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　　柴油機(jī)的消亡被過(guò)分夸大了嗎？

內(nèi)燃機(jī)的發(fā)明已經(jīng)伴隨我們 200 多年了，柴油發(fā)動(dòng)機(jī)是內(nèi)燃機(jī)的一個(gè)非常成功的變體。

這種將燃料中包含的潛在能量轉(zhuǎn)化為有用功的方法，已經(jīng)從 19 世紀(jì)早期的簡(jiǎn)單專(zhuān)利和設(shè)計(jì)中得到了改進(jìn)，幾乎讓人認(rèn)不出來(lái)。

蒸汽機(jī)起步較早，推動(dòng)了工業(yè)革命。

只有當(dāng)燃料的燃燒進(jìn)入氣缸時(shí)，移動(dòng)電源的便利性才顯現(xiàn)出來(lái)，而且唾手可得。

蒸汽動(dòng)力出現(xiàn)，但作用有限

由于石油儲(chǔ)備的開(kāi)放，為新發(fā)動(dòng)機(jī)提供了易于管理的能源，從而使這種內(nèi)部燃燒得以快速采用。

石油儲(chǔ)量遠(yuǎn)非無(wú)限

對(duì)未來(lái)石油供應(yīng)的擔(dān)憂(yōu)并不是什么新鮮事，對(duì)污染的擔(dān)憂(yōu)也不是什么新鮮事。

今天，這種成熟的技術(shù)面臨的問(wèn)題是日益嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)和來(lái)自化石燃料以外能源發(fā)電的競(jìng)爭(zhēng)。

這是德國(guó)農(nóng)業(yè)協(xié)會(huì) DLG 已經(jīng)認(rèn)識(shí)到的兩大挑戰(zhàn)。

該組織正忙于宣傳明年春季在漢諾威舉行的展會(huì)，屆時(shí)眾多發(fā)動(dòng)機(jī)制造商將有機(jī)會(huì)展示他們的應(yīng)對(duì)。

不只是拖拉機(jī)，有很多車(chē)輛未來(lái)多年內(nèi)仍將依賴(lài)柴油發(fā)動(dòng)機(jī)

該協(xié)會(huì)介紹了將于明年與 Agritechnica 聯(lián)合舉辦的第五屆“系統(tǒng)和零部件”展覽，該協(xié)會(huì)表示：

“雖然內(nèi)燃機(jī)，尤其是柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，在公開(kāi)討論中被廣泛認(rèn)為處于消亡的邊緣，但它們?cè)诜堑缆奉I(lǐng)域還遠(yuǎn)未結(jié)束使命，在非道路領(lǐng)域，它們代表著高可用性、可靠性和低運(yùn)營(yíng)成本?！?/p>

柴油面臨雙重挑戰(zhàn)

設(shè)計(jì)未來(lái)發(fā)電廠(chǎng)的工程師有兩個(gè)主要目標(biāo)，即在降低排放的同時(shí)提高效率。

它們?cè)诤艽蟪潭壬鲜窍嗷リP(guān)聯(lián)的，因?yàn)樽畲笙薅鹊乩萌剂蠈⒆匀坏販p少單位工作的碳排放，以及所有其他被標(biāo)記為對(duì)環(huán)境有害的污染物。

電的問(wèn)題

一般假設(shè)可再生能源電力將取代石油成為主要能源，但與該計(jì)劃相關(guān)的主要問(wèn)題是，難以方便地儲(chǔ)存電力以備將來(lái)使用。

科羅尼即將退休的開(kāi)發(fā)總監(jiān) Josef Horstmann 在最近訪(fǎng)談時(shí)表示，“電池不適合我們”。他還指出，柴油機(jī)仍將存在至少“20 年”。

問(wèn)題之一是能量密度；碳基燃料在儲(chǔ)存能量方面比電池更有效，盡管在在釋放能量做有用功方面效率較低。

約翰迪爾在 2016 年展示了其運(yùn)行時(shí)間約為 4 小時(shí)的電池驅(qū)動(dòng)拖拉機(jī)的想法。

三年后，該公司推出了一款全電動(dòng)自動(dòng)拖拉機(jī)，這次由外部電源供電，并通過(guò)臍帶電纜連接到該拖拉機(jī)。

電源選項(xiàng)

如果電池動(dòng)力還有一段路要走，主要的拖拉機(jī)制造商對(duì)它的熱情不高，那么有沒(méi)有化石燃料的替代品呢？

電池是野外規(guī)模機(jī)器人的首選電源

根據(jù) DLG 的說(shuō)法，答案似乎是肯定的，它強(qiáng)調(diào)了目前可用甚至已經(jīng)在使用的其他三項(xiàng)技術(shù)。

甲烷

以天然氣形式或由有機(jī)材料制成的甲烷就是這樣一種儲(chǔ)能系統(tǒng)，引起了極大的關(guān)注。

凱斯紐荷蘭已經(jīng)在制造一種純甲烷驅(qū)動(dòng)的拖拉機(jī)，該拖拉機(jī)將于今年晚些時(shí)候上市銷(xiāo)售。

如果甲烷是由生物消化器產(chǎn)生或從農(nóng)場(chǎng)廢物中回收，那么它可能被稱(chēng)為生物甲烷，被認(rèn)為是一種碳中性的解決方案。

