威克诺森 1.7 吨 EZ17e 全电动紧凑型挖掘机（照片：威克诺森）

迈克·海耶斯（Mike Hayes）对建筑设备的电力技术进行了深入研究，这些技术有可能在未来数年内取代柴油，当然也存在不会取代的可能性。假如在过去，关于更新您的建筑设备车队的设想曾令您头疼，那么现在，您或许需要转移视线；因为形势将变得更为复杂。

此外，如果您认为这仅仅是一个从柴油向电动转型的问题，那么即便如此，事情也并非那么简单。首先，我们需要探讨的是电池技术……

沃尔沃电动 EC230 挖掘机承诺与柴油挖掘机相比，运行成本最多可降低 70%（照片：沃尔沃建筑设备公司）

锂离子电池已经开始进军建筑领域，然而，它们的主要短板之一是功率密度较低，这目前限制了它们为重型设备全天候供电的能力。另一个缺点——或许更为重要的是成本问题。尽管人们预期随着技术的普及，电池以及电池驱动的建筑设备的成本会降低，但事实上锂的价格已经大幅度上涨，这是推高电池购买价格的主要因素之一——目前电机的成本是柴油机的两至三倍。

即使考虑到在设备使用寿命期间可能降低的燃料和维护成本，许多承包商仍可能会对是否冒险尝试电力设备持犹豫态度，尤其是考虑到现阶段的功率密度挑战。

开启备用电源方案的新篇章

例如，沃尔沃近期推出的全电动22吨挖掘机EC230虽然承诺能实现8小时的工作轮班，但一部20吨的挖掘机要依靠锂离子电池提供全天无间断服务并在“午休时段”进行高功率充电是十分困难的。这台机器目前正在接受客户的试用，如果能够真正上市，将对这个规模的机器产生重大突破。

尽管许多大型电池电机在建设领域已经掀起波澜，但现实是，如果电力储存能力和成本没有重大突破，电力可能仍然只是紧凑型移动机器的首选“燃料”。在紧凑型设备中，这项技术的确显示出一些明显的优点——特别是对于在城市或其他敏感或封闭区域进行的项目，这些优点包括零排放和显著降低噪音，以及简化的维护和服务。例如，城市建设设备专家威克诺森最近推出了1.7吨的EZ17e电动小型挖掘机，这是同类产品中首个实现零尾摆的产品。

该公司表示，这款机器可以在一个典型的工作日内运行，如果连接到电源，也可以在固定位置连续运行。此外，威克诺森表示，使用常见的240伏单相插座，挖掘机可以在五到六个小时内充满电。尽管在建筑领域仍处于起步阶段，但这类电池电动设备越来越被视为城市项目招标承包商的必备技术。然而，也有其他电力技术可供选择，而且这些技术都在分食原本由柴油主导的市场。

HVO 有什么好处？

设备制造商利勃海尔对 HVO（氢化植物油）特别感兴趣。HVO 是从例如食用油废物、油脂和脂肪残留物、废脂肪和植物油中获得的。当生产过程中仅使用可再生能源时，HVO 的制造和使用几乎是气候中性的。

以其纯净形式或作为传统柴油的添加剂，许多机器已经可以以几乎气候中性的方式运行，因为 HVO 可以直接与传统内燃机结合使用，而无需转换机器。与传统柴油相比，二氧化碳排放量可显着减少 — 事实上高达 90%。

利勃海尔表示其所有发动机均已准备好接受 HVO，无需进行转换（照片：利勃海尔）

利勃海尔表示，其所有发动机均已获得 HVO 批准，无需进行改装。该公司表示，它确保其使用的 HVO 主要来自蔬菜废物，完全不含棕榈油。这种燃料的问题在于其可用性；HVO 生产所需的适当废物不太可能永久获得足够的数量。尽管如此，利勃海尔认为 HVO 目前代表了一种燃料选择，可以为行业去石化做出重要贡献。

在该公司位于德国汉诺威的工厂向小松机器灌装 HVO（照片：小松）

另一家主要制造商小松公司也对植物油做出了坚定的承诺，最近宣布改用 HVO 作为欧洲生产的设备的工厂填充燃料。这一举措于上个月在德国汉诺威和英国伯特利的工厂开始。与利勃海尔非常相似，小松表示，其机器中的内燃机（包括为建筑和拆除行业生产的机器）可以使用 HVO 运行，无需进行任何修改，并将这一转换描述为减少其环境影响的重要一步。

这种向 HVO 的转变与小松对一系列替代能源技术和解决方案（例如电动和氢动力机器）的持续研究和开发同时进行。

氢能在建筑设备中的应用

关于氢能是以氢燃料电池形式存在还是作为内燃机的燃料，目前还没有明确的答案。但是，在对这两种技术进行深入研究后，JCB公司一直在强调氢能作为燃料的优势。

在与KHL的贝基·舒尔茨 (Becky Schultz)讨论JCB投入这项技术的时间和精力时，该公司的首席创新和增长官Tim Burnhope表示：“我们对76篇论文进行了研究——这些论文来自大学、顶级公司的实验，以及我们的结果显示，绝大多数的发动机都是被改装过的。”

