Der sommerliche Anstieg der Benzinpreise ist ein saisonales Ritual. Niemand genießt es. Es geht nicht um die Bräune des Bauern oder den Nachbarn mit dem lauten Mäher im Morgengrauen. Es geht um die Kraftstoffpumpe. Im Jahr 2008 lag der Durchschnittspreis bei über 4 US-Dollar pro Gallone. Zum Tanken mussten Sie zunächst Ihr Bankkonto überprüfen. Die Erinnerung schmerzt immer noch.
Jetzt drohen neue Wanderungen. Sie fragen sich nach Alternativen. Es gibt sie. Viele sind derzeit bei Händlern. Manche sind noch Jahre entfernt. Hier sind die Top 10 der heute verfügbaren alternativen Kraftstoffe.
10: Wasserstoff
Wasserstoff ist der Sonderling. Es handelt sich nicht um einen Kraftstoff, den man im herkömmlichen Sinne in einen Tank pumpt. Es ist ein Energieträger. Autos nutzen Brennstoffzellen, um Wasserstoffgas in Strom umzuwandeln. Die einzige Emission ist Wasserdampf.
„Wasserstoff bietet null Emissionen am Auspuff.“
Die Infrastruktur ist spärlich. Sie benötigen eine Tankstelle. Die meisten befinden sich in Kalifornien. Die Technologie ist bewährt. Toyota hat den Mirai. Hyundai hat den Nexo. Es sind echte Autos. Sie sind echte Alternativen.
Der Haken sind die Kosten. Tanken ist teuer. Stationen sind selten. Aber der Tank ist klein. Die Reichweite ist ordentlich. Es handelt sich um eine Nischenoption. Zur Zeit.
Wasserstoff löst Panik aus. Sie stellen die Hindenburg dar. Sie denken an Feuer. Doch die Realität ist weitaus weniger dramatisch. Das Gas ist eigentlich ziemlich sicher. Und es treibt zwei sehr unterschiedliche Arten von Maschinen an. Man kann ein Auto mit Wasserstoff in einer Brennstoffzelle betreiben. Oder Sie können es in einem Verbrennungsmotor verbrennen. Beide existieren. Beide funktionieren. Doch in der Art und Weise, wie sie Bewegung erzeugen, liegen Welten zwischen ihnen.
Die Brennstoffzellen-Route
Ein Brennstoffzellenfahrzeug (FCV) verbrennt keinen Wasserstoff. Es verarbeitet es. Stellen Sie sich das wie eine Batterie vor, die sich selbst mit Gas auffüllt. Der Wasserstoff sitzt in einem Tank. Es gelangt in den Brennstoffzellenstapel. Dort trifft es auf Sauerstoff aus der Luft.
Es kommt zu einer chemischen Reaktion. Diese Reaktion erzeugt Strom. Der Strom treibt Elektromotoren an. Sie erhalten also das Drehmoment eines Elektrofahrzeugs. Aber Sie müssen nicht stundenlang warten, um wieder aufzuladen. Du füllst einfach auf.
„Das einzige Nebenprodukt dieses Prozesses ist Wasserdampf.“
Es ist sauber. Wirklich sauber. Keine CO2-Emissionen. Nur Wasser. Der Honda FCX Clarity nutzt diese Technologie. In Südkalifornien können Sie immer noch eines leasen. Es ist ruhig. Es ist effizient. Aber es ist selten.
Brennender Wasserstoff
Dann ist da noch der Verbrennungsmotor. Das kommt dem näher, was Sie wissen. Es hat Kolben. Es hat eine Kurbelwelle. Es klingt wie ein normales Auto. Doch statt Benzin schüttet man Wasserstoff ein.
Der BMW Hydrogen 7 ist hier das Aushängeschild. Es war ein Sechsliter-V12. Es wurde sowohl mit flüssigem Wasserstoff als auch mit Benzin betrieben. BMW vermietete mehrere an hochkarätige Persönlichkeiten. Einige in Deutschland. Einige in den USA.