如果它來(lái)自天然氣基礎(chǔ)設(shè)施，那么它將來(lái)自化石燃料。

無(wú)論哪種方式，發(fā)動(dòng)機(jī)仍然會(huì)排放處理后的廢氣。

合成燃料

利用可再生電力（風(fēng)能、太陽(yáng)能）和空氣中已經(jīng)存在的二氧化碳 (CO₂) 制造碳基燃料是一門(mén)正在迅速成熟的科學(xué)。

這種燃料可用作目前基于化石的液體的直接替代品。

如果由太陽(yáng)能生產(chǎn)功率，那么它們就可以通過(guò)光合作用模擬自然的能源管理。

加拿大碳工程公司率先從空氣中直接捕獲二氧化碳并將其轉(zhuǎn)化為燃料

批評(píng)人士指出，盡管這很有可能實(shí)現(xiàn)，但與完全電力系統(tǒng)相比，它仍然會(huì)導(dǎo)致燃料燃燒效率低下，浪費(fèi)了更大比例的收集能量。

氫

氫氣是自然界中最簡(jiǎn)單、最輕的分子。它愉快地與氧氣結(jié)合形成水并在此過(guò)程中釋放能量。

這兩種元素的結(jié)合可能會(huì)出現(xiàn)在燃料電池中，直接產(chǎn)生電力，或在發(fā)動(dòng)機(jī)中燃燒。

兩種技術(shù)都不涉及碳排放，除了后者的潤(rùn)滑劑消耗量很少。

紐荷蘭與荷蘭Jos Scolman于2020年共同研發(fā)了這款柴油+氫燃拖拉機(jī)

在發(fā)動(dòng)機(jī)中燃燒氫氣，而不是在燃料電池中處理氫氣，再次被許多人認(rèn)為效率太低，但也有人不這么認(rèn)為。

還必須指出的是，目前大多數(shù)商業(yè)氫是由石油生產(chǎn)的。

道依茨已經(jīng)生產(chǎn)出一種氫發(fā)動(dòng)機(jī)的原型，作為燃料電池技術(shù)的替代品。它是農(nóng)業(yè)機(jī)械標(biāo)準(zhǔn)六缸裝置的變體。

該公司還在探索其在各種混合動(dòng)力配置中的應(yīng)用，尤其是與電力驅(qū)動(dòng)的結(jié)合。

通過(guò)電動(dòng)機(jī)而不是機(jī)械 PTO 驅(qū)動(dòng)或?qū)⒊蔀槲磥?lái)首選。

影響發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)的替代燃料

DLG 總結(jié)了對(duì)各種燃料選擇的審查，并指出“在可預(yù)見(jiàn)的未來(lái)，柴油發(fā)動(dòng)機(jī)仍將是首選發(fā)動(dòng)機(jī)，但它現(xiàn)在面臨競(jìng)爭(zhēng)”。

盡管壓縮點(diǎn)火可能面臨著一個(gè)不確定的的長(zhǎng)期前景，但往復(fù)式內(nèi)燃機(jī)作為一種釋放燃料潛能的機(jī)制，在它完全消失之前還有很長(zhǎng)的路要走。

最新系列的科勒發(fā)動(dòng)機(jī)采用模塊化設(shè)計(jì)

這并不意味著制造商袖手旁觀地等待著就做出重大決定?，F(xiàn)在的重點(diǎn)是使發(fā)動(dòng)機(jī)更能適應(yīng)不同的燃料。

燃料靈活性至關(guān)重要

據(jù) DLG 稱(chēng)，除了提高功率密度之外，“供應(yīng)商還非常關(guān)注其發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的模塊化”。

這意味著“具有靈活安裝位置的組件可根據(jù)要求實(shí)現(xiàn)不同的安裝選項(xiàng)和系統(tǒng)集成”。

科勒是一家完全致力于模塊化發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)的發(fā)動(dòng)機(jī)供應(yīng)商，因此現(xiàn)在正在進(jìn)入主流拖拉機(jī)市場(chǎng)。

AGCO Power 還宣布，其在芬蘭的新工廠(chǎng)將生產(chǎn)一系列能夠燃燒多種燃料的發(fā)動(dòng)機(jī)，但尚未提供更多細(xì)節(jié)。

駕駛室下方安裝有天然氣罐的實(shí)驗(yàn)性 Valtra

然而，與該公司關(guān)系密切的消息人士表示，它正在考慮 DLG 強(qiáng)調(diào)的替代能源之外的其他替代品，并假設(shè)柴油燃料的成分將發(fā)生變化，以包括非化石衍生成分，例如由廢棄食品中產(chǎn)生的成分。

內(nèi)燃機(jī)在過(guò)去的 200 年里取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步?？紤]到工程師的聰明才智，又認(rèn)識(shí)到了電力仍然面臨存儲(chǔ)問(wèn)題，它可能還有很長(zhǎng)的路要走。