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别只盯着电动,还有氢燃料电池拖拉机

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拖拉机智能化、绿色化是一个大的发展趋势,但走向绿色化的路径有很多,目前国内似乎更加关注电动拖拉机,电动拖拉机中政策上倾向于优先支持油电混合动力电动拖拉机,3月28日、4月1日江苏省和安徽省先后出台了2025年新产品补贴政策,宣布对200马力及以上油电混合动力拖拉机补贴175000元,据说湖南等省还会出台对电动履带拖拉机的补贴。

在不少人的潜意识中,电动拖拉机被视为燃油拖拉机的潜在替代者,甚至是革命性的转变力量,然而,新能源这一范畴极为宽泛,除了电能之外,还涵盖了利用多种气体作为能源的可能性,事实上,许多采用气体作为能源的新能源农机能够实现真正的零排放,其环保性能甚至超越了纯电拖拉机,新能源拖拉机目前处于起步阶段,技术还没有固化,理论上任何一种新能源都有可能成为主要能源方式,甚至是几种能源方式并存。

下面让我们看看近几年出现过氢燃料电池拖拉机。

一、什么是氢燃料电池拖拉机?

氢燃料电池拖拉机是一种采用氢燃料电池作为动力源的农业机械。氢燃料电池(Hydrogen Fuel Cell, HFC)是一种基于化学反应产生电能的装置,其核心原理是通过氢气和氧气的化学反应直接转化为电能。这种技术相较于传统内燃机技术,具有零排放、高效率、低噪音和可再生等显著优势。

氢燃料电池通过电化学反应产生电能,其唯一的排放物是水,具有高能量密度、无污染、零排放等优点,对环境无污染。如果氢是通过可再生能源产生的(如光伏电池板、风能发电等),整个循环过程完全不产生有害物质排放。

另外氢燃料电池拖拉机还有一些独特的优点,如运行安静,噪声大约只有55dB,相当于人们正常交谈的水平,适用于室内环境及室外噪声受限区域;氢燃料电池的发电效率可以达到50%以上,能够将氢气和氧气的化学能直接转化为电能,无需经过热能和机械能的中间转换环节,显著降低了能量转换过程中的损耗。相比之下,传统内燃机的能量转换效率通常只有30%~40%。

但氢燃料电池拖拉机有一些问题目前还不能有效地解决,影响了在拖拉机行业的推广:

一是加氢设施匮乏。当前,加氢站数量稀少,尤其在农村地区几乎难以见到,建设加氢站需高额投资,动辄上千万元,还面临复杂审批流程、严苛安全标准以及技术人才短缺等难题,加氢便利性远低于传统加油站,因此难以满足大规模推广应用的需求。

二是成本居高不下。燃料电池系统因采用昂贵稀有材料,研发、生产成本高昂,导致拖拉机售价远超传统机型数倍,令农户望而却步。同时,加氢成本也不菲,现阶段氢气制备、运输、储存成本高,使得使用成本降不下来,经济账成为推广路上的 “拦路虎”。

三是技术与安全的挑战。燃料电池的寿命和稳定性尚待提升,复杂农业工况下其易发生故障;氢气因其易燃易爆特性,在存储和运输环节需格外谨慎,任何疏漏都可能带来安全风险,这要求严密的技术保障和严格的安全管控,无疑给其商业化进程增添了挑战。

二、国外近几年出现的氢燃料电池拖拉机

氢燃料电池拖拉机宛如来自未来的 “科技使者”,凭借氢与氧的电化学反应,将化学能直接转化为电能驱动车辆,作业全程零污染,尾气排放物唯有纯净的水,真正做到与自然环境 “和谐共生”,为农业可持续发展铺就绿色根基,很多企业看好这类农机,且在储备未来的技术,但目前仍没有一家企业的产品能真正商业化应用,下面看看国外的氢燃料电池拖拉机。

1、荷兰H2Trac公司EOX175拖拉机

2021年,荷兰 H2Trac公司推出了首款EOX175氢燃料电动拖拉机,该公司一度宣布破产,但2025年EOX175 H2Trac氢燃料电动拖拉机仍在进行测试和优化。

