代替燃料車

代替燃料車は、従来の石油燃料（ガソリンまたは石油ディーゼル）ではなく代替燃料で動く自動車です。この用語は、石油だけを必要としないエンジンを動かす技術（電気自動車、ハイブリッド電気自動車、太陽光発電車など）も指します。^[要出典]気候変動や大気汚染 などの環境と健康への懸念、石油価格の高騰、ピークオイルの可能性など、さまざまな要因が重なり、よりクリーンな代替燃料と自動車用の高度な動力システムの開発は、世界中の多くの政府や自動車メーカーにとって最優先事項となっています。

ガソリンで動く自動車エンジンは、 1860 年代と 1870 年代に初めて登場しました。そして、蒸気 (18 世紀)、ガス (19 世紀初頭)、または電気 (1830 年代頃) で動く元々の「代替」エンジンを完全に凌駕するまでに、 1930年代までかかりました。

トヨタ・プリウスなどのハイブリッド電気自動車は、実際には代替燃料車ではありませんが、電気バッテリーとモーター/ジェネレーターの高度な技術により、石油燃料をより効率的に使用しています。^[2]代替エネルギーに関するその他の研究開発の取り組みは、全電気自動車や燃料電池自動車の開発、さらには圧縮空気の蓄電エネルギーに重点を置いています。

さまざまな車両燃料の影響に関する環境分析は、特に技術が広く使用されるようになった場合には、運転効率や排出量だけにとどまりません。車両のライフサイクル評価には、製造と使用後の考慮が含まれます。一般的に、バッテリー電気自動車のライフサイクル温室効果ガス排出量は、水素、PHEV、ハイブリッド、圧縮天然ガス、ガソリン、ディーゼル車よりも低くなっています。^[3]

2019年時点で、世界の道路上には^{[アップデート]}14億9,000万台以上の自動車が走行しており、 ^[4] 2022年末時点で世界中で販売または改造された代替燃料車や先進技術車は約1億5,900万台で、その内訳は以下のとおりです。

• 2021年末までにフレックス燃料自動車、オートバイ、小型トラックの数は6,500万台を超え、そのうちブラジルが3,830万台^[5]、米国が2,700万台^{[6]でトップとなる。}
• プラグイン電気自動車は2,600万台を超え、そのうち70％がバッテリー電気自動車（BEV）、30％がプラグインハイブリッド（PHEV）です。^[7]中国は1,380万台、欧州は780万台、米国は300万台でした。^[7] 2022年には年間販売台数が1,000万台を超え、2021年と比較して55％増加しました。^[8]
• 2013年12月までにLPG車は2,490万台に達し、トルコの393万台、韓国（240万台）、ポーランド（275万台）が上位を占めた。^[9]
• 2017年末までに天然ガス自動車は2,450万台に達し、中国（535万台）を筆頭に、イラン（400万台）、インド（305万台）、パキスタン（300万台）、アルゼンチン（230万台）、ブラジル（178万台）の順となっている。^[10] 2015年には240万台が販売された。^[11]
• 2019年時点でハイブリッド電気自動車の数は1,300万台を超えています。^[12]
• 1979年以降、ブラジルでは570万台のエタノールのみの軽自動車が製造され、^[13] 2003年までに240万台から300万台の車両がまだ使用されていました。^{[14] [15]} 2011年12月時点で122万台です。^[16]
• 2022年末までに水素を動力源とする燃料電池電気自動車（FCEV）が70,200台に達すると予測されている^[3] 。韓国は29,500台、米国は15,000台、中国は11,200台、日本は7,700台となっている[3]。 2022年の年間販売台数は15,391台となった^{[17] 。}電気自動車（BEV、PHEV、FCEV）に占める水素FCEVの販売台数の市場シェアは6年連続で減少した^{[3] 。}

フレキシブル燃料車( FFV) またはデュアル燃料車 (DFF) は、複数の燃料を使用できる多燃料エンジンを搭載した代替燃料自動車または小型トラックです。通常、燃料は同じタンクで混合され、混合燃料は燃焼室で一緒に燃焼します。これらの車両は、口語的にフレックス燃料、またはヨーロッパではフレキシ燃料、ブラジルでは単にフレックスと呼ばれています。FFV は、2 つの燃料が別々のタンクに保管されているバイフューエル車とは区別されます。世界市場で最も一般的に市販されている FFV は、エタノールフレキシブル燃料車であり、主要な市場は米国、ブラジル、スウェーデン、およびその他のヨーロッパ諸国に集中しています。

エタノール フレックス燃料車には、同じタンクにエタノールとガソリンを混合して走行できる標準ガソリン エンジンが搭載されています。これらの混合物には、混合物中のエタノールの割合を表す「E」番号があります。たとえば、E85 はエタノール 85%、ガソリン 15% です。(詳細については、一般的なエタノール燃料混合物を参照してください。) エタノール FFV を E100 までの任意の混合物で走行できるようにする技術は存在しますが、 ^{[18] [19]}米国とヨーロッパでは、フレックス燃料車はE85で走行するように最適化されています。この制限は、非常に寒い天候でのコールド スタートの問題を回避するために設定されています。

2021年末までにフレックス燃料自動車、オートバイ、小型トラックは 6,500万台を超え、そのうちブラジルが3,830万台^[5]、米国が2,700万台^[6]でトップとなる。その他の市場は、カナダ（2014年までに160万台）^[20]、スウェーデン（2014年12月までに243,100台）[21]であった。^{[22 ] [23]}ブラジルのフレックス燃料車両群には、2009年から2015年3月までに製造された400万台以上のフレックス燃料オートバイが含まれている。^[24]ブラジルでは、2009年にはフレックス燃料車の所有者の65％がエタノール燃料を定期的に使用していたが、^[25] E85で走行しているアメリカのFFVの実際の数ははるかに少なく、米国で実施された調査では、アメリカのフレックス燃料車の所有者の68％が自分がE85フレックスを所有していることに気づいていなかったことがわかった。^[18]

