替代燃料车辆（Alternative fuel vehicle）是使用除传统石油燃料（汽油或柴油燃料）之外的燃料运行的车辆; 并且还涉及为不仅涉及石油的发动机提供动力的任何技术（例如电动汽车，混合动力电动汽车，太阳能供电）。 由于诸如环境问题，高油价和石油峰值潜力等因素的综合作用，开发更清洁的替代燃料和先进的车辆动力系统已成为全球许多政府和汽车制造商的高度优先事项。
丰田普锐斯等混合动力电动汽车实际上并不是替代燃料汽车，但通过电池和电动机/发电机的先进技术，它们可以更有效地利用石油燃料。 在替代电力形式方面的其他研究和开发工作集中于开发全电动和燃料电池车辆，甚至是压缩空气的储存能量。
环境分析不仅限于运营效率和排放。 车辆的生命周期评估涉及生产和使用后的考虑因素。 从摇篮到摇篮的设计比关注单一因素（例如燃料类型）更重要。
汽车分类
新能源汽车的分类大致如下，以电动车，代用燃料的内燃机汽车，混合动力车等三大方案为主流，但还有人开发其他的方案：
以电力驱动
因为构造简单，较适合都市中的轿车，但在长途行车充电的问题，可能需要行驶中途以微波供电。而较大的车可以用无轨电车方式运作。
电力
无线供电
蓄电池
燃料电池
以代用燃料驱动
此类方案是继续采用内燃机，但改用其他较廉价和低排碳的燃料，在十九晚期到二十世纪前期也和汽油车竞争过。作为新能源汽车的优点是较适合做电动车所不适合的重型车辆。
乙醇，如福特T型车起初是有使用酒精燃料的版本，但后因为买这车的人收入不高，只会买较低价的汽油版本而停产。
甲醇
生物柴油
氢气
压缩天然气 (CNG)
液化石油气 (LPG)
液化天然气
木煤气在二战前后流行过，如日本的木炭公车。
以混合动力驱动
混合动力（使用两种及以上能源的汽车）。
其他
其他低排放二氧化碳和能量换效率高的方案。
核能 全寿命不需要补充燃料和无废气，但要解决核废料和放射线问题，将在第四代反应堆成功才可能实现。
太阳能 把太阳能转化为驱动汽车的电力驱车。
机械能 使用像压缩空气和发条或飞轮等工具，可以近乎百分百把能量转化。
蒸汽机 最早的汽车方案，但因为有锅炉庞大和烧水费时与水在蒸发中流失的问题，可是能量转化效率近乎百分百，犹其可能实现的斯特林发动机。
六冲程或八冲程发动机 虽然仍然是内燃机但燃烧效率比现代的四冲程发动机高得多，而且和现代汽车主要构造接近，所以也是一种有前途的方案。
单一燃料来源
发动机空气压缩机
空气发动机是一种无排放的活塞发动机，它使用压缩空气作为能源。 第一辆压缩空气汽车是由一位名叫GuyNègre的法国工程师发明的。 压缩空气的膨胀可用于驱动改进的活塞发动机中的活塞。 通过在常温下使用环境热量来加热来自储罐的冷的膨胀空气，从而获得操作效率。 这种非绝热膨胀有可能大大提高机器的效率。 唯一的排气是冷空气（-15°C），也可用于空调汽车。 空气源是加压碳纤维罐。 空气通过相当传统的喷射系统输送到发动机。 发动机内独特的曲柄设计增加了空气充量从环境源加热的时间，并且两阶段过程允许提高传热率。
电池电
电池电动汽车（BEV），也称为全电动汽车（AEV），是电动汽车，其主要能量储存在电池的化学能中。 BEV是加州空气资源委员会（CARB）定义为零排放车辆（ZEV）的最常见形式，因为它们在运行时不会产生尾气排放。 BEV上承载的用于为马达供电的电能来自布置成电池组的各种电池化学物质。 对于额外的范围，有时使用发电机组拖车或推进式拖车，形成一种混合动力车辆。 用于电动车辆的电池包括“充满水”的铅酸，吸收的玻璃垫，NiCd，镍金属氢化物，锂离子，锂聚合物和锌空气电池。
