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物料搬运设备中的氢燃料电池

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25 六月 2024

丙烷是叉车最常用的燃料之一。在最近一次关于丙烷汽车燃气的发动机技术论坛网络研讨会上,丙烷教育与研究中心 (PERC) 的加文·黑尔表示,美国约有 60 万台叉车使用丙烷作为燃料。

然而,电动叉车正在取得进展。非营利组织CALSTART的雅各布·惠特森援引2021年的市场调查数据指出,到2029年底,美国将售出近25万台电池驱动的电动叉车。

氢燃料电池电动叉车也正在迅速发展。美国能源部发言人通过电子邮件表示,目前全美已部署超过6万台此类叉车。根据能源部2018年11月发布的《当月事实》 ,这一数字较2万台有所增长。

物料搬运种类

而且不仅仅是叉车。氢燃料电池正在逐步应用于各种物料搬运解决方案。

一台燃料电池电动顶部拣选式集装箱搬运车正在加利福尼亚州洛杉矶港作业。(图片:Hyster)

海斯特公司全球技术解决方案总裁卢西恩·罗布鲁克通过电子邮件表示:“虽然像氢燃料电池(HFC)或锂离子电池这样的先进电力来源,对于叉车等小型、轻型设备而言,其应用通常更为成熟,但值得注意的是,氢燃料电池在其他类型的物料搬运设备(例如港口常用的集装箱搬运设备)中的应用也在不断增长。”

“事实上,使用集装箱装卸设备的应用领域是氢燃料电池最具潜力的领域之一,”他说道。这主要是因为这类机器负载能力强,而且几乎需要全天候不间断运行。

燃料电池电动汽车 (FCEV) 与纯电动汽车 (BEV) 对比

罗布鲁克表示,在物料搬运应用中,选择燃料电池电动汽车(FCEV)而非纯电动汽车(BEV)需要考虑多种因素。这些因素包括能源来源、车队规模、运行时间、可用空间、可持续发展目标以及监管环境。

“不过,总的来说,充电所需时间和设备充满电后可运行的时间历来都是高容量、高负荷循环应用中电池电力面临的主要挑战,”罗布鲁克说。

例如,他表示,对于工作周期相当于几个八小时轮班的内燃机驱动作业,改用电池电动解决方案可能意味着需要投资额外的叉车,以应对因电池充电而必须暂时停止使用的机器。

罗布鲁克说:“另一方面,燃料电池不需要充电。操作人员只需像给内燃机加油一样,给氢气罐加注氢气即可。”

他还补充说,电池电动机械的创新使得叉车在需要充电之前可以连续运行整整八个小时。

罗布鲁克说:“对于不需要卡车在多个班次中持续运行的运营,或者能够容纳更大卡车车队的运营来说,电池电动卡车可能是一个不错的选择。”

表单占位符

电网稳定性

然而,电池供电设备面临的另一个挑战是电网,Robroek 表示,这需要对当地电网的稳定性进行评估。

他说:“普通家庭每天用电量为29.5千瓦时。相比之下,每天为100辆集装箱装卸车的260千瓦时电池组充电一次,就需要超过2万千瓦时——如此巨大的需求可能会使电网超负荷运转。”

罗布鲁克表示,规模较小的车队,再加上可以在夜间充电或采取错峰充电计划,可能不会造成太大问题,尤其是在电网运行良好的情况下。

燃料基础设施

罗布鲁克表示,燃料电池电动汽车的加氢需要现场加氢站,并且根据公司的氢气采购策略,还需要储氢设施。

他说:“氢燃料可以运送到储存和加氢站,也可以在现场制取。一个运营单位的氢气用量是决定哪种氢气来源方式最合适的关键因素。”

罗布鲁克表示,例如,如果只是为一辆车加氢,企业可以选择小批量订购氢气罐组,大批量订购管束式拖车。但是,一旦日用氢量超过800公斤,或者运输距离成为问题,现场制氢就显得更有意义了。

罗布鲁克表示:“关于氢燃料的处理和储存,操作人员必须将其储存在安全、清洁、干燥的场所,并参考操作手册或维修手册了解正确的储存温度和环境条件。操作人员还必须消除储存区域25英尺范围内的所有火源,并且不得在储存区域25英尺范围内进行任何需要明火的热作业。”

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