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倉儲叉車的創(chuàng)新驅動系統

2008-08-01 10:10 性質:轉載 作者:現代制造 來源:現代制造
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針對氣候變暖和石油短缺的討論一直沒有停止過。近來,倉儲叉車也被列入了考慮范圍,新的驅動解決方案包括燃料電池和復合驅動等。未來...

  針對氣候變暖和石油短缺的討論一直沒有停止過。近來,倉儲叉車也被列入了考慮范圍,新的驅動解決方案包括燃料電池和復合驅動等。未來采用哪種驅動解決方案才是最佳選擇?文中對此問題進行了討論。

  如今,即使是簡單的用于租賃的運輸工具,客戶都要考慮其人體工程學設計以及相應的裝配。因此,叉車制造商們越來越多地著眼于新型的驅動解決方案。

  努力的重點在于降低能耗和減少排放,同時延長使用壽命,提高功率和經濟效益?!耙M新技術的前提是對客戶切實有利?!?A href="http://m.m21363.cn/shop/index.php?id=89">Jungheinrich公司的技術研發(fā)部主管Frank Mänken博士指出。為了保證這一點,運行費用和制造成本必須降低,而使用壽命則必須提高。德國主要的倉儲叉車制造商一直在研究尋找可再生能源替代現有能源。Linde Material Handling公司的德國市場營銷部主管Alexander Reising列舉了生物柴油或油菜甲基酯,后者是由90%的菜籽油和10%的甲醇組成的。這種可再生的能源不含硫,燃燒后可以迅速降解,缺點是耗油量比傳統的柴油大約高出10%。Reising表示,生物乙醇(BTL)和Sun柴油可與傳統的汽油相媲美。后者是將生物料,如木材、秸桿或能源植物等,先催化成混合氣體,然后再放進反應器里轉化成柴油燃料?!盎蛟SSun柴油中最大的潛力”,Reising說,“在于其封閉式的二氧化碳循環(huán):這種燃料在燃燒時,僅釋放出少量的二氧化碳。BTL具有很高的十六烷值,因而比柴油具有更好的可燃性,而且無需對基礎設施和傳動系統進行調整。在不久的將來,Sun柴油有可能直接作為傳統柴油的補充,甚至在一定范圍內取而代之?!?/P>

  在汽車工業(yè)中得到檢驗的新型驅動方案——燃料電池和復合驅動的應用情況如何呢?漢堡市Still公司的柴油電動叉車RX 70對此提供了答案。這種叉車的基礎是電動叉車,叉車上沒有安裝電池組,而是內置一臺柴油發(fā)電機。這種所謂的復合驅動技術是將內燃機與電動馬達通過一個控制單元組合在一起,與普遍理解的“真正的”的復合驅動有一定區(qū)別。其油耗僅為2.5L/h(2.5t承載力,每小時60個工作循環(huán)),據制造商稱,此款叉車是“世界上同類級別的叉車中最省油的?!盨till公司的新聞發(fā)言人Jürgen Wrusch說:“同類的其他叉車油耗要高出13%~60%。如果換算成二氧化碳的排放量,RX 70每小時僅釋放6.4kg二氧化碳?!?BR>


圖2 Jungheinrich公司的技術研發(fā)部主管Frank Mänken博士說:“引進新技術的前提是對客戶切實有利?!?/P>

  盡管RX 70受到了市場的歡迎,但是該方案并沒有得到一致的贊同。Frank Mänken博士說,這種柴油電動叉車并不是一種替代產品,因為節(jié)省的運行費用并不足以抵消制造過程中增加的成本。對于他來說,更注重的是何時會出現切實滿足客戶利益的真正的復合驅動技術。在高能電池方面還有一個研發(fā)重點,即這種電池在成本和壽命方面必須繼續(xù)加以優(yōu)化。Alexander Reising也持有類似的看法:“現在還無法確定復合驅動技術何時會在叉車行業(yè)中實現突破。由于蓄電池的制造成本高而且壽命有限,目前尚缺少經濟效益?!钡?,如果燃料價格繼續(xù)上漲,那么這種狀況也會發(fā)生改變。

  希望寄托于氫能驅動裝置的系列生產,但是嚴格來說,可能尚需近十年的時間。氫氣幾乎可以無限使用,而且是可供使用的最清潔的能源,因為其在轉化為電能時釋放的基本都是水蒸汽。對于叉車來說,有兩種氫能驅動的基本方案供選擇:一種是和汽油機工作相似的氫氣發(fā)動機。Alexander Reising估計,氫氣發(fā)動機會成為柴油、動力煤氣和天然氣驅動裝置的替代品。另一種是氫氣燃料電池,這種電池目前正在漢堡機場的兩臺Still公司的拖車上做試驗。在此之前,Still公司已經于幾年前在慕尼黑機場用燃料電池叉車做過耐久試驗。

