heidelberg. Hrsg.: Umweltbundesamt Berlin, 2010. Zusammenfassung Die genaue, quantifizierbare Ermittlung und Analyse der Feinstaubemissionen dynamischer Ladesysteme über Oberleitungen, insbesondere aus dem Zusammenwirken der Kontaktpartner Fahrdraht/ Schleifleiste, ist aufgrund der Komplexität und der geringen Nutzungsdaten derzeit nur in Ansätzen möglich. Eine direkte Übertragung abgeleiteter Richtwerte aus dem System elektrischer Bahnen auf das Oberleitungssystem für den Straßengüterverkehr ist aufgrund vergleichbarer Umgebungsparameter zulässig. Bei einer Lebensdauerannahme von 16 Jahren bei ca. 3.000 O-Lkw pro Tag und Fahrtrichtung werden durchschnittlich etwa 0,0496 g Fahrdraht je Fahrzeugkilometer freigesetzt. Dies Werte beinhalten dabei den Gesamtmasseverlust inklusive Grobstaub und nicht nur den PM10-Anteil. Auf der Fahrzeugseite entstehen zusätzlich 0,01235 g Schleifleistenabrieb je Fahrzeugkilometer. Bei Betrachtung der Schleifleiste wird der Grenzwert der Euro-6 Norm dabei eingehalten (umgerechnet 0,0135 g/ Fz.km). Es ist davon auszugehen, dass Weiterentwicklungen im Bereich der Werkstoffkunde auch der Materialpaarung an der Kontaktstelle Schleifleiste/ Fahrdraht zugutekommen und sich das Verschleißverhalten auf diese Weise weiter optimieren lässt. Realitätsnahe Versuche bestätigen diese Erkenntnisse. So wurde bei einem Betriebsstrom von 150 A etwa 0,66 mg/ Fz-km Abrieb ermittelt, der damit unter dem Grenzwert der Euro-6 Norm liegt. Zudem ist erwähnenswert, dass im regulären Betrieb der O-Lkw die Bildung von Lichtbögen ein äußerst seltenes Ereignis darstellt. Durch Optimierungen des Andrucks der Schleifleiste an den Fahrdraht wird einerseits die Häufigkeit der ohnehin seltenen Lichtbögen nochmals reduziert, andererseits steigt dadurch die Lebensdauer der Schleifleiste. Die Feinstaubemissionen werden sich durch dynamische Ladesysteme bei Gesamtbetrachtung aller Anteile in Summe reduzieren. Um hinreichen exakte Aussage in Abhängigkeit des Verschleißes des Fahrdrahtes treffen zu können, sind die Feldversuche weiter voranzutreiben und im Rahmen von Langzeitstudien auszuwerten. ■ ENDNOTEN 1 Der Hauptunterschied zwischen den beiden Arten besteht in ihren Auswirkungen. Luftschadstoffemissionen haben direkte Auswirkungen auf die Luft-qualität und die Gesundheit. Treibhausgasemissionen haben v. a. langfristige Auswirkungen auf das Ökosystem und die Gesellschaft. 2 Unter der Annahme eines Verschleißwertes von 0,5 mm2 pro Jahr und 100 Stromabnehmerdurchgängen pro Tag. Grenzwert der Euro-6 Norm liegt (0,0135 g/ Fz.km 5 ) [20], [21]. Anzumerken ist, dass der gewählte Betriebsstrom im Versuchsauf bau von 150 A einem Fahrstrom von 300 A in der Realität entspricht. Unter realen Bedingungen wirkt der Kontaktstrom gleichermaßen an beiden Stromabnehmerwippen. Da jede Stromabnehmerwippe aus zwei Schleifleisten besteht, sind die Stromwerte mit dem Faktor 2 (Anzahl Schleifleisten pro Wippe) zu multiplizieren. Eine direkte Übertragung der Versuchsbedingungen auf den realen Fahrbetrieb von O-Lkw ist selbstverständlich nicht ohne Einschränkung möglich. Die Ergebnisse der Studie der TU Berlin sowie die Anmerkungen des Gutachtens der TU Dresden dienen als Anhaltspunkte für die mögliche Partikelemission unter realen Bedingungen. Diese sind anhand von praxisnahen Feldtests zu ermitteln. Verschleißanalysen aus Feldversuchen mit Oberleitungs-Lkw Ein häufiger Ansatz zur Ermittlung und Bewertung der Feinstaubemissionen ist die Nutzung von Verschleißinformationen des Fahrdrahts und der Schleifleisten. Dies Vorgehen