Das Emissionsprofil ist interessant. Du bekommst kein CO2. Es entsteht Wasserdampf. Tatsächlich haben einige Tests gezeigt, dass der BMW Hydrogen 7 tatsächlich die Luft um ihn herum reinigt. Die Abgastemperatur und die Chemikalienmischung entfernten Schadstoffe aus der Umgebungsluft. Es ist ein seltsamer Trick. Aber es funktioniert.
Das Infrastrukturproblem
Warum sehen wir diese nicht überall? Es sind nicht die Autos. Die Technik funktioniert. Es sind die Pumpen.
Es gibt keine Wasserstoffinfrastruktur. Man kann nicht einfach an irgendeiner Tankstelle anhalten. Sie müssen nach einer bestimmten Station suchen. Die meisten Städte haben keine. Das ist der Engpass. Es ist ein Henne-Ei-Problem. Niemand baut Bahnhöfe, weil niemand Autos hat. Niemand kauft Autos, weil es keine Bahnhöfe gibt.
Strom ist anders. Sie verwenden es jetzt. Ihr Telefon verwendet es. Ihr Laptop nutzt es. Es ist bereits in Ihren Wänden.
9: Strom
Es fühlt sich an, als wären Elektroautos erst gestern erfunden worden. Die Realität ist weitaus langweiliger. Einige der allerersten Autos auf der Straße liefen tatsächlich mit Elektromotoren. Sie sind einfach verschwunden. Über ein Jahrhundert lang waren sie eine Nischenkuriosität und kein brauchbarer Alltagswagen.
Dann kam Lithium-Ionen.
Alles hat sich verändert. Wir sprechen hier nicht von inkrementellen Optimierungen. Durch diesen Wandel wurden Elektrofahrzeuge von Golfwagen zu ernsthaften Transportmitteln.
Der Batterieengpass
Warum hat es so lange gedauert? Einfach. Leistungsdichte.
Das Bewegen einer zwei Tonnen schweren Metallkiste mit Autobahngeschwindigkeit erfordert enorme Energiemengen. In der Vergangenheit waren Batterien schwer, ineffizient und ließen sich nur langsam wieder aufladen. Du würdest zwanzig Meilen fahren. Dann würden Sie es anschließen und über Nacht warten. Vielleicht länger.
Reichweitenangst war kein Marketingbegriff. Es war eine mechanische Realität.
Lithium-Ionen: Der Game Changer
Geben Sie Lithium-Ionen-Batterien ein. Sie kennen die. Sie sind in Ihrem Telefon. Dein Laptop. Ihr Tablet.
Die Automobilhersteller erkannten, dass diese Zellen hohe Entladungsraten bewältigen konnten. Sie laden schneller. Sie halten im Verhältnis zu ihrem Gewicht mehr Ladung.
Tesla hat darauf gewettet. Der Roadster nutzte diese Pakete, um die Leistung eines Supersportwagens zu liefern. Von null auf sechzig in Sekunden. Hohe Höchstgeschwindigkeiten. Alles elektrisch.
Aber Tesla war nicht der einzige Spieler.
Die Lösung mit erweiterter Reichweite
Chevrolet erkannte die Grenzen des reinen Elektroantriebs und beschloss, zu schummeln. Irgendwie.
Der Chevy Volt war nicht nur auf einen Stecker angewiesen. Für den anfänglichen Antrieb wurde ein Lithium-Ionen-Akku verwendet. Sobald diese Ladung unter einen bestimmten Schwellenwert fiel, schaltete sich ein eingebauter Benzingenerator ein.
Dies ist kein Hybrid im herkömmlichen Sinne. Sie fahren nicht direkt mit Benzin. Der Gasmotor erzeugt Strom. Dieser Strom lädt die Batterie oder treibt den Motor an.
Es wurde eine neue Kategorie geschaffen: Elektrofahrzeuge mit erweiterter Reichweite (EREVs).
„Die Batterien können aufgeladen werden, indem man das Auto an eine normale Steckdose anschließt. Wenn die Batterieleistung jedoch nachlässt, schaltet sich ein eingebauter Benzingenerator ein, um die Batterien wieder aufzuladen und das Auto am Laufen zu halten.“
Dieser Aufbau löste das Reichweitenproblem, ohne dass über Nacht eine nationale Ladeinfrastruktur erforderlich war. Sie schließen es zu Hause an. Du fährst. Wenn Ihnen der Saft ausgeht, halten Sie an jeder Tankstelle an.
