電動(dòng)工程機(jī)械規(guī)模應(yīng)用還需跨過(guò)幾道“坎”？

如果要評(píng)選2021年的年度熱詞，相信“碳中和”和“碳達(dá)峰”這兩個(gè)詞定會(huì)位列其中。近年來(lái)，全國(guó)各地都在實(shí)行低碳環(huán)保的新政策，對(duì)于節(jié)能減排可謂是下足了力氣。也正因如此，越來(lái)越多的電動(dòng)汽車(chē)以及電動(dòng)設(shè)備已經(jīng)逐漸代替了傳統(tǒng)的燃油設(shè)備，并逐步普及。可以說(shuō)，“低碳”如今已成為了國(guó)民生活的一部分。

工程機(jī)械作為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)之一，也積極響應(yīng)國(guó)家號(hào)召，著力研究新型電動(dòng)工程機(jī)械。其中，不乏很多企業(yè)已經(jīng)成功研制出電動(dòng)挖掘機(jī)、電動(dòng)裝載機(jī)等消耗電能的新型工程機(jī)械，并效力于全國(guó)各類(lèi)工程中。不過(guò)雖然說(shuō)電動(dòng)工程機(jī)械的研發(fā)已經(jīng)小有成就，在性能和品質(zhì)上也有了不小的飛躍。但不能否認(rèn)的是，當(dāng)今的電動(dòng)產(chǎn)品還存在或多或少的一些問(wèn)題，致使電動(dòng)工程機(jī)械到目前為止，還未能普及。而這次，小編就以自己對(duì)電動(dòng)的一些理解和經(jīng)歷，跟大家聊聊目前電動(dòng)工程機(jī)械距離大規(guī)模應(yīng)用及還需要跨過(guò)的幾個(gè)“坎”。如有不足或者遺漏，也歡迎大家補(bǔ)充。

第一道“坎”：電池使用壽命普遍偏短

對(duì)于現(xiàn)階段的工程機(jī)械而言，最常見(jiàn)的是鋰電池和價(jià)格略低的磷酸鐵鋰電池。兩種電池在使用壽命上差距較為明顯。磷酸鐵鋰電池在合理充放的情況下可以充電2000次左右。而普通的鋰電池，充放電次數(shù)約為400～600次。即使是性能較好的鋰電池，充放電次數(shù)一般也不會(huì)超過(guò)千次。如果按標(biāo)準(zhǔn)的每天工作8小時(shí)來(lái)說(shuō)，就算一天只充一次電，壽命偏低的鋰電池壽命不超3年。即便是磷酸鐵鋰電池，使用壽命也不過(guò)5年。因此，就單從使用電池的使用壽命而言，不論是磷酸鐵鋰電池還是鋰電池，與傳統(tǒng)的柴油機(jī)相比，都存在不小的差距。

第二道“坎”：適用范圍較小 

在上一條中，我們提到工作時(shí)間按每天標(biāo)準(zhǔn)的8小時(shí)來(lái)說(shuō)，蓄電池可以工作三年。但這也僅針對(duì)于大型企業(yè)。對(duì)于很多小型企業(yè)及個(gè)體戶(hù)而言，每天只工作8小時(shí)的情況基本是不存在的。正常的工作強(qiáng)度至少是每天12小時(shí)或者更多。更有甚者，可以做到每天工作20多個(gè)小時(shí)，可以說(shuō)是三班倒，做到所謂“歇人不歇機(jī)”。而對(duì)于這些企業(yè)，電動(dòng)機(jī)械的實(shí)用性顯然不如傳統(tǒng)的柴油機(jī)，過(guò)于頻繁的充電導(dǎo)致電池壽命縮減不說(shuō)，單論每次充電所需的時(shí)間，都就會(huì)讓不少老板望而卻步。

