新能源叉车:前景光明但任重道远

不少叉车厂商已经开始研发新能源叉车,期盼国家对新能源叉车发展给予政策及补贴的支持。

近几年,随着国际石油价格的大幅攀升,新能源发展愈加成为国际能源领域的热点,各国都已经将其提升到国家发展战略的高度。车用新能源的普及,面临着多方面的挑战,如技术有待完善、研发以及使用成本过高等。而新能源叉车的推广,也有类似的境遇。不少叉车厂商已经开始研发新能源叉车,极少数厂商甚至试投放研究成果到市场,但由于多方面原因,反响不佳。总体来说,新能源叉车的产业化,尚需时日。

国际叉车巨头试产

近年来,在世界范围内对环境意识的提高的背景下,对二氧化碳的排放量减少和燃料费用降低的市场需求急速上升。就近几年叉车市场看来,电瓶车所占比例逐年增加。而且针对电瓶叉车的充电设备,以及连续工作时间等课题也是行业研究的热点。丰田已将混合动力技术已经成功运用在汽车和叉车上,而研制生产出世界第一台内燃式混合动力叉车——HYBRID。2009年12月,日本开始销售HYBRID燃料混合动力叉车。此款3.5吨HYBRID叉车具有柴油发动机、电动马达和HYBRID专门的电池组成。不仅保障了工作效率与同等的3.5吨柴油叉车一致,将柴油发动机、电动机和镍氢蓄电池组合在一起,二氧化碳的排放量和燃料的消耗量只有同等柴油车的50%左右。相比电瓶车的定时充电,HYBRID采用镍氢电池,氢燃料加入5分钟后立即使用。而且,因为燃料的不断补充,即使是放电后电压不断降低的电瓶也一样可以保持强劲动力,提高工作效率。特别是需要24小时运作的大型物流中心,燃料混合动力叉车的这种特长将格外受到欢迎。

一直以技术领先而闻名的林德叉车,已经成功研发了氢发动机、燃料电池和油电混合动力叉车,并在2008年的德国汉诺威工业博览会亮相。林德研发的世界第一台带涡轮增压的直喷式氢发动机叉车和燃料电池叉车,一种是直接将氢燃料注入内燃机燃烧,另一种是将氢通过燃料电池转化为电能驱动电机,两种方式的排放物都是纯水,作业时不产生任何污染,效率相比传统叉车可以提高30%-50%。汽车行业对新能源技术的应用,有望帮助建立液态氢的存储和运输体系,为该技术在叉车领域的推广推波助澜。林德开发的油电混合动力叉车,将内燃发动机、GES电动机系统与锂电池通过一套智能管理系统整合起来共同发挥效能,发动机在需要时自动启动,不需要时自动关停,刹车能量自动回收至锂电池动力互补,电池自动充电,该新能源叉车在大幅度减少排放的同时,能耗也可降低25%。这种新能源叉车有望在欧洲率先上市。

四类新能源叉车

现代清洁能源叉车一般可分为四类:燃气叉车、纯电动叉车、混合动力叉车以及燃料电池电动叉车。这些叉车的目前发展状况大体如下:

燃气叉车主要有液化石油气叉车(简称LPG)和压缩天然气叉车(简称CNG)。燃气汽车的二氧化碳排放量比汽油车减少90%以上,碳氢化合物排放减少70%以上,氮氧化合物排放减少35%以上,是目前较为实用的清洁能源叉车。美国市场作为世界最大的燃气叉车销售地,其中90%的1-3.5吨内燃叉车基本以美国EPA认证型的液化气闭环发动机作为配置。在欧洲30%以上的1-3.5吨叉车以液化气开环发动机作为配置。这些发达国家的燃气叉车成功的应用,主要是因为过去LPG的燃气成本低于柴油,眼下,同等热值的民用液化气成本不及柴油的50%。因此,今后中国市场发展空间非常大。为了适应环境保护的主方向,LPG叉车技术趋于成熟,尤其采用先进的机电技术后使其安全性和控制性得到很好的保证。

纯电动叉车指完全由动力蓄电池提供电力驱动的叉车,虽然它已有100多年的悠久历史,但一直以来由于受到特定工况和使用条件的影响,仅限于某些特定范围内应用,市场较小。最主要原因是由于各种类别的蓄电池,普遍存在价格高、寿命短、外形尺寸宽和重量大、充电时间长等严重缺点。铅酸电池由于太过笨重,充电时间长,在低端产品市场上有较强的竞争力和实用性。磷酸锂离子电池技术进步较快,它最有可能成为铅酸电池的竞争对手,率先成为高端电动车市场的主要动力电池,该技术亦批量化生产。

混合动力叉车指具备两个以上动力源,而其中有一个可以释放电能的叉车。混合动力叉车按混合方式不同,可分为串联式、并联式和混联式三种;按混合度(电机功率与内燃机功率之比)的不同,又可分为微混合、轻度混合和全混合三种。通常所说的混合动力一般是指油电混合动力,即燃料(汽油,柴油)和电能的混合。混合动力车是有电动马达作为发动机的辅助动力驱动车。