Es ist ein Kompromiss. Ein kluger Kerl.
8: Biodiesel
Während Lithium-Ionen die elektrische Ladung bewältigten, gewann eine andere Kraftstoffquelle in landwirtschaftlichen Kreisen und bei denen, die sich weigerten, vollständig auf die Verbrennungskraftmaschine zu verzichten, an Bedeutung.
Sie haben den Ernährungsratschlag gehört. Schneiden Sie das Fett ab. Überspringen Sie das frittierte Zeug. Dein Herz wird es dir danken. Dein Auto? Nicht so sehr.
Es gibt eine seltsame Ausnahme von der Regel, wenn es um Kraftstoff geht. Biodiesel gibt es. Es besteht aus Speiseöl und Fett. Wenn Sie einen Dieselmotor haben, denken Sie vielleicht, dass Sie einfach etwas altes Friteusenöl in den Tank schütten und losfahren können. Tu das nicht.
Rohes Fett verstopft Filter. Es verklebt die Einspritzdüsen. Es tötet Motoren. Damit es funktioniert, muss das Öl einer chemischen Umwandlung unterzogen werden. Durch diesen Prozess werden Triglyceride in Fettsäuremethylester umgewandelt. Oder im Klartext: Es verwandelt Schlamm in Treibstoff.
Kann man Biodiesel zu Hause herstellen?
Ja. Sie können es selbst tun.
Es gibt eine ganze Subkultur von Menschen, die ihren eigenen Kraftstoff brauen. Sie gehen zu örtlichen Restaurants, betteln um das Altöl und verarbeiten es in ihren Garagen. Es ist billig. Es ist sauberer als Benzindiesel. Und ja, Ihr Auto könnte ein paar Kilometer lang wie ein Pommes-Frites-Stand riechen.
Aber es gibt einen Haken. Ein großes.
Die Chemie ist für einen Bastler recht einfach, aber es steht viel auf dem Spiel. Wenn Sie das Verhältnis von Lauge zu Öl verfälschen oder es nicht richtig filtern, droht ein katastrophaler Motorschaden. Sie ruinieren nicht nur Ihre Übertragung. Sie riskieren einen Brand in Ihrem Haus. Sie riskieren einen Personenschaden.
„Wenn Sie etwas falsch machen, könnten Sie Ihrem Fahrzeug großen Schaden zufügen (ganz zu schweigen von Ihrem Haus und sich selbst).“
Bevor Sie einen Reaktor kaufen oder mit dem Mischen von Chemikalien beginnen, suchen Sie jemanden, der dies tatsächlich schon einmal getan hat. Trainiere mit ihnen. Beobachten Sie, wie sie scheitern. Lernen Sie aus ihren Fehlern. Behandeln Sie dies nicht wie ein Science-Fair-Projekt.
Enthusiasten schwören darauf. Der Preis pro Gallone ist niedriger. Der CO2-Fußabdruck ist kleiner. Es ist eine Kreislaufwirtschaft in einem Kraftstoffkanister. Aber nur, wenn Sie den Prozess respektieren.
7: Ethanol
Sie haben den Bratfettwinkel abgedeckt. Aber seien wir ehrlich: Herumfahren und nach abgestandenen Pommes Frites riechend ist nicht gerade eine Verbesserung des Lebensstils. Wenn Sie auf der Suche nach etwas Saubererem sind – sowohl für die Luft als auch für Ihre Nasenlöcher –, sollten Sie sich die Beziehung zwischen Ihrem Auto und den Produkten ansehen.
Geben Sie Ethanol ein. Es ist kein neues Konzept, aber es wird zu einem festen Bestandteil der Diskussion über alternative Kraftstoffe.
Die Verbindung zwischen Mais und Zuckerrohr
Ethanol ist im Wesentlichen eine Art Alkohol. Nur um es klarzustellen: Versuchen Sie nicht, es zu trinken. Es ist denaturiert. Es ist Treibstoff.
