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低碳+时代:一种新工程机械电动化方案的启示

http://www.it.hc360.com2017年09月11日14:52T|T

低碳化与高成本一直是困扰城市发展的艰难选择。工程机械总量虽然不多,但每一台的排放量很高。比如1台挖掘机的废气排放量相当于50台以上家用汽车的排放,减排的必要性非常高。可是在工程投标竞争激烈的今天,工程承包商很难为减排付出更高的成本。

低碳与低成本有没有两立的可能?

在日前召开的深圳国际低碳城市会论坛项目推介会上,杭州蓝力电动科技有限公司(以下简称蓝力)首席科学家、旅日博士龙小平先生展示了一条另类解决方案。他的这套方案也许就是我们正在追求的一种低碳+的全新模式。

量变到质变:电动化的换“道”思维

龙小平是带着一种新型的移动供电型电动挖掘机回国创业的。据说这是世界上第一个能把电动挖掘机送进寻常施工工地的挖掘机电动化方案。这台挖掘机的第一个试用工地就在深圳,目前已经扩大到上海、北京等社会环境意识高的城市。蓝力电动的一大特点是一反大家“电动就该高成本”的常识,不仅0排放、低噪声,而且还低成本。   

众所周知,现在的电动汽车、电动大巴等常见交通工具的电动化,都是把发动机和油箱等搬下来,换上电池和电机。如何提高电池的能量密度、延长续航里程是最大的课题。所以,特斯拉、比亚迪等国内外公司,都在比拼谁能让电动汽车跑得更远。

但蓝力却想让我们转头90度,去看另一道风景。

据龙博士介绍,挖掘机每天要用的电量,最少要比电动汽车多5倍以上,而且挖掘机不可能像电动汽车那样,跑着去找充电桩充电。如果挖掘机要沿用汽车的电动化方案,肯定要掉进泥潭。最近虽然很多大型工程机械厂商都宣布开发了用电池驱动的电动挖掘机,但实际上却没有一台能真正在普通工地上使用。其根本原因就在于他们没有注意到,挖掘机所需要的电池总量,已经到了从量变到质变的层次。

蓝力的原始构思其实非常简单,连小孩都能想到,就是用一个大充电宝在挖掘机和电网之间来回跑。

如果倒退5年这个方案可能并没有太大的魅力。但在今天的技术环境和商业环境之下,它就“意义非凡”了。

龙博士表示,从产品性质上说,这种移动供电型挖掘机,实质上是把原来的一台挖掘机,分成了两个既需要相互依靠,又可以相互独立的商品。即专司原有挖掘机功能的主机,和专司电源供应的供电车。站在传统产品的使用角度来看,这样的产品重构,实际上是让原来的产品变得不方便了。

可如果我们站在现代智能化、信息化的技术平台上往下看,解决这点不方便根本不算问题。而从共享经济的角度看,把复杂而昂贵的电源部分,变成可通用、可分享的独立产品,其经济效益要高很多。一台挖掘机的实际使用时间不超过25%,75%的时间都在晒太阳,如果我们能在挖掘机晒太阳的时候,把供电车分享给别的挖掘机或其他用电机械,则供电车的盈利率就可以提高至少一倍。

回归原点:蓝力电动的逆向思维

在我们的常识中,电动汽车肯定要比燃油汽车成本高很多,没有政府的经济补贴,很难有实质性的市场竞争力。如果按这样的思路想,挖掘机需要更多的电池,市场竞争力也肯定要更弱了。

