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从氢动力挖掘机到氢燃料搅拌车!探究氢能在工程机械行业的应用前景

【铁甲网 原创】众所周知,氢能是公认的清洁能源,作为低碳和零碳能源正在脱颖而出。其实早在上个世纪的七八十年代,欧美及日本等发达国家,他们已经在着手开始了对氢能源的研究。像在1970年,美国通用汽车公司的技术研究中心就提出了“氢经济”的概念。1976年美国斯坦福研究院就开展了氢经济的可行性研究。而我国对于氢能的认识和利用,起步相对比较晚。但我国已在氢能领域取得了多方面的进展,相信在不久的将来有望成为氢能技术和应用领先的国家之一。

氢能源被人类重视及利用之背景

其实近来,氢能源的利用被多次提及,并在很多领域展开实质性的动作,其背景是,在全世界范围内化石燃料耗量日益增加,其储量日益减少,终有一天能源将要枯竭。化石燃料不可再生,无法永续发展。这就迫切需要寻找一种不依赖化石燃料的储量。

其实,对应我国近期印发的《关于完整准确全面贯彻新发展理念做好碳达峰碳中和工作的意见》,为实现2030年前碳达峰、2060年前碳中和的目标绘制了行动指南。《意见》指出,我国将实施可再生能源替代行动,大力发展风能、太阳能、生物质能、海洋能、地热能等,不断提高非化石能源消费比重, 2030年达到25%左右,2060年将达到80%以上。而相关专家也指出了,可再生能源是一个完整的技术体系,不仅需要太阳能、风电等一次能源,更需要氢能作为能源的载体和储能的方式来配合可再生能源形成真正的新能源体系。所以,氢就是这样的二次能源。

我国在多领域和多城市积极推进氢能源的利用

作为燃料,氢具有燃烧热值高的特点,是汽油的3倍,酒精的3.9倍,焦炭的4.5倍。氢燃烧的产物是水,是世界上最干净的能源,其资源丰富,可持续发展。因此,在我国工业产业的很多领域已经开始推广氢能源的利用。像上个月,140辆氢燃料电池公交车全部交付张家口市公交集团公司,待调试完成后,将全部投入北京2022年冬奥会和冬残奥会交通服务保障工作。据相关负责人介绍,北京2022年冬奥会和冬残奥会举行期间,张家口赛区将投入655辆氢燃料电池公交车,为赛事提供交通保障服务;还有中国石化首个兆瓦级电解水制氢示范项目,由中原油田牵头,位于河南省濮阳市,预计将于2022年下半年投产,标志着中国石化在绿氢领域的重大突破。而康明斯中标中国石化中原油田兆瓦级可再生电力电解水制氢示范项目,将为其提供一套2.5MW质子交换膜(PEM)电解水制氢系统;10月底,由中车大同公司研制的首台氢燃料电池混合动力机车正式在美丽草原投入运行。这标志着我国轨道交通装备在新能源领域实现由产品开发到实践应用的重大跨越。

不仅如此,在很多地区及城市的未来规划中,关于氢能源的开发和利用,及相关项目的推进工作,已经是写入了当地的发展规划文件中。像近日,上海市发布《上海市先进制造业发展“十四五”规划》,其《规划》中就指出,上海市要全面推广新能源汽车,完善充换电设施配套,加快加氢站建设;7月份,由山东省交通运输厅的发布《山东省“十四五”综合交通运输发展规划》中,写道“加快氢能源在交通行业的推广应用,支持青岛港建设“中国氢港”。努力打造“碳达峰、碳中和”绿色示范港。”还有像广东省发布的《广东省制造业高质量发展“十四五”规划》提出,广东省将加速建设制氢加氢基础设施,推动氢燃料电池高性能电堆国产化以广州、佛山、深圳等市为依托,推进佛山南海区和高明区、佛山(云浮)产业转移园、广州开发区等氢燃料电池产业园建设,建设广深高温氢燃料电池及系统研发制造基地、深圳南山氢燃料电池反应堆研发示范区等。

