甲烷动力拖拉机(上)
纽荷兰T6.180甲烷动力拖拉机
今年10月,全球首款量产甲烷动力拖拉机——纽荷兰T6.180荣获意大利国际农机展(EIMA)“2022年度可持续拖拉机”大奖,此前其概念车在2019年德国国际农机展(Agritechnica)上被评选为“2020年可持续发展拖拉机”大奖。对这家从2006年起就发布“清洁能源领导者”(Clean Energy Leader)战略并于 2013 年推出首台甲烷为燃料的T6系列拖拉机原型机的品牌来讲,获奖应是名之所归---新能源拖拉机的探索之路漫长而艰辛,但其上下求索的精神似乎从未动摇。
一、甲烷及其作为拖拉机动力的意义
提到甲烷(Methane,分子式 CH4), 首先要说的是管道天然气,目前家用的管道天然气就含有87%的甲烷;其次是沼气,由农村废弃物、畜牧业废弃物、厨余垃圾或者能源作物经发酵提取,其甲烷含量65%左右。
您可能知道,管道天然气和沼气并不能直接用作拖拉机或卡车发动机的燃料,需要进行压缩(250Bar)或液化(-170℃)才能便于充罐和储存,否则一台150马力的拖拉机作业一天(10小时)需要消耗常压天然气360,000升,相当于5个40尺集装箱大小。另外,沼气需要提纯到含甲烷85%后(成为燃料级生物甲烷),再进行压缩或液化。
据有关权威机构研究,相比柴油,使用压缩或液化天然气,道路车辆可以减少11% 的温室气体(二氧化碳)排放,使用由城市厨余垃圾生产的生物甲烷,可减排二氧化碳81%,如使用由动物废弃物生产的生物甲烷,则可进一步减排181%。这个研究结果也同样适用于拖拉机等农业机械。
生物质能源利用示意图
值得一提的是,2018年4月,研究人员首次直接证明甲烷导致地球表面温室效应不断增加,其对全球变暖的影响仅次于二氧化碳。今年11月在英国召开的第26届联合国气候变化大会(COP26)上甲烷减排成为各国政要重点关注的对象,而农牧业废弃物以及城市垃圾的有效处理和利用,包括生物甲烷的燃料和电热利用,被认为是技术上可行的解决方案。
二、第一代和第二代甲烷动力拖拉机
2013年11月,纽荷兰推出第一代甲烷动力拖拉机样机,采用依维柯Daily 客车所用的3.5升139马力四缸F1C天然气发动机(扭矩542Nm), 产品型号为T6.140。先在意大利都灵的贝洛塔(La Bellotta)农场进行田间测试,后在南美的巴西开展相关试验。
第一代甲烷动力拖拉机T6.140
2015年6月推出的第二代甲烷动力拖拉机,以纽荷兰T6.175标准拖拉机为原型,采用FPT提供的175马力NEF6发动机(扭矩740Nm),产品型号T6.180,装备9个气罐的总容量为300升(52公斤)液化甲烷,相当于60升的柴油,在正常操作时可以为拖拉机提供大约半天的运行动力,而由柴油替换为甲烷后,除了与甲烷使用有关的部分,并不用改装拖拉机。
第二代甲烷动力拖拉机T6.180
据测算,第二代甲烷动力拖拉机节约20%-40%的燃料成本。在环保方面,其污染物排放量比标准的柴油拖拉机低80%,并可减少10%左右的二氧化碳等温室气体的排放;如使用生物甲烷,则可以进一步降低二氧化碳排放。这也是纽荷兰提出“能源独立农场”(Energy Independent Farm)概念的主要原因。
该甲烷动力拖拉机在欧洲近10个国家进行了田间试验和作业,并在巴西进行了适应性试验,证明其作业性能与普通柴油拖拉机一致,而运行成本有不同程度的降低(取决天然气与柴油的价格差)。
T6.180甲烷动力拖拉机气罐位置图
为了推广其“清洁能源”理念,纽荷兰在2015年米兰世界博览会上,设立了“可持续农业展馆”(The Sustainable Farm Pavilion),展示农机化在农业可持续发展方面发挥的作用。甲烷拖拉机被置于展馆的屋顶,通过身临其境的互动体验,观众深入了解了农业和机械化在食品供应链中的重要性。
可持续农业展馆