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　　柴油機的消亡被過分夸大了嗎？

內(nèi)燃機的發(fā)明已經(jīng)伴隨我們 200 多年了，柴油發(fā)動機是內(nèi)燃機的一個非常成功的變體。

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 世紀早期的簡單專利和設(shè)計中得到了改進，幾乎讓人認不出來。

蒸汽機起步較早，推動了工業(yè)革命。

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

蒸汽動力出現(xiàn)，但作用有限

由于石油儲備的開放，為新發(fā)動機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。

石油儲量遠非無限

對未來石油供應(yīng)的擔(dān)憂并不是什么新鮮事，對污染的擔(dān)憂也不是什么新鮮事。

今天，這種成熟的技術(shù)面臨的問題是日益嚴格的排放標準和來自化石燃料以外能源發(fā)電的競爭。

這是德國農(nóng)業(yè)協(xié)會 DLG 已經(jīng)認識到的兩大挑戰(zhàn)。

該組織正忙于宣傳明年春季在漢諾威舉行的展會，屆時眾多發(fā)動機制造商將有機會展示他們的應(yīng)對。

不只是拖拉機，有很多車輛未來多年內(nèi)仍將依賴柴油發(fā)動機

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

“雖然內(nèi)燃機，尤其是柴油發(fā)動機，在公開討論中被廣泛認為處于消亡的邊緣，但它們在非道路領(lǐng)域還遠未結(jié)束使命，在非道路領(lǐng)域，它們代表著高可用性、可靠性和低運營成本?！?/p>

柴油面臨雙重挑戰(zhàn)

設(shè)計未來發(fā)電廠的工程師有兩個主要目標，即在降低排放的同時提高效率。

它們在很大程度上是相互關(guān)聯(lián)的，因為最大限度地利用燃料將自然地減少單位工作的碳排放，以及所有其他被標記為對環(huán)境有害的污染物。

電的問題

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

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

問題之一是能量密度；碳基燃料在儲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 年展示了其運行時間約為 4 小時的電池驅(qū)動拖拉機的想法。

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

電源選項

如果電池動力還有一段路要走，主要的拖拉機制造商對它的熱情不高，那么有沒有化石燃料的替代品呢？

電池是野外規(guī)模機器人的首選電源

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

甲烷

以天然氣形式或由有機材料制成的甲烷就是這樣一種儲能系統(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)動的拖拉機，該拖拉機將于今年晚些時候上市銷售。

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

如果它來自天然氣基礎(chǔ)設(shè)施，那么它將來自化石燃料。

無論哪種方式，發(fā)動機仍然會排放處理后的廢氣。

合成燃料

利用可再生電力（風(fēng)能、太陽能）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。

如果由太陽能生產(chǎn)功率，那么它們就可以通過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

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

氫

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

這兩種元素的結(jié)合可能會出現(xiàn)在燃料電池中，直接產(chǎn)生電力，或在發(fā)動機中燃燒。

兩種技術(shù)都不涉及碳排放，除了后者的潤滑劑消耗量很少。

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

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

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)動機的原型，作為燃料電池技術(shù)的替代品。它是農(nóng)業(yè)機械標準六缸裝置的變體。

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

通過電動機而不是機械 PTO 驅(qū)動或?qū)⒊蔀槲磥硎走x。

影響發(fā)動機設(shè)計的替代燃料

DLG 總結(jié)了對各種燃料選擇的審查，并指出“在可預(yù)見的未來，柴油發(fā)動機仍將是首選發(fā)動機，但它現(xiàn)在面臨競爭”。

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

最新系列的科勒發(fā)動機采用模塊化設(shè)計

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)在的重點是使發(fā)動機更能適應(yīng)不同的燃料。

燃料靈活性至關(guān)重要

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

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

科勒是一家完全致力于模塊化發(fā)動機設(shè)計的發(fā)動機供應(yīng)商，因此現(xiàn)在正在進入主流拖拉機市場。

AGCO Power 還宣布，其在芬蘭的新工廠將生產(chǎn)一系列能夠燃燒多種燃料的發(fā)動機，但尚未提供更多細節(jié)。

駕駛室下方安裝有天然氣罐的實驗性 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)燃機在過去的 200 年里取得了長足的進步?？紤]到工程師的聰明才智，又認識到了電力仍然面臨存儲問題，它可能還有很長的路要走。