太阳能
太阳能汽车是由汽车上的太阳能电池板获得的太阳能驱动的电动汽车。 目前，太阳能电池板不能用于直接为汽车提供适当数量的电力，但它们可用于扩展电动汽车的范围。 他们参加了世界太阳能挑战赛和北美太阳能挑战赛等比赛。 这些活动通常由美国能源部等政府机构赞助，该机构热衷于促进太阳能电池和电动汽车等替代能源技术的发展。 这些挑战通常由大学引入，以培养他们的学生工程和技术技能，以及通用汽车和本田等汽车制造商。
二甲醚燃料
二甲醚（DME）是柴油发动机，汽油发动机（30％DME / 70％LPG）和燃气轮机中的一种很有前景的燃料，因为它的十六烷值高达55，而柴油则为40-53。 转换柴油发动机以燃烧DME只需要适度的改造。 这种短碳链化合物的简单性在燃烧过程中导致颗粒物质，NOx，CO的排放非常低。由于这些原因以及无硫，DME甚至符合欧洲（EURO5），美国最严格的排放法规（美国2010年）和日本（2009年日本）。 美孚正在甲醇汽油工艺中使用二甲醚。
氨燃料车辆
通过将气态氢与来自空气的氮气结合产生氨。 大规模的氨生产使用天然气作为氢源。 Ammonia在第二次世界大战期间用于为比利时的公共汽车提供动力，并在1900年之前用于发动机和太阳能应用。液氨还为Reaction Motors XLR99火箭发动机提供动力，该发动机为X-15高超音速研究飞机提供动力。 虽然没有其他燃料那么强大，但它在可重复使用的火箭发动机中没有留下烟灰，其密度大致与氧化剂，液氧的密度相匹配，这简化了飞机的设计。
生物燃料
生物醇和乙醇
第一款使用乙醇作为燃料的商用车是从1908年到1927年生产的福特T型车。它配备了可调节喷射的化油器，允许使用汽油或乙醇，或两者兼而有之。 其他汽车制造商也提供乙醇燃料使用的发动机。 在美国，酒精燃料是在玉米 – 酒精蒸馏器中生产的，直到1919年禁止将酒精生产定为犯罪。使用酒精作为内燃机燃料，单独或与其他燃料结合使用，直到油价20世纪70年代的震惊。 此外，由于其可能的环境和长期经济优势优于化石燃料，因此获得了额外的关注。
生物柴油
柴油内燃机的主要优点是燃油效率高达44％; 相比之下，最好的汽油发动机只有25-30％。 此外，柴油燃料的能量密度略高于汽油。 这使得柴油发动机能够比汽油车辆实现更好的燃油经济性。
沼气
在净化原料气体之后，压缩的沼气可用于内燃机。 除去H 2 O，H 2 S和颗粒可视为标准产生与压缩天然气具有相同质量的气体。 对于在夏季不能使用沼气动力发电厂的废热的气候，沼气的使用尤其有用。
木炭
20世纪30年代，唐仲明利用丰富的木炭资源为中国汽车市场发明了一项发明。 这辆以木炭为燃料的汽车后来在中国大量使用，在第二次世界大战爆发后为军队和运输工具服务。
压缩天然气（CNG）
高压压缩天然气，主要由甲烷组成，用于为普通内燃机提供燃料而不是汽油。 甲烷的燃烧产生所有化石燃料中最少量的二氧化碳。 汽油车可以改装到CNG并成为双燃料天然气汽车（NGV），因为汽油箱是保留的。 驾驶员可以在操作期间在CNG和汽油之间切换。 天然气汽车（NGV）在天然气丰富的地区或国家很受欢迎。 广泛的使用始于意大利波河谷，后来在八十年代在新西兰非常受欢迎，尽管它的使用已经下降。
甲酸
通过将甲酸首先转化为氢气并在燃料电池中使用甲酸来使用甲酸。 甲酸比氢更容易储存。