In den Vereinigten Staaten ist Mais der Hauptrohstoff. Es handelt sich um eine heimische Nutzpflanze, was ihr eine gewisse politische und wirtschaftliche Attraktivität verleiht. Drüben in Brasilien? Sie verwenden Zuckerrohr. Die Chemie ist ähnlich, aber die landwirtschaftlichen Wurzeln sind unterschiedlich.
Sie haben es wahrscheinlich an der Pumpe gesehen. Im Sommer wird Ethanol häufig normalem Benzin beigemischt, um die Emissionen zu reduzieren. Es ist ein Oxygenat. Es trägt dazu bei, dass der Motor sauberer verbrennt.
Flex-Fuel-Motoren: Eine praktische Realität
Für die meisten modernen Autobesitzer ist das keine Science-Fiction. Viele Autohersteller bauen seit Jahren Flex-Fuel-Motoren in ihr Angebot ein. Diese Motoren sind intelligent. Sie können den Kraftstoff im Tank erkennen und den Zündzeitpunkt und die Kraftstoffeinspritzung entsprechend anpassen.
Sie können Ihr Auto mit normalem Pumpbenzin betreiben. Oder Sie tanken E85.
E85 ist eine Mischung, die zu etwa 85 % aus Ethanol und zu 15 % aus Benzin besteht. Das Verhältnis kann leicht schwanken, aber das ist die allgemeine Faustregel. Die Vorteile hier sind für diejenigen spürbar, die über die entsprechende Infrastruktur in der Nähe verfügen.
Die heimische Öldebatte
Das Hauptargument für Ethanol ist die Energieunabhängigkeit. Die Logik ist einfach: Wir können dieses Zeug hier anbauen. Wir sind nicht auf ausländisches Öl angewiesen. Öl ist endlich. Mais ist erneuerbar.
Das ist das Spielfeld. Es ist einfach. Es ist attraktiv für politische Entscheidungsträger, die Energiegelder im Land behalten wollen.
Aber es ist nicht kostenlos. Die Herstellung von Ethanol erfordert eine erhebliche Menge Energie. Sie verbrennen fossile Brennstoffe, um einen Brennstoff herzustellen, der fossile Brennstoffe ersetzt. Der Nettoenergiegewinn ist Gegenstand intensiver Debatten unter Ingenieuren und Ökonomen.
Dann ist da noch die Frage zwischen Essen und Treibstoff. Wenn die Nachfrage nach Mais steigt, weil Autos ihn brauchen, pflanzen die Landwirte mehr davon an. Das ist gut für ihr Endergebnis. Für den Preis von Brot, Müsli und anderen Grundnahrungsmitteln ist es weniger gut. Kritiker argumentieren, dass dies die Lebensmittelpreise weltweit in die Höhe treibe.
Die Infrastrukturlücke
Trotz der Kontroverse wächst das Netz der Ethanolstationen. Es ist nicht landesweit, aber es ist da. Wenn Sie im Mittleren Westen leben oder ein Flex-Fuel-Fahrzeug haben, nutzen Sie es möglicherweise bereits, ohne darüber nachzudenken.
Die Vorteile sind real: geringere Abgasemissionen, inländische Produktion und eine erneuerbare Quelle. Die Nachteile sind ebenso real: Landnutzung, Lebensmittelpreise und Energiedichte.
E85 hat eine geringere Energiedichte als Benzin. Sie erhalten weniger Meilen pro Gallone. Aber Sie zahlen möglicherweise weniger pro Gallone. Es ist ein Kompromiss.
6: Flüssigerdgas
Flüssigerdgas: Eine Küchenzutat mit großer Kraft
Denken Sie nicht mehr nur an Erdgas, wenn es um Ihren Herdbrenner geht. Die kraftstoffbetriebenen Langstrecken-Lkw von heute haben eine gemeinsame Abstammung mit dem Zeug in Ihrer Küche, aber die Physik ist völlig anders. Es ist kein Ethanol. Es ist kein Biodiesel. Es ist nichts, was man isst. Es handelt sich um Erdgas, den fossilen Brennstoff, der sich zwischen unterirdischen Gesteinsschichten verbirgt und genau wie Rohöl gefördert wird. Aber im Gegensatz zu seinem flüssigen Cousin ist Erdgas in den Vereinigten Staaten reichlich vorhanden und verbrennt deutlich sauberer.