アメリカの自動車メーカーがフレックス燃料車を製造する動機となっているのは、企業平均燃費（CAFE）要件の抜け穴のためだという主張がある。この要件では、自動車が実際にE85を日常的に燃料として使用しているかどうかに関わらず、フレックス燃料車を販売するたびに自動車メーカーに「燃費クレジット」が与えられる。^[26]この抜け穴により、アメリカの自動車業界は、より燃費の良いモデルを開発するのではなく、1台あたり100～200ドル余分に支出して一定数のフレックス燃料モデルを生産することで、CAFEの燃費目標を達成できるとされている。これにより、 SUVなどの燃費の悪い車を販売し続けることができ、小型で燃費の良い車よりも利益率が高くなる。^{[27] [28]}

バッテリー電気自動車(BEV) は、オール電気自動車 (AEV) とも呼ばれ、主なエネルギー貯蔵がバッテリーの化学エネルギーである電気自動車です。BEV は、運転時に排気ガスを排出しないため、カリフォルニア大気資源局(CARB)によってゼロ排出車(ZEV) として定義されているものの最も一般的な形式です。モーターに電力を供給するために BEV に搭載されている電気エネルギーは、バッテリー パックにまとめられたさまざまなバッテリー化学から得られます。航続距離を延ばすために、発電機トレーラーまたはプッシャー トレーラーが使用されることもあり、ハイブリッド車の一種となります。電気自動車で使用されるバッテリーには、「液式」鉛蓄電池、吸収ガラス マット、NiCd、ニッケル水素、リチウムイオン、リチウムポリマー、亜鉛空気バッテリーなどがあります。

実用的な最新のバッテリー駆動電気自動車を製造する試みは、1890年から市場に出回っていたコンセプトにもかかわらず、最初の最新の（トランジスタ制御の）電気自動車であるヘニー・キロワットの導入とともに1950年代に始まりました。初期のバッテリー駆動車の販売は芳しくなかったものの、ゼネラルモーターズのEV1やトヨタのRAV4 EVなどのモデルを通じて、1990年代半ばまでさまざまなバッテリー駆動車の開発が続けられました。

バッテリー駆動の自動車では、主に鉛蓄電池とニッケル水素電池が使用されていました。鉛蓄電池は、定期的に75%を超えて放電すると再充電容量が大幅に減少するため、理想的なソリューションとは言えません。ニッケル水素電池の方が優れた選択肢ですが^[要出典]、鉛蓄電池よりもかなり高価です。ベンチュリー フェティッシュやテスラ ロードスターなどのリチウムイオン電池駆動の自動車は、最近優れた性能と航続距離を実証しており、2010年12月以降に発売されたほとんどの量産モデルで使用されています。

今日の電気自動車で主に使用されている従来のリチウムイオン電池を拡張して、炭素繊維構造（この場合は車体またはシャーシ）を構造電池として利用する道を切り開く新興科学が生まれています。スウェーデンのチャルマース工科大学で行われている実験では、リチウムイオン挿入機構と組み合わせると、強化された炭素繊維構造が電気機械特性を持つ可能性があることが示されています。これは、炭素繊維構造自体が推進用の独自の電池/電源として機能できることを意味します。これにより、従来の重い電池バンクが不要になり、重量が軽減され、燃料効率が向上します。^[30]

^[update]2015年 12 月現在、テスラロードスター、GEM 車、バディ、三菱i MiEVとそのリバッジ版プジョー iOn およびシトロエン C-Zero、チェリー QQ3 EV、JAC J3 EV、日産リーフ、スマート ED、ミア エレクトリック、BYD e6、ルノー カングー ZE、ボロレ ブルーカー、ルノー フルエンス ZE、フォード フォーカス エレクトリック、BMW ActiveE、ルノー ツイジー、テスラ モデル S、ホンダ フィット EV、第 2 世代RAV4 EV、ルノーゾエ、三菱ミニキャブMiEV、栄威E50、シボレースパークEV 、フィアット500e、BMW i3 、フォルクスワーゲンe - Up !など、近隣電気自動車、都市電気自動車、量産型の高速道路対応電気自動車およびユーティリティバンが小売販売されています。 、日産e-NV200、フォルクスワーゲンe-ゴルフ、メルセデス・ベンツBクラス エレクトリック ドライブ、起亜ソウルEV、BYD e5、テスラ モデルXなど。^[31]世界で最も売れている高速道路合法電気自動車は、 2010年12月に発売された日産リーフで、2016年12月までに世界で25万台以上を販売しました。^[32] 2012年6月に発売されたテスラモデルSは、2016年12月時点で世界で158,000台以上を販売し、2位にランクされています。^[32]ルノーカングーZEユーティリティバンは、2016年12月までに世界で25,205台を販売し、軽量全電気セグメントのリーダーです。^[33][update]

プラグインハイブリッド電気自動車（PHEV）は、バッテリーを使用して電気モーターに電力を供給し、ガソリンやディーゼルなどの別の燃料を使用して内燃機関やその他の推進源に電力を供給します。PHEVは、充電装置と回生ブレーキを使用してバッテリーを充電できます。グリッドからの電力を使用して車両を一部またはすべての時間走行させることで、従来の車両に比べて運用コストと燃料使用量が削減されます。^[34]

2010年まで、米国で走行していたプラグインハイブリッドのほとんどは、従来のハイブリッド電気自動車を改造したものであり、 ^[35]最も有名なPHEVは、2004年以降に発売されたトヨタ・プリウスを改造したもので、プラグイン充電とバッテリーの追加が行われ、電気のみでの走行距離が延長されました。[ ^36]中国の電池メーカー兼自動車メーカーであるBYD Autoは、2008年12月にF3DMを中国のフリート市場向けに発売し、[37] [38] [39] 2010年3月に深センで一般^{販売を開始}しました。 ^{[40] [41]} ゼネラルモーターズは、 2010年12月に米国でシボレー・ボルトの納車を開始しました。 [ 42 ^]