混合动力车的燃油经济性能高,而且行驶性能优越,混合动力车的发动机要使用燃油,而且在起步、加速时,由于有电动马达的辅助,所以可以降低油耗,简单地说,就是与同样大小的叉车相比,燃油费用更低。而且,辅助发动机的电动马达可以在启动的瞬间产生强大的动力,因此,车主可以享受更强劲的起步、加速。同时,还能实现较高水平的燃油经济性。

目前,我国若干叉车企业正在预研的混合动力叉车,大多采用ISG轻度混合或BSG微混合方案,主要是这二种方案的技术难度较小,生产成本较低。但是根据研究表明,混合动力叉车的节油率几乎与叉车功率的混合度和车辆的生产成正比上升。因此,从长远来看,研制全混合电动叉车是一种必然趋势。眼下美国的几家大叉车企业正在考虑采用LPG+电动混合的形式设计混合动力叉车。混合动力叉车项目在中国,已研制出的企业极少,多数还停留在预研层次。产品不但需要开发出来更具性价比,而且客户愿意采购买得起的产品才是有生命力的产品。

燃料电池电动叉车是现代电动叉车家族中后起之秀,是21世纪最有希望的一种车用新能源。新型的燃料电池是采用氢和氧化学反应直接转化为电能的装置,而排出的只是水,它具有零排放、高效率和资源可再生的巨大优点。近年,国际叉车界对燃料电池的研制,取得重大进展,现在可以说燃料电池在叉车上应用,不是什么技术层面上的困难,而是什么时候能实现大批量生产的问题。

液化石油气叉车的优势凸显

柴油发动机、汽油发动机和液化石油气发动机都属于内燃机,都是燃烧燃料后通过推动气缸内活塞做往返运动来将燃料中的化学能量转换成为驱动车辆前进的机械能量,因此三者的工作原理大体是相同的;电瓶叉车则是以化学能转变为机械能的形式。液化石油气发动机、汽油发动机与柴油发动机的最主要的区别在于燃料物理特性所引起的点火方式的区别,从而表现出各自不同的热效率、经济性等。仅从经济性的角度考虑,电动叉车最好,其次依次为液化石油气叉车、汽油叉车和柴油叉车。而电动叉车的工作时间短、充电时间长,一般不胜任多班制的工作(当然可以考虑采用2-4个电瓶组来解决问题);电瓶叉车只适用于工况好的路面,加速性和起动性明显差于内燃发动机;最为关键的是客户在现场为了避免电池组爆炸,还需要一个环境良好的充放电场地,并且需要定期补水,否则电池组的寿命将大为降低。如此比较其使用的限制,综合性价比在某些场合并不比LPG叉车更高;但如果用户不考虑充电时间并且用户现场工况非常好,则电动叉车是首选。

综合考虑,即便在经济利益的驱动下,叉车客户也会选择液化石油气叉车作为主要车型。以美国为例,4t以下的内燃叉车中90%是液化石油气叉车,而在中国却是柴油叉车占90%以上,两个市场反差很大。当然,中国的这种特殊情况也是其他国家在初期市场的必经阶段,究其原因是许多客户并不真正了解每种车型的真实性价比,但随着客户集体经济意识的提升,这种格局应该在不久的将来被迅速打破。

国外客户之所以喜欢使用液化石油气叉车,主要是因为其优点众多:排放好,许多食品行业都采用液化石油气叉车;有利于改善发动机的润滑状况,可延长发动机的使用寿命1倍以上;改善发动机的工作状况;降低燃料成本,以当今的油价计算,大约每日节约柴油成本的1/2,并且随着国家的燃油税政策的调整,经济效益显而易见;具有可靠的安全性;由于双燃料叉车备用两种燃料,使该型号叉车的工作时间提高1倍左右,有利于客户的多班工作制。

之后,便是需要考虑选择哪种品牌的液化石油气燃气系统。目前的国内品牌较多,由于在中国的销量非常小,一些叉车主机制造商并不十分关注这个领域,而国内多家知名叉车企业却走在这个行业的前端,他们紧跟一流国际叉车企业的潮流,采用美国IMPCO公司转换装置成功地开发了LPG叉车,历经10年的销售反馈信息,匹配性能优越。

美国IMPCO公司是世界叉车液化石油气装置的一流制造商,其产品取得了美国最权威机构UL认证。该公司的比例式混合器在任何工况下始终向发动机提供最佳空燃比的可燃混合气体,并备有自动可调式的活塞式燃气阀门。平时燃气阀门关闭,具有熄火自动断气,回火保护的特点;易启动、性能稳定、经济性强是IMPCO比例式混合器的特点。

燃料混合动力叉车将来的普及化还将涉及到作业场所是否配备补充燃料的设备,从车辆采购到基础设施,到整体成本能够帮助削减多少费用,最大限度的发挥优势也是大家所关心的内容。

长期以来,中国叉车市场内燃叉车的比例一直保持着80%,而更加环保的全电动叉车却只有20%,与欧洲市场的70%,甚至是全球市场的50%,都有很大的差距。而且国内的内燃叉车有以国产品牌为主,技术含量低,价格低。在欧洲,自2007年开始,叉车就开始强制执行欧洲第三阶段排放标准,但是在中国,第二阶段排放要到2010年10月执行,第三阶段标准的执行更是遥遥无期。因此,尽管人们的节能减排意识在加强,但市场首先要经历从内燃叉车到电动叉车主导,再到新能源叉车的一个更迭过程。

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