Die meisten Autos liefen bisher mit Benzin, aber das muss nicht auch in der Zukunft so sein: Andere Flüssigkraftstoffe und Elektrizität können auch Autos antreiben. Was sind also die Unterschiede zwischen diesen Möglichkeiten? Und welche ist die beste?
Historically, most cars have run on gasoline, but that doesn’t have to be the case in the future: other liquid fuels and electricity can also power cars. So what are the differences between these options? And which one’s best?
Benzin wird raffiniert aus Rohöl, einem fossilen Brennstoff, der tief unter der Erde gewonnen wird. Die Energie in Benzin ergibt sich durch eine Molekülklasse namens Kohlenwasserstoffe. Rohöl besteht aus vielen verschiedenen Kohlenwasserstoffen und für die Herstellung von Benzin und Diesel verwendet man unterschiedliche, weshalb sie nicht gegeneinander austauschbar sind.
Gasoline is refined from crude oil, a fossil fuel extracted from deep underground. The energy in gasoline comes from a class of molecules called hydrocarbons. There are hundreds of different hydrocarbons in crude oil, and different ones are used to make gasoline and diesel— which is why you can't use them interchangeably.
Aus Rohöl gewonnene Kraftstoffe sind extrem energiedicht. Sie bringen viel Leistung fürs Geld. Leider haben sie viele Nachteile. Ölteppiche verursachen Umweltschäden und die Beseitigung kostet Milliarden US$. Die Luftverschmutzung durch diese fossilen Kraftstoffe tötet jedes Jahr 4,5 Millionen Menschen. Der Verkehr trägt zu 16 % der weltweiten Treibhausgasemission bei, wobei fast die Hälfte davon durch Kraftstoffe von Pkw entsteht. Diese Emissionen erwärmen den Planeten und lassen Wetterextreme zunehmen. Alleine in den USA verursachten durch den Klimawandel ausgelöste Stürme in den letzten fünf Jahren Schäden in Höhe von 500 Milliarden US$.
Fuels derived from crude oil are extremely energy dense, bringing a lot of bang for your buck. Unfortunately, they have many drawbacks. Oil spills cause environmental damage and cost billions of dollars to clean up. Air pollution from burning fossil fuels like these kills 4.5 million people each year. And transportation accounts for 16% of global greenhouse gas emissions, almost half of which comes from passenger cars burning fossil fuels. These emissions warm the planet and make weather more extreme. In the U.S. alone, storms caused by climate change caused $500 billion of damage in the last five years.
Obwohl Benzin leistungsstark ist, kann so etwas Zerstörerisches nicht der beste Kraftstoff sein. Die gängigste Alternative ist Elektrizität. Elektro-Autos nutzen einen Akkusatz und einen Elektromotor statt des Verbrennungsmotors in benzinbetriebenen Autos. Sie müssen an Ladestationen aufgeladen werden. Mit der richtigen Strominfrastruktur können sie so leistungsfähig wie Autos mit Benzin sein. Wenn man sie mit Strom antreibt, der ohne fossile Kraftstoffe gewonnen wird, können sie Treibhausgas-Emissionen vollständig vermeiden. Sie sind teurer als benzinbetriebene Autos, aber der Kostenunterschied ist seit 2010 schnell geschrumpft.
So while gas is efficient, something so destructive can't be the best fuel. The most common alternative is electricity. Electric cars use a battery pack and electric motor instead of the internal combustion engine found in gas-powered cars, and must be charged at charging stations. With the right power infrastructure, they can be as efficient as gas-powered cars. If powered by electricity generated without fossil fuels, they can avoid greenhouse gas emissions entirely. They’re more expensive than gas-powered cars, but the cost difference has been shrinking rapidly since 2010. The other alternatives to gasoline are other liquid fuels.
Die weitere Alternativen zu Benzin sind andere Flüssigkraftstoffe. Viele davon können wie Benzin transportiert und gelagert werden, dieselbe Infrastruktur nutzen und in denselben Autos verwendet werden. Sie können auch CO2-neutral sein, wenn sie aus CO2 aus der Atmosphäre hergestellt wurden - das bedeutet, dass man dasselbe CO2 in die Luft freisetzt, wenn der Kraftstoff verbrannt wird. Das trägt nicht zu den Gesamtemissionen bei.