Das Gas, mit dem Sie Ihr Badewasser erhitzen, ist Niederdruck-Erdgas. Es bleibt im gasförmigen Zustand. Bei der Verbrennung wird relativ wenig Energie freigesetzt. Gut zum Köcheln von Suppen. Unbrauchbar für den Transport eines 40-Fuß-Anhängers über Staatsgrenzen hinweg.
Energie komprimieren: Wie LNG funktioniert
Kühlen Sie das Gas ab.
Das Ergebnis ist verflüssigtes Erdgas (LNG). Beim Abkühlen wird der Kraftstoff in einen flüssigen Zustand komprimiert. Die Energiedichte steigt. Bei der Verbrennung von LNG wird deutlich mehr Energie freigesetzt als bei herkömmlichem Leitungsgas. Diese Dichte ist der Grund, warum es große Geräte mit Strom versorgen kann. Es verwandelt eine einfache Heizquelle in einen brauchbaren Motorkraftstoff für Hochleistungsanwendungen.
Wer nutzt LNG und wo?
Der primäre Anwendungsfall für Flüssigerdgas ist klar. Schwerlast-Lkw. Ferntransport. Die Kraftstoffdichte ermöglicht es diesen Fahrzeugen, Reichweite und Leistung beizubehalten, ohne die CO2-Einbußen, die mit herkömmlichem Diesel verbunden sind.
Der nächste Schritt: Flüssiggas
Während LNG den Langstreckensektor dominiert, hört die Landschaft der alternativen Kraftstoffe hier nicht auf. Der nächste große Konkurrent auf der Straße trägt den Spitznamen „verflüssigt“, unterscheidet sich jedoch chemisch.
5: Flüssiggas
Propan. Sie kennen es als den Stoff, der Ihren Gartengrill antreibt. Aber in der Automobilwelt ist es nur ein Akteur im Ökosystem der Flüssiggase (LPG). Machen Sie sich keine Sorgen, wenn Sie über die Terminologie verwirrt sind. Die Branche liebt ihre Akronyme.
LPG ist kein reines Propan. Es handelt sich um eine Kohlenwasserstoffmischung, die unter Druck gehalten wird, um flüssig zu bleiben. Diese Komprimierung ist der Trick. Es macht den Kraftstoff energiedicht. Dichter Kraftstoff bedeutet mehr Leistung. Deshalb funktioniert es für Motoren.
Warum LPG für Autofahrer wichtig ist
Die Niederlande nutzen dieses Zeug. Etwa 10 Prozent ihrer Autos nutzen Flüssiggas. Die USA? Nicht so sehr. Aber andere Länder haben sich jahrzehntelang damit beschäftigt. Die Technik ist solide. Die Verbrennungsmotoren sind speziell für diese Gase konstruiert. Sie verbrennen sauberer als Benzin. Sie kosten weniger.
Das ist das Spielfeld. Ob es sich in Amerika durchsetzt, bleibt die Frage.
Der Konkurrent für komprimiertes Erdgas
4: Komprimiertes Erdgas (CNG)
Stellen Sie sich vor, Sie fahren in Ihre Einfahrt und stecken Ihr Auto wie ein Elektrofahrzeug in die Wand, aber mit Gas statt Elektronen. Sie hätten eine Kraftstoffleitung, die direkt zu Ihrem Haus führt und bereit ist, wann immer die Nadel fällt.
Bei einem Auto mit komprimiertem Erdgas (CNG) ist das keine Science-Fiction. Es ist im Grunde das, was Sie bereits tun. CNG ist derselbe Methanbrennstoff, der auch für Ihren Küchenherd oder Ihre Heizung verwendet wird. Über die unterirdischen Leitungen des Versorgungsunternehmens gelangt es zu Ihrem Grundstück.