氢
氢汽车是一种以氢气为主要动力源的汽车。 这些汽车通常以两种方法之一使用氢气：燃烧或燃料电池转换。 在燃烧中，氢气在发动机中“燃烧”，基本上与传统汽油车相同。 在燃料电池转换中，氢通过燃料电池转化为电能，然后燃料电池为电动机提供动力。 对于任何一种方法，来自废氢的唯一副产物是水，但是在与空气一起燃烧时可以产生NOx。
液氮汽车
液氮（LN2）是一种储存能量的方法。 能量用于液化空气，然后LN2通过蒸发产生并分布。 LN2暴露于汽车中的环境热量，并且所产生的氮气可用于为活塞或涡轮发动机提供动力。 从LN2中提取的最大能量为每公斤213瓦时（W•h / kg）或每升173 W•h，其中最大可使用70 W•h / kg的等温扩张过程。 这种具有350升（93加仑）油箱的车辆可以达到类似于具有50升（13加仑）油箱的汽油动力车辆的范围。 使用级联顶部循环的理论未来发动机可通过准等温膨胀过程将其提高至约110 W•h / kg。 与压缩空气飞行器相比，其优点是零有害排放和优异的能量密度，并且能够在几分钟内重新填充油箱。
液化天然气（LNG）
液化天然气是已经冷却到成为低温液体的点的天然气。 在这种液态下，天然气的密度是高度压缩的CNG的2倍以上。 LNG燃料系统可在任何能够燃烧天然气的车辆上运行。 与CNG不同，CNG以高压（通常为3000或3600 psi）储存，然后调节至发动机可接受的较低压力，LNG在低压（50至150 psi）下储存，并在进入前通过热交换器简单蒸发燃油计量装置到发动机。 由于其与CNG相比具有高能量密度，因此非常适合那些对天然气运行感兴趣的人。
汽车（LPG）
LPG或液化石油气是一种低压液化气体混合物，主要由丙烷和丁烷组成，在常规汽油燃烧发动机中燃烧，二氧化碳比汽油少。 汽油车可以改装为LPG aka Autogas，并在汽油箱停留时成为双燃料汽车。 您可以在运行期间切换LPG和汽油。 估计全球有1000万辆汽车在运行。
蒸汽
蒸汽车是一辆带有蒸汽机的汽车。 木材，煤，乙醇或其他可用作燃料。 燃料在锅炉中燃烧，热量将水转化为蒸汽。 当水变成蒸汽时，它会膨胀。 扩张产生了压力。 压力来回推动活塞。 这使得传动轴向前旋转车轮。 它的工作方式类似于燃煤蒸汽火车或蒸汽船。 蒸汽车是独立运输的下一个合乎逻辑的步骤。
木气
如果连接木材气化器，则木材气体可用于为普通内燃机的汽车提供动力。 这在第二次世界大战期间在几个欧洲和亚洲国家非常受欢迎，因为这场战争阻碍了石油的简单和具有成本效益的获取。
多种燃料来源
双燃料
双燃料车辆被称为使用两种类型的燃料同时（可以是气体+液体，气体+气体，液体+液体）与不同的燃料箱的车辆。
柴油-CNG双燃料是一种使用两种燃料的系统，它们同时是柴油和压缩天然气（CNG）。 这是因为CNG需要柴油发动机燃烧的点火源。
灵活的燃料
灵活燃料汽车（FFV）或双燃料汽车（DFF）是具有多燃料发动机的替代燃料汽车或轻型卡车，其可以使用多于一种燃料，通常混合在同一燃料箱中，并且燃烧混合物燃烧室在一起。 这些车辆在欧洲通俗地称为弹性燃料或柔性燃料，或者仅在巴西进行弯曲。 FFV与双燃料车辆不同，其中两种燃料存储在单独的罐中。 世界市场上最常见的商用FFV是乙醇柔性燃料汽车，主要市场集中在美国，巴西，瑞典和其他一些欧洲国家。 除了使用乙醇运行的灵活燃料汽车外，在美国和欧洲还有成功的甲醇灵活燃料汽车测试项目，即M85 FFV，最近也有使用P系列燃料和E85 flex的成功测试燃料汽车，但截至2008年6月，这种燃料尚未向公众开放。