研究人员发现，大多数的学术尝试都是试图将氢气注入现有的火花点火发动机中。事实上，Accelera公司声称，他们的技术可以扩展，具有轻量化的特点，能够定制化应用，满足各种规模的需求。

Accelera 的第四代燃料电池发动机 – FCE150（照片：Accelera）

在德国的展台上，该公司展示了他们的第四代燃料电池发动机FCE150。这种模块化的发动机的运行温室气体排放为零或很少，并且可以通过堆叠生成300kW的解决方案，使其适合于重型越野机器。有人可能会说，发动机制造商和设备制造商对电力技术的未来保持观望态度。他们可能会说，没有任何一种能源能够取代建筑行业的柴油。

伯恩霍普说：“你不能把汽油加入柴油发动机并期望它能正常工作。这其实就是人们尝试使用氢能所做的事情。问题是燃烧过程可能压力过大、温度过高。燃料可能过于丰富。所以，结果可能会很糟糕。”

在分析这些研究后，JCB的工程师们确定了11个需要解决的关键技术挑战。伯恩霍普表示，其中大多数问题首先回归到了如何燃烧氢气，包括在远低于常规的温度和压力下，以及在氢气和空气的混合物极为稀薄的条件下进行燃烧。

现在，JCB已经安装了他们的氢燃烧发动机，并在多台设备上运行，预生产发动机正在英国的专用生产线上生产。JCB负责氢发动机性能、控制和集成的首席工程师Paul McCarthy在谈到这些进展时表示：“我们实际上已经制造了第50台氢发动机，所以这并非只是一项科学实验。这是真实的，正在进行中。我们已经在验证我们的生产技术，准备进行大规模生产。”

燃料电池堆

在最近在德国举行的汉诺威工业博览会上，发动机制造商康明斯旗下的Accelera展示了一系列氢能解决方案，其中包括最新的燃料电池技术。该公司表示，他们的质子交换膜（PEM）燃料电池技术使用纯氢产生零排放电力，适合应用于重型建筑设备。

实际上，Accelera声称他们的技术是可扩展的、轻量级的，并且可以进行定制，以满足各种规模的应用需求。在德国的展台上，他们展示了第四代燃料电池发动机FCE150。这种模块化发动机运行时几乎不排放温室气体，并且可以堆叠生成300kW的解决方案，使其适应重型越野机器。

有人可能会认为，发动机制造商和设备制造商对于电力技术的未来采取了观望态度。他们自己可能会说，没有任何一种能源可以完全取代建筑行业中的柴油。

在未来一段时间内，承包商可能会对设备采购感到焦虑。

合成燃料会是未来吗？

近期，曼能源解决方案公司为智利一个试验项目提供了一台甲醇反应器，该项目在制造气候中性的合成燃料。这个名为Haru Oni的项目利用了智利南部蓬塔阿雷纳斯市附近优质的风力资源，借助可再生能源制造所谓的电子燃料。

曼能源解决方案公司的首席执行官Uwe Lauber表明：“合成燃料是气候中和未来道路上的一个重要组成部分。它们有潜力让所有直接电气化无法实现或者不切实际的部门和流程实现碳中和。”

在第一个工艺流程中，电解槽使用风能将水分子分解为基础成分：氧气和氢气。接着，绿色氢气与从空气中过滤出的二氧化碳在曼能源解决方案公司的甲醇反应器中结合，生成绿色甲醇，然后进一步转化为气候中性汽油。在试验阶段，该大型工厂能生产大约130,000升的电子燃料。

到了明年，预计生产能力将提升到每年5500万升左右。预计到2026年，产量将增长至每年5.5亿升左右。

电池争战

全新的电池电机正在以惊人的速度进入市场，但该技术的普及仍然面临着重大的挑战。在目前研究中的新电池开发项目中，有两种电池在提升功率密度和安全性，以及降低成本方面显示出了潜力。

第一种技术是固态电池技术，它使用陶瓷或其他固态材料代替液体电解质。液体电解质一直是电池的痛点，因为它们极易燃烧。实践证明，固态电池能更快地移动电荷。然而，电池的退化问题仍存在，在这个问题解决之前，我们不太可能看到这种电池为建筑设备提供动力。

第二种技术则涉及用钠取代锂，钠是一种矿物质，其含量远高于目前开采成本持续增加的金属。

另外，钠离子电池比锂离子电池不易燃烧，因此可能提高电池的安全性。

然而，到目前为止，钠尚未证明其在提高或者至少达到锂的功率密度方面的能力，但相关测试正在进行中。我们几乎可以肯定，在未来电池的发展中，阴极材料会有所改进，目前阴极材料常常是石墨。目前正在测试的硅等替代品有可能提高能量密度并加快充电速度。