Die jährliche Erhöhung der Benzinpreise im Sommer ist ein Ritual, das wir alle fürchten. Es kommt mit vorhersehbarer Brutalität. Schauen Sie sich den Sommer 2008 an, um sich schnell daran zu erinnern, warum dies ein Problem ist. Der landesweite Durchschnittspreis für eine Gallone Normalbenzin kletterte über die Vier-Dollar-Marke. Das Auffüllen eines Tanks war nicht nur eine Aufgabe. Es war ein finanzielles Glücksspiel. Sie mussten Ihren Kontostand überprüfen, bevor Sie die Düse überhaupt einführten.
Diese Erinnerungen sind immer noch scharf. Wenn also die Pumpenpreise wieder steigen, stellt sich natürlich die Frage. Was gibt es sonst noch?
Die Antwort ist ein überfülltes Feld an Optionen. Viele dieser alternativen Kraftstoffe sind heute verfügbar. Sie sind bei Händlern erhältlich. Sie liegen auf Autobahnen. Einige Technologien benötigen mehr Zeit, um für die Masseneinführung skaliert zu werden. Andere stehen dieses Wochenende zum Kauf für Sie bereit. Hier sind die Top-Anwärter.
Зміст
10: Wasserstoff-Brennstoffzellenfahrzeuge
Für manche mag Wasserstoff wie Science-Fiction erscheinen. Tatsächlich handelt es sich um einen der etabliertesten alternativen Kraftstoffe für Pkw. Das Konzept ist einfach genug. Sie nehmen Wasserstoffgas. Sie verbinden es mit Sauerstoff aus der Luft. Durch die chemische Reaktion entsteht Strom. Dieser Strom treibt einen Elektromotor an. Die einzige Emission ist Wasserdampf.
„Die einzige Emission ist Wasserdampf.“
Dieser Prozess findet im Inneren eines Brennstoffzellenstapels statt. Es verbrennt keinen Kraftstoff im herkömmlichen Sinne. Es findet keine Verbrennung statt. Dies macht Elektrofahrzeuge mit Wasserstoff-Brennstoffzelle (FCEV) einzigartig. Sie bieten die große Reichweite und schnelle Betankungszeiten eines Benzinautos. Sie bieten außerdem das gleichmäßige, sofortige Drehmoment eines batterieelektrischen Fahrzeugs (BEV).
Toyota und Honda treiben diese Technologie seit Jahren voran. Der Toyota Mirai und der Honda Clarity Fuel Cell sind zwei der wenigen Optionen für den Massenmarkt. Sie sehen aus wie Limousinen. Sie fahren wie Limousinen. Sie erfordern jedoch eine andere Infrastruktur.
Die größte Hürde ist die Suche nach einer Wasserstofftankstelle. Diese Stationen gibt es nicht überall. Sie sind in bestimmten Regionen konzentriert, vor allem in Kalifornien. Wenn Sie in Südkalifornien leben, haben Sie möglicherweise Zugriff. Wenn Sie in Ohio leben, ist dies wahrscheinlich nicht der Fall. Die Knappheit an Sendern schränkt die breite Akzeptanz ein.
Die Autos selbst sind teuer. Die Produktionskosten bleiben hoch. Batterieelektrische Fahrzeuge haben von enormen Skaleneffekten profitiert. Wasserstofffahrzeuge haben diesen Wendepunkt noch nicht erreicht.
Dennoch funktioniert die Technologie. Es ist sauber. Es ist schnell. Das Auftanken dauert etwa drei bis fünf Minuten. Das ist vergleichbar mit dem Befüllen eines Benzintanks. Auch das Sortiment ist konkurrenzfähig. Der Mirai kommt mit einer vollen Tankfüllung etwa 400 Meilen weit. Das übertrifft die meisten aktuellen Elektrofahrzeuge bei kaltem Wetter. Batterien verlieren bei Kälte an Leistung. Wasserstoff-Brennstoffzellen tun dies nicht.
Es bestehen Bedenken hinsichtlich der Herkunft des Wasserstoffs. Der größte Teil des heute produzierten Wasserstoffs stammt aus Erdgas. Bei diesem Prozess wird Kohlendioxid freigesetzt. Es ist nicht „grün“, es sei denn, man nutzt erneuerbare Energie, um Wassermoleküle zu spalten. Dies wird als „grüner Wasserstoff“ bezeichnet. Es ist teuer. Es ist selten. Doch die Branche investiert massiv darin.
Wenn Sie eine Tankstelle finden und sich den Premiumpreis leisten können, bietet Wasserstoff einen überzeugenden Mittelweg. Es löst die Reichweitenangst, die Erstanwender von Elektrofahrzeugen plagt. Es vermeidet die langen Ladezeiten, die Autofahrer frustrieren. Es braucht einfach ein besseres Netzwerk, um zu überleben.