乙醇柔性燃料车辆具有标准汽油发动机，其能够与在同一罐中混合的乙醇和汽油一起运行。 这些混合物具有“E”数字，其描述了混合物中乙醇的百分比，例如，E85是85％乙醇和15％汽油。 （有关更多信息，请参阅常见的乙醇燃料混合物。）虽然技术允许乙醇FFV在任何混合物上运行至E100，但在美国和欧洲，灵活燃料汽车已经过优化，可在E85上运行。 设置此限制是为了避免在非常寒冷的天气中出现冷启动问题。 冬季，酒精含量可能会降低，美国的E70或瑞典的E75。 气候变暖的巴西开发的车辆可以在任何混合气压下运行至E100，但E20-E25是强制性的最小混合物，并且该国没有销售纯汽油。
截至2015年中期，全球约有4800万辆汽车，摩托车和轻型卡车在全球范围内生产和销售，并集中在四个市场，巴西（2015年中期为2950万），美国（截至2014年底为1740万），加拿大（160万）到2014年）和瑞典（243,100到2014年12月）。 巴西灵活燃料车队包括自2009年至2015年3月生产的400多万辆灵活燃料摩托车。在巴西，65％的灵活燃料车主在2009年定期使用乙醇燃料，而实际运行的美国FFV的数量为E85要低得多; 在美国进行的调查发现，68％的美国灵活燃料汽车车主并不知道他们拥有E85弯道。 这被认为是由于许多因素造成的，包括：
柔性燃料和非柔性燃料车辆的外观是相同的;
纯汽油车与其弹性燃料变体之间没有价格差异;
消费者对灵活燃料汽车缺乏认识;
美国汽车制造商缺乏灵活燃料汽车的推广，他们通常不会像对混合动力汽车那样标记汽车或销售它们
相比之下，在巴西销售FFV的汽车制造商通常会在汽车上贴上徽章作为灵活燃料汽车。 截至2007年，在美国销售的新款FFV车型必须配备印有“E85 /汽油”标签的黄色气帽，以提醒驾驶者汽车的灵活燃料性能。 在美国使用E85也受到全国运营的E85加油站数量相对较少的影响，2008年8月仅有1,750多个加油站，其中大部分集中在玉米带州，明尼苏达州有353个站点，其次是伊利诺斯州，181家，威斯康辛州114家。相比之下，仅在美国就有大约120,000个站点提供常规的非乙醇汽油。
有人声称，由于公司平均燃油经济性（CAFE）要求存在漏洞，美国汽车制造商有动力生产弹性燃料汽车，这为汽车制造商提供了每辆销售的灵活燃料汽车的“燃油经济性信誉”，无论是并非车辆实际上是经常使用E85加油的。 据称这个漏洞允许美国汽车工业不是通过开发更省油的车型来满足CAFE燃油经济性目标，而是通过每辆车额外花费100美元到200美元来生产一定数量的弹性燃料模型，使他们能够继续销售较低燃油效率的汽车，如SUV，其利润率高于更小，更省油的汽车。
在美国，E85 FFV配备有自动检测燃油混合物的传感器，向ECU发出信号，以调整火花正时和燃油喷射，使燃油在车辆内燃机中清洁燃烧。 最初，传感器安装在燃油管路和排气系统中; 最近的型号取消了燃油管线传感器。 老式灵活燃料汽车的另一个特点是一个小型独立汽油储罐，用于在寒冷天启动汽车，此时乙醇混合物使点火更加困难。