2012年には、トヨタ プリウス プラグイン ハイブリッド、フォード C-Max Energi、ボルボ V60 プラグイン ハイブリッドが発売されました。 2013年から2015年にかけて、以下のモデルが発売されました：ホンダ アコード プラグイン ハイブリッド、三菱 アウトランダー P-HEV、フォード フュージョン エナジー、マクラーレン P1（限定版）、ポルシェ パナメーラ S E-ハイブリッド、BYD Qin、キャデラック ELR、BMW i3 REx、BMW i8、ポルシェ 918 スパイダー（限定生産）、フォルクスワーゲン XL1（限定生産）、アウディ A3 スポーツバック e-tron、フォルクスワーゲン ゴルフ GTE、メルセデスベンツ S 500 e、ポルシェ カイエン S E-ハイブリッド、メルセデスベンツ C 350 e、BYD Tang、フォルクスワーゲン パサート GTE、ボルボ XC90 T8、BMW X5 xDrive40e、ヒュンダイ ソナタ PHEV、ボルボ S60L PHEV。

2015年12月現在、2008年12月以降、世界で販売された軽量プラグイン電気自動車の^[update]総販売台数120万台のうち、高速道路走行可能なプラグインハイブリッド電気自動車は約50万台に達している。^[44] 2016年12月現在、Volt/Amperaファミリーの プラグインハイブリッドは、合計約134,500台を販売し、世界で最も売れているプラ​​グインハイブリッド車となっている。次に多いのは、約119,500台の三菱アウトランダーP-HEV、約78,000台のトヨタプリウスプラグインハイブリッドである。^[1][update]

エタノールを燃料として使用した最初の商用車は、1908年から1927年にかけて製造されたフォード モデルTでした。調整可能な噴射機能を備えたキャブレターが装備されており、ガソリン、エタノール、またはその両方の組み合わせを使用できました。^{[45] [46] [47]}他の自動車メーカーもエタノール燃料用のエンジンを提供しました。^[18]米国では、 1919年に禁酒法によってアルコール生産が犯罪になるまで、アルコール燃料はトウモロコシアルコール蒸留器で生産されていました。アルコールを単独または他の燃料と組み合わせて内燃機関の燃料として使用することは、1970年代の石油価格ショックまで中止されました。さらに、化石燃料に比べて環境的および長期的な経済的利点がある可能性があるため、さらなる注目を集めました。

エタノールとメタノールはどちらも自動車燃料として使用されている。^[48] どちらも石油や天然ガスから得ることができるが、エタノールは再生可能な資源と考えられており、穀物、サトウキビ、テンサイ、さらには乳糖などの作物やその他の農産物に含まれる糖やデンプンから簡単に得られるため、より注目を集めている。エタノールは、熟しすぎた果物などの糖溶液を見つけると酵母菌によって自然界に生成されるため、ほとんどの生物はエタノールに対してある程度の耐性を発達させてきたが、メタノールには毒性がある。他の実験ではブタノールが使用され、これも植物の発酵によって生成される。エタノールはバイオマス燃料であり、気候変動や温室効果ガスの排出^{に対処できるという事実から支持されているが、これら}の利点は現在、2008年の白熱した食料対燃料論争を含めて激しく議論されて^いる。

現代の自動車のほとんどはガソリンで動くように設計されており、ガソリンに10%から15%のエタノールを混ぜた混合物 ( E10-E15 ) で動くことができます。少し再設計することで、ガソリン車は、冬季の寒さのため米国とヨーロッパで設定されている最大値である85% ( E85 ⁾まで、または温暖な気候のブラジルでは最大100% ( E100 ) までエタノール濃度で動くことができます。エタノールはガソリンよりも体積あたりのエネルギーが34%近く少ないため、^{[53] [54]}エタノール混合物の燃費評価は純粋なガソリンよりも大幅に低くなりますが、このエネルギー含有量の低さがそのまま34%の燃費低下につながるわけではありません。特定のエンジンでの特定の燃料の性能に影響を与える変数は他にもたくさんあり、またエタノールは高圧縮比エンジンに有利なオクタン価が高いためです。

このため、純粋または高エタノール混合燃料がユーザーにとって魅力的であるためには、燃費の悪さを相殺するために、価格がガソリンより低くなければなりません。経験則として、ブラジルの消費者は、エタノール価格がサトウキビの収穫量や季節、地域によって大きく変動するため、エタノール価格がガソリンより30%以上安い場合にのみ、ガソリンよりもアルコールを多く混合するように地元メディアから頻繁にアドバイスされています。^{[55] [56]米国では、2006年式}E85モデルすべてに対するEPAテストに基づき、E85車の平均燃費は無鉛ガソリンより25.56%低いことがわかりました。^[18]現在のアメリカのフレックス燃料車のEPA定格燃費^[57]は、価格比較を行う際に考慮することができますが、E85のオクタン価は約104であり、プレミアムガソリンの代替品として使用できます。 E85の地域小売価格は米国内で大きく異なり、トウモロコシの栽培とエタノールの生産が最も盛んな中西部地域では価格が有利となっている。2008年8月、 E85とガソリンの価格差は米国平均で16.9%だったが、インディアナ州では35%、ミネソタ州とウィスコンシン州では30%、メリーランド州では19% 、カリフォルニア州では12～15%、ユタ州ではわずか3%だった。^[58]車両の性能にもよるが、E85の損益分岐点は通常ガソリンより25～30%低くなければならない。^[18]