Aber Sie können nicht einfach einen Schlauch an Ihren Gasherd anschließen und nachfüllen. Die Physik funktioniert nicht so. Gas nimmt bei Atmosphärendruck zu viel Volumen ein. Um eine sinnvolle Reichweite zu erzielen, benötigen Sie Hochdruckzylinder.
Die Anforderungen an den Heimkompressor
Damit ein CNG-Fahrzeug zu Hause funktioniert, benötigen Sie eine eigene Tankstelle. Dies ist kein kleiner Anhang. Dabei handelt es sich um eine robuste Kompressoreinheit, die das Erdgas aus der Versorgungsleitung in die Hochdrucktanks in Ihrem Auto unter Druck setzen kann.
Die meisten CNG-Fahrzeuge, wie der Honda Civic GX, speichern Kraftstoff in Zylindern aus Stahl oder Verbundwerkstoff. Diese Tanks sind sperrig. CNG hat im Vergleich zu Benzin eine geringe Volumenenergiedichte. Selbst komprimiert nimmt es deutlich mehr Platz ein. Sie tauschen Kofferraum und Rücksitzraum gegen Kraftstofflager.
Der Civic GX war Hondas erster Versuch, diese Technologie in den Mainstream zu integrieren. Bei seiner Einführung im Jahr 1998 handelte es sich im Wesentlichen um einen Standard-Civic mit einem modifizierten Kraftstoffsystem. Unter der Haube wurde es mit komprimiertem Erdgas betrieben.
Die Wirtschaft und die Infrastrukturlücke
Warum sollten Sie sich um die Installationskosten und den Platzmangel kümmern? Die Mathematik ist einfach. CNG ist pro Meile günstiger als Benzin. Es verbrennt auch sauberer. Weniger Emissionen, weniger Partikel. Für Flottenmanager oder umweltbewusste Fahrer ist das Argument stichhaltig.
Wenn die Kosten für die Installation eines Heimkompressors durch langfristige Kraftstoffeinsparungen ausgeglichen werden, wird das Modell rentabel. Aber es gibt einen gewaltigen Haken.
Es gibt kein landesweites Netz öffentlicher CNG-Tankstellen.
Das ist der Engpass. Wenn Sie einen Civic GX fahren, sind Sie weitgehend an die Einrichtung Ihres Zuhauses oder bestimmte städtische Korridore mit öffentlichen Zapfsäulen gebunden. Mitten im Nirgendwo geht Ihnen der Treibstoff aus? Du bist gestrandet. Die Infrastrukturlücke ist real und beschränkt das Auto auf ein Nischenpublikum mit vorhersehbaren Routen.
Die Zukunft alternativer Kraftstoffe
Der Civic GX bewies, dass das Konzept funktionierte. Doch der Mangel an öffentlicher Infrastruktur verhinderte, dass er zur Standardlimousine wurde. Wenn wir uns andere alternative Antriebsstränge ansehen, bleibt die Herausforderung dieselbe. Die Technologie ist oft dem Netz voraus. Ob Wasserstoff, Strom oder Druckluft – das Liefernetz ist der schwieriger zu lösende Teil.
3: Druckluft
Luft ist überall. Warum also nicht einfach damit ein Auto bewegen?
Druckluftautos atmen nicht nur durch. Sie speichern es.
In einem Standard-Verbrennungsmotor mischt man Luft mit Kraftstoff. Du entzündest es. Die Explosion drückt die Kolben. Einfache Physik. Ein Druckluftfahrzeug überspringt die Explosion. Stattdessen setzt es auf Expansion. An Bord des Autos befindet sich in Rohren Hochdruckluft. Bei der Freisetzung dehnt sich die Luft aus. Es treibt die Kolben an. Macht folgt.
Aber es gibt einen Haken. Das Auto fährt nicht nur mit Luft.
Elektromotoren sind an Bord. Ihre Aufgabe besteht darin, die Luft zu komprimieren und in diese Hochdruckrohre zu drücken. Dies macht die Klassifizierung des Fahrzeugs schwierig. Es ist kein reines Elektroauto. Die Elektromotoren drehen die Räder nicht direkt. Sie sind viel kleiner als die Traktionsmotoren eines Tesla oder Nissan Leaf. Ihre einzige Funktion ist die Komprimierung.