  叉車的新技術來自慕尼黑的Proton Motor Fuel Cell公司,該公司研發(fā)并制造工業(yè)用的燃料電池系統。Proton公司提供即插即用的燃料電池復合系統,這種系統在結構與接口上與牽引蓄電池相同,可以滿足叉車上的各種所需。據Proton公司的銷售部主管Joachim Kroemer博士說,這種系統適用于裝備牽引蓄電池并實行多班制工作的叉車。面對更換電池時耗時費力以及昂貴的充電費用問題,給燃料電池加氫大約只需1min?!澳壳拔覀冎饕?0V系統的高功率領域工作,”Kroemer在描述當前的研發(fā)方向時說,“但目前我們也把目光聚焦在向更低和更高的功率范圍拓展上。我們希望燃料電池復合驅動系統在E叉車中占有重要的份額,而且和內燃機相比也要有一定的競爭優(yōu)勢,因為功率向更高擴展是可以實現的?!痹谶@方面,Kroemer對“Triple Hybrid Fuel Cell Drive”寄予厚望:通過將燃料電池進行合理的組合,即一個用于分鐘級功率緩沖存儲、較小的中間緩沖存儲電池,和一個用于秒級功率緩沖存儲的Ultra-caps的組合,燃料電池只需采用目前用于中等功率的規(guī)格;而且制動能量也可以回收。以上這些優(yōu)點可以減少購置和運營費用。

圖3  Linde公司的產品營銷部主管Alexander Reising先生流體靜力傳動裝置的軸向柱塞泵前說:“對于倉儲叉車的發(fā)動機技術的研發(fā)遠遠沒有走到盡頭。與此同時,尋找替代燃料的工作仍在繼續(xù)。”

  與此相反,負載較小而且工作較少的叉車就不適于采用這種技術。而且,競爭對手還可以通過在像鋰離子電池這樣的新型電池基礎上提供替代供電來形成競爭。無論這些技術當中的哪一種獲得成功,都肯定會取決于價格。Kroemer目前對于燃料電池的成本目標大約為電池價格的兩倍。

  不過,無限利用氫氣,目前還有許多障礙需要克服。單是運輸就非常困難,“為了能夠順利地運輸氫氣,”Alexander Reising解釋說,“必須將其冷卻到-253℃以下,或者將其壓縮到700×105Pa的壓力之下?!背嗽谶\輸和加注時要保證安全,基礎設施目前也存在問題。加氫設備在德國仍屬罕見,而且非常昂貴。所以,只有為滿足極大型叉車團隊所需而建設基礎設施才是值得的。然而在聯邦政府的國家創(chuàng)新大綱范圍內,今后10年要大規(guī)模、廣泛推進氫氣技術和BZ燃料電池技術,這也將導致氫氣基礎設施方面供貨的明顯改善。

  2008年年初,Jungheinrich公司和Jülich研究中心共同制訂了采用直接甲醇燃料電池(DMFC)的Jungheinrich電動起重機方案調研。和基于氫氣能源的燃料電池相反,DMFC更適合小功率范圍內的使用,即千瓦級的倉儲叉車。如果經濟上的條件成立,據該研究中心稱,這項技術到2011或2012年即可系列地用于電動起重機和柴油叉車。這種電池具有許多優(yōu)點:叉車不必更換電池,幾分鐘內即可完成加油。此外,加油后的工作時間比電池容量長一倍。與氫氣昂貴復雜的基礎設施不同,加注甲醇的基礎設施可以迅速便宜地建造起來?!皩τ诩状嫉牟僮魍秃筒裼鸵粯雍唵巍!盝ungheinrich公司的基礎設備研發(fā)部主管Ralf Baginski解釋說。

  無論今后倉儲叉車采用何種驅動技術,對所有制造廠商來說,最終還是使用環(huán)境決定技術。驅動技術的改進目標依然是降低能耗,減少維護費用以及提高環(huán)境兼容性?!胺彩怯兄诠?jié)能的技術都會受到歡迎?!盝ürgen Wrusch這樣說。因為這樣不僅有利于環(huán)境保護,也保障了客戶的利益,將經濟與生態(tài)的兼顧性達到最佳。

  “努力的重點在于降低能耗和減少排放,同時延長使用壽命,提高功率和經濟效益?!?/EM>

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