Dopo molti anni di ricerca e sviluppo, i veicoli alimentati da carburanti diversi dagli attuali diesel e benzina dominanti, stanno finalmente entrando sul mercato. I principali esempi sono i biocarburanti, il diesel avanzato, il gas naturale, l’idrogeno (per le celle a combustibile) e l’elettricità (per le plug-in e gli ibridi plug-in).
Ibridi plug-in e altri veicoli a trazione elettrica
Le auto ibride plug-in e altri veicoli a trazione elettrica sono un’opzione promettente per ridurre la dipendenza degli Stati Uniti dal petrolio e ridurre le emissioni di gas serra nel settore dei trasporti. I motori elettrici beneficiano di un’efficienza superiore nel convertire il “carburante” (elettricità) in potenza meccanica, dando loro un vantaggio significativo rispetto ai motori a combustione di benzina nel ridurre i costi del carburante e le emissioni di gas serra. Alle attuali tariffe elettriche al dettaglio degli Stati Uniti – che vanno da 0,08 a 0,18 dollari per kilowatt-ora – rifornire di elettricità un veicolo passeggeri costerebbe l’equivalente di uno o due dollari per gallone di benzina. I veicoli ibridi benzina-elettrici che possono essere caricati dalla rete elettrica – anche detti ibridi “plug-in” – potrebbero guidare lo spostamento verso una nuova generazione di veicoli parzialmente o completamente elettrici. L’impronta di carbonio dei veicoli elettrici sarebbe significativamente più bassa con l’attuale mix di fonti di energia che alimentano la rete elettrica degli Stati Uniti, e continuerebbe a ridursi man mano che il settore elettrico usa più energia rinnovabile e si decarbonizza. Gli ibridi plug-in potrebbero anche essere veicoli a carburante flessibile e funzionare con biocarburanti quando il veicolo non funziona in modalità elettrica. Lo sviluppo di batterie avanzate in grado di soddisfare i requisiti di potenza, autonomia e durata è oggetto di notevoli investimenti pubblici e privati.
Biocarburanti
Un certo numero di carburanti da trasporto può essere prodotto dalla biomassa, contribuendo ad alleviare la domanda di prodotti petroliferi e a migliorare il profilo delle emissioni di gas serra del settore dei trasporti. L’etanolo da mais e canna da zucchero e il biodiesel da soia, colza e palma da olio dominano l’attuale mercato dei biocarburanti, ma un certo numero di aziende si sta muovendo aggressivamente per sviluppare e commercializzare una serie di biocarburanti avanzati di seconda generazione fatti da materie prime non alimentari, come rifiuti urbani, alghe, erbe perenni e trucioli di legno. Questi combustibili includono etanolo cellulosico, bio-butanolo, metanolo e una serie di equivalenti sintetici di benzina/gasolio. Il potenziale di riduzione dei gas serra e del petrolio dei diversi biocarburanti può variare notevolmente a seconda del processo specifico e delle materie prime utilizzate. I biocarburanti possono essere usati in miscele con la benzina o il diesel o possono essere usati come carburanti indipendenti, drop-in. Finché non saremo in grado di produrre una quantità significativa di veicoli elettrici che funzionano con elettricità prodotta in modo rinnovabile, i biocarburanti rimangono l’unica fonte diffusa di energia pulita e rinnovabile per i trasporti.
Celle a combustibile a idrogeno
Un veicolo a celle a combustibile a idrogeno è un tipo di veicolo elettrico che utilizza una cella a combustibile invece di una batteria per alimentare l’auto. Le celle a combustibile a idrogeno possono essere una fonte pulita, affidabile, silenziosa ed efficiente di energia elettrica di alta qualità. Usano l’idrogeno come combustibile per guidare un processo elettrochimico che produce elettricità, con acqua e calore come unici sottoprodotti. Le due principali applicazioni delle celle a combustibile a idrogeno sono le fonti di energia stazionarie e i veicoli a celle a combustibile a idrogeno (FCV).
L’idrogeno può essere estratto dall’acqua tramite elettrolisi, utilizzando energia da fonti rinnovabili solari o eoliche, energia nucleare o energia fossile. Può essere estratto dalla biomassa rinnovabile o dal carbone usando la gassificazione ad alta temperatura. Usando catalizzatori chimici, può anche essere derivato da biogas rinnovabile, etanolo o metanolo rinnovabile, o gas naturale fossile. L’impatto ambientale della produzione di idrogeno dipende dalle fonti e dai processi attraverso i quali l’idrogeno viene ricavato. Oggi, la maggior parte dell’idrogeno è derivato dal gas naturale fossile, emettendo anidride carbonica fossile come sottoprodotto.
I FCV hanno un’autonomia di guida simile a quella di un veicolo con un motore a combustione interna – da 250 a 400 miglia per serbatoio di carburante. I FCV sono disponibili in commercio per il noleggio, ma un’infrastruttura di rifornimento di idrogeno non esiste ancora nella maggior parte del paese. La California ha alcune stazioni in funzione e altre in costruzione. Il costo più alto dell’idrogeno su una base di energia equivalente è compensato dalla maggiore efficienza del sistema di propulsione elettrica rispetto al motore a combustione interna.
Gas naturale
Il gas naturale, quando viene usato come carburante per il trasporto, può emettere fino al 25% di carbonio in meno per unità di energia rispetto alla benzina convenzionale e può essere fornito da fonti nazionali. Il gas naturale è attualmente usato in molti autobus di transito, camion commerciali a corto raggio e alcune altre flotte di veicoli. L’uso nei veicoli passeggeri è ostacolato dallo spazio aggiuntivo necessario per lo stoccaggio del carburante e dalla limitata disponibilità di stazioni di rifornimento al dettaglio, ma è stato esplorato da almeno una grande casa automobilistica.
Advanced Diesel
Una generazione più pulita di carburanti diesel e motori diesel avanzati stanno raggiungendo livelli di emissioni che si avvicinano a quelli dei motori a benzina a basse emissioni, mentre i veicoli a diesel possono ottenere un risparmio di carburante migliore del 25% rispetto ai modelli a benzina. Negli Stati Uniti, il gasolio è usato principalmente per camion, autobus e treni. La metà di tutti i veicoli passeggeri in Europa, tuttavia, funzionano a diesel e la tecnologia diesel pulita può portare a un uso esteso nelle automobili e nei camion leggeri degli Stati Uniti.