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氫能首席觀察按：
氫燃料電池不僅適用于汽車，還可以用于船舶、火車、無人機(jī)、建筑機(jī)械等多種場(chǎng)景。
燃料電池挖掘機(jī)的研發(fā)和應(yīng)用過程體現(xiàn)了韓國(guó)政府推動(dòng)氫能“產(chǎn)學(xué)研用”及配套標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)的典型流程，值得借鑒。
氫燃料電池不僅適用于汽車，還用于船舶、火車、無人機(jī)、建筑機(jī)械等多種場(chǎng)景。尤其是在倉儲(chǔ)物流、受限空間建設(shè)等需要長(zhǎng)時(shí)間 進(jìn)行環(huán)保作業(yè)場(chǎng)景中，燃料電池裝備的作用尤為突出。
美國(guó)、日本等主要國(guó)家已在燃料電池叉車開發(fā)和應(yīng)用方面遙遙領(lǐng)先。
韓國(guó)2016年著手燃料電池叉車和挖掘機(jī)的商用化，2018年氫能經(jīng)濟(jì)路線圖提出要“培育以燃料電池叉車和挖掘機(jī)為中心的氫能建筑機(jī)械產(chǎn)業(yè)”，但由于認(rèn)證、標(biāo)準(zhǔn)化和氫能基礎(chǔ)設(shè)施的限制，普及程度差強(qiáng)人意，但情況正在發(fā)生變化。
繼Gaon-cell開發(fā)出2種叉車用燃料電池動(dòng)力系統(tǒng)后，磐漢工業(yè)開發(fā)出2噸級(jí)挖掘機(jī)用燃料電池動(dòng)力系統(tǒng)，并在2019年完成了裝車驗(yàn)證。
磐漢工業(yè)一直致力于開發(fā)各種燃料電池應(yīng)用場(chǎng)景，包括潛艇用燃料電池、建筑用燃料電池、建筑機(jī)械用燃料電池、加氫站等多個(gè)領(lǐng)域。
2016年5月-2019年9月，磐漢工業(yè)聯(lián)合韓國(guó)工程技術(shù)研究所、漢陽大學(xué)等單位聯(lián)合完成了 “2噸級(jí)建筑機(jī)械設(shè)備燃料電池動(dòng)力系統(tǒng)”開發(fā)，確保了其在建筑機(jī)械用燃料電池系統(tǒng)術(shù)及燃料電池挖掘機(jī)領(lǐng)域的地位。
Gaon-cell 叉車用燃料電池系統(tǒng)
該課題以研發(fā)適用建筑工程現(xiàn)場(chǎng)使用的抗震、環(huán)保的15千瓦級(jí)燃料電池動(dòng)力系統(tǒng)為目標(biāo)，完成了15千瓦級(jí)(燃料電池8千瓦，動(dòng)力電池7千瓦)燃料電池動(dòng)力綜合模塊、抗震設(shè)計(jì)技術(shù)、燃料電池與電池混合動(dòng)力優(yōu)化駕駛技術(shù)開發(fā)，并研制了燃料電池重型設(shè)備原型。
第一年度，制造燃料電池組原型，開發(fā)出電堆、電池、電源變換器、高壓氫罐、冷卻扇等核心零部件。
第二年度，通過優(yōu)化零部件完成局部模塊化，實(shí)現(xiàn)緊湊型燃料電池動(dòng)力電池系統(tǒng)開發(fā)。同時(shí)，對(duì)挖掘機(jī)進(jìn)行改造設(shè)計(jì)，根據(jù)建設(shè)現(xiàn)場(chǎng)燃料電池挖掘機(jī)的多種應(yīng)用工況，確定每種操作需要的動(dòng)力系統(tǒng)響應(yīng)特性，并比較了現(xiàn)有柴油挖掘機(jī)和燃料電池挖掘機(jī)的能效。
第三年度，對(duì)燃料電池挖掘機(jī)基本性能和操作模式進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，并通過工程現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用予以改善。隨后生產(chǎn)原型，并送美國(guó)國(guó)家工程機(jī)械研究所進(jìn)行測(cè)試。
磐漢工業(yè)通過兩個(gè)原型改善了燃料電池系統(tǒng)的性能。最終定型為590×780×295mm，比主原型（610×900×374mm）更為精簡(jiǎn)。系統(tǒng)效率為44.2％，每次充氫后的最長(zhǎng)可工作9小時(shí)，電源和車輛部件的耐久性達(dá)到了大多數(shù)開發(fā)目標(biāo)。與同等建筑設(shè)備（發(fā)動(dòng)機(jī)類型）相比，實(shí)際車輛性能達(dá)到108％。
