• 非道路设备电动化的新兴解决方案
• 有望推动农机等难以电动化的设备的电动化进程
• 为设备制造商（OEMs）和租赁公司提供新的商业模式

非道路设备 – 如挖掘机和拖拉机，是目前最大型、功率要求高的设备种类之一，每台设备都耗电量大，并排放大量污染物。工程机械制造商已经推出了一些电动设备，以减少温室气体和其他污染物排放。由于设备的体积大且运行时间长，要实现这些设备的电动化是一项具有挑战性的任务，因为这需要非常大容量的电池以及持续且稳定的电网接入。

到目前为止，即使在相对积极致力于减少来自工程建设行业排放的市场中，电动机械的采用速度也非常缓慢。其中一个巨大挑战是使电动设备的运行时间能够达到柴油驱动设备的同等水平。与乘用车不同，工程机械的使用可能超过8个小时，在很多情况下，运行时间甚至会更长。

如果要让电动工程机械拥有相同的性能，就必须为其配备大型且昂贵的电池。然而，这样做不仅会使工程机械的成本高昂到令人无法承受，即便是在电力相较于柴油成本较低的情况下，设计工程机械以容纳如此巨大的电池也是一个难题（如电池的布置问题）。此外，电池充电需要耗费很长时间，这会导致设备在充电过程中无法正常工作，进而造成经济损失。

但是，是否存在一种解决方案，既能降低设备的成本，又能加快充电时间呢？

是否有企业正在研发“换电”解决方案？

换电并不是一个全新的概念。在乘用车市场，换电的发展道路坎坷（任何从事电动汽车行业的人都会记得Better Place的失败），尽管中国的汽车制造商正在努力创建一种生态系统。换电重卡在中国正在快速发展，成为重卡实现电动化的重要方案。

中国换电重卡销量

对于非道路领域，换电方案的萌芽可能有助于推动电动设备被更广泛的采用。许多制造商推出了换电设备：

Sandvik 生产了一款支持换电的电动地下装载机。该设备的电池组可以在 5 分钟内完成更换，不需要操作员离开设备。这使得电池可以在设备使用时充电，最大限度地减少了设备停止作业的时间。

小松（Komatsu）和本田（Honda）共同开发了一款微型挖掘机——PC05E-1，为PC01E-1的升级版。这款挖掘机由可更换的本田移动电源包（Honda Mobile Power Pack e,一个1千瓦时的小型电池组）提供动力，可以手动更换。这类设备适合进行小型基础工作，同时，由于其体积小，操作也非常方便。

ZQuip是Moog新成立的子公司，其换电解决方案可以集成到现有的柴油设备中，从而将其转换为电动设备。ZQuip能源模块是一种纯电动解决方案，适用于各种设备类型和行业。可更换和模块化的系统为设备作业场所创造了一个可持续的能源解决方案——该系统既可以作为设备的零排放动力系统，也可以作为能量存储系统，向作业场所的其他机械或设备供能（BESS）。换句话说，ZQuip能源模块为建筑工地提供了一种全生命周期的纯电动解决方案。

The Drever 120是由Traktorarvid Arvid Örde和瑞典RISE研究院共同开发的一种自动化农业机械。它具有模块化的换电系统，支持设备长时间作业。

Webasto和荷兰公司Electric Construction Equipment (E.C.E.)在2020年合作，将斗山（Doosan）挖掘机改装为使用可更换电池组的机型。ECE公司属于斗山设备经销商Staad集团。Webasto的电池组是模块化的，每台挖掘机都有两个可更换的“动力箱”，容量为140kWh。

荷兰的AGROMEC为拖拉机开发了一种换电解决方案。这款拖拉机配备了一个相对较小的车载电池——70kWh，能够为短期轻量工作提供足够的动力。可更换的140kWh电池组可以安装到到拖拉机的前部，以实现设备更长的运行时间和性能。该电池组由ECE/Webasto制造，其中几台拖拉机已在荷兰的农场和建筑工地上运行。

非道路设备的电动化是一项挑战，正如我们在一系列文章里写的那样，实际上，纯电动可能并不是该行业走向减排、零排的最终路线。然而，标准化的换电解决方案或将有助于真正推动纯电动设备的采用。

来源：AGROMEC

非道路设备采用换电模式的优势

设计并研发可换电的机械设备有许多优势。首先，电池组可以做得更小，甚至可以完全从设备中移除，从而大幅降低前期开发成本，并促进更广泛的采用——根据我们的调查，电动非道路设备的成本中有38%是电池。其次，操作员可以通过选择他们工作所需的电池组数量来管理成本，而不是在不常使用储存的能量的情况下购买非常大的电池。此外，与充电相关的问题——设备无法操作和工作——也得到了解决，因为电池组可以在5分钟内有效地进行更换。在不使用设备时，电池组也可以用于电网存储——无论是夜间还是淡季——这为操作员提供了额外的收入来源。最后，这很可能会成为租赁公司的丰厚利润的来源之一，因为它们可以为需要额外容量的用户提供电池组服务。

通过换电颠覆非道路市场

去年6月，我写了一篇关于电动工程机械将如何颠覆工程机械行业的文章。其中关键的推动因素之一是换电——它降低了设备成本并解决了与充电相关的问题。

如果说现在市场有什么变化的话，那就是对电动化带来颠覆性改变的需求变得更加强烈，但目前电动设备的部署量仍然相对较低。随着对生物和电子燃料的成本和可用性的担忧不断加剧，低排放和零排放的非道路设备可能需要进行更大规模的电动化，以满足严格的排放法规。

非道路设备换电是一个非常新兴的市场。虽然目前这一技术还没有任何公司带来可观的收入，但未来，我们认为换电应用在非道路领域仍然具有潜力。我们很期待何时能够看到换电设备在建筑工地和农场更普遍的应用。

了解非道路设备市场的更多，欢迎联系Alastair Hayfield.