定位:这是一款多功能、适用于多种作业场景的拖拉机,特别为精准农业和保护性耕作(Controlled Traffic Farming, CTF)设计。

电池与续航:配备150kWh的电池组,最大可扩展至450kWh。在完全电动模式下,配备150kWh电池组时,续航时间可延长至4至8小时,若电池组容量增至最大450kWh,则续航时间还将有显著提升。

转向系统:具备全轮转向功能,转弯半径仅为9.6米,还支持“原地旋转”功能。

可调节性:轨道宽度可在2.25米至3.20米之间调节,适应不同种植系统。

液压系统:配备高流量负载感应泵(120升/分钟),6个比例阀(4个双作用阀和2个单作用阀),系统压力为210巴。

应用场景:该拖拉机适用于多种农业作业场景,包括但不限于耕地、播种、收割等,尤其适合需要高效率和环保要求的现代农场。

2、纽荷兰NH2氢燃料电动拖拉机

早在2009年纽荷兰就推出了第一代氢动力拖拉机,2012年第二代氢燃料电动拖拉机,在意大利北部城市都灵郊外的能源独立示范农场拉贝洛塔“La Bellotta”农场投入使用。

动力系统:NH₂采用氢燃料电池作为动力源,可驱动一台106马力的电动机,实现四轮驱动。

续航能力:早期版本的NH₂拖拉机在充满氢气后可运行1.5到2小时。随着技术的进步,第二代NH₂拖拉机的性能得到了显著提升,例如纽荷兰推出的第二代NH2氢动力拖拉机,续航能力得到了增强。

应用场景:NH₂适用于多种农业作业场景,包括耕地、播种、收割等,能够为农场提供既清洁又高效的动力支持,助力农业生产更加环保高效。

能源独立农场:纽荷兰设想未来农场能够实现能源自给自足,农民可以在农场内生产氢气,为NH₂拖拉机提供动力,从而减少对传统化石燃料的依赖。

3、斯太尔公司的氢燃料电池拖拉机

斯太尔是奥地利的一家知名的农机企业,很多年前被凯斯纽荷兰公司收购,目前在凯斯纽荷兰公司属于独立的品牌,在欧洲市场有一定的知名度。

纽荷兰公司与维也纳理工大学合作,在St. Valentin的拖拉机工厂开发了一款氢燃料电池拖拉机。这款拖拉机采用了先进的技术,包括14kWh的高压电池和400V的电力系统,能够提供高达95kW的输出功率。氢燃料电池技术以其零排放、高效率、低噪音和可再生等优势,在农业领域尤其是拖拉机的应用中展现出广阔的应用前景。

他们开发了一个叫BioH2Module的平台,来给拖拉机提供动力。这个技术能从生物原料和废弃物里产生氢气,大概需要15—16公斤的干生物质,就能产生相当于3.5升柴油的氢气。

4、德国芬特氢燃料电池拖拉机

德国芬特是全球拖拉机产业皇冠上的明珠,拥有无与伦比的知名度和美誉度,芬特是第一家把无级变速技术应用到拖拉机上的农机企业,在前沿科技领域,芬特一直引领全球拖拉机产业,大家对芬特e100纯电拖拉机很熟悉,去过德国汉诺威农机展、意大利EIMA展的人应该都能近距离地观赏芬特的电动拖拉机,但很少有人了解芬特的氢燃料电池拖拉机。

据说芬特参与了德国下萨克森州的一个名为H2Agrar农业模型项目,该项目旨在研究氢在农业中的使用,并开发可在农场使用的氢动力拖拉机。

芬特不负重托,于2023年4月将两台第一代氢燃料电池拖拉机原型交付给下萨克森州哈伦地区的农场进行测试。

动力系统:该拖拉机基于芬特700系列拖拉机框架,采用氢燃料电池和25kWh电池组合,为100kW(134马力)的电动机提供动力,电动机驱动传动系统、液压泵和动力输出轴。