Der Sommer von
Wasserstoff lässt die Menschen an die Hindenburg denken. Es ist ein Reflex. Aber in der Praxis? Es ist überraschend sicher. Die Technologie unterteilt sich in zwei unterschiedliche Wege, um ein Auto in Bewegung zu setzen. Es gibt Brennstoffzellen-Elektrofahrzeuge (FCEVs) und Wasserstoff-Verbrennungsmotoren (H2-ICE). Sie klingen ähnlich. Das sind sie nicht.
Wie Brennstoffzellenfahrzeuge tatsächlich funktionieren
Ein Brennstoffzellenfahrzeug wird nicht wie ein Tesla oder ein Leaf mit einem Batteriepaket betrieben. Es erzeugt im laufenden Betrieb seinen eigenen Strom. Sie haben Wasserstofftanks. Sie haben Sauerstoff aus der Luft. Im Inneren der Brennstoffzelle treffen sie in einer chemischen Reaktion aufeinander. Das Ergebnis ist Strom. Dieser Strom treibt Elektromotoren an.
Der einzige Auspuff? Wasserdampf. Das ist es. Keine Abgasemissionen. Kein CO2. Der Honda FCX Clarity ist dafür das Aushängeschild. Es nutzt genau diese Technologie. Derzeit vermietet Honda diese Einheiten an Fahrer in Südkalifornien. Es handelt sich um einen kontrollierten Rollout. Wenn Sie in Ohio leben, können Sie nicht einfach heute eines kaufen.
Die Verbrennungsalternative
Dann gibt es noch den anderen Weg. Ein Wasserstoff-Verbrennungsmotor. Unter der Haube sieht es aus wie ein Benzinmotor. Es hat Kolben. Es hat Ventile. Es verbrennt Wasserstoff statt Gas.
Auch hier entsteht als Nebenprodukt Wasserdampf. Der BMW Hydrogen 7 ist das bekannteste Beispiel für diesen Ansatz. BMW vermietete mehrere davon an prominente Persönlichkeiten. Deutschland. Die Vereinigten Staaten. Einige Tests ergaben, dass das Auto tatsächlich die Luft um sich herum reinigte. Das ist eine kühne Behauptung. Vielleicht hat das Kondenswasser Partikel abgewaschen? Wir müssen nicht über die Physik diskutieren. Der Punkt ist, dass die Technologie existiert.
Das Infrastrukturproblem
Warum fährt Ihr Nachbar also kein Wasserstoffauto? Infrastruktur. Es gibt keine Wasserstofftankstellen. Nicht wirklich. Nicht in irgendeiner sinnvollen Dichte. Es ist nicht so, als würde man eine Zapfsäule finden. Es ist nicht so, als würde man es an eine Wand anschließen. Der Mangel an Stationen ist der Engpass. Es ist der Engpass.
Aber es gibt bereits einen alternativen Kraftstoff in Ihrem Leben. Möglicherweise verwenden Sie es sogar gerade.
9: Strom
Elektrofahrzeuge sind keine moderne Erfindung. Es gibt sie, seit die ersten Autos vom Band liefen. Frühe Autos wurden oft mit Strom betrieben. Heute machen sie endlich Sinn für den täglichen Pendelverkehr.
Warum hat es so lange gedauert? Batterietechnik. Das Bewegen von Schwermetall mit Autobahngeschwindigkeit verbraucht Energie. Alte Batterien waren schnell leer. Das Aufladen dauerte Stunden. Reichweitenangst war real.
Lithium-Ionen-Batterien haben das Spiel verändert. Dies sind die gleichen Zellen in Ihrem Telefon. Sie laden schneller. Sie enthalten mehr Energie. Der Roadster von Tesla hat bewiesen, dass Elektromotoren mit der Beschleunigung von Supersportwagen mithalten können.
Dann kam das Elektrofahrzeug mit erweiterter Reichweite (EREV). Der Chevy Volt ist ein Paradebeispiel. Es kombiniert einen Lithium-Ionen-Akku mit einem kleinen Benzingenerator. Sie schließen es an eine Standardsteckdose an. Wenn die Ladung sinkt, schaltet sich der Gasmotor ein. Er fungiert als Generator, um die Batterien aufzuladen. Dadurch entsteht eine neue Fahrzeugklasse. Es schließt die Lücke zwischen reinen Elektro- und herkömmlichen Gasfressern.
8: Biodiesel
Während die Elektroantriebstechnologie für Schlagzeilen sorgt, bietet Biodiesel einen anderen Weg als Rohöl. Es handelt sich nicht um eine neue Kraftstoffquelle. Das Konzept reicht bis in die Anfänge des Dieselmotors zurück. Rudolf Diesel hat seinen Motor ursprünglich für den Betrieb mit Erdnussöl konzipiert. Biodiesel ist heute eine erneuerbare Alternative, die aus Pflanzenölen oder tierischen Fetten gewonnen wird.
Im Gegensatz zu Elektroautos, die auf eine Ladeinfrastruktur angewiesen sind, nutzen Biodieselautos häufig vorhandene Dieselmotoren mit geringfügigen Modifikationen. Oder sie können in modernen Dieselfahrzeugen ohne jegliche Änderungen direkt hochfahren. Dies macht es zu einer Drop-in-Lösung. Sie müssen Ihre Garage nicht überholen oder darauf warten, dass an jeder Ecke Ladestationen auftauchen.