除去充電時(shí)間和電池壽命的問(wèn)題，電動(dòng)工程機(jī)械至少要配一個(gè)充電樁，而充電樁的建設(shè)條件又從另一方面限定了電動(dòng)機(jī)些的適用范圍。像礦山以及很多較為偏遠(yuǎn)的工地就不那么合適了；要么沒(méi)有穩(wěn)定的電源，要么就是要走很遠(yuǎn)充電。因此，只有采石場(chǎng)、攪拌站、煉鐵廠這樣有著穩(wěn)定電源的工況才能讓機(jī)器順利工作。

綜上所述，在機(jī)器的適用范圍方面，電動(dòng)工程機(jī)械相比于傳統(tǒng)的燃油機(jī)械，也還有這較大的提升空間。

第三道“坎”：電池使用一段時(shí)間后，出現(xiàn)衰減

眾所周知，蓄電池在使用一段時(shí)間以后，都或多或少會(huì)出現(xiàn)電量的衰減。不管是磷酸鐵鋰電池還是鋰電池，在長(zhǎng)時(shí)間使用后都會(huì)出現(xiàn)電量虛標(biāo)的情況，用通俗的話說(shuō)就是：電池隨著充放電次數(shù)的增加，健康程度會(huì)不斷下降，變得越來(lái)越不耐用。這是當(dāng)今所有蓄電池都面臨的問(wèn)題，鋰電池相比于磷酸鐵鋰電池更加明顯。這也是電動(dòng)工程機(jī)械所需克服的另一難題。此外，對(duì)于工程機(jī)械這樣的“大塊頭”而言，電量其實(shí)也根本用沒(méi)法用到零，一般剩余電量到20%左右就無(wú)法開(kāi)機(jī)了，所以必須要提前充電。

另外，相信很多北方的朋友也經(jīng)歷過(guò)冬季手機(jī)電池耗電快的問(wèn)題。這個(gè)問(wèn)題在工程機(jī)械中同樣存在。不管是鋰電池還是磷酸鐵鋰電池，低溫都會(huì)使電量下降迅速。所以在冬季天氣較為寒冷的北方地區(qū)，電動(dòng)工程機(jī)械的用戶(hù)群體也可能會(huì)因此受到阻礙。

第四“坎”：動(dòng)力技術(shù)尚未突破，功率損耗嚴(yán)重

當(dāng)今的電動(dòng)機(jī)械，在驅(qū)動(dòng)技術(shù)方面，相比于傳統(tǒng)的柴油機(jī)并沒(méi)有本質(zhì)上的提升?，F(xiàn)存的大部分電驅(qū)動(dòng)工程機(jī)械中，基本是用電池組和永磁同步電機(jī)取代了傳統(tǒng)柴油的發(fā)動(dòng)機(jī)，來(lái)為機(jī)器提供動(dòng)力。換句話說(shuō)，機(jī)器的動(dòng)力來(lái)源基本是電能先通過(guò)變矩器轉(zhuǎn)換成液壓能。之后，液壓能通過(guò)變速箱、主動(dòng)輪等部件轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，而并不是電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)。所以說(shuō)，現(xiàn)行狀態(tài)下的電控工程機(jī)械，在驅(qū)動(dòng)原理上還沒(méi)有實(shí)現(xiàn)突破，仍會(huì)和傳統(tǒng)工程機(jī)械一樣，出現(xiàn)較為嚴(yán)重的功率損耗問(wèn)題。而電動(dòng)機(jī)械由于現(xiàn)存的技術(shù)原因，導(dǎo)致無(wú)法縮小電池組的體積，這對(duì)于儲(chǔ)能密度偏低的磷酸鐵鋰電池組來(lái)說(shuō)尤為明顯。龐大且笨重的電池組，對(duì)于機(jī)器本就不是特別高的能量轉(zhuǎn)化效率來(lái)說(shuō)，無(wú)異于雪上加霜。

