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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化為有用功的方法，已經(jīng)從 19 世紀早期的簡單專利和設計中得到了改進，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

對未來石油供應的擔憂并不是什么新鮮事，對污染的擔憂也不是什么新鮮事。

今天，這種成熟的技術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，但它們在非道路領域還遠未結束使命，在非道路領域，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。

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設施，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。

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。它愉快地與氧氣結合形成水并在此過程中釋放能量。

這兩種元素的結合可能會出現(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用，尤其是與電力驅(qū)動的結合。

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)動機設計的替代燃料

DLG 總結了對各種燃料選擇的審查，并指出“在可預見的未來，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)動機更能適應不同的燃料。

燃料靈活性至關重要

據(jù) DLG 稱，除了提高功率密度之外，“供應商還非常關注其發(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)動機設計的發(fā)動機供應商，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。