Das Umweltargument ist hier stark. Biodiesel ist biologisch abbaubar und ungiftig. Es reduziert die Treibhausgasemissionen im Vergleich zu erdölbasiertem Diesel. Außerdem verbrennt es sauberer und verringert die Partikelmenge in der Luft. Für Enthusiasten, die das Drehmoment und den Klang eines Dieselmotors lieben, sich aber einen umweltfreundlicheren Fußabdruck wünschen, ist dies ein praktikabler Mittelweg. Es ist nicht so auffällig wie ein Tesla. Es gibt nicht diese lautlose, sofortige Beschleunigung. Aber es ist praktisch. Und es nutzt Brennstoff, den Sie möglicherweise aus Ihrem eigenen Küchenabfall herstellen oder von örtlichen Bauernhöfen beziehen können.
Sie könnten denken, dass der Austausch Ihres Morgenspecks gegen Grünkohl Ihren Benzintank belastet. Das ist nicht der Fall. Während Ihre Arterien eine fettarme Ernährung zu schätzen wissen, kümmert sich Ihr Motor nicht um Ihren Cholesterinspiegel. Biodiesel gibt es. Es ist real. Es ist lebensfähig. Es ist jedoch kein direkter Ersatz für reines Pflanzenöl, es sei denn, Sie möchten Ihr Auto in einen sehr teuren Briefbeschwerer verwandeln.
Wie Biodiesel tatsächlich funktioniert
Biodiesel stammt aus nachwachsenden Rohstoffen wie Pflanzenölen oder tierischen Fetten. Jeder handelsübliche Dieselmotor kann damit betrieben werden. Das ist der einfache Teil. Das Schwierige daran ist, dass man gebrauchtes McDonald’s-Fett nicht einfach in einen Dieselinjektor füllen kann. Der Rohstoff muss chemisch umgewandelt werden.
Der Prozess beinhaltet eine Umesterung. Sie mischen das Öl mit einem Alkohol (normalerweise Methanol) und einem Katalysator (wie Natriumhydroxid). Dadurch werden die Triglyceride im Öl abgebaut und durch Methylester ersetzt. Das Ergebnis ist Kraftstoff, der sich wie Mineralöldiesel verhält. Ohne diesen Schritt ist das Öl zu viskos. Es verstopft Filter. Es verklebt die Einspritzdüsen. Es zerstört Kraftstoffpumpen. Sie versuchen im Wesentlichen, einen Sportwagen mit Motoröl zu betreiben. Es endet schlecht.
Die DIY-Gefahrenzone
Enthusiasten brauen oft ihren eigenen Kraftstoff. Sie kaufen Altöl in örtlichen Restaurants. Dadurch bleibt das Öl von Mülldeponien fern und es entsteht eine kostengünstige Energiequelle. Es ist eine clevere Schleife. Es besteht jedoch auch eine chemische Gefahr, wenn Sie die Stützräder weglassen.
Methanol ist giftig. Es kann über die Haut aufgenommen oder als Dampf eingeatmet werden. Bei der Reaktion entstehen Hitze und Druck. Wenn das Verhältnis falsch ist, erhalten Sie keinen Biodiesel. Du bekommst Seife. Es entsteht Glycerinschlamm. Sie erhalten ein Kraftstoffsystem, dessen Reparatur mehr kostet, als das Fahrzeug wert ist.
„Bevor Sie versuchen, selbst Biodiesel herzustellen, ist es eine gute Idee, eine Weile mit jemandem zu trainieren, der das schon einmal erfolgreich gemacht hat.“
Behandeln Sie dies nicht wie ein Science-Fair-Projekt. Behandeln Sie es wie den Umgang mit Sprengstoff. Finden Sie einen Mentor. Beobachten Sie den Vorgang. Verstehen Sie die Trennung von Schichten. Testen Sie die Reinheit. Wenn Sie diese Schritte überspringen, riskieren Sie Schäden an Ihrem Fahrzeug, Ihrem Haus und sich selbst.
Der Geruch des Erfolgs
Warum machen die Leute das? In vielen Regionen sind die Kosten niedriger als bei Erdöldiesel. Die Emissionen sind sauberer. Es verbrennt mit weniger Partikeln und einem geringeren Kohlenstoffgehalt. Es ist ein konkreter Weg, die Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen zu verringern.
Hinzu kommen die sensorischen Details. Ihr Auto wird nach Pommes frites riechen. Nicht das abgestandene Fett eines kaputten Auspuffs, sondern echte Bratkartoffeln. Es ist ein seltsamer Stolz. Es ist ein Signal für jeden in der Nähe, dass Sie etwas anderes tun.
