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年终特稿之氢能工程机械:引领未来的绿色动力

2024-01-11 09:45:59

【路面机械网 原创文章】近年来,氢能应用场景逐渐增多,工程机械作为能耗大户,自然也概莫能外。如2023年中联重科成功交付世界最大氢能源矿用宽体车;三一集团旗下公司将在上海修建首座2000kg级加氢站……

从政策支持和市场需求角度来看,氢能工程机械市场具有较大的发展潜力。

氢能工程机械的具有以下优点,环保:氢气作为燃料燃烧后只会产生水,无任何污染物排放,对环境友好。高效:氢气能量密度高,能够为工程机械提供持续稳定的动力,提高工作效率。燃料储存量大:相比于传统能源,氢气的储存量更为丰富,可满足工程机械长时间作业的需求。能量回收:氢气燃料电池可以回收工程机械运行中的能量,进一步提高能源利用效率。适用范围广:氢能工程机械可用于各种工程场景,如建筑、交通、矿山等,具有广泛的适用性。

年终特稿之氢能工程机械:引领未来的绿色动力

氢能工程机械国内企业崭露头角

目前,国内一些知名工程机械企业如徐工、三一重工、中联重科等已经开始布局氢能技术研发和产品创新。这些企业在氢燃料电池、储氢系统、燃料电池发动机等方面取得了重要进展,推出了多款氢能工程机械产品。此外,一些新兴企业也凭借技术优势和创新思维,在氢能工程机械领域崭露头角。

徐工集团:氢燃料电池装载机引领潮流

作为中国工程机械行业的领军企业之一,徐工集团在氢能技术研发方面取得了显著成果。徐工不仅成立了主要面向重卡和自卸车产品的氢能源公司,还推出了一款中型氢燃料电池装载机。这款装载机采用了先进的氢燃料电池技术,具有零排放、低噪音、高效率等优点,为绿色施工提供了有力支持。

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徐工6吨级氢燃料电池装载机XC968-FCEV

三一重工:全面布局氢能工程机械领域

三一重工不仅在氢燃料电池技术方面进行了深入研究,还推出了多款氢能挖掘机、起重机等产品。这些产品在性能和稳定性方面均达到了较高水平,为推动氢能工程机械市场的快速发展奠定了坚实基础。

2021年1月31日,三一集团与上海重塑能源科技有限公司燃料电池工程车辆开发项目正式签约,将对氢燃料电池技术在工程车辆的应用进行联合开发。2021年5月31日,三一集团与岳阳市政府签订氢能产业战略合作协议,投放100台氢燃料工程车,车型涵盖渣土车、牵引车和搅拌车。三一集团完成全球首台氢燃料电池搅拌车、三一首台氢燃料电池自卸车和氢燃料牵引车下线。2021年6月1日,三一首台氢燃料重卡下线仪式在长沙三一重卡超级工厂举行。

年终特稿之氢能工程机械:引领未来的绿色动力

2022年2月18日,三一重工氢燃料电池搅拌车交付仪式在岳阳市举行,这也是全球首次批量交付的氢燃料电池搅拌车。

中联重科:新能源矿卡领航者

中联重科从锂电、氢燃料两条工程机械新能源关键技术链布局,推出了新能源矿卡等产品。公司的新能源矿卡采用了先进的氢燃料电池技术,具有高效率、长续航里程、低维护成本等优点。同时,中联重科还积极开展氢能工程机械领域的技术研发和产品创新,为中国氢能产业的发展做出了积极贡献。

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中联重科ZT125FCEV氢能源矿卡

该产品载重达80吨,搭载两台由鲲华科技配套的120KW高性能氢燃料电池。官方数据显示,重载下坡工况下比燃油车节能80%,综合工况比传统燃油车节能20%-30%以上。

太重集团:国内首款氢燃料电池挖掘机问世

太重集团也加入了氢能工程机械市场的竞争。公司推出了国内首款搭载氢燃料电池的挖掘机产品,该产品在环保性能、工作效率和稳定性方面均表现出色。太重集团的加入将进一步推动中国氢能工程机械市场的发展和技术进步。

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首款24吨氢燃料液压挖掘机

TZ240EH,太重自主研制的行业首台氢能挖掘机,将氢燃料电池技术首次应用在挖掘机上,充满动力只需要3~5分钟,就可以续航5小时以上,与燃油动力机型加油时间相当。它是真正的“氢”松挖掘、绿色挖掘,作业过程只产生水,实现真正意义零排放,奠定未来行业新能源发展的新基石。