另外,在河北、重庆、辽宁、山西、广西、郑州、深圳等地的“十四五”规划中对氢燃料电池车的中长期发展进行了整体部署。

氢能作为动力和燃料,在工程机械行业中的应用在逐渐增多

工程机械行业也在致力于研发绿色无污染的零碳燃料,目前最看好的就是氢气能源。虽然目前氢燃料还未在工程机械行业得到广泛的应用,但是氢能源早已被确定为整个工程机械行业的发展方向。工程机械行业也正在通过引进和优化相关技术,积极推进氢能源在行业中的广泛应用。像国际企业康明斯、卡特彼勒、小松、JCB等等都早已开始了氢能的利用。

——康明斯氢能中国总部项目落地临港

9月27日,临港新片区管委会与康明斯(中国)投资有限公司签署投资协议,共同推动康明斯氢能中国总部落地临港。

该项目将打造康明斯氢能中国区总部、新能源研发中心及制造基地,涵盖电解水制氢装备电堆、燃料电池发动机及其核心零部件、高压储氢瓶系统等业务,项目计划实现产值100亿元,构筑康明斯在华氢能全产业价值链版图。

签约仪式上康明斯同时发布了在华氢能战略,康明斯氢能将秉承“驱动世界前行,实现至美生活”百年使命,以2060碳中和为出发点,深度聚焦绿色能源+智慧动力,开启康明斯下一个百年的动力变革和能源变革。作为多元能源解决方案的关键一环,康明斯在氢能长链上,聚焦电解水制氢装备及其核心零部件、高压储氢瓶系统、PEM燃料电池、SOFC燃料电池、HICE氢燃烧发动机等核心装备或部件的研发和制造,为中国市场和用户量身打造“制、储、运、加、用”的全产业链、多元技术路线解决方案。

——卡特彼勒重磅推出100%氢气内燃机发电机组发电解决方案

2021 年第四季度,卡特彼勒将开始提供专门设计可使用 100% 氢气作为燃料的 Cat G3516H 燃气内燃机发电机组。初始阶段,Cat G3516H 氢气发电机组将在北美和欧洲地区作为实验产品提供,并于 2022 年底首次交付,其额定功率为 1250kW,适用于 50 或 60 Hz 连续、主用和负载管理应用工况。

——JCB投资1亿英镑生产氢发动机

10月19日,全球著名的工程机械制造商JCB宣布,将投资1亿英镑用于生产超高效氢发动机。目前,该项目已经启动,团队现有的100余名工程师正在全速推进项目的开发工作。此外,JCB计划招募额外50余名工程师,以实现2022年年底首批氢动力设备的上市销售。

2021年,JCB第一台氢动力挖掘装载机下线并进入测试阶段。10月19日,英国首相鲍里斯·约翰逊,亲自出席了第二台氢动力设备——Loadall伸缩臂叉装车的盛大发布活动。

其实,早在2020年7月,英国工程机械生产商JCB宣布已开发出工程机械行业第一台氢动力挖掘机。

2021年2月22日,日本工程机械制造商小松宣布将开发氢燃料大型矿山机械,小松的目标是2030年使氢燃料矿山机械达到实用水平。

RKB更是开发了第一台以氢为动力的塔式起重机并发布了氢起重机的相关视频。据悉,改装后的起重机搭载了单独的氢燃料电池以提供动力,目前仅有起重机部分使用了氢燃料电池提供的动力,其余部分尚未使用氢能,但同样是电驱动的。RKB表示:“我们的零排放起重机完成了另一项工作,我们希望今年实现全氢运行!”