石油価格の高騰と輸入への依存度の高まりを受けて、ブラジルは1975年にプロアルコールプログラムを立ち上げた。これは、サトウキビからエタノール燃料とエタノール自動車を製造するための政府補助金による大規模な取り組みである。これらのエタノール専用車両は1980年代に非常に人気があったが、80年代後半に石油価格が下落し、砂糖の価格が上昇したため、経済的に非現実的になった。2003年5月、フォルクスワーゲンは初めて市販のエタノールフレキシブル燃料車、Gol 1.6 Total Flexを製造した。これらの車両は商業的に成功し、2009年初頭までに、シボレー、フィアット、フォード、プジョー、ルノー、ホンダ、三菱、トヨタ、シトロエン、日産のブラジルの他の9つのメーカーがフレキシブル燃料車を生産している。^{[13] [59]}フレックス技術の採用は急速に進み、フレックス燃料車は2008年7月の新車販売の87.6%を占めるに至った。 ^[60] 2008年8月現在、「フレックス」自動車と軽商用車の販売台数は600万台に達し、^[61]登録された軽自動車のほぼ19%を占めている。^{[62]一般に「フレックス」車として知られる車の急速な成功は、2006年までに少なくとも1つのエタノールポンプを備えたガソリンスタンドが33,000か所存在したことで可能になった。これは}プロアルコールプログラムの遺産である。 ^{[63] [26]}

米国では、政府による代替燃料開発への初期の支援は、1973年の石油危機への対応でもあり、後には大気質の改善という目標でもあった。また、液体燃料は気体燃料よりも好まれたが、これは体積エネルギー密度が優れているだけでなく、既存の配送システムやエンジンとの互換性が最も高く、既存の技術からの大きな逸脱を避け、車両と燃料補給インフラを活用できるためである。^{[48]カリフォルニア州は、}メタノールに関心を持ち、持続可能な代替品の探索を主導した。^[48] 1996年には、メタノールまたはガソリンと混合したエタノールのどちらでも完全に稼働できるモデルを備えた 新しいFFVフォードトーラスが開発された。 ^{[48] [64]}このトーラスのエタノールバージョンは、E85 FFVの最初の商業生産であった。^[65] アメリカの自動車会社におけるFFV生産プログラムの勢いは続いたが、1990年代末までに、今日と同様にFFV E85バージョンに重点が置かれた。^[48]農業コミュニティからの大きな支持があり、政府のインセンティブプログラムとトウモロコシベースのエタノール補助金のおかげで、エタノールがメタノールよりも好まれた。^[66] スウェーデンもM85とE85の両方のフレキシ燃料車をテストしたが、農業政策により、最終的にはエタノールフレキシ燃料車に重点が置かれた。^[67]

ディーゼル燃焼エンジンの主な利点は、燃料燃焼効率が44%であることです。これは、最高のガソリンエンジンの25～30%と比較して大幅に優れています。 ^[68]さらに、ディーゼル燃料は、体積あたりのエネルギー密度がガソリンよりもわずかに高くなっています。これにより、ディーゼルエンジンはガソリン車よりもはるかに優れた燃費を実現できます。

バイオディーゼル(脂肪酸メチルエステル) は、米国のほとんどの油糧種子生産州で市販されています。2005 年現在、バイオディーゼルは化石ディーゼルよりもいくらか高価ですが、石油製品やエタノールと比較すると、比較的少量で、依然として一般的に生産されています。油糧種子を栽培する多くの農家は、バイオディーゼルの生産を促進し、一般の認識を高めるために、方針としてトラクターや機器にバイオディーゼル混合物を使用しています。バイオディーゼルは、都市よりも田舎の方が見つけやすい場合があります。バイオディーゼルは化石ディーゼル燃料よりもエネルギー密度が低いため、ディーゼル噴射システムを新しい燃料用にリセットしないと、バイオディーゼル車は化石燃料ディーゼル車の燃費に追いつくことができません。バイオディーゼルのより高いセタン価を考慮して噴射タイミングを変更すれば、燃費の違いはごくわずかです。バイオディーゼルにはディーゼル燃料や植物油燃料よりも多くの酸素が含まれているため、ディーゼルエンジンからの排出量が最も少なく、ガソリンエンジンよりも排出量が少ないです。バイオディーゼルは鉱物油ディーゼルよりも潤滑性が高く、潤滑性と排出量削減のために欧州のポンプディーゼルに添加されています。

一部のディーゼル車は、わずかな改造で 100% 純粋な植物油で走行できます。植物油は寒冷気候下では濃くなる (廃食用油の場合は固まる) 傾向があるため、ほとんどの状況下では使用前に燃料を加熱するための車両改造 (ディーゼル始動/停止タンクを備えた 2 つのタンク システム) が不可欠です。エンジン冷却液の温度まで加熱すると、燃料の粘度が、コモン レール システムやユニット噴射 (VW PD) システムより前のシステムの場合、噴射システム メーカーが指定した範囲まで下がります。廃植物油は、特に長期間使用されている場合は、水素化されて酸性度が増すことがあります。これにより、燃料が濃くなり、エンジンがガム状になり、燃料システムが酸で損傷する可能性があります。バイオディーゼルにはこの問題はありません。化学的に処理されて pH が中性になり、粘度が低くなるためです。ヨーロッパの業界で現在生産されている一般的な低排出ガスディーゼル（ほとんどの場合、ユーロ-3および-4準拠）では、燃料として純粋な植物油を使用する場合、噴霧化のためにこれまでよりも薄い（加熱された）鉱物性ディーゼルが設計されており、動作圧力が高いため、インジェクターシステム、ポンプ、シールなどに大幅な変更が必要になります。植物油燃料は、現在生産されている状態ではこれらの車両には適していません。そのため、植物油燃料を使用できない新車が増えるにつれて、市場が縮小します。ただし、ドイツのエルスベット社は数十年にわたってシングルタンク植物油燃料システムの製造に成功しており、フォルクスワーゲンのTDIエンジンで協力してきました。これは、高効率/低排出ガスディーゼルエンジンで植物油を燃料として使用することが技術的に可能であることを示しています。

グリースストックは、ニューヨーク州ヨークタウンハイツで毎年開催されるイベントで、廃油をバイオ燃料として使用する車両を展示する米国最大のイベントの一つです。^{[69] [70] [71] [72]}