Stellen Sie einfach sicher, dass Ihr Motor damit zurechtkommt. Ältere Dieselmotoren verfügen möglicherweise über Gummidichtungen, die sich bei bestimmten Kraftstoffmischungen verschlechtern. Neuere sind im Allgemeinen in Ordnung. Schauen Sie in Ihrem Handbuch nach. Überprüfen Sie die Mischung. Beginnen Sie nicht einfach mit dem Gießen.
7: Ethanol
Dies führt uns in die Welt der Kraftstoffe auf Maisbasis. Ethanol ist anders. Es ist kein Öl. Es ist Gärung. Es ändert die Regeln völlig.
Vermeiden Sie den Frittiergeruch: Bessere alternative Kraftstoffe für Ihren Alltagsfahrer
Sie haben das Fritteusenfett im Griff. Ihr Tank ist voll mit den Pommes Frites von gestern. Aber seien wir ehrlich: Durch die Stadt zu fahren und dabei nach dem Auspuff eines Gasthauses zu riechen, ist nicht gerade eine Verbesserung des Lebensstils. Es ist chaotisch. Es ist hartnäckig. Und ehrlich gesagt werden Ihre Nachbarn Fragen stellen.
Was ist also der Dreh- und Angelpunkt? Wenn Sie Ihre Abgase sauber halten und Ihre Brennstoffquelle heimisch halten möchten, müssen Sie darauf achten, was auf den Feldern wächst, und nicht darauf, was in der Pfanne brät.
Warum Ethanol die umweltfreundliche Wahl ist
Ethanol ist nicht neu. Es versteckt sich seit Jahren in Ihrer Zapfsäule, meist in kleinen Mengen, um die Emissionen in den heißeren Sommermonaten zu senken. Es handelt sich um einen Kraftstoff auf Alkoholbasis, der aus pflanzlichen Stoffen gewonnen wird.
Hier ist die Aufschlüsselung:
– USA: Hauptsächlich Mais.
– Brasilien: Zuckerrohr.
– Rest der Welt: Verschiedene Kulturen je nach lokaler Landwirtschaft.
Trinken Sie es nicht. Es ist aus einem bestimmten Grund denaturiert.
Die wahre Geschichte hier ist die Infrastruktur. Die meisten großen Autohersteller bieten mittlerweile Flex-Fuel-Motoren an. Diese Kraftwerke sind für den Umgang mit einer breiten Palette von Kraftstoffmischungen ausgelegt. Sie werden nicht in eine Ecke gezwungen. Sie können normales Benzin pumpen. Oder Sie tanken E85, eine Mischung, die zu etwa 85 Prozent aus Ethanol und zu 15 Prozent aus Benzin besteht.
Die Geopolitik des Getreides
Warum ist Ihnen das wichtig?
Es kommt auf Energieunabhängigkeit an. Das Argument für Ethanol ist einfach: Wir bauen es hier an. Für unsere tägliche Mobilität müssen wir nicht mit ausländischen Regimen verhandeln. Es handelt sich um eine erneuerbare Ressource. Öl ist endlich. Mais ist es nicht.
Aber tun wir nicht so, als wäre es perfekt. Der Produktionsprozess ist energieintensiv. Sie tauschen ein Problem gegen ein anderes. Und da ist der ethische Druck.
Wenn Landwirte mit dem Anbau von Ethanolpflanzen mehr Geld verdienen können als mit dem Anbau von Nahrungsmitteln, werden sie umsteigen. Das verringert das Nahrungsangebot. Das treibt die Lebensmittelpreise in die Höhe.
Es ist ein empfindliches Gleichgewicht zwischen der Betankung Ihres Autos und der Ernährung der Bevölkerung.
Wo finde ich E85?
Das Netzwerk wächst. In vielen Teilen des Mittleren Westens und der Great Plains, wo der Mais König ist, finden Sie Stationen, die E85 anbieten. Überprüfen Sie Ihre lokalen Einträge. Wenn Ihr Auto als „Flex-Fuel“ oder „E85-kompatibel“ gekennzeichnet ist, können Sie loslegen. Der Tank schmilzt nicht. Der Motor erstickt nicht.
Sie müssen nur bereit sein, es selbst zu pumpen.
6: Flüssigerdgas
Köche kennen sich damit aus. Sie könnten es in Ihrer Küche haben. Es ist kein Ethanol. Es ist kein Biodiesel. Es besteht nicht aus etwas, das man essen oder trinken könnte. Es ist Erdgas.
Spitzenköche bestehen darauf, damit zu kochen. Aber bei Autos ist das eine andere Geschichte. Konkret handelt es sich um eine Geschichte mit hoher Dichte.
Erdgas befindet sich zwischen unterirdischen Gesteinsschichten. Wir bohren danach wie Öl. In den Vereinigten Staaten gibt es noch viel mehr davon. Es verbrennt sauberer als Benzin. Oder Öl.
Das Gas, das Sie zum Kochen von Nudeln verwenden, hat einen niedrigen Druck. Dadurch bleibt es gasförmig. Niedriger Druck bedeutet niedrige Energiedichte. Beim Verbrennen gibt es relativ wenig Wärme ab. Gut für Suppe. Nicht gut für den Gütertransport geeignet.