不过蓝力给了我们一种另类的理论。

龙博士给我们看了一张按他对移动机械的电动适应性的理解编制出的各种移动机械的电动化适应性分布图。横轴表示机械的机动性;电的本质是不适合移动的,机械的机动性越高,就意味着成本也越高。纵轴表示每台机械的耗能量;移动机械电动化的最大利益在于油电差价,一台机械如果做同样的工作用电的成本往往只有用油的1/3,机械耗油量越多,把它改成电动后所得到的利益也越高。把所有的机械都排布在这张图中,就会发现,家用车是电动成本很高,而利益并不太高的机种。只是它的社会总量大,总体效益大,但每台电动汽车的经济效益并不大。相反,挖掘机则处于电动化成本最低、电动利益最高的位置上。换句话也可以说:处于电动社会的制高点。

蓝力的技术方案,能够跳出传统电动方案,另辟新径,也正在于蓝力能回归到理性电动的原点,然后从原点再出发。(示意图)

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是挖而非挖:电动挖掘机的未来

蓝力电动方案需要在挖掘机和供电车之间用一根电缆来连接,肯定不如原来的柴油挖掘机方便,客户是否能够接受?龙博士的回答是:传统挖掘机是“人机合一”的杰作,让电动挖掘机去跟柴油挖掘机比对,确实不易。不过,电动虽然在能源密度、可携带性方面不如柴油,可在精密控制、精确控制方面远比发动机要容易得多。与其避短,不如扬长。

龙博士强调,10年前,中国有干不完的工程,一台挖掘机每天要干10几个小时,挖掘机操作手也是一个高收入的专业性职业。而现在,挖掘机市场保有量严重量过剩,挖掘机手已不再是一个稳定职业。而且对80后、90后被游戏机和智能手机泡大的新生代来讲,他们是否还会以坐在那个不太舒适的驾驶舱中,自由自在地操作一台庞然大物为职业荣耀呢?

未来挖掘机的发展有两条道路,第一条是继续它的“人机合一”,不断培养能同挖机合为一体的挖手。第二条是放弃曾经的辉煌,引入智能化技术,让不专业的人也能简单地操作挖掘机。

如果选择第二条路,“电动+智动”组合要比“发动机+智动”组合的优势高很多。电动能让挖掘机的控制系统变得更容易,智动又能弥补电力携带不便的弱点。但这时的挖掘机是否还需要保持原来挖掘机的形态就成了疑问。所以,电动化将是一个转折点,紧跟在电动化之后的,将是挖掘机的智能化、信息化、多样化等一系列的转型升级。

电动商机,2019的选择

2019年中国将开始实施非道路机械的国Ⅳ排放标准。对于工程机械所使用的柴油发动机来讲,国Ⅳ同国Ⅲ有着本质的不同。国Ⅲ受影响的主要是发动机制造商,而国Ⅳ将影响到整个产业链。发动机制造商、主机开发商的制造成本,代理商的服务成本和终端用户的使用成本将同时提高。排放标准的提高实际上是对电动选择的最大支持,它将逼迫很多工程机械生产厂商,做一个艰难的选择:继续使用发动机,跟着发动机遭受每三年一次的灭顶之灾(排放标准每3-4年提高一次);电动转型,放弃过去的荣光,重新打造新的电动产品。

蓝力也把电动挖掘机市场的起爆点设在这一时间点上。中国挖掘机有3000亿规模的市场,全球2500亿美元的市场,电动挖掘机在2020年达到10%应该没有太大的悬念。

工程机械是低碳+更理想的起点 

随着电动汽车的普及,电动的优势和劣势都越来越明朗。电动汽车虽然在续航能力上没法同汽油车比,但如果是“电动+自动驾驶”的话,电动汽车的优势就大了。所以说,低碳+可以说是减排后的必然发展方向。但电动汽车的活动半径大,给社会带来的风险很难控制,不是一个单纯技术问题。因此,从电动汽车开始的低碳+,实际运营会很难。

从这种意义上说,挖掘机的活动半径很小,而且大部分都在可控制空间内工作,对用户带来的实际利益高,给社会带来的风险完全可控。

蓝力给我们描绘的挖掘机电动化路线图,也可能能成为市场化低碳+的一个样板工程。

责任编辑:祁星晨

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