圧縮バイオガスは、原料ガスを精製した後、内燃機関に使用することができます。H ₂ O、H ₂ S、粒子を除去することが標準とみなされ、圧縮天然ガスと同じ品質のガスが生成されます。

高圧圧縮天然ガス（CNG）は、主にメタンから成り、ガソリンの代わりに通常の燃焼エンジンの燃料として使用されます。メタンの燃焼は、すべての化石燃料の中で最も少ない量のCO2を排出します_。ガソリン車をCNGに改造して、ガソリンタンクをそのままにして、バイフューエル天然ガス車（NGV）にすることができます。運転者は、運転中にCNGとガソリンを切り替えることができます。天然ガス車（NGV）は、天然ガスが豊富な地域や国で人気があります。イタリアのポー川渓谷で広く使用され始め、その後、使用は減少しましたが、80年代までにニュージーランドで非常に人気が高まりました。^[73]

2017年時点で、世界の天然ガス車は2,450万台あり、中国（535万台）がトップ、イラン（400万台）、インド（305万台）、パキスタン（300万台）、アルゼンチン（230万台）、ブラジル（178万台）と続いている。^[10]

2010年現在、アジア太平洋地域が54%のシェアで世界市場をリードしている。^[74] ヨーロッパでは、イタリア（73万台）、ウクライナ（20万台）、アルメニア（10万1,352台）、ロシア（10万台）、ドイツ（9万1,500台）で人気があり、^[74]さまざまなメーカーが工場で車、バス、バン、大型車両を生産しているため、ますます人気が高まっている。^[75]米国では、CNGバスはいくつかの公共交通機関で好まれており、CNGバスの車両数は約13万台と推定されている。^[76] CNGバスが普及している他の国には、インド、オーストラリア、アルゼンチン、ドイツなどがある。^[73]

CNG車は南米では一般的で、アルゼンチンやブラジルの主要都市では主にタクシーとして使われている。通常、標準のガソリン車は専門店で改造され、トランクにガスシリンダーを取り付け、CNG噴射システムと電子機器を取り付ける。ブラジルのGNV車両はリオデジャネイロとサンパウロの都市に集中している。^[77]パイク・リサーチの報告によると、ラテンアメリカのNGVのほぼ90％はバイフューエルエンジンを搭載しており、ガソリンでもCNGでも走行できる。^[78]

デュアル燃料車とは、異なる燃料タンクを備え、同時に 2 種類の燃料 (ガス + 液体、ガス + ガス、液体 + 液体) を使用する車のことです。

ディーゼル-CNGデュアル燃料は、ディーゼルと圧縮天然ガス（CNG）の2種類の燃料を同時に使用するシステムです。これは、CNGがディーゼルエンジンの燃焼に点火源を必要とするためです。^[79]

ハイブリッド車は、複数の推進システムを使用して動力を提供します。最も一般的なタイプのハイブリッド車は、ガソリン電気ハイブリッド車で、ガソリンと電気バッテリーを使用して、内燃エンジン(ICE) と電気モーターに動力を与えます。これらのモーターは通常、比較的小型で、単体では「出力不足」と見なされますが、加速時やより大きな出力を必要とするその他の操作時に組み合わせて使用​​すると、通常の運転体験を提供できます。

トヨタプリウスは1997年に日本で初めて発売され、2000年から世界中で販売されています。

2017年1月現在^[update]、世界のいくつかの市場で50を超えるモデルのハイブリッド電気自動車が販売されており、1997年の発売以来、世界中で1,200万台以上のハイブリッド電気自動車が販売されています。^{[80] [81]}

水素自動車は、移動のための主な動力源として水素を使用する自動車です。これらの自動車は、一般的に、燃焼または燃料電池変換のいずれかの方法で水素を使用します。燃焼では、水素は、従来のガソリン自動車と基本的に同じ方法でエンジンで「燃焼」します。通常、ガソリン (ペソ) またはディーゼル液体で燃料を供給される一般的な内燃機関は、ガス状水素で動作するように変換できます。これにより、使用時に水が排出され、空気との燃焼中にNOx が生成される可能性があります。^[84]ただし、水素の最も効率的な使用は、従来のエンジンの代わりに燃料電池と電気モーターを使用することです。水素は燃料電池内で酸素と反応し、モーターに電力を供給する電気を生成します。使用済みの水素からの唯一の副産物は水です。^[85]

現在、市販されている水素燃料電池車は少数で、ヒュンダイのNEXO、トヨタのミライ、そして以前はホンダのFCXクラリティである。主な研究分野の一つは水素貯蔵であり、重量、エネルギー消費、貯蔵システムの複雑さを軽減しながら水素自動車の航続距離を延ばすことを目指している。貯蔵の主な方法は金属水素化物と圧縮の2つである。水素自動車は経済的に採算が取れず、この技術に重点を置くことは、より効率的なバッテリー電気自動車の開発と普及から逸脱するものだと考える人もいる。^[86]

軽自動車分野では、2022年末までに世界中で70,200台の水素燃料電池電気自動車が販売されたのに対し、^[87]プラグイン電気自動車は2,600万台でした。^[88]電気自動車とそれに関連するバッテリー技術とインフラの急速な普及により、自動車における水素の役割の世界的な範囲は、以前の予想に比べて縮小しています。^{[86] [89]}

外部電源から車両に電力を供給することは、鉄道電化の標準です。このようなシステムでは、通常、線路が 1 つの柱を形成し、もう 1 つの柱は通常、単一の架空線または地面に対して絶縁されたレールです。

道路上では、通常の路面は電気伝導性が非常に低いため、このシステムは説明どおりには機能しません。そのため、道路上で外部電源を供給される電気自動車には、少なくとも 2 本の架空電線が必要です。外部電源から電力を供給される最も一般的なタイプの道路車両はトロリーバスですが、この技術で駆動するトラックもあります。利点は、燃料補給や充電のために車両を中断することなく運転できることです。欠点としては、電線のインフラストラクチャが大規模であること、車両の配線が外れないようにする必要があるため運転が困難であること、車両がお互いを追い越すことができないこと、感電の危険、および美観上の問題があることが挙げられます。

