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低碳+時代:一種新工程機械電動化方案的啟示

發佈時間:2017-09-11 11:21:59  |  來源:搜狐  |  作者:   |  責任編輯:科學頻道

低碳化與高成本一直是困擾城市發展的艱難選擇。工程機械總量雖然不多,但每一台的排放量很高。比如1台挖掘機的廢氣排放量相當於50台以上家用汽車的排放,減排的必要性非常高。可是在工程投標競爭激烈的今天,工程承包商很難為減排付出更高的成本。

低碳與低成本有沒有兩立的可能?

在日前召開的深圳國際低碳城市會論壇項目推介會上,杭州藍力電動科技有限公司(以下簡稱藍力)首席科學家、旅日博士龍小平先生展示了一條另類解決方案。他的這套方案也許就是我們正在追求的一種低碳+的全新模式。

量變到質變:電動化的換“道”思維

龍小平是帶著一種新型的移動供電型電動挖掘機回國創業的。據説這是世界上第一個能把電動挖掘機送進尋常施工工地的挖掘機電動化方案。這臺挖掘機的第一個試用工地就在深圳,目前已經擴大到上海、北京等社會環境意識高的城市。藍力電動的一大特點是一反大家“電動就該高成本”的常識,不僅0排放、低噪聲,而且還低成本。   

眾所週知,現在的電動汽車、電動大巴等常見交通工具的電動化,都是把發動機和油箱等搬下來,換上電池和電機。如何提高電池的能量密度、延長續航里程是最大的課題。所以,特斯拉、比亞迪等國內外公司,都在比拼誰能讓電動汽車跑得更遠。

但藍力卻想讓我們轉頭90度,去看另一道風景。

據龍博士介紹,挖掘機每天要用的電量,最少要比電動汽車多5倍以上,而且挖掘機不可能像電動汽車那樣,跑著去找充電樁充電。如果挖掘機要沿用汽車的電動化方案,肯定要掉進泥潭。最近雖然很多大型工程機械廠商都宣佈開發了用電池驅動的電動挖掘機,但實際上卻沒有一台能真正在普通工地上使用。其根本原因就在於他們沒有注意到,挖掘機所需要的電池總量,已經到了從量變到質變的層次。

藍力的原始構思其實非常簡單,連小孩都能想到,就是用一個大充電寶在挖掘機和電網之間來回跑。

如果倒退5年這個方案可能並沒有太大的魅力。但在今天的技術環境和商業環境之下,它就“意義非凡”了。

龍博士表示,從産品性質上説,這種移動供電型挖掘機,實質上是把原來的一台挖掘機,分成了兩個既需要相互依靠,又可以相互獨立的商品。即專司原有挖掘機功能的主機,和專司電源供應的供電車。站在傳統産品的使用角度來看,這樣的産品重構,實際上是讓原來的産品變得不方便了。

可如果我們站在現代智慧化、資訊化的技術平臺上往下看,解決這點不方便根本不算問題。而從共用經濟的角度看,把複雜而昂貴的電源部分,變成可通用、可分享的獨立産品,其經濟效益要高很多。一台挖掘機的實際使用時間不超過25%,75%的時間都在曬太陽,如果我們能在挖掘機曬太陽的時候,把供電車分享給別的挖掘機或其他用電機械,則供電車的盈利率就可以提高至少一倍。

回歸原點:藍力電動的逆向思維

在我們的常識中,電動汽車肯定要比燃油汽車成本高很多,沒有政府的經濟補貼,很難有實質性的市場競爭力。如果按這樣的思路想,挖掘機需要更多的電池,市場競爭力也肯定要更弱了。