gibt Aufschluss über die zu erwartende Feinstaubemissionen und kann in Relation zu anderen verkehrsbedingten Emissionen (Aufwirbelung, Brems- und Reifenabriebe, motorische Emissionen) gesetzt werden. Eine Charakterisierung der Staubemission bezüglich Partikelgröße (z. B. Anteil von lufthygienisch relevantem PM10) und der chemischen Zusammensetzung kann hieraus nicht abgeleitet werden. Dies Verfahren ist im Hinblick auf die bisherigen Informationen aus den Feldversuchen nicht hinreichend geeignet, um genauere Rückschlüsse die Feinstaubemissionen aus dem Betrieb der Oberleitungs- Lkw zu ziehen. Die Gründe hierfür sind vielfältig, jedoch aufgrund des aktuellen Entwicklungsstands plausibel. So gibt es bislang nur sehr wenige Messungen von Schleifleistenabrieb, die dem Fahrbetrieb zugeordnet werden können. Zudem variieren die Messungen und Fahrleistungen stark, da auch der Schleifleistenabrieb variierenden Einflussfaktoren (z. B. Wetter) unterliegt. Teilweise sind die Verschleißerscheinungen infolge geringer Fahrleistungen der O-Lkw nur schwer ermittelbar. Auch bei Betrachtung des Fahrdrahts lassen sich an den Versuchsanlagen noch keine Verschleißerscheinungen ermitteln, da die gemessenen Werte z. T. noch innerhalb der Messtoleranz liegen. Ferner wurden die bisherigen Messungen an Fahrzeug-Prototypen bzw. Stromabnehmer-Prototypen vorgenommen. Diese sind nur in Ansätzen aussagekräftig für zukünftige serienreife Systeme. Oberleitungs-Lkw  TECHNOLOGIE DOI: 10.24053/ IV-2024-0069 Internationales Verkehrswesen (76) 4 ǀ 2024 77 me im Vergleich mit Magnetschnellbahntechnologien, The International Maglev Board, Research Series Volume 4, München 2020. [19] Sommer, H. (2021): Lebensdauer des Kontaktsystems in eHighway-Anlagen, Siemens Mobility GmbH, Erlangen, 2021. [20] Verordnung (EG) Nr. 715/ 2007 des Europäischen Parlaments und des Rates vom 20. Juni 2007 über die Typgenehmigung von Kraftfahrzeugen hinsichtlich der Emissionen von leichten Personenkraftwagen und Nutzfahrzeugen (Euro 5 und Euro 6) und über den Zugang zu Reparatur- und Wartungsinformationen für Fahrzeuge (Text von Bedeutung für den EWR) [21] Frenzel, W. (o.J.): Messung und Bewertung von Feinstaub an der Wirkstelle Schleifleiste-Fahrleitung, Technische Universität Berlin, FAKULTÄT III, Fakultät für Prozesswissenschaften, Institut für Technischen Umweltschutz, Fachgebiet Umweltchemie. [22] Technische Universität Dresden (2023): Begutachtung des Abschlussberichts des Kooperationsprojekts „Messung und Bewertung von Feinstaub an der Wirkstelle Schleifleiste-Fahrleitung“ der Siemens AG mit der TU Berlin (Fachgebiet Umweltchemie), TU Dresden, Fakultät Verkehrswissenschaften „Friedrich List“ Professur Elektrische Bahnen, Dresden, 2023. [23] Terfloth, S. 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Im Zentrum der Theorie stehen die strategischen Aktionsfelder der Verkehrsunternehmen und -verbünde sowie die jeweiligen Rahmenbedingungen. Die gewählten Beispiele weisen durchwegs eine hohe Komplexität auf. Geeignete Instrumente zur Analyse und Lösung solcher Problemstellungen bietet die Methodik des vernetzten Denkens. Daher erläutert die Autorin zudem die Anwendung der diesbezüglichen Instdie Autorin zudem die Anwendung der diesbezüglichen Instdie Autorin zudem die Anwendung der diesbezüglichen Inst rumente. Zu jeder Fallstudie wird ein Lösungsvorschlag angeboten. Die Fragestellungen zu den einzelnen Fällen können je nach Interesse und Schwerpunktsetzung variiert werden, was die Fälle universeller einsetzbar bzw. anwendbar macht. Anzeige