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　　農(nóng)機電動化的未來，準備好了嗎

受全球環(huán)境問題和農(nóng)民對提高經(jīng)濟生產(chǎn)率的要求的刺激，設(shè)備制造商正越來越多地將研發(fā)目光轉(zhuǎn)向電動農(nóng)機。

在過去5年里，農(nóng)業(yè)媒體報道稱，設(shè)備制造商對電動汽車 (EV) 技術(shù)的興趣急劇上升，以解決日益嚴格的環(huán)保標準和消費者對“可持續(xù)”農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實踐的相關(guān)需求。

2021年，英國市場研究公司IDTechEx的分析師公開預測，農(nóng)業(yè)、工程和采礦領(lǐng)域的電動汽車市場可能會增長到每年1000億美元。

農(nóng)場電氣化設(shè)備的研究者也表示，轉(zhuǎn)向電池供電、零排放的電動汽車技術(shù)可以顯著降低燃料和維護成本。

此外，開發(fā)人員表示，全電動、數(shù)字化和自動化的拖拉機可以通過減少勞動力需求，同時提供實時作物狀況數(shù)據(jù)，進一步降低種植者的生產(chǎn)成本。

以下是作者歸納出的電動化趨勢的3個驅(qū)動因素。

1.監(jiān)管壓力

美國環(huán)境保護局(U.S. Environmental Protection Agency) 專注于發(fā)動機有害排放物，實施法規(guī)以減少道路和非道路發(fā)動機中的各種有害氣體排放。1990年《清潔空氣法》修正案對提升空氣質(zhì)量起到了很大作用，歐洲和美國加州的監(jiān)管機構(gòu)仍在繼續(xù)追求零排放。

這項立法引發(fā)了北美和歐洲對柴油含硫量的全面改革，并在2015年完成了Tier 4尾氣排放控制法規(guī)。

2016年，歐盟議會投票決定實施更嚴格的第五階段清潔空氣標準，強制制造商為 19 kW 至 560 kW 的非道路發(fā)動機配備柴油微粒過濾器。

Rigitrac 在 Agritechnica 2019 上推出了SKE 50（50kW/59馬力）電動拖拉機。據(jù)報道，該機采用80kWh鋰離子電池，一次充電后可運行5小時。這家瑞士制造商表示，2023 年公司將量產(chǎn)和銷售另一種型號 SKE 40。

2021年11 月 3 日，加州空氣資源委員會(CARB)遠程舉辦了首屆關(guān)于制定 Tier 5 排放標準的公共研討會，該研討會旨在進一步將非道路發(fā)動機的 NOx 和 PM 排放量減少 50-90%，具體取決于關(guān)于發(fā)動機功率類別。時間范圍確定在 2028-2030 年。

Gridtractor是北極星能源服務(wù)公司(Polaris Energy Services)的部分控股子公司，于 2021 年 11 月在加利福尼亞推出，為農(nóng)民提供電氣化服務(wù)。該公司在一份聲明中指出，加利福尼亞州為 Gridtractor 提供了在農(nóng)場利用廣泛的電力基礎(chǔ)設(shè)施、電氣化激勵措施和和車輛電網(wǎng)整合試點的機會。

位于加利福尼亞州的電動拖拉機制造商和經(jīng)銷商Solectrac主要生產(chǎn)使用清潔可再生能源的拖拉機。這款 e70N 是70 馬力的窄型電動拖拉機，適用于葡萄園和果園。該公司采用混合方式進行銷售，直接向客戶銷售以及向經(jīng)銷商供貨。

雖然美國環(huán)境保護局在加利福尼亞州對 175 馬力以下的非道路柴油動力農(nóng)場和工程機械的排放標準擁有管轄權(quán)，但設(shè)備制造商意識到更嚴格的規(guī)則可能很快會實施。

不斷變化的法規(guī)可能會促使制造商和農(nóng)民思考新的解決方案。

咨詢集團安永的合伙人兼農(nóng)業(yè)綜合企業(yè)業(yè)務(wù)負責人 Rob Dongoski 表示，推動更可持續(xù)農(nóng)業(yè)的動力會越來越受歡迎，未來應(yīng)該可以看到更多這方面的合作。

 

Cellestial mobility是印度第一家電動拖拉機制造商，提供27、35和55馬力等效的電動拖拉機。55馬力的機型如上圖所示。

一些農(nóng)產(chǎn)品的重要買家也承諾采用更可持續(xù)的作物生產(chǎn)方法。例如，General Mills宣布將與農(nóng)民、供應(yīng)商和農(nóng)場合作，到2030年在100萬英畝的農(nóng)田上推進再生農(nóng)業(yè)。如果可持續(xù)產(chǎn)品的道路包括電動汽車技術(shù)，世界食品和飲料行業(yè)可能會出現(xiàn)明確的電動拖拉機的需求。