不過藍力給了我們一種另類的理論。

龍博士給我們看了一張按他對移動機械的電動適應性的理解編制出的各種移動機械的電動化適應性分佈圖。橫軸表示機械的機動性;電的本質是不適合移動的,機械的機動性越高,就意味著成本也越高。縱軸表示每台機械的耗能量;移動機械電動化的最大利益在於油電差價,一台機械如果做同樣的工作用電的成本往往只有用油的1/3,機械耗油量越多,把它改成電動後所得到的利益也越高。把所有的機械都排布在這張圖中,就會發現,家用車是電動成本很高,而利益並不太高的機種。只是它的社會總量大,總體效益大,但每台電動汽車的經濟效益並不大。相反,挖掘機則處於電動化成本最低、電動利益最高的位置上。換句話也可以説:處於電動社會的制高點。

藍力的技術方案,能夠跳出傳統電動方案,另辟新徑,也正在於藍力能回歸到理性電動的原點,然後從原點再出發。(示意圖)

image.png 

是挖而非挖:電動挖掘機的未來

藍力電動方案需要在挖掘機和供電車之間用一根電纜來連接,肯定不如原來的柴油挖掘機方便,客戶是否能夠接受?龍博士的回答是:傳統挖掘機是“人機合一”的傑作,讓電動挖掘機去跟柴油挖掘機比對,確實不易。不過,電動雖然在能源密度、可攜帶性方面不如柴油,可在精密控制、精確控制方面遠比發動機要容易得多。與其避短,不如揚長。

龍博士強調,10年前,中國有幹不完的工程,一台挖掘機每天要幹10幾個小時,挖掘機操作手也是一個高收入的專業性職業。而現在,挖掘機市場保有量嚴重量過剩,挖掘機手已不再是一個穩定職業。而且對80後、90後被遊戲機和智慧手機泡大的新生代來講,他們是否還會以坐在那個不太舒適的駕駛艙中,自由自在地操作一台龐然大物為職業榮耀呢?

未來挖掘機的發展有兩條道路,第一條是繼續它的“人機合一”,不斷培養能同挖機合為一體的挖手。第二條是放棄曾經的輝煌,引入智慧化技術,讓不專業的人也能簡單地操作挖掘機。

如果選擇第二條路,“電動+智動”組合要比“發動機+智動”組合的優勢高很多。電動能讓挖掘機的控制系統變得更容易,智動又能彌補電力攜帶不便的弱點。但這時的挖掘機是否還需要保持原來挖掘機的形態就成了疑問。所以,電動化將是一個轉捩點,緊跟在電動化之後的,將是挖掘機的智慧化、資訊化、多樣化等一系列的轉型升級。

電動商機,2019的選擇

2019年中國將開始實施非道路機械的國Ⅳ排放標準。對於工程機械所使用的柴油發動機來講,國Ⅳ同國Ⅲ有著本質的不同。國Ⅲ受影響的主要是發動機製造商,而國Ⅳ將影響到整個産業鏈。發動機製造商、主機開發商的製造成本,代理商的服務成本和終端用戶的使用成本將同時提高。排放標準的提高實際上是對電動選擇的最大支援,它將逼迫很多工程機械生産廠商,做一個艱難的選擇:繼續使用發動機,跟著發動機遭受每三年一次的滅頂之災(排放標準每3-4年提高一次);電動轉型,放棄過去的榮光,重新打造新的電動産品。

藍力也把電動挖掘機市場的起爆點設在這一時間點上。中國挖掘機有3000億規模的市場,全球2500億美元的市場,電動挖掘機在2020年達到10%應該沒有太大的懸念。

工程機械是低碳+更理想的起點 

隨著電動汽車的普及,電動的優勢和劣勢都越來越明朗。電動汽車雖然在續航能力上沒法同汽油車比,但如果是“電動+自動駕駛”的話,電動汽車的優勢就大了。所以説,低碳+可以説是減排後的必然發展方向。但電動汽車的活動半徑大,給社會帶來的風險很難控制,不是一個單純技術問題。因此,從電動汽車開始的低碳+,實際運營會很難。

從這種意義上説,挖掘機的活動半徑很小,而且大部分都在可控制空間內工作,對用戶帶來的實際利益高,給社會帶來的風險完全可控。

藍力給我們描繪的挖掘機電動化路線圖,也可能能成為市場化低碳+的一個樣板工程。

文章來源:搜狐
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