在建筑行业，关于未来电力系统的争论通常被描述为柴油、电池电力和氢能技术之间的竞争。
世界上一些最重型的建筑设备都由康明斯发动机提供动力。事实上，前进的道路比早期的预测要复杂得多。
在非公路领域，制造商和车队所有者如今面临着诸多挑战，包括区域性法规和基础设施发展不平衡，以及高度专业化的机械应用。
在这种环境下，灵活性正成为长期动力系统规划的核心主题。
一个备受关注的概念是燃料无关的发动机平台——一种通用的发动机架构，旨在适应多种燃料类型，同时保持性能特性和操作简便性。
康明斯非公路动力总成工程高级总监杰里米·哈辛认为，这种方法比任何单一技术解决方案都能更准确地回答建筑行业提出的问题。
哈辛表示：“像康明斯HELM（高效低排放多燃料发动机）这样的燃料无关型发动机，在设计之初就考虑到了燃料的灵活性。这一理念旨在满足客户在动力系统发展历程中所处的不同阶段的需求。”
为什么灵活性对非公路动力至关重要
康明斯非公路动力总成工程高级总监杰里米·哈辛与公路车辆行业（其车辆工况和运行环境相对标准化）不同，非公路设备涵盖了多种机器类型和运行条件。这给任何试图推行通用过渡策略的尝试都带来了巨大挑战。
“非公路用车市场是我们所服务市场中最复杂、最分散的，”哈辛说。“仅康明斯一家就服务于数百家原始设备制造商，每家制造商都有自己的应用，其中许多应用都高度专业化。”
“考虑到这些事实，认为一刀切的方法——甚至大多数方法——都能被市场接受，是不现实的。”
与燃料无关的架构旨在通过整合来自一个大致通用的发动机平台的多种燃料变体来应对这一挑战。
简单来说，发动机的下部基本保持不变，而空气处理、燃油输送和后处理等系统则根据不同的燃料进行调整。
根据市场需求和基础设施准备情况，考虑的燃料可能包括先进柴油、天然气、汽油和氢气。
对于原始设备制造商 (OEM) 而言，这有可能降低工程复杂性，并有助于保护对现有机器平台和传动系统布局的投资。
“这一概念旨在让OEM厂商的工作更轻松，”哈辛说，“使他们能够利用从飞轮往后的通用传动系统部件。”
替代燃料的基础设施挑战
尽管关于替代燃料的讨论声浪日益高涨，但其在建筑行业的应用仍然不均衡。在许多地区，配套基础设施的匮乏仍然是最大的障碍。
哈辛表示：“最终用户面临着真实而重大的基础设施成熟度挑战，必须解决这些挑战才能以任何有意义的方式有效地推出这些解决方案。”
下一代X15发动机将基于康明斯HELM平台打造。他还补充说，建筑业面临的挑战尤为严峻，因为机械经常在临时或偏远工地作业，而专用加油系统却难以获得。
因此，他预计这种技术会首先在更可控的运行环境中得到应用。
他解释说：“封闭的生态系统——例如海港——是需求可能最先出现的领域，因为它们在专门的地点拥有被圈养的人口。”
“使用更多移动式设备的普通建筑工地，除了柴油以外，其他燃料的供应将面临更大的挑战。”
正是基于这种现实，先进的柴油技术以及可再生能源和可直接替代的生物燃料（如HVO）将继续在任何脱碳讨论中发挥重要作用。
哈辛表示：“先进柴油设备很难被替代。之前提到的许多基础设施建设项目都将依赖先进柴油设备才能完成。”
替代燃料能否达到柴油发动机的性能？
对于建筑车队而言，脱碳目标虽然越来越重要，但不太可能掩盖机器生产率的重要性。
当然，设备还必须能够提供重型应用所需的扭矩、瞬态响应和正常运行时间。
这就造成了重要的工程权衡。
“如果你将某个发动机平台的柴油发动机峰值扭矩曲线与氢气发动机的扭矩曲线进行比较，你会发现氢气发动机的性能有所下降，”哈辛说道。“对于对瞬态响应要求很高的应用来说，非柴油发动机很难与之匹敌。”
因此，挑战不仅在于能否使用不同的燃料，还在于能否确保这些燃料能够满足现实世界中的运行要求。
哈辛说：“最终用户关心的是能否完成工作。至于他们在使用机器完成工作时的感受，则是我们努力优化的方向。”
康明斯公司的一名代表在现场与客户会面。与此同时，总拥有成本正日益成为一个重要的考量因素。尽管替代燃料技术不断发展，但这些平台的规模和可负担性很可能决定其普及速度。
“归根结底，撇开激励措施不谈，从总拥有成本的角度来看，技术必须可行，才能确保最终用户的盈利能力不受影响，”哈辛解释道。
如今OEM厂商需要考虑哪些因素
大规模采用与燃料无关的系统可能还需要几年时间，但目前已鼓励原始设备制造商在开发新的机器平台时考虑其未来的封装要求。
哈辛说：“他们应该考虑到会影响未来底盘改装的因素。重型机械的金属部件不容易更换，而且模具也很昂贵。”
虽然不同燃料的发动机缸体尺寸可能基本相当，但燃料储存要求可能会有很大差异。
哈辛说：“再来比较一下柴油和同等功率的氢燃料解决方案。氢燃料所需的油箱容积大约是柴油的八倍。”
这就引出了更多关于机器架构、加油间隔和运营物流的问题——这些都是原始设备制造商在设计阶段越来越需要考虑的因素。
燃料选择、车队规划和未来法规
虽然“燃料无关性”一词可能暗示着可互换性，但哈尔辛明确表示，单个机器的设计目的并非在运行过程中切换燃料。
从小型装载机到重型起重机，再到矿用卡车，康明斯的动力技术应用范围十分广泛。“需要明确的是，”他说道，“就单台机器而言，燃料无关性的概念并不适用。康明斯 HELM 平台提供的解决方案可以灵活适应不同的燃料类型，但实际上一台机器是无法互换的。”
相反，其价值在于帮助行业为长期的不确定状况（包括监管和市场方面）做好准备。
“这些发动机可以让车队所有者进行未来规划，以满足某些混合用车要求，”哈辛说。
对于许多汽车制造商而言，随着世界各地区域排放法规的发展速度各不相同，这些长期选择可能会变得更加重要。
过渡较为渐进，而非突然转变。
尽管业界对替代燃料和电气化给予了高度关注，但哈尔辛预计，在不久的将来，整体建筑能源结构不会发生巨大变化。
“总体而言，我预计未来几年的能源结构将与目前的格局非常相似，”他说道，“尽管可能在某些领域情况并非如此。”他以中国国内市场电动轮式装载机的快速增长为例。
事实上，如今的建筑行业正处于一个不再以技术确定性为导向，而是更加注重保持选择的阶段。
在这种情况下，与燃料无关的平台可能与其说是一种临时的权宜之计，不如说是一种承认未来能源格局不会由单一解决方案主导的观念。
“随着技术的进步和规模化，它们开始变得更加适用于非公路应用，”哈辛说道，他总结道，“康明斯的重点仍然是在市场需要的时候提供可靠的动力解决方案。”
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本文由 KHL 内容工作室与康明斯专家合作撰写。
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所有图片均由康明斯公司提供
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