而在我国,很多工程机械及周边企业也都开始了对于氢能的研发和应用,越来越多的氢动力的机械设备被开发出来,尤其在叉车领域,氢能源的利用方案相对成熟一些。不仅如此,早在去年年底,三一全球首台氢燃料电池搅拌车和三一首台氢燃料电池自卸车就已下线。它们均搭载重塑科技PRISMA镜星110kW燃料电池系统,匹配1680L大容量氢气瓶组,等速工况续航里程达500公里以上。

在今年的6月1日,搭载亿华通120kW燃料电池发动机,三一首台氢燃料牵引车隆重下线,正式开启终极能源新时代。三一首台氢燃料牵引车具备续航里程长、适应能力强、车身重量轻、运行质量稳、车身耗能低等优点。

2020年12月,中联重科在湖北发布全球首台氢燃料抑尘车。据悉,该款氢燃料抑尘车由湖北海亿氢能源配套,加氢15分钟,续航超过400公里,可持续环卫作业5小时,且无污染、零排放。中联重科透露,该款抑尘车实现了零部件国产化95%以上,将用于该市喷雾抑尘和环境治理。

——同力股份正在研发调试氢燃料自卸车

陕西同力重工股份有限公司是中国非公路宽体自卸车行业的开创者和领导者,首创非公路宽体自卸车设计规范及标准,是国内首家研发、生产非公路宽体自卸车的专业化企业,目前市场占有率接近40%左右。

11月24日,同力股份公告称,公司正在积极探索和研发氢燃料电池在纯电动宽体自卸车辆上的应用,依托现有非公路宽体自卸车研发优势,研发试制了首台氢燃料增程式电动非公路宽体自卸车。公司始终重视新产品研发,如果氢燃料电动非公路宽体自卸车研发成功,公司将继续在宽体自卸车新产品方面保持领先。同力股份提醒道,新产品研发时间较长,目前公司已完成首台样车试制,尚需工况测试,后续研发测试具有风险性和不确定性。

——全球首个万辆级氢能重卡基地正式签约 上汽红岩助力建设“北疆绿氢城”

7月20日,上汽集团与鄂尔多斯市人民政府正式签署《关于新能源汽车产业链项目投资协议》,上汽集团及旗下上汽红岩、捷氢科技将在鄂尔多斯市伊金霍洛旗投资20亿元,建设全球首个万辆级氢能重卡产业基地。

根据项目规划,上汽红岩计划今年将交付500辆氢能重卡,并同时推动纯电动重卡的产业布局和应用。未来,协议各方将本着平等互利、真诚合作的原则,充分发挥协同效应,积极树立中国新能源重卡技术差异化优势,加快推动鄂尔多斯“北疆绿氢城”建设进程,助力我国“碳达峰、碳中和”目标早日实现。

——安徽合力开启氢能商业化新业态

11月16日上午,英飞腾—蒙娜丽莎氢能叉车项目启动仪式在广东佛山举行。安徽合力首批5台3吨氢燃料电池叉车顺利交付使用,成为广东氢能示范区第一个落地运行的氢能叉车应用示范项目,同时也开启了合力氢能叉车商品化的新篇章。该示范项目服务于蒙娜丽莎集团,安徽合力及其战略合作伙伴英飞腾,联合中集安瑞科、联悦气体提供从供氢、加氢,到氢能叉车租赁的一揽子解决方案。

本次交付的3吨燃料电池叉车是安徽合力研发的系列化氢燃料电池叉车中的重要一员,车辆机动灵活、性能强劲、驾乘舒适、视野开阔、高位承载优异,有着丰富的安全、智能化配置,能够满足各类物料搬运场景的需求;搭载英飞腾(上海)氢能源发展有限公司成熟可靠的35kW燃料电池系统,仅需3分钟即可完成加氢,并可连续工作5小时。

从以上将氢能用作动力之源及电池燃料,以它在各类工程机械设备上的应用情况来看,未来氢能源在机械设备领域的应用前景是非常广阔的!


原创文章,作者:铁甲网 任立 。本文系铁甲网原创,转载请注明出处,感谢您的阅读与关注。欢迎大家积极投稿,审核通过后署名发布,投稿邮箱:market@cehome.com

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