Kühlen Sie es ab. Ändern Sie den Zustand.
Das Ergebnis ist verflüssigtes Erdgas (LNG). Es wird energiedicht. Wenn man es verbrennt, erhält man eine enorme Leistungsabgabe. Das braucht ein LKW. Nicht nur ein kleiner Anstoß. Starkes Drehmoment auf langen Strecken. Dort lebt LNG.
5: Flüssiggas
Aufstieg auf der Leiter. Von Methan bis Propan und Butan.
LPG unterscheidet sich von LNG. Es ist auch ein alternativer Kraftstoff. Aber die Quelle ist eine andere. Erdgasaufbereitung. Oder Rohölraffination.
Es ist ein Nebenprodukt. Ein Nebenprodukt.
Der Name klingt technisch. Flüssiggas. Aber Sie haben es gesehen. In Campingkochern. Bei Gabelstaplern. In älteren Taxiflotten.
Wie LPG in Fahrzeugen funktioniert
Flüssiggas wird unter Druck gelagert. Es ist Flüssigkeit im Tank. Verdampft bei Freisetzung. Verbrennt sauberer als Benzin.
Emissionen sinken. Partikel fallen. Auch der Kohlendioxidausstoß ist geringer. Aber nicht so niedrig wie CNG oder LNG.
Die Energiedichte ist höher als bei komprimiertem Erdgas (CNG). Niedriger als Benzin. Dadurch leidet die Reichweite im Vergleich zu flüssigen Kraftstoffen leicht. Aber es ist besser als CNG.
Welcher Motortyp passt am besten?
Nicht jedes Auto kommt gut mit Flüssiggas zurecht. Die meisten erfordern eine Änderung. Oder fabrikgefertigte Motoren.
Flex-Fuel-Fahrzeuge? Manchmal. Aber dedizierte LPG-Motoren sind häufiger anzutreffen.
Funkenzündung. Otto-Zyklus. Genau wie eine durchschnittliche Limousine. Aber abgestimmt auf Propan-Butan-Mischungen.
Luft-Kraftstoff-Verhältnisse verschieben sich. Einspritzsysteme ändern sich. Kraftstoffleitungen benötigen spezielle Dichtungen. Gummi zersetzt sich mit Flüssiggas schneller.
Wo wird es verwendet?
Flotten lieben es. Gabelstapler nutzen es weltweit. Innenlager. Keine Abgase, die die Arbeiter ersticken.
Öffentliche Verkehrsmittel? In einigen Städten. Busse fahren mit Flüssiggas. Sauberere Luft in Tunneln.
Privatfahrzeuge? Nische. Beliebt in Australien. Südkorea. Osteuropa.
Nicht so sehr in den USA. Warum? Infrastruktur. Tankstellen sind rar. Im Gegensatz zu CNG-Netzen.
Vergleich von LPG mit Alternativen
LPG vs. CNG.
CNG ist Methan. Komprimiert. Geringere Energiedichte. Brauche größere Tanks.
LPG ist Propan/Butan. Unter mäßigem Druck verflüssigt. Höhere Energiedichte. Kleinere Tanks möglich.
Aber LPG hat einen höheren CO2-Ausstoß pro Meile als CNG. Und höhere Partikel als LNG.
Immer noch sauberer als Diesel.
Das Fazit
LPG ist nicht die Zukunft von Heavy
Wenn Sie im letzten Jahrzehnt in der Nähe eines Gartengrills gestanden haben, sind Sie bereits auf Flüssiggas (LPG) gestoßen. Aus Gewohnheit könnte man es Propan nennen, aber die Chemie erzählt eine etwas andere Geschichte. Propan ist sicherlich die dominierende Komponente. Aber technisch gesehen ist LPG eine Mischung aus Kohlenwasserstoffgasen – Propan, Butan, vielleicht ein Hauch Propylen – die alle durch Druck in flüssiger Form gehalten werden.
Dieser Druck ist wichtig. Es ist der gleiche Trick, der auch für Flüssigerdgas angewendet wird. Durch die Komprimierung in eine Flüssigkeit erhöht sich die Energiedichte. Weniger Tankraum, mehr Reichweite. Diese Effizienz ist genau der Grund, warum Ingenieure beschlossen haben, es in Automotoren zu stopfen, anstatt nur die Terrasse anzuheizen.
Der Aufbau ist keine Zauberei. Es handelt sich um einen Verbrennungsmotor, der speziell auf Flüssiggas abgestimmt ist. Das Kraftstoffsystem spritzt die unter Druck stehende Flüssigkeit ein, die vor der Verbrennung zu Gas verdampft. Es funktioniert. Es ist in den USA einfach kein Mainstream. Hier sieht man selten eine Flotte von LPG-Limousinen. Aber schauen Sie über den Atlantik. In den Niederlanden macht LPG 10 % des gesamten Autokraftstoffs aus. Andere Länder haben Pilotprojekte durchgeführt. Die Infrastruktur ist vorhanden. Die Technik funktioniert. Die Frage ist, warum wir nicht damit auffüllen.
