Nach vielen Jahren der Forschung und Entwicklung kommen nun endlich auch Fahrzeuge auf den Markt, die mit anderen Kraftstoffen als den heute dominierenden Diesel- und Benzinkraftstoffen angetrieben werden. Hauptbeispiele sind Biokraftstoffe, fortschrittlicher Diesel, Erdgas, Wasserstoff (für Brennstoffzellen) und Elektrizität (für Plug-Ins und Plug-In-Hybride).
Plug-In-Hybride und andere Fahrzeuge mit Elektroantrieb
Plug-In-Hybridautos und andere Fahrzeuge mit Elektroantrieb sind eine vielversprechende Option, um die Abhängigkeit der USA vom Öl zu reduzieren und die Treibhausgasemissionen im Transportsektor zu verringern. Elektromotoren profitieren von einer überlegenen Effizienz bei der Umwandlung von „Treibstoff“ (Elektrizität) in mechanische Leistung, was ihnen einen signifikanten Vorteil gegenüber Benzinverbrennungsmotoren bei der Reduzierung von Treibstoffkosten und Treibhausgasemissionen verschafft. Bei den derzeitigen Strompreisen in den USA, die zwischen 0,08 und 0,18 Dollar pro Kilowattstunde liegen, würde das Betanken eines PKW mit Strom das Äquivalent von ein bis zwei Dollar pro Gallone Benzin kosten. Benzin-Elektro-Hybridfahrzeuge, die über das Stromnetz aufgeladen werden können – auch bekannt als „Plug-in“-Hybride – könnten den Übergang zu einer neuen Generation von teil- und vollelektrischen Fahrzeugen anführen. Der Kohlenstoff-Fußabdruck von Elektrofahrzeugen wäre bei der derzeitigen Mischung von Energiequellen, die das US-Stromnetz versorgen, deutlich geringer, und er würde weiter schrumpfen, wenn der Stromsektor mehr erneuerbare Energien nutzt und dekarbonisiert. Plug-in-Hybride könnten auch flexible Kraftstofffahrzeuge sein und mit Biokraftstoffen betrieben werden, wenn das Fahrzeug nicht im Elektromodus fährt. Die Entwicklung fortschrittlicher Batterien, die die Anforderungen an Leistung, Reichweite und Haltbarkeit erfüllen, ist Gegenstand beträchtlicher öffentlicher und privater Investitionen.
Biokraftstoffe
Eine Reihe von Transportkraftstoffen kann aus Biomasse hergestellt werden und dazu beitragen, die Nachfrage nach Erdölprodukten zu verringern und das Treibhausgas-Emissionsprofil des Transportsektors zu verbessern. Ethanol aus Mais und Zuckerrohr sowie Biodiesel aus Soja, Raps und Ölpalmen dominieren den derzeitigen Markt für Biokraftstoffe, aber eine Reihe von Unternehmen arbeitet aggressiv an der Entwicklung und Vermarktung einer Reihe von fortschrittlichen Biokraftstoffen der zweiten Generation, die aus Non-Food-Rohstoffen wie Siedlungsabfällen, Algen, mehrjährigen Gräsern und Holzspänen hergestellt werden. Zu diesen Kraftstoffen gehören Zellulose-Ethanol, Bio-Butanol, Methanol und eine Reihe von synthetischen Benzin-/Dieseläquivalenten. Das Treibhausgas- und Ölminderungspotenzial der verschiedenen Biokraftstoffe kann je nach spezifischem Prozess und verwendeten Rohstoffen stark variieren. Biokraftstoffe können in Mischungen mit Benzin oder Diesel verwendet werden oder als eigenständige Kraftstoffe eingesetzt werden. Bis wir in der Lage sind, eine signifikante Menge an Elektrofahrzeugen zu produzieren, die mit erneuerbar erzeugtem Strom betrieben werden, bleiben Biokraftstoffe die einzige verfügbare, weit verbreitete Quelle für saubere, erneuerbare Transportenergie.
Wasserstoff-Brennstoffzellen
Ein Wasserstoff-Brennstoffzellen-Fahrzeug ist eine Art von Elektrofahrzeug, das eine Brennstoffzelle anstelle einer Batterie zum Antrieb des Autos verwendet. Wasserstoff-Brennstoffzellen können eine saubere, zuverlässige, leise und effiziente Quelle für hochwertige elektrische Energie sein. Sie verwenden Wasserstoff als Brennstoff, um einen elektrochemischen Prozess anzutreiben, der Strom erzeugt, wobei Wasser und Wärme die einzigen Nebenprodukte sind. Die beiden Hauptanwendungen für Wasserstoff-Brennstoffzellen sind stationäre Stromquellen und Wasserstoff-Brennstoffzellen-Fahrzeuge (FCVs).
Wasserstoff kann durch Elektrolyse aus Wasser gewonnen werden, wobei Strom aus erneuerbarer Sonnen- oder Windenergie, Kernenergie oder fossiler Energie verwendet wird. Er kann aus erneuerbarer Biomasse oder Kohle durch Hochtemperaturvergasung gewonnen werden. Mit chemischen Katalysatoren kann er auch aus erneuerbarem Biogas, erneuerbarem Ethanol oder Methanol oder fossilem Erdgas gewonnen werden. Die Umweltauswirkungen der Wasserstoffproduktion hängen von den Quellen und Prozessen ab, durch die der Wasserstoff gewonnen wird. Heute wird der meiste Wasserstoff aus fossilem Erdgas gewonnen, wobei fossiles Kohlendioxid als Nebenprodukt entsteht.
FCVs haben eine ähnliche Reichweite wie ein Fahrzeug mit Verbrennungsmotor – 250 bis 400 Meilen pro Tankfüllung. FCVs sind kommerziell zum Leasen erhältlich, aber eine Infrastruktur zum Betanken von Wasserstoff gibt es in den meisten Teilen des Landes noch nicht. In Kalifornien sind einige wenige Tankstellen in Betrieb, weitere sind im Bau. Die höheren Kosten von Wasserstoff auf einer Energie-Äquivalent-Basis werden durch die stark erhöhte Effizienz des elektrischen Antriebssystems im Vergleich zum Verbrennungsmotor aufgewogen.
Erdgas
Erdgas, wenn es als Transportkraftstoff verwendet wird, kann bis zu 25 Prozent weniger Kohlenstoff pro Energieeinheit ausstoßen als herkömmliches Benzin und kann aus heimischen Quellen bezogen werden. Erdgas wird derzeit in vielen Linienbussen, Kurzstrecken-LKWs und einigen anderen Fahrzeugflotten eingesetzt. Der Einsatz in Personenkraftwagen wird durch den zusätzlichen Platzbedarf für die Kraftstofflagerung und die begrenzte Verfügbarkeit von Tankstellen behindert, wird aber von mindestens einem großen Automobilhersteller erprobt.
Advanced Diesel
Eine sauberere Generation von Dieselkraftstoffen und fortschrittliche Dieselmotoren erreichen zusammen Emissionswerte, die sich denen von emissionsarmen Benzinmotoren annähern, während Dieselfahrzeuge einen um mehr als 25 Prozent geringeren Kraftstoffverbrauch als vergleichbare Benzinmodelle erreichen können. In den Vereinigten Staaten wird Dieselkraftstoff hauptsächlich für Lastwagen, Busse und Züge verwendet. Die Hälfte aller Personenkraftwagen in Europa fährt jedoch mit Diesel und die saubere Dieseltechnologie könnte zu einem erweiterten Einsatz in US-Pkw und leichten Nutzfahrzeugen führen.