氢气储存:拖拉机顶部安装有五个氢气罐,每个可储存4.2kg氢气,储存压力为700bar。氢气进入燃料电池前,压力会降至约10bar,然后被转化为电能。

续航能力:氢燃料电池系统和电池共同提供约350kWh的电能,可支持拖拉机进行大约5小时的中等强度作业。

应用场景:主要用于农业作业,如耕种、播种、收割等,旨在探索氢燃料电池在农业机械中的应用潜力。

三、国产氢燃料电池拖拉机

新能源时代,中国农机产业并不落后于欧洲和日本等农业发达国家,氢燃料电池拖拉机领域,国内起步也比较早,不少企业做过尝试,近年来,随着汽车行业对氢能技术的日益关注,一些大型企业也开始加大在氢能领域的研发投入和技术积累,尽管目前市场上可见的样机数量有限,但这并不表明相关企业未在积极推进相关产品的研发工作。

1、一拖东方红ET504-H氢燃料电池拖拉机

东方红ET504-H氢燃料电动拖拉机是由中国一拖集团有限公司牵头组建的国家农机装备创新中心,联合清华大学天津高端装备研究院洛阳基地共同打造的国内首款5G+氢燃料电动拖拉机。

这台拖拉机农机行业很多人并不陌生,因为在2020年的武汉全国农机展会上被数万观众围观合影,是当年全国社会最耀眼的明星,一拖正在研发HQ2204氢燃料电池拖拉机。

动力系统:采用氢燃料电池供电为主,锂电池供电为辅的能量供给模式。其智能动力系统能够根据载重不同提供不同供能方式。

驱动方式:采用永磁同步中置主电机驱动,提升与转向由独立电机驱动。

智能控制:具备无人驾驶和5G网联功能。通过5G移动通信技术,能够实时感知整车运行状态及周边作业环境。借助5G的高速率、低时延、大连接等特性,将5G应用场景与新型农机无人集群场景有机结合,有效提升农机作业的可靠性。

续航能力:加氢3分钟,可实现4小时的长续航作业。

外观设计:拥有5G高清摄像头、蘑菇头GPS天线、毫米波雷达、大数据云平台等高科技配置。其外观设计充满科幻色彩,展现出强烈的未来感。

作业模式:具有无人驾驶、遥控操作两种运行模式。在无人化模式下能够按照规划的路径进行犁耕、旋耕、播种等作业。

应用场景:平原或者丘陵地带,可满足传统拖拉机的所有功能。

2、氢能配套动力

目前能收集到的信息是广西玉柴已经开发出了燃氢发动机,有报道称玉柴YCK16H燃氢发动机成功点火。这款发动机排量达15.93升,最大马力达560马力。是目前中国排量最大、马力最大的燃氢发动机,该平台对燃料纯度的适应性高,可以适配灰氢、绿氢、甲醇在线制氢等多种途径制备的燃料。

另外,一汽解放自主设计研发了国内首款重型商用车缸内直喷氢气发动机,这款氢气发动机属于13L重型发动机,运转功率超过500马力,指示热效率突破55%,以上配套资源有望为农机行业所借用。

据悉,除一拖集团之外,另有数家大型综合农机制造企业正悄然推进氢燃料电池农机的研发工作,其应用范围不仅限于拖拉机,期待在不久的将来能够见证这些创新产品的问世。

后记:氢能是目前对人类最友好的能源,未来潜力无限,但受制于技术上的问题、投入成本和配套体系,目前还不能大规模商业化应用,但随着氢燃料动力在汽车、工程机械领域的应用,相信在农机行业速度也会加快,从以上的分析,我们可以看出来欧美国家的农机企业在氢能商业化应用的研究上要比国内走得更深更远。

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泗阳小地主
2025-04-16 12:29:13

国外氢能商业化应用研究走得远,国内先摸着石头过河

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云朵秧苗
2025-04-16 11:52:10

押注氢能就像买彩票

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山不转水转
2025-04-16 11:15:08

制氢哪叫零排放?

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李新月
2025-04-16 10:43:39

技术路线像赌博

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小涵宝
2025-04-16 09:25:42

续航短、价格高的问题还没解决

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