4: Komprimiertes Erdgas
Stellen Sie sich eine Kraftstoffleitung vor, die direkt in Ihre Garage führt. Keine Zapfsäule. Kein Ladekabel. Nur eine buchstäbliche Pfeife. Bei Fahrzeugen mit komprimiertem Erdgas (CNG) handelt es sich nicht um Science-Fiction. Es ist eine logistische Realität. Der Brennstoff ist identisch mit dem, der Ihr Zuhause heizt oder Ihr Wasser zum Kochen bringt. Es wird über kommunale Leitungen übertragen, aber Ihr Auto kann nicht einfach an eine Steckdose angeschlossen werden.
Sie benötigen einen Kompressor.
Der haushaltsübliche Gasdruck reicht nicht aus, um einen Verbrennungsmotor effektiv anzutreiben. Sie benötigen Hochdruckzylinder. Da CNG deutlich mehr Volumen einnimmt als Benzin, ist die Speicherung ein räumliches Rätsel. Honda hat versucht, dieses Problem mit dem Civic GX zu lösen.
Der 1998 auf den Markt gebrachte Civic GX sah aus wie ein normaler Civic. Unter der Haube war es eine andere Geschichte. Es brannte sauberer. Es kostet weniger pro Meile. Wenn Sie es sich leisten könnten, im Voraus eine Tankstelle zu Hause zu installieren, wären die langfristigen Einsparungen unbestreitbar.
Aber es gab einen Haken. Ein riesiger.
Es gibt kein landesweites Netz von CNG-Tankstellen. Wenn Sie auf einer Autobahn in Nebraska trocken liefen, hatten Sie nicht nur Unannehmlichkeiten. Du warst gestrandet. Die Infrastrukturlücke hat die Dynamik zunichte gemacht.
3: Druckluft
Was bleibt also übrig, wenn die Gasleitungen zu begrenzt und die Batterien zu schwer sind? Luft.
Druckluftautos brauchen kein Lithium. Sie brauchen keine Seltenerdmetalle. Sie benötigen einen Kompressor und einen Tank. Das Konzept ist brutal einfach. Sie komprimieren Luft, speichern sie unter Druck und lassen sie ab, um Kolben zu drücken.
Es klingt zu schön, um wahr zu sein, weil es so ist.
Die Physik ist unerbittlich. Luft dehnt sich aus, wenn sie freigesetzt wird, und kühlt dadurch stark ab. Dies ist der Joule-Thomson-Effekt. Dir wird nicht nur kalt; Du bekommst Eis. Kraftstoffeffizienz ist der Killer. Das Komprimieren von Luft verbraucht enorm viel Energie. Wenn Sie es freigeben, erhalten Sie weniger zurück, als Sie hineingesteckt haben.
Die Effizienzlücke
Woher kommt die Energie? Das Gitter.
In einem Benzinauto pumpen Sie flüssige fossile Brennstoffe. In einem Elektrofahrzeug laden Sie eine Batterie auf. In einem Druckluftfahrzeug nutzen Sie Elektrizität, um einen Kompressor anzutreiben. Dann speichern Sie diese Energie als Druck. Dann lässt du es los.
Bei jedem Schritt kommt es zu Energieverlust.
- Durch die Kompression entsteht Wärme.
- Die Lagerung verliert mit der Zeit an Druck.
- Erweiterung kühlt das System.
Niemand hat den Code geknackt, der besagt, dass die Energiedichte, die einem Benzintank entspricht, gespeichert werden kann. Ein 50-Gallonen-Tank Benzin fasst etwa 115.000 Wattstunden Energie. Ein Hochdrucklufttank fasst einen Bruchteil davon.
Das Null-Emissions-Versprechen
Der Reiz liegt im Auspuff.
Reiner Wasserdampf. Das ist es.
Wenn man das Problem der Energiedichte lösen könnte, wären diese Autos perfekt für städtische Umgebungen. Keine Abgasemissionen. Keine Lärmbelästigung. Die Kompressoren sind leise. Die Motoren sind mechanisch einfach. Weniger bewegliche Teile bedeuten geringeren Wartungsaufwand.
Aber „einfach“ bedeutet nicht, dass es auch für Fernreisen geeignet ist.
Wer hat es tatsächlich versucht?
MDI (Motor Development International) behauptete, sie hätten eine Lösung. Ihr AirCar sollte bis zu 180 Meilen mit Druckluft fahren können. Der Tank war in das Fahrgestell integriert. Es sah futuristisch aus.
Luft ist unendlich. Es umgibt uns. Warum also nicht verbrennen? Oder besser gesagt: Warum nicht seinen Druck nutzen, um Metall zu bewegen?
Druckluftautos funktionieren nach einem einfachen Prinzip. Du nimmst Luft. Man presst es in Hochdrucktanks. Dann lässt du es raus.
