农业机械的电动化的下一步是什么?

动力总成技术说 2024-03-21 13:12:39

制造商们正在为替代燃料汽车与柴油汽车并驾齐驱的未来而努力。电动汽车目前似乎是领跑者,但它们不可能在短期内取代您的整个车队(如果有的话)。

约翰迪尔建筑设备产品管理全球经理兼电气化负责人乔恩-吉贝克(Jon Gilbeck)表示,由于电池密度的原因,电动大马力拖拉机的问世还很遥远。

"举个例子,我们的 8R 拖拉机以约 75% 的负载运行 14 小时。吉尔贝克说:"要做到完全电池电动化,拖拉机的尺寸必须是现在的两倍,重量必须是现在的两倍,成本必须是现在的四倍。

吉尔贝克说,"虽然现在还不可能用电池驱动 300 马力的拖拉机,但主要的制造商都在着手研究这项技术。

电池动力焦虑

说到电动汽车,农业和建筑业的大多数客户都会问三个问题: 约翰迪尔建筑和林业电池电动平台经理齐明-维拉尔(Zimin Vilar)说,电池的使用寿命有多长,充电需要多长时间,以及更换电池的成本有多高。

"Gilbeck说:"当客户考虑从柴油车转向电动车时,他们经常会谈到续航里程或充电焦虑。他说,约翰迪尔将通过约翰迪尔运营中心监控电池的续航能力,并提供近乎实时的数据,以关注机器的健康状况。

电池技术可能还没有准备好让普通的种植农户实现向全电动拖拉机的飞跃,但专业农户、建筑公司、企业和市政当局一直在期待这项技术。

"凯斯IH北美副总裁Kurt Coffey说:"我们有很多企业农场或大型机构都在为他们的ESG(环境、社会和治理)目标寻求零排放解决方案。"电动机械]确实符合这一利基市场。

CNH 工业公司已通过纽荷兰的 T4 电力多功能拖拉机和凯斯 IH 的 Farmall 75C 电动拖拉机进入电动市场。这两款拖拉机的额定功率均为 74 马力,PTO 功率为 65 马力,最高时速为 25 英里/小时。凯斯 IH 全球拖拉机产品营销经理 Jeff Akel 说,电动发动机可在整个速度范围内提供瞬间加速和扭矩。

伴随电池动力而来的是更安静的发动机,需要额外的安全功能。这两款拖拉机都具有一系列面向未来的智能功能,包括 360°全视角摄像头,以便操作员观察障碍物,拖拉机还能发出声音警告,并在接近物体或人员时自动停车。

在重载情况下,拖拉机的运行时间估计约为四小时,但使用直流快速充电后,几乎可以在一小时内充满电。虽然是电池供电,但拖拉机的运行性能与柴油拖拉机相差无几。

爱科(AGCO)推出的 Fendt e100 马力范围与 CNH 的产品相似,预计在田间的运行时间可达 5 小时。它使用汽车标准充电系统进行交流和直流充电,可在 40 分钟内将电量充至 80%。该牵引车预计将于 2024 年在欧洲推出,2025 年在北美推出。

"爱科公司高级拖拉机产品管理总监 Leo von Stillfried 表示:"目前,我们发现小型农场,尤其是那些专注于有机或特种作物(如葡萄园或果园中种植的作物)的农场,对这款拖拉机的兴趣最大。"承担大量园林绿化责任的市政当局、高尔夫球场、养马场以及类似领域也是电池技术足以满足电动设备电力需求的领域"。

小型机械

由于每项作业所需的机器尺寸较小,电气化在果园和草坪应用中取得的进展最大。

蒙纳奇拖拉机公司是这一市场的领导者之一,其 MK-V 是一款 100% 电动、可选配驾驶员的拖拉机。MK-V 专为果园、葡萄园和奶牛场作业而设计,额定功率高达 70 马力,连续功率为 40 马力。该拖拉机具有同类拖拉机的所有兼容性,配备三点式铰接装置和液压顶部及侧面连接装置。由于体积庞大,拖拉机在需要充电前最多可工作 14 个小时,使用 80 安培充电器充电需要 5 到 6 个小时。如果需要 24 小时工作,可以更换电池。