现代巴西柔性燃料技术使FFV能够在E20-E25汽油和E100乙醇燃料之间进行任何混合，使用λ探测器测量燃烧质量，通知发动机控制单元汽油 – 酒精的确切成分混合物。 这项技术由博世的巴西子公司于1994年开发，并于2003年由Magneti Marelli的意大利子公司进一步改进和商业化实施，被称为“软件燃料传感器”。 德尔福汽车系统公司的巴西子公司根据其位于圣保罗皮拉西卡巴的工厂进行的研究，开发了一种名为“Multifuel”的类似技术。 该技术允许控制器调节喷射的燃料量和火花时间，因为需要降低燃料流量以避免由于柔性燃料发动机使用的高压缩比（大约12：1）引起的爆炸。
第一辆柔性摩托车由本田于2009年3月推出。由其巴西子公司Moto HondadaAmazônia生产，CG 150 Titan Mix的售价约为2,700美元。 由于摩托车没有像巴西柔性汽车那样的冷起动辅助气罐，因此油箱必须至少含有20％的汽油，以避免在温度低于15°C（59°F）时出现启动问题。 摩托车的面板包括一个仪表，用于警告驾驶员储罐中的实际乙醇 – 汽油混合物。
杂种
混合动力汽车
混合动力车辆使用多个推进系统来提供动力。 最常见的混合动力车辆类型是汽油 – 电动混合动力车辆，其使用汽油（汽油）和电池来为内燃机（ICE）和电动机提供动力。 这些电动机通常相对较小并且本身被认为是“动力不足”，但是当它们在加速和需要更大功率的其他操纵期间组合使用时它们可以提供正常的驾驶体验。
丰田普锐斯于1997年首次在日本上市销售，自2000年起在全球销售。到2017年，普锐斯在全球90多个国家和地区销售，其中日本和美国是其最大的市场。 2008年5月，全球累计普锐斯销量达到100万辆，到2010年9月，普锐斯的全球累计销量达到200万辆，到2013年6月达到300万辆。截至2017年1月，全球混合动力车销量均由普锐斯系列，累计销量为60.361万辆，不包括其插电式混合动力车型。 丰田普锐斯后退是丰田品牌的领先车型，累计销量为398.5万辆，其次是丰田Aqua / Prius c，全球销量为138万辆，普锐斯v /α/ +为671,200辆，凯美瑞混合动力车拥有614,700辆，丰田Auris拥有378,000辆，丰田雅力士混合动力车拥有302,700辆。 最畅销的雷克萨斯车型是雷克萨斯RX 400h / RX 450h，全球销量为363,000辆。
本田Insight是本田生产的双座两厢混合动力汽车。 这是美国第一台大批量生产的混合动力汽车，于1999年推出，并于2006年生产。本田于2009年2月在日本推出了第二代Insight，新款Insight于4月在美国上市销售。本田自2002年起还提供本田思域混合动力车。
截至2017年1月，全球多个市场共有50多款混合动力电动车，自1997年成立以来，已有超过1200万辆混合动力电动汽车在全球销售。截至2016年4月，日本排名超过市场领先者自1999年以来，销售了500万辆混合动力车，其次是美国，累计销量超过400万辆，欧洲自2000年以来交付了约150万辆混合动力车。日本拥有世界上最高的混合动力车市场渗透率。 到2013年，混合动力车市场份额占新标准乘用车销量的30％以上，约占新车用车销量的20％。 荷兰排名第二，2012年新车销量占混合动力车市场份额的4.5％。
截至2017年1月，丰田汽车公司全球销售量超过1000万辆雷克萨斯和丰田混合动力车销售，其次是本田汽车有限公司，截至2014年6月累计全球销量超过135万辆; 截至2015年6月，福特汽车公司在美国销售了42.4万辆混合动力汽车，其中约10％为插电式混合动力汽车; 截至2014年3月，现代集团累计全球销量为20万辆，包括现代汽车和起亚汽车混合动力车型; 截至2013年12月，PSAPeugeotCitroën在欧洲销售了超过50,000台柴油动力混合动力车。