2.電效率

美國能源部和歐洲電機與電力電子制造商共同體指出，優(yōu)質(zhì)電機在將輸入功率轉(zhuǎn)換為輸出功率方面的效率超過 90%。與此同時，目前由計算機控制、符合排放標準的柴油發(fā)動機將燃料中的化學能轉(zhuǎn)化為動力輸出的效率在35-45%之間。

位于愛荷華州的AMOS Power是 One3 Design 和 Redshield Electronics 合作的成果，是一款主要用于葡萄園和果園的自動電動拖拉機。AMOS Power于2022年5月開始在愛荷華州種植大豆，對行作物進行田間試驗。

自動駕駛拖拉機公司(Autonomous Tractor Corp.)聯(lián)合創(chuàng)始人兼首席執(zhí)行官克雷格·舒爾茨表示，與類似尺寸的內(nèi)燃機動力系統(tǒng)相比，消除復雜傳動系統(tǒng)和相對低效的液壓系統(tǒng)造成的動力損失，電力驅(qū)動系統(tǒng)可以節(jié)省 10-40% 的燃料。

根據(jù)Gridtractor的數(shù)據(jù)，通過使用電力，農(nóng)場可以節(jié)省55-75%的燃料成本，此外，通過向灌溉泵和電網(wǎng)提供儲存的電力，還可以節(jié)省額外的費用。

SABI-AGRI 的四輪驅(qū)動電動葡萄園拖拉機使用50馬力的發(fā)動機完成基礎(chǔ)工作和植被維護。自2019年以來，電動拖拉機一直在法國葡萄園中運行。

Gridtractor首席執(zhí)行官David Meyers在一份聲明中表示，除了在節(jié)省農(nóng)田成本的基礎(chǔ)上，農(nóng)民可以為智能充電和車到電網(wǎng)應(yīng)用節(jié)省15%的成本，并通過降低維護和維修成本，共節(jié)省約90%的成本。

肯塔基大學的農(nóng)業(yè)工程師喬·德沃夏克的研究涉及電池技術(shù)和電力推進，他表示，電動發(fā)動機的效率是多方面的。

凱斯紐荷蘭于2019年推出斯太爾(STEYR)柴電混合動力拖拉機。全球拖拉機產(chǎn)品管理副總裁Christian Huber表示，這款拖拉機是一項“不會投入生產(chǎn)的概念性研究”，但它的一些理念可能會出現(xiàn)在斯太爾未來的產(chǎn)品中。

電動發(fā)動機提供了大量的瞬間扭矩，通過適當?shù)碾姍C控制，不需要重型、復雜的傳動裝置即可在不同的負載和速度下運行。

3.勞動力短缺

推動電動化農(nóng)機發(fā)展的第三個因素是各種規(guī)模的農(nóng)場勞動力持續(xù)短缺。

總部位于加州的帝王拖拉機(Monarch tractor)的首席執(zhí)行官Praveen Penmetsa表示，該公司全電動拖拉機產(chǎn)品直接針對農(nóng)場勞動力的挑戰(zhàn)，主打無人駕駛拖拉機。帝王拖拉機通過將電氣化、自動化、機器學習和數(shù)據(jù)分析相結(jié)合來解決農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上的問題。

6月3日，約翰迪爾計劃將新產(chǎn)品項目引入愛荷華州滑鐵盧，因此決定將駕駛室制造裝配業(yè)務(wù)整合到墨西哥的拉莫斯零部件工廠進行。約翰迪爾表示，轉(zhuǎn)移駕駛室生產(chǎn)的決定既可以確保公司的勞動力需求，同時也確?；F盧可以有空間開辟新產(chǎn)品生產(chǎn)。

多方需求的交匯正在推動起步不久的電動拖拉機行業(yè)。目前，雖然電動發(fā)動機提供了優(yōu)于傳統(tǒng)動力總成設(shè)計的優(yōu)勢，但廣泛采用電動農(nóng)機技術(shù)仍存在諸多嚴峻挑戰(zhàn)。據(jù)2月對北美農(nóng)民進行的相關(guān)調(diào)查顯示，大量生產(chǎn)者對電動農(nóng)機技術(shù)的使用感到猶豫，主要原因包括：

設(shè)備成本；

缺乏充電基礎(chǔ)設(shè)施；

運行時間存在問題；

充電時間冗長。

Monarch Tractor和Solectrac等電動拖拉機制造商需要不斷證明他們的電動技術(shù)能夠達到并超越傳統(tǒng)柴油動力設(shè)備的能力，以說服持懷疑態(tài)度的客戶。