無線伝送（ワイヤレス電力伝送を参照）は原理的には可能ですが、誘導結合または容量結合に必要なインフラストラクチャ（特に配線）は大規模で高価になります。原理的には、マイクロ波またはレーザーによって車両にエネルギーを伝送することも可能ですが、必要な電力に対して非効率的で危険な場合があります。これに加えて、レーザーの場合は、レーザービームの直径が小さいため、電力を供給する車両を追跡するための誘導システムが必要です。

従来の化石燃料車と代替燃料車の比較評価では、通常、使用中の環境への影響やランニングコスト以上のものが考慮される。資源抽出の影響（例：バッテリー製造や化石燃料の抽出）、「油井から車輪まで」の効率、さまざまな地域での電力の炭素強度などの問題も考慮される。 ^{[7] : 3–9}一般に、バッテリー電気自動車のライフサイクル温室効果ガス排出量は、水素、PHEV、ハイブリッド、圧縮天然ガス、ガソリン、ディーゼル車よりも低い。^{[3] BEVは、発電が比較的}炭素集約的な場所、例えば電力の大部分が石炭から発電されている中国でも、内燃機関車よりも排出量が少ない。^[7]  

エアエンジンは、圧縮空気をエネルギー源として使用する排出物のないピストンエンジンです。最初の圧縮空気自動車は、フランス人のエンジニアであるGuy Nègreによって発明されました。圧縮空気の膨張を利用して、改良されたピストンエンジンのピストンを駆動することができます。通常の温度の環境熱を使用して、通常は冷たい膨張した貯蔵タンクからの空気を温めることで、動作効率が向上します。この非断熱膨張により、機械の効率が大幅に向上する可能性があります。排出されるのは冷たい空気 (-15 °C) のみで、車の空調にも使用できます。空気の供給源は、加圧されたカーボンファイバータンクです。空気は、かなり従来型の噴射システムを介してエンジンに供給されます。エンジン内の独自のクランク設計により、空気充填が周囲のソースから温められる時間が長くなり、2 段階のプロセスによって熱伝達率が向上します。

電気はスーパーキャパシタや超伝導体にも蓄えられます。しかし、超伝導体による蓄電は、非常に低温で、強い磁場を生成するため、車両の推進には適していません。一方、スーパーキャパシタは車両で使用でき、架線のない区間の路面電車でも使用されています。乗客が乗降する通常の停車時に充電できますが、蓄えられたエネルギーで走行できるのは数キロだけです。ただし、次の停車駅は通常は到達可能な距離にあるため、この場合は問題ありません。

ソーラーカーは、車に搭載されたソーラーパネルから得られる太陽エネルギーで動く電気自動車である。現時点ではソーラーパネルは車に直接適切な量の電力を供給することはできないが、電気自動車の航続距離を延ばすために使用できる。2022年現在、フィスカーやライトイヤーなどから、さまざまな性能のソーラー電気自動車がいくつか市販され始めている。^[90]

ソーラーカーは、ワールド ソーラー チャレンジや北米ソーラー チャレンジなどの競技会で競われます。これらのイベントは、太陽電池や電気自動車などの代替エネルギー技術の開発促進に熱心な米国エネルギー省などの政府機関によって後援されることがよくあります。このような競技会には、学生のエンジニアリングおよび技術スキルを育成するために大学や、GM やホンダなどの自動車メーカーが参加することがよくあります。

ジメチルエーテル（DME）は、ディーゼルエンジン^{[91] 、} ガソリンエンジン（30% DME / 70% LPG）、ガスタービンの燃料として有望です。これは、ディーゼルの40～53と比較してセタン価が55であるためです。 ^{[92] [93]}ディーゼルエンジンをDME燃焼に改造するには、中程度の改造のみが必要です。この短炭素鎖化合物は単純なため、燃焼中に粒子状物質、NO _x、COの排出量が非常に少なくなります。これらの理由と硫黄を含まないことから、DMEはヨーロッパ（EURO5）、米国（米国2010年）、日本（日本2009年）の最も厳しい排出ガス規制も満たしています。^[94] モービルは、メタノールからガソリンを製造するプロセスでDMEを使用しています。

DMEは、リグノセルロース系バイオマスから製造できる合成第二世代バイオ燃料（BioDME）として開発されています。^[95]現在、EUは2030年の潜在的なバイオ燃料ミックスにBioDMEを検討しています。^[96]ボルボグループは、欧州共同体第7次フレームワークプログラムプロジェクトBioDMEのコーディネーターです。^{[97] [98]}ケムレックの黒液ガス化に基づくBioDMEパイロットプラントは、スウェーデンのピテオで完成間近です。^[99]

アンモニアは、気体水素と空気中の窒素を混合して生成されます。大規模なアンモニア生産では、水素源として天然ガスが使用されます。アンモニアは、第二次世界大戦中にベルギーのバスの動力源として、また 1900 年以前はエンジンや太陽エネルギーの用途に使用されました。液体アンモニアは、X-15極超音速研究機の動力源であるリアクション モーターズ XLR99ロケット エンジンの燃料としても使用されました。他の燃料ほど強力ではありませんが、再利用可能なロケット エンジンに煤を残さず、密度は酸化剤である液体酸素の密度とほぼ一致するため、航空機の設計が簡素化されました。

アンモニアは、内燃機関用の化石燃料の実用的な代替品として提案されている。^[100]アンモニアの発熱量は22.5 MJ/kg（9690 BTU /lb）で、ディーゼルの約半分である。水蒸気が凝縮されない通常のエンジンでは、アンモニアの発熱量はこの数値よりも約21％低くなります。キャブレター/インジェクターにわずかな変更を加えるだけで、既存のエンジンで使用できます。