博雷顿:BRT956HEV氢电混合大吨型装载机引领潮流

造车新势力博雷顿也瞄准了氢能工程机械市场,其BRT956HEV氢电混合大吨型装载机于2021年正式对外发布。这款装载机采用了先进的氢燃料电池技术,具有高效率、长续航里程和零排放等优点,引领了工程机械行业未来动力转型的新潮流。

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该产品是博雷顿在非公路车领域,首个结合市场以及客户需求推出的产品,搭载大洋电机51kW的氢燃料电池系统,以及132kWh高倍率锂电池,双电机驱动,电机功率各200kW。其主要能源来源为工业废氢。

同力主导研发的首款氢燃料电池自卸车

坚持创新引领,同力科技聚焦新能源和动力系统技术路线多元化布局,助推电动与节能产品并举发展。目前已构建起覆盖电能、甲醇和氢能与插电式纯电驱动、换电式纯电驱动及混合驱动混动系列组合和无人驾驶版等全路径新能源智能化体系。产品分布运营在沿海、热带、寒区和高原等各区域的近60个矿山,为节能减碳和绿色智慧矿山建设做出了贡献,为社会创造了可观的效益。

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国内首台45吨氢燃料电池正面吊

第十六届中国(北京)国际工程机械及矿山展览与技术交流会上,广晟氢能联合杭叉新能源、中集氢能发布了45吨氢燃料电池正面吊。该产品搭载了广晟氢能的氢燃料电池电堆及动力系统、中集氢能的车载瓶供氢系统,是现今全球首台最大氢燃料电池工业车辆起重设备。该设备是现今全球起重量最大的氢燃料电池工业车辆起重设备,填补了该领域的国际空白。

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45吨氢燃料电池正面吊

北方股份满足产业化标准的氢能矿用车

北方股份全球首台136吨级氢燃料与锂电池混合动力矿用自卸车自重115吨,载重136吨,搭载业内领先的质子交换膜燃料电池以及70MPa高压大容量车载储氢系统,可保证车辆拥有长久的续航。最大的特点是可以实现零排放,只需加氢气就可以实现运输 及 矿山实施作业, 无需消耗柴油和其他燃料。与等吨位柴油动力矿用车相比,年减少二氧化碳排放1815吨,约等于600辆乘用车的排放量。

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目前,国内知名工程机械企业已经在氢能技术研发和产品创新方面取得了重要进展。这些企业在推动中国氢能产业发展的过程中发挥着重要作用,为未来绿色施工和可持续发展做出了积极贡献。

在全球范围内,氢能工程机械市场的发展还处于起步阶段。各国在氢能技术研发和应用方面各有千秋,但彼此之间的合作和交流对于整个行业的发展至关重要。中国企业在氢能工程机械领域的研发和应用已经具备一定的实力和基础,但与国际先进水平相比仍有一定的差距。因此,从国际合作和竞争格局角度来看,中国企业需要进一步加强与国际同行的交流与合作,学习借鉴先进技术和管理经验,提升自身的竞争力和影响力。

大品牌企业布局氢能发动机

在氢能发动机开发方面,国内的部分企业也取得了一些进展。一些企业已经开始研发氢燃料电池发动机,并且已经有部分产品投入市场。其中,亿华通是我国国内氢燃料电池发动机制造的龙头企业,其自主研发的燃料电池发动机已通过国家强检。此外,还有一些企业如潍柴动力、美锦能源、腾龙股份、雄韬股份、大洋电机等也在燃料电池发动机的研发方面有所突破。

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亿华通M180氢燃料电池发动机

同时,一些企业已经开始布局氢内燃机的研发。比如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,这应该也是中国首台氢燃料发动机的重型商用车。

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中国重汽全新一代黄河品牌高端重卡,搭载潍柴动力自主开发的13L氢内燃机,达到国际领先水平,可商业化应用到多种特殊场景。潍柴动力2018年起布局氢内燃机技术,迅速完成了关键核心技术和商业化应用的突破,掌握了一批原创性技术,实现了有效热效率41.8%,为我国动力领域的发展又一次树立了全球新标杆。

