天然氣的應(yīng)用現(xiàn)在是越來越廣泛了，天然氣作為動力的好處不多說了，經(jīng)濟、環(huán)保等等。天然氣在汽車行業(yè)已基本成熟了，普及率只取決于一些外部因素。而在工程機械領(lǐng)域，雖然已有廠家推出了天然氣裝載機，但目前未形成氣候。總的來講，工程機械完全依賴柴油動力。
為什么天然氣這么好的替代能源在工程機械領(lǐng)域難以推廣，有多方面的原因，一方面和汽車相比，工程機械里履帶式車輛居多，不適合天然氣集中加注的特點，即使是輪式車輛也往往因為工作場地的因素而遠離商用加注站，有時需要自行建設(shè)加注站，而這需要設(shè)備達到一定規(guī)模。另一方面，工程機械對動力的要求比汽車要高，現(xiàn)在主流的天然氣發(fā)動機技術(shù)在熱效率、動力性、扭矩等方面較同等排量的柴油機仍有差距。
但今年出現(xiàn)了一些新的動向。3月，濰柴動力發(fā)布了中國首款大功率缸內(nèi)高壓直噴壓燃式(HPDI)天然氣發(fā)動機，而這臺發(fā)動機的關(guān)鍵技術(shù)來源于全球領(lǐng)先的加拿大西港創(chuàng)新公司。HPDI發(fā)動機的工作原理是，活塞壓縮行程上止點前預(yù)噴入5%柴油，形成火焰。之后，壓縮天然氣以300Bar的壓力噴射到火焰中，成為燃燒的主要燃料。由于HPDI發(fā)動機的運行方式跟柴油機十分相似，高壓直噴噴嘴也是根據(jù)柴油高壓共軌噴射發(fā)動機的形式來設(shè)計，因此，它的功率和扭矩達到了柴油機的水平，比點燃式氣體發(fā)動機高出20%;其熱效率與柴油機相同，比點燃式氣體發(fā)動機的氣耗低20%-25%。無疑，這套裝置比較復(fù)雜，帶來成本的上升，柴油的預(yù)噴和天然氣的直噴涉及到兩套系統(tǒng)的配合，對電控系統(tǒng)的精確性要求很高，其成熟度與可靠性還有待驗證。但同時也帶來一個好處，就是可以無縫切換為柴油動力。
緊接著在6月初，卡特彼勒宣布將與西港創(chuàng)新共同開發(fā)非公路領(lǐng)域的天然氣發(fā)動機。根據(jù)雙方的協(xié)議，雙方將共同發(fā)展天然氣燃料系統(tǒng)，將西港創(chuàng)新的HPDI技術(shù)結(jié)合到卡特彼勒的發(fā)動機上?？ㄌ乇死諏榘l(fā)展計劃提供資金，產(chǎn)品進入市場后西港公司將參與關(guān)鍵零部件的供應(yīng)。雙方希望此舉能改變游戲規(guī)則，使卡特彼勒成為首個提供大功率天然氣發(fā)動機的廠商，開辟全新的市場機會。雙方將首先發(fā)展大型礦用卡車和鐵路機車使用的發(fā)動機，隨后會應(yīng)用于電力、工業(yè)、機械、船舶和石油等領(lǐng)域中使用的非公路發(fā)動機……
實際上，卡特彼勒本來就有天然氣發(fā)動機，收購不久的曼海姆公司也擅長天然氣發(fā)動機，但都沒有HPDI技術(shù)，這些發(fā)動機一般用于發(fā)電機組。
9月的MINExpo展會上，卡特彼勒再次確認(rèn)了其LNG天然氣動力產(chǎn)品計劃，根據(jù)計劃，三款大型礦用卡車(即Cat793、795和797)以及旗下ProgressRailServices的子公司EMD生產(chǎn)的機車將首先使用LNG發(fā)動機?？ㄌ乇死崭邔油嘎?，這些大型卡車和機車目前處于早期開發(fā)階段，并預(yù)計在五年內(nèi)上市。
除了提供全新LNG產(chǎn)品外，卡特彼勒和EMD還在開發(fā)改裝解決方案，以便滿足選擇對現(xiàn)有礦用卡車和機車進行改裝以使用天然氣的客戶的需求。
為什么卡特彼勒選擇大型礦用卡車和EMD的機車首先應(yīng)用天然氣技術(shù)呢，筆者分析，首先，這幾款車型都是能源消耗大戶，使用天然氣節(jié)能效果明顯;其次，都是輪式車輛，而且通常是多臺使用，容易形成規(guī)模，可以攤薄加注站的成本;第三，這幾款車型都是卡特的主打車型，更能確立卡特在市場上的優(yōu)勢地位。
幾乎與MINExpo同時，在休斯頓舉行的大功率天然氣應(yīng)用會議上，卡特彼勒公布了其天然氣戰(zhàn)略，稱其大型發(fā)動機將全面轉(zhuǎn)向天然氣，并將生產(chǎn)更多的天然氣發(fā)動機及使用天然氣的設(shè)備。業(yè)界對卡特彼勒將賭注押在天然氣上的做法稱為“卡特彼勒擁抱天然氣”。
促使卡特彼勒作出重大決定的因素包括，與西港創(chuàng)新的合作使技術(shù)得到保障，卡特認(rèn)為天然氣的價格對用戶有足夠的吸引力，而全球天然氣儲量豐富也是一個主要的推動因素，現(xiàn)今美國的能源政策正是大力開發(fā)頁巖氣資源。
卡特彼勒這一次又走到前面去了，實際上，康明斯跟西港創(chuàng)新也有一個合資公司，專門生產(chǎn)天然氣發(fā)動機。西港創(chuàng)新曾想把HPDI技術(shù)引入合資公司，但康明斯沒有采用。如果沒有意外的話，5年后卡特首批天然氣礦用卡車將面世。其他廠商會坐以待斃嗎，恐怕不會，他們會自行研發(fā)或者找合作伙伴，畢竟誰也不想錯過天然氣這一班車。如果卡特彼勒再次引領(lǐng)風(fēng)潮，帶動一批發(fā)動機廠商進入天然氣領(lǐng)域，形成規(guī)模，再加上相關(guān)配套的完善，那么天然氣時代就真的來臨了。
天然氣時代來臨的速度到底有多快現(xiàn)在還不能確定，但肯定會帶動一系列相關(guān)產(chǎn)業(yè)。相信這個產(chǎn)業(yè)做大后會出現(xiàn)方便、安全的現(xiàn)場加注方法，讓挖掘機這樣不方便的設(shè)備也能用上便宜的天然氣。
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