石炭を使用してアンモニアを製造する場合、排出されるCO2_は隔離される可能性がある^{[100] [101]}（燃焼生成物は窒素と水）。

アンモニアを作動流体として使用するアンモニアエンジンまたはアンモニアモーターが提案され、時折使用されています。^{[102]その原理は}無火機関車で使用されているものと似ていますが、作動流体として蒸気や圧縮空気ではなくアンモニアを使用します。アンモニアエンジンは、19世紀に英国のゴールドスワーシー・ガーニーによって実験的に使用され、ニューオーリンズの路面電車にも使用されました。1981年にカナダの会社が1981年型シボレー・インパラを改造して、アンモニアを燃料として使用できるようにしました。^{[103] [104]}

アンモニアとグリーンNH3は、カナダの開発者によって効果的に使用されています。^[105]わずかな改造で火花点火エンジンやディーゼルエンジンで動作し、ジェットエンジンを動かす唯一のグリーン燃料でもあり、毒性があるにもかかわらず、ガソリンやLPGよりも危険ではないと考えられています。^[106]再生可能な電力から作ることができ、ガソリンやディーゼルの半分の密度であるため、十分な量を車両に容易に搭載できます。完全燃焼すると、窒素と水蒸気以外の排出物はありません。燃焼化学式は4 NH ₃ + 3 O ₂ → 2 N ₂ + 6 H ₂ Oで、75%が水です。

1930年代、唐忠明は中国の自動車市場向けに、豊富な木炭資源を利用した発明をしました。木炭燃料自動車はその後中国で広く使用され、第二次世界大戦勃発後は軍隊や運送業者に役立ちました。

液化天然ガス(LNG) は、極低温液体になるまで冷却された天然ガスです。この液体状態の天然ガスは、高圧縮された CNG の 2 倍以上の密度があります。LNG 燃料システムは、天然ガスを燃焼できるあらゆる車両で機能します。高圧 (通常 3000 または 3600 psi) で貯蔵され、その後エンジンが受け入れ可能な低圧に調整される CNG とは異なり、LNG は低圧 (50 ～ 150 psi) で貯蔵され、エンジンの燃料計量装置に入る前に熱交換器によって単に気化されます。CNG と比較してエネルギー密度が高いため、天然ガスで長距離走行したい方に最適です。

米国では、LNG サプライ チェーンが、この燃料源の急速な成長を阻んでいる主な要因です。LNG サプライ チェーンは、ディーゼルやガソリンのサプライ チェーンと非常に似ています。まず、パイプラインの天然ガスが大量に液化されます。これは、ガソリンやディーゼルの精製に似ています。次に、LNG はセミトレーラーで燃料ステーションに輸送され、そこでバルク タンクに保管されてから、車両に供給されます。一方、CNG は、高圧シリンダー カスケードを充填するために、各ステーションでコストのかかる圧縮が必要です。

LPG または液化石油ガス(LPG) は、プロパンとブタンを主成分とする低圧液化ガス混合物で、従来のガソリン燃焼エンジンで燃焼するとガソリンよりも CO2 の排出量が少なく_なります。ガソリン車を LPG (別名オートガス) に改造してバイフューエル車にすることもできます。ガソリンタンクを取り外す必要がないため、運転中に LPG とガソリンを切り替えることができます。世界中で 1,000 万台の車が走行していると推定されています。

2013年12月現在、全世界で2,490万台のLPG車があり、トルコの393万台、韓国（240万台）、ポーランド（275万台）が上位を占めている。^[9]米国では、19万台の路上車両がプロパンを使用し、^[107] 45万台のフォークリフトが動力源としてプロパンを使用している。しかし、パキスタンではOGRAによって公共の安全に対するリスクと見なされているため、禁止されている（2013年12月）。

ギ酸は、まず水素に変換され、それを水素燃料電池で使用されます。ギ酸燃料電池で直接使用することもできます。ギ酸は水素よりもはるかに簡単に保管できます。^{[108] [109]}

液体窒素 (LN2) は、エネルギーを貯蔵する方法です。エネルギーは空気を液化するために使用され、その後、蒸発によって LN2 が生成され、分配されます。LN2 は車内の周囲熱にさらされ、結果として生じる窒素ガスはピストン エンジンまたはタービン エンジンの動力源として使用できます。LN2 から抽出できる最大エネルギー量は 213 ワット時/kg (W·h/kg) または 173 W·h/リットルで、等温膨張プロセスで最大 70 W·h/kg を利用できます。350 リットル (93 ガロン) のタンクを備えたこのような車両は、50 リットル (13 ガロン) のタンクを備えたガソリン駆動車両と同等の航続距離を達成できます。理論上、カスケード トッピング サイクルを使用する将来のエンジンでは、準等温膨張プロセスでこれを約 110 W·h/kg まで向上できます。利点としては、有害な排出物がゼロで、圧縮空気車両に比べてエネルギー密度が優れていること、またタンクを数分で補充できることなどが挙げられます。

原理的には、核分裂や核崩壊で動く車を作ることは可能です。しかし、2つの大きな問題があります。まず、熱や放射線として発生するエネルギーを、駆動に使えるエネルギーに変換する必要があります。1つは、原子力発電所のように蒸気タービンを使用することですが、そのような装置は場所を取りすぎます。より適切な方法は、例えば熱電素子や熱電子装置を使用して電気に直接変換することです。2つ目の問題は、核分裂によって高レベルの中性子とガンマ線が生成され、過度の遮蔽が必要になることです。そうなると、公道での使用には車が大きすぎます。しかし、フォード ニュークレオン社によってこの方法が研究されました。

原子力車両のためのより良い方法は、非常に安全で信頼性の高い放射性同位元素熱電発電機の放射性崩壊の力を利用することです。これらの装置に必要な遮蔽は、使用する放射性核種によって異なります。ほぼ純粋なアルファ放射体であるプルトニウム 238 は、多くの遮蔽を必要としません。適切な放射性核種の価格が高く、エネルギー密度が低いため (プルトニウム 238 で 1 ワットを生成するには 0.5 グラム必要)、この推進方法は広く使用するには高価すぎます。また、放射性同位元素熱電発電機は、高放射性物質を大量に含んでいるため、テロリストなどによる悪用の場合、極めて危険です。現在使用されている車両で、放射性同位元素熱電発電機で駆動されているのは、火星探査車キュリオシティだけです。