Ein normaler Verbrennungsmotor mischt Luft mit Benzin. Es entzündet diese Mischung. Die Explosion drückt Kolben. Ein Druckluftmotor überspringt die Explosion. Es setzt auf Expansion. Wenn die unter Druck stehende Luft die Rohre verlässt und in den Motorzylinder eintritt, dehnt sie sich schnell aus. Diese Ausdehnung drückt die Kolben nach unten. Mechanische Bewegung.
Aber es gibt einen Haken. Die Luft gibt es nicht umsonst.
Die hybride Realität des pneumatischen Antriebs
Diese Fahrzeuge sind nicht rein mechanisch. Sie sind auch nicht rein elektrisch. Sie befinden sich in einer seltsamen Mitte.
An Bord finden Sie Elektromotoren. Aber ihre Aufgabe besteht nicht darin, die Räder in Bewegung zu setzen. Nicht direkt. Die Elektromotoren komprimieren Luft und pumpen sie in die Hochdruckspeicherrohre. Der Elektromotor fungiert als Pumpe. Die Druckluft fungiert als Batterie.
Dadurch verändert sich die Architektur völlig.
In einem Tesla oder Nissan Leaf ist der Elektromotor riesig. Es liefert das Drehmoment direkt an den Antriebsstrang. Bei einem Druckluftfahrzeug ist der Motor deutlich kleiner. Es braucht nur genug Strom, um die Tanks wieder aufzufüllen. Es ist nicht erforderlich, das Gewicht des Autos über eine Autobahn zu transportieren.
Dies führt zu einem spezifischen Vorteil. Ladezeit.
Da der Bordkompressor weniger Strom verbraucht, als ein Elektromotor mit Direktantrieb für den Antrieb benötigen würde, ist der Wiederaufladezyklus schneller. Sie müssen nicht darauf warten, dass ein Akku 80 % seiner Kapazität erreicht. Sie warten darauf, dass Luft in einen Tank gepumpt wird. Die Energiedichte ist im Vergleich zu Lithium-Ionen gering, die Wiederauffüllungsgeschwindigkeit kann jedoch höher sein.
Nach thermodynamischen Maßstäben ist es ineffizient. Beim Komprimieren von Luft entsteht Wärme. Beim Ausdehnen entsteht Kälte. In jedem Zyklus geht Energie verloren. Aber für kurze Fahrten in die Stadt? Es ist ein völlig anderer Weg.
2: Flüssiger Stickstoff
Flüssiger Stickstoff ist ein weiterer alternativer Kraftstoff. Stickstoff ist wie Wasserstoff in unserer Atmosphäre reichlich vorhanden. Ebenso wie Wasserstoff verursachen stickstoffbetriebene Autos weniger schädliche Emissionen als Benziner oder Diesel. Aber während Wasserstoff sowohl in Brennstoffzellenautos als auch in Wasserstoffverbrennungsmotoren verwendet wird, verwenden Flüssigstickstoffautos einen völlig anderen Motortyp.
Tatsächlich verwendet ein Auto mit flüssigem Stickstoff einen Motor, der dem Motor eines Druckluftautos ähnelt. In einem Auto mit flüssigem Stickstoff wird der Stickstoff kalt gehalten und bleibt somit in flüssiger Form. Um das Auto anzutreiben, wird der Stickstoff in den Motor abgegeben, wo er erhitzt wird und sich ausdehnt, um Energie zu erzeugen. Während ein typischer benzin- oder dieselbetriebener Motor die Verbrennung nutzt, um Kolben zu bewegen, nutzt ein Flüssigstickstoffmotor den expandierenden Stickstoff zum Antrieb von Turbinen.
Flüssigstickstoff ist zwar eine saubere und effiziente Möglichkeit, ein Fahrzeug anzutreiben, steht aber vor denselben Hürden wie viele andere alternative Kraftstoffe: Derzeit gibt es kein landesweites Netz von Tankstellen, die ihn an Verbraucher liefern.
Wie Flüssigstickstofffahrzeuge funktionieren
Die Mechanik eines Autos mit flüssigem Stickstoff ist unkompliziert, unterscheidet sich jedoch von der eines Autos mit Verbrennungsmotor. Der Kraftstoff wird als kryogene Flüssigkeit gespeichert. Beim Eintritt in den Motor nimmt es Wärme aus der Umgebung auf. Dies führt zu einer schnellen Expansion. Das expandierende Gas treibt Turbinen anstelle von Kolben an. Dieser Prozess erzeugt keinerlei Abgasemissionen. Das einzige Nebenprodukt ist kalte Luft.
Dieses Verfahren unterscheidet sich deutlich von der Wasserstofftechnologie. Wasserstoff kann in Brennstoffzellen oder Verbrennungsmotoren betrieben werden. Flüssiger Stickstoff erfordert eine spezielle Konfiguration der Wärmeausdehnung. Die Energie entsteht durch Phasenwechsel und Temperaturunterschied. Es handelt sich nicht um eine chemische Reaktion wie bei der Verbrennung von Gas.