磐漢工業(yè)燃料電池挖掘機(jī)原型圖
當(dāng)前，燃料電池挖掘機(jī)運(yùn)行成本比柴油挖掘機(jī)便宜。柴油挖掘機(jī)每小時(shí)消耗燃料2.96L（4,144韓元），燃料電池挖掘機(jī)每小時(shí)消耗燃料4,736L（3,383韓元）。根據(jù)韓國(guó)政府發(fā)布的氫能發(fā)展路線圖，氫氣價(jià)格將從目前的8,000韓元/公斤下調(diào)到2022年6,000韓元/公斤，2030年4,000韓元/公斤，2040年3,000韓元/公斤。如此，燃料電池挖掘機(jī)的能源費(fèi)用改善率到2022年將達(dá)到63%，到2030年將達(dá)到145%，到2040年將增至227%。
磐漢工業(yè)表示，通過此次課題開發(fā)有望提高燃料電池在各種重型設(shè)備上應(yīng)用的可能性?？紤]到韓國(guó)建筑機(jī)械銷售額的60%以上來自海外，在裝備開發(fā)時(shí)可兼顧歐洲等發(fā)達(dá)國(guó)家的環(huán)保規(guī)定以擴(kuò)大海外出口規(guī)模。
2020年開始
，公司將啟動(dòng)為期4年的“14噸級(jí)氫燃料電池建筑機(jī)械裝備”課題研究（14噸級(jí)裝備在建筑現(xiàn)場(chǎng)使用頻率最高），開發(fā)中大型建筑機(jī)械用燃料電池動(dòng)力系統(tǒng)平臺(tái)，并通過實(shí)車示范和長(zhǎng)期測(cè)試奠定商業(yè)化基礎(chǔ)。
無獨(dú)有偶，現(xiàn)代汽車公司燃料電池業(yè)務(wù)部門、現(xiàn)代重工建筑設(shè)備研究院與現(xiàn)代摩比斯本周宣布聯(lián)合開發(fā)燃料電池工程機(jī)械裝備。
三方計(jì)劃在2021年前開發(fā)氫燃料電池挖掘機(jī)和氫燃料電池叉車原型，經(jīng)過運(yùn)行示范后，2023年投入商用。其中，現(xiàn)代重工建筑設(shè)備研究院負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)和制造氫燃料電池叉車和挖掘機(jī)，并將對(duì)開發(fā)的建筑機(jī)械進(jìn)行綜合評(píng)估?，F(xiàn)代重工在全球140個(gè)國(guó)家擁有540多個(gè)經(jīng)銷商網(wǎng)絡(luò)，在美國(guó)、歐洲、中國(guó)、印度、巴西和印度尼西亞設(shè)有子公司，有助于加速氫能源在工程機(jī)械領(lǐng)域的應(yīng)用。
雖然燃料電池挖掘機(jī)應(yīng)用前景可期，但在投入商用化之前尚需需要克服眾多困難。譬如需要持續(xù)對(duì)建筑機(jī)械特性和環(huán)境應(yīng)用進(jìn)行技術(shù)開發(fā)和完善。
建筑裝備與汽車相比，在負(fù)載、控制特性、動(dòng)力傳動(dòng)和發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)機(jī)制上均存在差異，同時(shí)工作環(huán)境惡劣，現(xiàn)場(chǎng)還會(huì)有震動(dòng)和粉塵。
韓國(guó)政府除考慮對(duì)燃料電池挖掘機(jī)進(jìn)行補(bǔ)貼外，還計(jì)劃通過核心技術(shù)研發(fā)搶占全球標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證的先機(jī)。韓國(guó)國(guó)立技術(shù)研究所計(jì)劃以磐漢工業(yè)課題為基礎(chǔ)向國(guó)際電工委員會(huì)提交國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)申請(qǐng)。這將是全球建筑機(jī)械領(lǐng)域首個(gè)燃料電池應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)，并且可以拓展應(yīng)用于農(nóng)業(yè)機(jī)械、物流及采礦機(jī)械。
?。▓D文信息來自磐漢工業(yè)和Gaon-cell）