2009年7月在韩国国内市场推出的伊兰特LPI混合动力车是一种混合动力汽车，由内燃机驱动，内燃机以液化石油气（LPG）为燃料。 伊兰特PLI是一种轻度混合动力车，也是采用先进锂聚合物（锂聚合物）电池的首款混合动力车。
插电式混合动力电动汽车
直到2010年，美国的大多数插电式混合动力车都是传统混合动力电动汽车的转换，而最着名的插电式混合动力车是2004年或之后的丰田普锐斯的转换，这些丰田普锐斯已经进行了插电式充电，增加了更多的电池和电动 – 只有范围扩大。 中国电池制造商和汽车制造商比亚迪汽车于2008年12月向中国车队市场发布了F3DM，并于2010年3月开始在深圳向公众销售。通用汽车于2010年12月开始在美国交付雪佛兰Volt。向零售客户交付Fisker Karma于2011年11月在美国开始。
2012年，丰田普锐斯插电式混合动力车，福特C-Max Energi和沃尔沃V60插电式混合动力车发布。 2013年和2015年推出以下车型：本田雅阁插电式混合动力车，三菱欧蓝德P-HEV，福特Fusion Energi，迈凯伦P1（限量版），保时捷Panamera S E-Hybrid，比亚迪秦，凯迪拉克ELR，宝马i3 REx ，BMW i8，保时捷918 Spyder（限量生产），大众XL1（限量生产），奥迪A3 Sportback e-tron，大众高尔夫GTE，梅赛德斯 – 奔驰S 500 e，保时捷卡宴S E-Hybrid，梅赛德斯 – 奔驰C 350 e ，比亚迪唐，大众帕萨特GTE，沃尔沃XC90 T8，宝马X5 xDrive40e，现代索纳塔PHEV和沃尔沃S60L PHEV。
截至2015年12月，自2008年12月以来，全球已售出约500,000辆高速公路插电式混合动力电动汽车，累计全球销量为120万辆轻型插电式电动汽车。 截至2016年12月，Volt / Ampera系列插电式混合动力车的总销量约为134,500辆，是全球最畅销的插电式混合动力车。 排名第二的是三菱欧蓝德P-HEV，约119,500，丰田普锐斯插电式混合动力车，近78,000。
踏板辅助电动混合动力车
在非常小的车辆中，功率需求减少，因此可以使用人力来显着改善电池寿命。 两种这样的商业制造的车辆是Sinclair C5和TWIKE。
化石和替代燃料的比较评估
根据最近对车辆燃料最终用途（石油和天然气衍生物和氢气;生物燃料乙醇和生物柴油及其混合物;以及用于插电式电动车的电力）的比较火用和环境分析，可再生和不可再生的单位能源成本和二氧化碳排放成本是评估可再生能源消耗强度和环境影响以及量化运输部门热力学性能的合适指标。 该分析允许对沿着车辆燃料生产路线及其最终用途的能量转换过程进行排序，从而可以确定运输部门的最佳选择并且可以发布更好的能源政策。 因此，如果继续大幅减少运输部门的二氧化碳排放量，那么建议在巴西运输部门进行更加集中的乙醇利用。 然而，由于甘蔗工业的整体有效能转换效率仍然很低，这增加了乙醇的单位能源成本，因此需要更好的生产和最终使用技术。 尽管如此，根据目前主要可再生的巴西电力结构，基于超过80％的可再生能源，这一来源巩固了最有希望的能源来减少运输部门负责的大量温室气体排放。