氢能源工程机械:崛起之路仍待探索?

2024-12-26 2056 0

在全球碳中和的大背景下,氢能源作为一种清洁能源,在工程机械领域的应用早已成为各大厂商竞相研究的热点。工程机械行业供应链上下游已在氢能源工程机械的研发与应用方面取得了显著成果,为行业发展树立了标杆。

目前,国内主机厂商如中联重科、徐工、三一重工等龙头企业,已经布局氢能技术研发和产品创新,在氢燃料电池、储氢系统、氢能装备生产等方面取得了重要进展,如中联重科推出的全球首台氢能源泵车,更早之前还有中联重科首台氢能全自主撬装加氢站成功交付内蒙华电氢能重卡项目;徐工成立了主要面向重卡和自卸车产品的氢能源公司,还推出了6吨级氢燃料电池装载机XC968-FCEV;三一重工推出了多款氢能源挖掘机、起重机等产品。除此之外,太重集团,同力重工、博雷顿等众多企业也都已布局氢能设备。

除了主机厂,处于供应链上游的大品牌企业也在氢能产品方面有所建树。亿华通是我国氢燃料电池发动机制造的龙头企业,其自主研发的氢燃料电池发动机已通过国家强检。潍柴动力自主开发的13L氢内燃机,其热效率达到了41.8%,并且已经配置在中国重汽的黄河重卡车型上。康明斯M15H氢能发动机,最高额定功率为530马力,适用于挖掘机、轮式装载机、钻机、铣刨机和空压机。

此外,氢能技术也在多个场景得到应用,如在山西、新疆、雄安新区、宁波等地运行的6.5t氢能装载机、125t氢能矿卡、氢能重卡,以及上海自贸区临港新片区渣土车等。

氢能源工程机械的优点

可以说发展氢能源产品已经成为工程机械行业供应链上下游的共同认知,那么我们不禁要问?氢能源工程机械究竟有什么魔力,值得各大厂商大力发展呢?总的来说,氢能源工程机械最突出的优点就是环保效益显著以及高效能与高续航。

1 环保效益显著

氢能源作为一种清洁能源,在工程机械领域的应用具有极为显著的环保效益。传统燃油工程机械在作业过程中会大量排放二氧化碳、氮氧化物、颗粒物等污染物,对环境造成严重污染,并加剧温室效应。而氢能源工程机械以氢气为燃料,氢气燃烧后的唯一产物是水,实现了零碳排放,从根本上杜绝了传统燃油工程机械尾气排放对环境的危害,为改善空气质量、缓解气候变化带来了积极且深远的影响。

2 高效能与高续航

氢能源具有高能量密度的特性,其能量密度远高于传统燃油,这使得氢能源工程机械能够在相同体积或质量的能源储备下,获得更为持久和强劲的动力输出。以氢燃料电池为例,其发电效率通常可达 65% - 85%,相比之下,传统柴油机的燃烧效率仅为 35% - 40%。在续航能力方面,氢能源工程机械也展现出了独特的优势。一次加氢作业后,氢能源工程机械设备往往能够连续运行较长时间,满足诸如大型矿山开采、大规模建筑工地施工等高强度、长时间作业场景的需求。

氢能源工程机械面临的困境

乍一看氢能源似乎非常不错,符合时代发展效能也高。但是,我们还要认识到,目前发展氢能源所面临的困难也有不少。世界新能源汽车的领军人物马斯克就曾经多次炮轰氢能源,称氢能燃料电池是最“愚蠢且糟糕的技术”。马斯克为何会有如此极端的看法,这就不得不从氢能源的缺点来说了。

1 氢能源供给的困境

氢气的制取方式主要有灰氢、蓝氢和绿氢三种。灰氢是通过化石燃料制取,技术成熟且成本较低,但在制氢过程中会产生大量的碳排放。我国作为世界上最大的制氢国,目前氢气的来源主要以灰氢为主,这种方式与氢能源工程机械所追求的环保目标存在较大冲突,难以满足其对清洁能源的需求。蓝氢能够减少 70% 以上的碳排放,绿氢接近零碳排放,但这两种方式生产成本一个比一个贵,当前根本无法大面积推广,这就导致当前氢能源发展陷入想要使用氢能源工程机械需要先产生大量碳排放的困境。

2 技术标准与检测体系待完善

当前,氢能燃料电池相关的技术标准与检测体系尚不健全,无法满足产业快速发展的需求。在氢制备、储运、加注以及实际工况下氢燃料电池从部件到系统的评价检测等方面,缺乏完善的标准体系支撑。这使得氢能源工程机械在产品研发、生产与推广过程中面临诸多不确定性。检测体系的不完善也使得氢能源工程机械在进入市场前难以进行全面、有效的检测与认证,产品的可靠性与安全性无法得到充分保障。

3 购车成本昂贵

与传统的柴油机设备相比,氢能源工程机械的价格普遍偏高,这使得企业在采购时需要承担更高的成本压力。另外,氢燃料电池发动机作为氢能源工程机械的核心部件,目前技术还不够成熟,现在国内氢燃料电池发动机的使用寿命一般在 2 万小时左右。相比柴油机设备使用寿命短了不少。整车价格偏高,使用寿命还短,这无疑为客户带来了巨大的成本压力。

4 加氢站相对较少

加氢站作为氢能源工程机械的重要基础设施,目前数量相对较少,制约了氢能源工程机械的发展。据了解,一座日加氢能力在1000公斤且采用70MPa加氢系统的加氢站,其建设成本至少需要2000万元。如此高昂的建设成本使得加氢站的建设数量难以快速增长,无法形成完善的加氢网络,致使氢能源工程机械难以发展。

不过话又说回来,氢能源工程机械如今面临的困境,不正是几年前电动工程机械所面临的困境吗。价格贵、技术不成熟、配套设备不完善,每一点都是曾经电动工程机械所遭遇的困难。如今回过头来看,虽然这些问题还没有彻底解决,但电动工程机械的局面比三四年前已经好了太多了。我们相信,氢能源工程机械也能想电动工程机械一样,在未来能够克服目前遇到的种种困难,并发展的还不错。




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