Die Infrastrukturlücke
Die Technik funktioniert. Das Emissionsprofil ist sauber. Die Treibstoffquelle ist überall. Das Problem ist die Logistik. Man kann nicht einfach an einer normalen Tankstelle flüssigen Stickstoff in ein Auto pumpen. Es gibt kein flächendeckendes Tankstellennetz. Dieser Mangel an Infrastruktur macht die wirtschaftliche Rentabilität zunichte. Ohne Tankstellen bleiben diese Autos Neuheiten.
Die gleiche Hürde betrifft viele alternative Kraftstoffe. Batterien brauchen Ladenetze. Wasserstoff braucht Hochdruckstationen. Flüssiger Stickstoff benötigt Kryospender. Bis jemand das Netzwerk aufbaut, bleiben die Autos in Laboren und Museen.
1: Kohle
Es fühlt sich kontraintuitiv an. Sie stellen sich ein elegantes Elektrofahrzeug vor, das lautlos über die Autobahn gleitet, und dann erwähnt jemand Kohle. Die Trennung ist erschütternd. Doch für viele Autofahrer in den USA verbrennt ihr Elektrofahrzeug tatsächlich Kohle. Natürlich nicht direkt. Niemand schaufelt schwarze Steine in einen Batterieanschluss. Die Verbindung ist im Raster verborgen.
Elektroautos erzeugen keinen eigenen Strom. Sie speichern es. Diese Energie kommt aus einer Steckdose. Der Auslass zieht aus dem Netz. Das Stromnetz ist in vielen Regionen stark auf fossile Brennstoffe angewiesen. Konkret Kohle.
Der versteckte Verbrennungsmotor
Fünfzig Prozent des gesamten Stroms in den Vereinigten Staaten stammen aus Kohlekraftwerken. Das ist ein riesiger Teil des nationalen Strommixes. Wenn Sie einen Chevy Bolt oder ein Tesla Model 3 anschließen, schöpfen Sie aus einem Energiepool, der zur Hälfte aus Kohle besteht. Die Elektronen, die in die Batterie Ihres Autos strömen, stammen wahrscheinlich von einem Brenner in einem Hunderte Kilometer entfernten Kraftwerk.
Das bedeutet nicht, dass Elektrofahrzeuge schmutzig sind. Das bedeutet, dass sie die Verschmutzung verlagern. Anstelle der Abgasemissionen in Ihrer Stadt treten in einem ländlichen Landkreis Schornsteinemissionen auf. Der Standort ändert sich. Die Chemie bleibt bestehen.
Kosten- und Lieferkettenvorteile
Diese indirekte Beziehung hat praktische Vorteile. Kohle ist billig. Pro Meile kostet Strom aus Kohle weniger als Benzin. Es ist eine brutale Arithmetik, aber sie stimmt.
Ein weiterer Faktor ist die Versorgungsstabilität. Die Vereinigten Staaten verfügen über reichlich Kohlereserven. Dieser inländische Überfluss schützt die Autofahrer vor internationalen geopolitischen Schocks. Sie müssen sich keine Sorgen über OPEC-Entscheidungen oder Schifffahrtsblockaden machen, wenn Ihre Treibstoffquelle in Wyoming oder West Virginia aus der Erde gegraben wird.
Es ist jedoch nicht nur Kohle
Nicht jedes Gitter ist braun. Einige Regionen sind auf Wasserkraft angewiesen. Andere nutzen Kernkraft. Wenn Sie in einem Gebiet mit einem stark umweltfreundlichen Stromnetz leben, wird Ihr Elektrofahrzeug mit Wasser oder Atomen betrieben, nicht mit Kohlenstoff. Sie können laden, ohne die Kohleemissionen zu erhöhen.
Die Realität ist chaotisch. Saubere Autos, die zu den Händlern kommen, beziehen ihre Energie aus weniger sauberen Quellen. Es beleuchtet eine grundlegende Wahrheit über Energiesysteme. Es gibt kein kostenloses Mittagessen. Sie tauschen einen Infrastrukturtyp gegen einen anderen. Das Auspuffrohr hat sich bewegt. Das Problem ist nicht verschwunden.
Das Gesamtbild
Dieser letzte Eintrag zu alternativen Kraftstoffen sollte nicht als Anti-EV-Schimpftirade verstanden werden. Es ist eine Beobachtung über Komplexität. Wir wollen null Emissionen. Wir wollen auch zuverlässigen und günstigen Strom. Kohle bietet diese Zuverlässigkeit. Es ist mit einem CO2-Preis verbunden.
Der Übergang ist kein binärer Schalter. Es ist ein Spektrum. Und derzeit ist das Spektrum in vielen Teilen des Landes stark auf Kohle ausgerichtet. Bis zur umfassenden Dekarbonisierung des Netzes ist die Bezeichnung „Null-Emission“ eher eine lokale als eine globale Definition.
Du fährst elektrisch. Aber Sie fahren auch Kohle. Die Frage ist, ob Ihnen das wichtig ist.