Da die Motoren nicht das Gewicht des Fahrzeugs tragen, verbrauchen sie deutlich weniger Energie. Dadurch sind die Ladezeiten deutlich kürzer. Sie laden den Lufttank auf, nicht die Batterie für den Antrieb.
2: Flüssiger Stickstoff
Flüssiger Stickstoff bietet einen anderen Weg. Es existiert bei extrem niedrigen Temperaturen. Wenn es in eine Brennkammer eingeführt wird, kocht es sofort. Der Phasenwechsel von flüssig zu gasförmig führt zu massiven Druckspitzen. Dieser Druck kann wie Druckluft Kolben antreiben.
Theoretisch ist die Energiedichte höher als bei einfacher Druckluft. Das Expansionsverhältnis ist größer. Aber die Kälte ist heftig. Materialien müssen schnellen Temperaturwechseln standhalten. Kondensation ist ein großes technisches Problem. Sie brauchen Isolierung. Sie benötigen Heizgeräte, um das Gas auf eine nutzbare Temperatur zu bringen, bevor es auf den Motor trifft.
Einige Prototypen haben es verwendet. Die Ergebnisse sind gemischt. Die Reichweite ist ordentlich. Aber die Infrastruktur ist nicht vorhanden. Sie können nicht einfach an einer Tankstelle anhalten und einen Tank mit kryogener Flüssigkeit auffüllen. Es handelt sich um eine Nischenlösung für ein ganz bestimmtes Problem.
Flüssiger Stickstoff liegt am anderen Ende des thermischen Spektrums als Wasserstoff. Es ist in unserer Atmosphäre reichlich vorhanden, genau wie Wasserstoff. Und wie wasserstoffbetriebene Fahrzeuge versprechen Flüssigstickstoffautos weniger schädliche Emissionen als herkömmliche Benzin- oder Dieselmotoren. Aber die Mechanik? Ganz anders. Während Wasserstoff Brennstoffzellen oder Verbrennungsmotoren antreibt, beruht flüssiger Stickstoff auf einem thermodynamischen Prozess, der sich eher nach Science-Fiction als nach innerer Verbrennung anfühlt.
Wie flüssiger Stickstoff ein Auto antreibt
Vergessen Sie Kolben und Zündkerzen. Ein Flüssigstickstoffmotor arbeitet mit Expansion, nicht mit Explosion. Der Prozess beginnt damit, den Stickstoff eiskalt zu halten, um seinen flüssigen Zustand beizubehalten. Wenn es Zeit zum Fahren ist, wird diese Flüssigkeit in den Motor gepumpt, wo sie sich schnell erwärmt. Der Phasenwechsel von flüssig zu gasförmig führt zu einer heftigen Expansion.
Diese Erweiterung ist der Schlüssel.
In einem Standard-Gasmotor drückt der brennende Kraftstoff die Kolben. In einer Anlage mit flüssigem Stickstoff treibt das expandierende Gas Turbinen an. Es funktioniert ähnlich wie ein Druckluftauto, allerdings mit einer viel höheren Energiedichte aufgrund des anfänglichen flüssigen Zustands. Der kalte Stickstoff absorbiert Wärme aus der Umgebung oder einer Heizung im Auto und verwandelt sich in Hochdruckgas, das die Räder antreibt.
„Ein Flüssigstickstoffmotor nutzt den expandierenden Stickstoff zum Antrieb von Turbinen.“
Das Infrastrukturproblem
Die physikalische Arbeit. Die Emissionen sind sauber – größtenteils nur Wasserdampf und kalte Luft. Aber die Realität, heute Auto zu fahren, ist erdrückend. Es gibt kein flächendeckendes Tankstellennetz. Sie können nicht einfach an einer normalen Tankstelle anhalten und tanken. Die Vertriebsinfrastruktur für kryogene Kraftstoffe ist für den Durchschnittsverbraucher praktisch nicht vorhanden.