玉柴K05H燃氢发动机

玉柴K05H燃氢发动机通过采用高压多点进气道喷射、高效低惯量涡轮增压、高效稀薄燃烧等多项先进技术,攻克了燃氢发动机易回火、易爆震、易泄露等技术难题,完成柳汽载货车的整车配套,满足了整车示范运行的条件。同时,K05H燃氢发动机增程混动方案也已完成点火开发,扩宽了在大吨位环卫、起重、自卸、牵引等应用场景的适配性。K05H燃氢发动机沿用了父系产品K05国六柴油机成熟技术方案以及零件供应、生产制造、客户配套体系,将与玉柴芯蓝的氢燃料电池形成组合产品,开拓绿色动力,拥抱“氢”春未来,成为玉柴在国家“双碳”战略背景下的新王牌。

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玉柴K05H燃氢发动机

一百多年来,康明斯致力于开发领先的动力解决方案,在面向未来的可持续发展动力系统方面,氢能将发挥至关重要的作用。康明斯非道路发动机业务副总裁Antonio Leitao表示,“我们的战略是专注于氢能全产业价值链,以推动可持续发展及更快速地推向市场。”康明斯通过收购及投资等一系列举措,专注于三个氢能相关领域:绿氢生产、管理和运输,以及氢内燃机和燃料电池。康明斯正在开发氢内燃机,为客户提供可持续的减碳解决方案。氢内燃机与现有车辆设计相兼容,可以帮助主机厂及客户降低集成难度和复杂性。同时,氢内燃机和现有发动机零部件可部分通用,推动规模经济优势的同时,还提供了与柴油发动机相媲美的可靠性和耐用性。

年终特稿之氢能工程机械:引领未来的绿色动力

康明斯M15H氢能发动机,适用于挖掘机、轮式装载机、钻机、铣刨机和空压机,最高额定功率为530马力(395千瓦),峰值扭矩为2600牛米。

然而,尽管国内在氢能发动机研发方面取得了一些进展,但整体来看,与国际先进水平相比仍有一定的差距。此外,由于氢能发动机技术难度大、成本高,其普及和应用仍面临一些挑战。因此,需要加强技术研发和推广应用,推动氢能发动机产业的快速发展。

海外大品牌布局氢能市场

在海外,一些知名的工程机械制造商如卡特彼勒、小松等已经开始研发氢能挖掘机、氢能装载机和氢能压路机等设备。这些企业在研发过程中,注重提高设备的能源效率和环保性能,同时也关注到了氢能技术的安全性和可靠性问题。

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目前,卡特彼勒可提供按订单需求定制的额定功率为1250kW的100%纯氢发电机组,包括完全可再生的绿氢。此外,卡特彼勒还提供可使用高达25%掺氢天然气运行的400kW至4.5MW的商用发电解决方案。

2023年5月,株式会社小松制作所 (以下简称“小松”) 启动了一款以氢燃料电池作为动力的中型液压挖掘机概念车的实证实验(PoC)。

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采用氢燃料电池的中型液压挖掘机概念车

2023年5月14日,Volvo CE在美国华盛顿特区由美国设备制造商协会(AEM)举办的"国家广场建筑庆典 "活动上展示了其行业领先的可持续解决方案,即到2040年实现温室气体净零价值链排放。Volvo CE展出了L20电动和L25电动紧凑型轮式装载机、ECR18电动和ECR25电动紧凑式挖掘机、DD25电动沥青压实机、中型EC230电动挖掘机,以及世界上第一台氢燃料电池铰接式运输车原型 Volvo HX04。

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此外,一些国际能源公司如壳牌、BP等也积极参与到了氢能工程机械的研发和推广中。他们通过与工程机械制造商的合作,共同开发出更符合实际应用需求的氢能设备。

氢能工程机械市场的发展离不开基础设施建设和产业链的完善。目前,国内加氢站的数量和分布尚不能满足氢能工程机械的运营需求。同时,氢能工程机械的运营成本、维修保养等方面的问题也需要进一步完善。因此,从基础设施建设和产业链完善角度来看,氢能工程机械市场仍需政府和企业共同努力,加强合作,推动整个产业链的发展和完善。

总之,氢能工程机械市场前景广阔,但也面临着诸多挑战。中国企业在布局氢能技术研发和应用时,需要充分考虑市场需求、技术进步、基础设施建设以及国际合作与竞争格局等多方面因素,制定切实可行的战略规划和发展计划,以期在未来的市场中占据一席之地。

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