Combustible y tecnologías de propulsión

La mayoría de los autos usados hoy en día son propulsados por gasolina o motores de combustión interna de gasoil (o diésel), los cuales son conocidos por causar polución ambiental y son culpados igualmente por contribuir al cambio climático y calentamiento global. Los costos en aumento de combustibles a base de petróleo, leyes ambientales más estrictas y restricciones de emisiones de gas a efecto invernadero están acelerando la búsqueda de sistemas de energías alternativas para automóviles. Esfuerzos por mejorar o reemplazar tecnologías existentes incluyen el desarrollo de vehículos híbridos, y vehículos eléctricos e hidrógenos, los cuales no liberan polución en el aire.

Gasoil

Carros con motores diésel llevan tiempo siendo populares en Europa, con los primeros modelos habiendo sido introducidos en los años 1930 por Mercedes Benz y Citroen. La principal ventaja de motores de gasoil es un 50% de eficiencia al quemarse el combustible comparado con un 27% en los mejores motores de gasolina. El inconveniente de los motores de gasoil es que mejores filtros son necesarios afin de reducir la presencia en los gases de escape de finas partículas de hollín. Los fabricantes están ahora empezando a adaptar filtros de partículas gasoil para remover el hollin. Muchos carros propulsados por gasoil pueden correr con poca o ninguna modificación con 100% de biodiésel y combinaciones de otros petróleos orgánicos.

Gasolina

Motores de gasolina tienen la ventaja sobre motores de gasoil al ser más ligeros y capaces de trabajar a velocidades rotacionales más rápidas y son usualmente los elegidos para carros deportivos de gran rendimiento. Desarrollos continuos de motores de gasolina por más de cien años ha producido progresos en eficiencia y ha reducido los niveles de polución. El carburador fue usado en casi todos los motores de carros hasta los años ochenta, sin embargo se comprobó con rapidez que un mejor control de la mezcla de aire y combustible podía alcanzarse por inyección de combustible. Inyección indirecta de combustible fue usada primero en motores aeronavales desde el año 1909, en motores de carros de carrera desde los años treinta, y en los carros de carretera desde finales de los años cincuenta. Inyección directa de gasolina está ahora empezando a aparecer en vehículos de producción como en el BMW Mini del 2007. Gases de escape también están siendo purificados adaptando un catalizador en el sistema de escape. Legislatura de purificación del aire en los mercados más importantes de muchas de las industrias automovilísticas ha posibilitado que tanto los catalizadores como la inyección de combustible lleguen a ser virtualmente acoplamientos universales. La mayoría de los motores de gasolina modernos también son capaces de funcionar con hasta un 15% de etanol mezclado en la gasolina –vehículos más antiguos pueden tener juntas y mangueras que podrían ser dañadas por el etanol. Con poquito rediseño, vehículos propulsados por gasolina pueden funcionar con concentraciones de etanol de hasta un 85%. Etanol al 100% es utilizado en algunas partes del mundo (como en Brasil), pero los vehículos deben arrancar en gasolina pura y luego cambiar a etanol.

Biocombustibles

Etanol, otros combustibles de alcohol (biobutanol) y biogasolina tienen usos amplios en combustibles automotrices. La mayoría de los alcohols tiene menos energía por litro que la gasolina y son generalmente combinados con gasolina. Los alcohols son usados por una variedad de razones –para incrementar el octano, para mejorar las emisiones, y como alternativa para combustibles a base de petróleo, ya que pueden ser fabricados a partir de cultivos agriculturales. El programa de etanol de Brasil provee unos 20% de las necesidades de combustibles automotrices de la nación, como resultado del uso mandatorio de la mezcla de gasolina E25 por todo el país, 3 millones de carros operan con puro etanol, y 6 millones de vehículos de combutible doble o flexible fueron vendidos desde el 2003, los cuales funcionan con cualquier mezcla de etanol y gasolina. El éxito comercial de tales vehículos “flex”, como son popularmente conocidos, permitieron al combustible de etanol a base de caña de azúcar alcanzar el 50% de cuota de mercado del mercado de la gasolina para abril 2008.

Eléctrico

Los primero carros eléctricos fueron construidos alrededor del año 1832, bien antes de que los carros propulsados por combustión interna aparecieran. Por un período de tiempo los carros eléctricos eran considerados superiores por la naturaleza silenciosa de sus motores eléctricos en comparación con el ruido espantoso producido por motores de gasolina. Esta ventaja desapareció con la invención de Hiram Percy Maxim en 1897 : el silenciador (‘muffler’). A continuación los carros propulsados por combustión interna tuvieron dos ventajas decisivas : 1) un largo alcance y 2) energía específica alta (peso del combustible mucho menor que el de las baterías). La fabricación de vehículos con baterías eléctricas que podían competir con modelos de combustión interna tendría que esperar la llegada de controles semiconductores modernos y baterías mejoradas. Algunos diseños de carros eléctricos a partir del año 2000 como la Venturi Fétish son capaces de acelerar de 0-96 km/h (60 mph) en 4.0 segundos con una velocidad máxima de 210 km/h (130 mph). Otros tienen un alcance de 400 kilómetros (250 millas) necesitando unas tres horas y media para cargarse completamente. Eficiencia equivalente de combustibles eléctricos en comparación con aquellos de combustión interna no está del todo definida, pero algunos informes periodísticos la calculan a unos 100 kilómetros por 1.74 litros (135 millas por galón US).

Vapor

La impulsión por vapor, usando generalmente una caldera calentada por petróleo o gas, estaba en uso hasta los años treinta, pero tenía la principal desventaja de no poder impulsar el carro hasta que la presión de la caldera fuese disponible (aunque los modelos más nuevos podían lograrlo en menos de un minuto). Tiene la ventaja de producir emisiones muy bajas mientras que el proceso de combustión puede ser controlado cuidadosamente. Sus inconvenientes incluyen una eficiencia calorífica mediocre y requisitos extensos para auxiliares eléctricos.

Aire

Un carro de aire comprimido es un carro de combustible alternativo que utiliza un motor propulsado por aire comprimido. El carro puede ser propulsado solamente por aire, o por aire combinado (como en un vehículo híbrido eléctrico) con gasolina/gasoil/etanol o con planta eléctrica y frenado regenerativo. En vez de mezclar el combustible con aire y quemarlo para impulsar los pistones con gases calientes expandidos; los carros de aire comprimido usan la expansión del aire comprimido para impulsar sus pistones. Varios prototipos ya son disponibles y su venta mundial programada para finales del 2008. Compañías produciendo tales carros incluyen Tata Motors y Motor Development International (MDI).

Turbina de Gas

En los años 50 hubo un breve interés en usar motores con turbina de gas y varios fabricantes, incluyendo Rover y Chrysler, produjeron prototipos. A pesar de tener fuentes de alimentación muy compactas, un consumo de combustible alto, retrasos serios a la hora de acelerar y la falta de frenos imposibilitaron la producción de tales carros.