Many of these can be shipped and stored using the same infrastructure as gasoline, and used in the same cars. They can also be carbon-neutral if they’re made using carbon dioxide from the atmosphere— meaning when we burn them, we release that same carbon dioxide back into the air, and don't add to overall emissions.
Ein Weg zu CO2-neutralem Kraftstoff ist, CO2 aus der Atmosphäre einzufangen und den Kohlenstoff mit Wasserstoff aus Wasser zu kombinieren. Das erzeugt Kohlenwasserstoffe, die Energiequelle in fossilem Kraftstoff - aber ohne jegliche Emissionen, wenn die Treibstoffe mit Öko-Strom hergestellt werden. Diese Kraftstoffe benötigen mehr Raum als eine energetisch gleichwertige Menge Benzin, was ein Hindernis für die Nutzung in Autos ist.
One approach to carbon-neutral fuel is to capture carbon dioxide from the atmosphere and combine its carbon with the hydrogen in water. This creates hydrocarbons, the source of energy in fossil fuels— but without any emissions if the fuels are made using clean electricity. These fuels take up more space than an energetically equivalent amount of gasoline— an obstacle to using them in cars.
Ein weiterer Ansatz ist,
Another approach is to make carbon-neutral fuels from plants,
CO2-neutrale Treibstoffe aus Pflanzen herzustellen, die Kohlenstoff aus der Luft durch Fotosynthese binden. Aber der Anbau der Pflanzen muss auch CO2-neutral sein, was viele Pflanzen ausschließt, die Dünger benötigen, der einen großen Beitrag zu Treibhausgas-Emissionen liefert. Also muss man die nächste Generation dieser Kraftstoffe entweder aus Pflanzenabfall oder Pflanzen, die keinen Dünger benötigen, herstellen. Bio-Kraftstoffe können genauso leistungsfähig wie Benzin sein, obwohl das nicht auf alle zutrifft.
which sequester carbon from the air through photosynthesis. But growing the plants also has to be carbon neutral— which rules out many crops that require fertilizer, a big contributor to greenhouse gas emissions. So the next generation of these fuels must be made from either plant waste or plants that don't require fertilizer to grow. Biofuels can be about as efficient as gasoline, though not all are. For a fuel to be the best option, people have to be able to afford it.
Damit ein Kraftstoff die beste Option ist, müssen die Leute ihn sich leisten können. Leider bedeuten die hohen Vorlaufkosten bei der Einführung neuer Technologien und hohe Subventionen für die Produzenten von fossilen Kraftstoffen, dass fast jede grüne Technologie teurer als ihr Kraftstoff-Cousin auf fossiler Basis ist. Diese Kostendifferenz ist bekannt als Öko-Aufschlag.
Unfortunately, the high upfront costs of implementing new technologies and heavy subsidies for the producers of fossil fuels, mean that almost every green technology is more expensive than its fossil-fuel-based cousin. This cost difference is known as a green premium.
Regierungen haben bereits begonnen, Elektro-Autos zu subventionieren, um den Unterschied auszugleichen. Mancherorts sind Elektro-Autos - abhängig von Strom- und Benzinpreisen - trotz der höheren Kosten für das Auto insgesamt bereits günstiger. Die weiteren Alternativen sind derzeit kniffliger. Kohlenstofffreie Flüssigkraftstoffe können mehr als doppelt so teuer wie Benzin sein. Erfinder tun alles, was sie können, um den Öko-Aufschlag zu verringern, denn am Ende ist der beste Kraftstoff sowohl erschwinglich für Kunden als auch tragbar für unseren Planeten.
Governments have already started subsidizing electric vehicles to help make up the difference. In some places, depending on the costs of electricity and gas, electric cars can already be cheaper overall, despite the higher cost of the car. The other alternatives are trickier, for now— zero-carbon liquid fuels can be double the price of gasoline or more. Innovators are doing everything they can to bring green premiums down, because in the end, the best fuel will be both affordable for consumers and sustainable for our planet.