Dies ist die gleiche Hürde, die Wasserstoff seit Jahrzehnten blockiert hat. Ohne einen Ort zum Auftanken bleibt die Technologie eher eine Nischenkuriosität als eine praktikable Alternative für den öffentlichen Nahverkehr. Die Energie ist nicht das Problem. Die Logistik ist.
1: Kohle
Die überraschend kohlebetriebene Zukunft der Elektrofahrzeuge
Wir sind am Ende der Liste angelangt. Der letzte Eintrag in unserem Countdown für alternative Kraftstoffe könnte Sie an Ihrem Kaffee ersticken lassen.
Kohle.
Es klingt archaisch. Wie etwas, das man in einer Dokumentation über eine Dampfmaschine oder einem Geschichtsbuch sehen würde. Aber Kohle ist – indirekt gesehen – ein relativ neuer Akteur in der Automobilwelt. Da Elektrofahrzeuge, Plug-in-Hybride und Elektrofahrzeuge mit erweiterter Reichweite (EREVs) immer mehr Parkplätze beanspruchen, werden in aller Stille mehr davon mit Kohle befeuert, als Sie denken.
Sie müssen keine Eimer mit schwarzem Gestein in eine Verbrennungsanlage schaufeln. Auf dem morgendlichen Weg zur Arbeit werden Sie keinen Schwefelgeruch wahrnehmen. Die Verbindung ist in den Drähten verborgen.
Elektrofahrzeuge erzeugen in der Regel keinen eigenen Strom. Sie speichern es in geladenen Batterien. Diese Batterien werden an normale Steckdosen angeschlossen. Diese Steckdosen beziehen Strom aus dem Netz. Und in den Vereinigten Staaten ist dieses Netz stark von fossilen Brennstoffen abhängig. Konkret Kohle.
Die 50-Prozent-Realität
Hier sind die harten Daten: 50 Prozent des gesamten Stroms in den Vereinigten Staaten stammt aus Kohlekraftwerken.
Das ist keine hypothetische Statistik. Das ist die aktuelle Grundlinie. Wenn man die Energiekette vom Ladekabel bis zum Schornstein zurückverfolgt, erkennt man den Zusammenhang. Ein erheblicher Teil der Elektroautos sind faktisch kohlebetriebene Autos.
Es handelt sich um eine direkte Abhängigkeit. Das Auto selbst ist sauber. Das Endrohr ist nicht vorhanden. Aber die Quelle Energie? Oft schmutzig.
Warum Kohle sich immer noch behauptet
Trotz der Umweltaspekte hat Kohle spezifische Vorteile für das Netz, die sie im Spiel halten.
Erstens: Kosten. Auf Pro-Meile-Basis ist aus Kohle erzeugter Strom günstiger als Benzin. Es ist ein Preisvorteil, der für Flottenbetreiber und preisbewusste Fahrer von Bedeutung ist.
Zweitens: Versorgungssicherheit. Die Vereinigten Staaten verfügen über riesige Kohlereserven. Im Gegensatz zu Öl, das volatilen internationalen Beziehungen und OPEC-Entscheidungen unterliegt, ist Kohle heimisch. Man kann einen Berg nicht mit einem Embargo belegen.
Drittens ist das Raster vielfältig. Nicht jeder schöpft aus dem kohlelastigen Teil des Stromnetzes. Fahrer, die an Staudämmen oder Kernkraftwerken laden, vermeiden Kohleemissionen vollständig. Die „Sauberkeit“ eines Elektrofahrzeugs hängt stark davon ab, wo Sie es anschließen.
Kein kostenloses Mittagessen
Die Ironie ist spürbar. Wir kaufen die am meisten erwarteten sauberen Autos des Jahrzehnts und hoffen, unseren CO2-Fußabdruck zu verringern. Dennoch beziehen diese Autos häufig Energie aus einer nicht sauberen Quelle.
Es ist eine Erinnerung daran, wie komplex Energiesysteme sind. Es gibt kein kostenloses Mittagessen. Selbst wenn Ihr Auto kein Auspuffrohr hat, verbrennt der Motor irgendwo anders immer noch Kraftstoff.
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