第五道“坎”：購(gòu)置及部件更換費(fèi)用高昂

電動(dòng)工程機(jī)械的費(fèi)用相比于傳統(tǒng)的燃油機(jī)械有比較大的差別，已經(jīng)是業(yè)內(nèi)公知了。再加上一系列配套設(shè)備的花銷(xiāo)，確實(shí)比普通的柴油機(jī)貴了不止一個(gè)等級(jí)。而且，在前文中也提到過(guò)，即便是質(zhì)量較好的電池，在使用壽命上，相比于燃油機(jī)械的發(fā)動(dòng)機(jī)不敢說(shuō)是天差地別，但也確實(shí)是有不小的差距。而且鋰離子化學(xué)性質(zhì)活潑，因此在電池組上必須配備保護(hù)電路，以防過(guò)充或過(guò)放，這也在無(wú)形中增加了成本。因此，即使是同時(shí)更換電池組和柴油機(jī)，費(fèi)用也是完全不一樣。一套電池組的價(jià)錢(qián)，毫不客氣地說(shuō)頂?shù)纳习雮€(gè)甚至多半個(gè)機(jī)器的花銷(xiāo)。相比之下，更換柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的價(jià)錢(qián)就要低很多。

到這里，估計(jì)有朋友就會(huì)說(shuō)了，電控機(jī)械比燃油機(jī)械在使用時(shí)成本更低。這個(gè)話沒(méi)有錯(cuò)，但相比于購(gòu)置和維護(hù)及更換配件的綜合成本而言，還是要差一些。當(dāng)然了，柴油機(jī)也同樣會(huì)面臨燃燒室積碳、氣路堵塞等問(wèn)題，但總體費(fèi)用來(lái)講，肯定還是比電動(dòng)要低不少。

第六道“坎”：電動(dòng)真的是零排放嗎？

估計(jì)看到這個(gè)問(wèn)題，很多朋友都感到疑惑，電動(dòng)機(jī)械的產(chǎn)生不就是為了達(dá)到“雙碳”嗎。不可否認(rèn)，研發(fā)和生產(chǎn)電動(dòng)設(shè)備的最終目的就是為了達(dá)到零碳排放，電池組的應(yīng)用也確實(shí)可以做到減排。不過(guò)僅僅是對(duì)成品電池而言。但電池在生產(chǎn)過(guò)程中，對(duì)環(huán)境的間接污染卻同樣也是不能被忽視的。不管是文中的磷酸鐵鋰電池，還是鋰電池，其中的鈷、錳、鎳等元素從開(kāi)采到冶煉，再到最后的成型，都會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生影響。即使拋開(kāi)這個(gè)不談，機(jī)器在充電時(shí)所需要的電能，有相當(dāng)一部分也是來(lái)自于火力發(fā)電，而煤炭的燃燒也會(huì)排出二氧化碳。最后，對(duì)于舊電池的回收、降解，其中的金屬鎳、鈷、砷等都會(huì)造成酸堿污染。所以綜合來(lái)說(shuō)，電動(dòng)機(jī)械雖然可以說(shuō)得上減排，但絕算不上零排放。 

說(shuō)到這，估計(jì)有不少朋友都開(kāi)始對(duì)電動(dòng)工程機(jī)械的未來(lái)感到焦慮了。不過(guò)，小編還是想和大家說(shuō)，在如今這個(gè)年代，環(huán)保和低碳已經(jīng)是大勢(shì)所趨，電動(dòng)也必將成為工程機(jī)械行業(yè)今后的主流發(fā)展方向?，F(xiàn)在作為工程機(jī)械電化研發(fā)的初期，難免會(huì)出現(xiàn)這樣那樣的問(wèn)題。不過(guò)，隨著國(guó)家對(duì)于電動(dòng)的進(jìn)一步投入與各個(gè)廠家更加深入的研究，我相信現(xiàn)階段的困難和齟齬都會(huì)是暫時(shí)，而文中所提到的一道道“坎”也終將會(huì)被跨過(guò)。