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非公路机械（例如挖掘机和拖拉机）是世界上最大、最强大的机器之一，每台机器需要大量电力并产生大量污染。非公路机械制造商开发了电动模型来减少温室气体排放和其他污染物。考虑到这些机器的尺寸和运行时间，它们很难电气化，因为它们需要非常大的电池并定期接入电网。

即使在减少建筑排放方面相对进步的市场，迄今为止采用电动汽车的速度也较为缓慢。一个关键挑战是，电动机的运行时间与柴油发动机相同。与乘用车不同，非公路机械每天的使用时间可以超过8小时，在很多情况下甚至更长。

为了达到电动机的同等性能，需要非常大且昂贵的电池。这不仅增加了机器的成本（即使电力成本低于柴油），而且设计配备超大电池的机器也很困难。让机器停止并完成所需的工作以及为电池充电都需要很长时间，所有这些都导致操作员花费大量金钱来处理这些问题。但是，有没有一种解决方案，既能降低机器成本，又能加快充电时间呢？

电池更换并非新概念。在乘用车市场，它的发展历史并不明朗（任何涉足电动汽车行业的人都会记得Better Place的失败），尽管中国汽车制造商正在努力打造一个生态系统。在重型卡车市场，中国是一个正在增长的市场，成千上万的卡车已经支持电池更换。

对于非公路用车，电池更换解决方案已然出现，有可能推动电动机的更广泛应用。这些解决方案包括：Tvek 生产的支持电池更换的电池电动地下装载机。该车辆的电池组可在 5 分钟内更换，无需操作员离开车辆，从而允许在车辆行驶时为电池充电，并最大限度地减少机器不拖运岩石的时间。小松和本田联合开发了一款小型挖掘机 PC05E-1，这是 PC01E-1 的缩小版。它由可更换的 Honda Mobile Power Pack e（一个小型 1 kWh 电池组）供电，可手动更换。这种类型的机器适用于小型地面作业，并且由于其尺寸，机动性很强。

ZQuip（穆格新成立的子公司）提供电池更换解决方案，可集成到现有的柴油机械中，将其转换为电力。ZQuip 能源模块是一种电池供电的解决方案，与设备和行业无关。这款可互换的模块化系统为施工现场打造了可持续的能源解决方案，既可作为机器的零排放动力系统，又可作为电池储能系统 (BESS)，为施工现场的其他机械或设备提供电力。

荷兰AGROMEC公司开发了一种用于农业拖拉机的电池更换解决方案。这些拖拉机配备了相对较小的车载电池（70千瓦时），足以满足短距离轻载作业和电池组使用的需求。拖拉机前部可安装一个可更换的140千瓦时电池组，从而延长使用寿命。该电池组由ECE/Webasto制造，目前已有多台拖拉机在荷兰的农场和建筑工地投入使用。农业设备的电气化充满挑战，事实上，电动解决方案可能并非行业最终选择的方向。然而，标准化的电池更换解决方案或许有助于推动真正的应用，并说服农民进行更换。

配备可更换电池的工程机械拥有诸多优势。电池组可以做得更小，甚至可以完全从机械中移除，从而显著降低前期成本，并促进更广泛的应用。电池占电动非公路机械成本的38%。操作员可以通过选择工作所需的电池组数量来控制成本，而不是在很少需要所有存储能量的情况下购买非常大的电池。

此外，由于电池组只需5分钟即可高效更换，因此消除了与充电相关的问题（例如车辆无法运行）。当车辆不运行时（无论是夜间还是淡季），电池组可用于电网储能，为运营商带来额外的收入来源。最终，这很可能成为租赁公司丰厚的收入来源，因为他们可以向需要额外容量的用户提供电池组服务。

值得注意的是，电动建筑设备有可能通过电池更换颠覆建筑设备行业。随着人们对生物燃料和电子燃料成本和供应的担忧日益加剧，低排放和零排放的非公路设备可能需要实现电动化，以满足严格的排放法规。非公路电池更换虽然是一个新兴市场，但潜力巨大。随着非公路电池更换越来越被公众接受，我们预计未来几年非公路电池市场份额将发生转变。

来源：机械情报站