核融合や消滅などの他の形態の原子力エネルギーは、現在、車両の推進力として利用できません。稼働中の核融合炉が存在せず、道路車両に適したサイズの核融合炉を建設できるかどうかも疑問だからです。消滅はおそらく何らかの方法で機能するかもしれませんが (反物質駆動を参照)、十分な量の反物質を製造して保管する技術は存在しません。

非常に小型の車両では、電力需要が減少するため、人力を利用することでバッテリー寿命を大幅に改善することができます。このような市販車両は、Sinclair C5、ELF、TWIKEの3つです。

フライホイールは代替燃料としても使用でき、1950年代にはスイスのジャイロバスと呼ばれるバスの推進力として使用されていました。バスのフライホイールは路線の終点で電力によって充電され、フライホイールだけで最大8キロメートル走行することができました。フライホイール駆動の車両は内燃機関の車両よりも静かで、架線を必要とせず、排気ガスも発生しませんが、フライホイール装置の重量が大きく（5kWhで1.5トン）、回転速度が速いため特別な安全対策が必要です。

ヘプタシランより高位のシランはガソリンのように貯蔵でき、燃料としても機能します。空気中の窒素でも燃焼できるという利点がありますが、価格が高いことと燃焼生成物が固体であるため燃焼エンジンで問題が発生するという大きな欠点があります。

巻き上げられたバネやねじれたゴム紐の力は、小型車両の推進力として使用できます。ただし、このエネルギー貯蔵方法では、わずかなエネルギーしか節約できないため、人を輸送する車両の推進力には適していません。バネ動力の車両には、ゼンマイ仕掛けのおもちゃやネズミ捕り車などがあります。

蒸気自動車は蒸気エンジンを搭載した自動車です。燃料には木材、石炭、エタノールなどが使用できます。燃料はボイラーで燃やされ、その熱で水が蒸気に変わります。水が蒸気に変わると膨張します。膨張によって圧力が生じます。圧力によってピストンが前後に押し出されます。これにより駆動軸が回転して車輪が回転し、自動車が前進します。石炭を燃料とする蒸気機関車や蒸気船のように機能します。蒸気自動車は、独立した輸送手段の次の論理的ステップでした。

蒸気自動車は始動に長い時間がかかりますが、最終的には時速 100 マイル (161 km/h) を超える速度に達するものもあります。後期型のDoble 蒸気自動車は30 秒未満で運転可能で、最高速度が高く加速も速いのですが、購入には高価でした。

蒸気エンジンは、内燃ではなく外燃を使用します。ガソリン車は、効率が約 25～28% とより効率的です。理論上は、燃焼物質を最初にガスタービンの駆動に使用する複合サイクル蒸気エンジンは、50% ～ 60% の効率を生み出すことができます。ただし、実際の蒸気エンジン車は、約 5～8% の効率でしか動作しません。

最も有名で、最も売れた蒸気自動車はスタンレー スチーマーでした。ボンネットの下にコンパクトな火管式ボイラーを取り付け、後車軸に直接接続されたシンプルな 2 ピストン エンジンを駆動しました。ヘンリー フォードが月払いローンを導入して大成功を収める前は、自動車は一括払いが一般的でした。そのため、スタンレーはシンプルなままで、購入価格を手頃に保ちました。

冷凍で生成された蒸気は、他の種類の車両のタービンで電気を生成するために使用することもでき、その電気は電気モーターで使用したり、バッテリーに蓄えたりすることができます。

蒸気動力を標準的な石油ベースのエンジンと組み合わせると、ハイブリッドエンジンが実現します。燃料が燃焼した後、ピストンがまだ過熱状態 (多くの場合 1500 度以上) にあるときに、シリンダーに水が注入されます。水は瞬時に蒸気に蒸発し、本来は無駄になるはずだった熱を有効活用します。

風力で動く乗り物は、昔からよく知られています。船で使われるのと同じような帆で、船に搭載された風力タービンで車輪を直接動かしたり、電気モーター用の電力を生成したり、凧で引っ張ったりして実現できます。風力で動く陸上の乗り物は、特に帆や凧を使用する場合、高さに非常に大きな余裕が必要で、市街地には適していません。また、操縦が難しい場合もあります。風力で動く乗り物は、ビーチやその他の空き地でのレクリエーション活動にのみ使用されます。

この概念についてはここでさらに詳しく説明されています: [1]。

木材ガス化装置を取り付ければ、木材ガスを通常の内燃機関を搭載した自動車の燃料として使うことができます。第二次世界大戦中、戦争により石油が簡単に安価に入手できなかったため、この方法はヨーロッパやアジアのいくつかの国で非常に人気がありました。

アイオワ州ウッドワードのハーブ・ハートマンは現在、薪で動くキャデラックに乗っている。彼は、キャデラックにガス化装置を取り付けた費用はたったの 700 ドルだと主張している。ハートマンは「運転の仕方にもよるが、ホッパーが満杯だと約 50 マイル走行する」と主張し、薪を割るのは「労働集約的だ。それが大きな欠点だ」と付け加えた。^[110]

• 米国の軽量車両燃料経路のゆりかごから墓場までのライフサイクル分析：現在の技術（2015年）と将来の技術（2025～2030年）の温室効果ガス排出量と経済評価、2020年8月12日にWayback Machineにアーカイブ（さまざまなAFV技術によるGHG排出回避の推定コストを含む）、アルゴンヌ国立研究所、2016年6月。
• 米国エネルギー省エネルギー効率・再生可能エネルギー局代替燃料データセンターの公式ウェブサイト
• 代替車両および燃料への移行、米国科学アカデミー（2013） ISBN 978-0-309-26852-3