Ideanomics 的 Solectrac 是另一家完全在电动领域运营的公司。它目前提供两种型号:e25 和 eUT+ Narrow,工作功率分别相当于 25 马力和 75 马力。根据负载情况,这两款车一次可行驶约 8 小时,e25 可在 5.5 小时内完成充电,而 eUT+ 则只需 1 小时。

电池不会牺牲功率,能够实现瞬间扭矩并保持持续的 PTO 输出。例如,eUT+ Narrow 可与同级别的柴油拖拉机相媲美,其铰接装置可提升高达 5,500 磅的重量。在牵引、耕作、拨土和喷洒作业方面没有明显的差别。

迪尔的 Z370R Electric ZTrak 全电动零转角割草机是该公司首次涉足锂离子电池机器领域。该款割草机的设计减少了噪音和振动,主要面向住宅业主。一次充电可割草 2 英亩,可使用标准户外延长线和 110 伏接地插座充电。为避免在电池接近耗尽时被困,割草机刀片会关闭,电池储备可让操作员将割草机开到充电插座处。

将电气化带入天空

在不久的将来,拖拉机并不是农场实现电气化的唯一途径。Ryse Aero Technologies 公司正在将田间侦察技术带上天空。Ryse 的 "Recon "电动垂直起降飞行器 (VTOL),就像农民用于作物和田间侦察、土壤分析和红外扫描的无人机,但可以载人。

"Ryse Aero Technologies 公司创始人兼首席执行官米克-科维茨(Mick Kowitz)说:"农民是世界上技术最先进的人群。"我们觉得农民非常适合这种汽车: 把它带给那些能够尊重、理解、维护并为设备找到真正伟大用途的人们"。

侦察车被归类为超轻型车辆,重 285 磅,是一种简化车辆,这意味着驾驶它不需要专门的执照。其操控与无人机相当。我们的想法是制造一种不需要超过 15 分钟培训的飞行器,科维茨说,大多数人不需要超过 5 分钟。

每个旋翼都有自己的电池,每个电池的运行时间为 25 分钟,如果其中一个电池耗尽,还能为其他旋翼供电。虽然这个时间看起来并不长,但由于侦察机的最高时速为 63 英里/小时,在田间穿梭时并不需要在空中花太多时间。Ryse 生产了太阳能充电电池车,可以战略性地放置在田间地头,这样就可以随时为电池组充电。

下一步是什么?

吉尔贝克说,约翰迪尔的长期目标是到2026年,拥有一台完全自动驾驶、电池供电的小型农用拖拉机,每个草坪和紧凑型多功能设备系列拥有一辆电动汽车,以及至少20台建筑机械。

迪尔还没有宣布推出面向消费者的电动拖拉机,但该公司已进入电动市场,推出了一系列小型设备,功率一般小于 120 马力,目前主要集中在建筑领域。建筑业是进入该市场的理想选择,因为它的实际作业范围较小,而且可以间歇使用,一整天的工作都无需停下来充电。迪尔的 X-Tier E-Power 建筑设备拉开了序幕,包括轮式装载机、挖掘机和挖掘机概念机。

对于 CNH Industrial 而言,电动机械并不是要取代柴油机械。

"阿克尔说:"Farmall 75C Electric 不会取代柴油机--它不会是全电动或全柴油机。"对于这种拖拉机的适用人群,他们会购买这种拖拉机。如果农民想买柴油机,他们就会继续买柴油机。我们就是要为客户提供有针对性的解决方案。"

纽荷兰正在为其车队寻求一系列替代推进技术,包括生物柴油。纽荷兰品牌总裁 Carlo Lambro 说,短期内,纽荷兰正在研究用甲烷为车辆提供动力,直到电池技术达到更高的马力。

"Lambro说:"如果功率超过110至120马力,拖拉机上就需要有更大的电池组,而且还需要为农民提供足够的动力,至少能工作8个小时。为了应对技术上的限制,他预计氢气推进可以成为大马力机器的动力解决方案,但可能至少要到 2030 年。

爱科公司正在投资低马力范围内的电池解决方案,并为高马力机械寻找替代燃料,如氢、合成物和生物燃料。

"von Stillfried 说:"鉴于电池技术的进步,我们看到了在覆盖范围和马力方面的增长潜力。"我相信,到本世纪末,电动农用设备的功率将达到 140 到 150 马力,运行时间和充电能力也将进一步提高。

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