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氫能首席觀察按：
氫燃料電池不僅適用于汽車，還可以用于船舶、火車、無人機、建筑機械等多種場景。
燃料電池挖掘機的研發(fā)和應(yīng)用過程體現(xiàn)了韓國政府推動氫能“產(chǎn)學(xué)研用”及配套標準建設(shè)的典型流程，值得借鑒。
氫燃料電池不僅適用于汽車，還用于船舶、火車、無人機、建筑機械等多種場景。尤其是在倉儲物流、受限空間建設(shè)等需要長時間 進行環(huán)保作業(yè)場景中，燃料電池裝備的作用尤為突出。
美國、日本等主要國家已在燃料電池叉車開發(fā)和應(yīng)用方面遙遙領(lǐng)先。
韓國2016年著手燃料電池叉車和挖掘機的商用化，2018年氫能經(jīng)濟路線圖提出要“培育以燃料電池叉車和挖掘機為中心的氫能建筑機械產(chǎn)業(yè)”，但由于認證、標準化和氫能基礎(chǔ)設(shè)施的限制，普及程度差強人意，但情況正在發(fā)生變化。
繼Gaon-cell開發(fā)出2種叉車用燃料電池動力系統(tǒng)后，磐漢工業(yè)開發(fā)出2噸級挖掘機用燃料電池動力系統(tǒng)，并在2019年完成了裝車驗證。
磐漢工業(yè)一直致力于開發(fā)各種燃料電池應(yīng)用場景，包括潛艇用燃料電池、建筑用燃料電池、建筑機械用燃料電池、加氫站等多個領(lǐng)域。
2016年5月-2019年9月，磐漢工業(yè)聯(lián)合韓國工程技術(shù)研究所、漢陽大學(xué)等單位聯(lián)合完成了 “2噸級建筑機械設(shè)備燃料電池動力系統(tǒng)”開發(fā)，確保了其在建筑機械用燃料電池系統(tǒng)術(shù)及燃料電池挖掘機領(lǐng)域的地位。
Gaon-cell 叉車用燃料電池系統(tǒng)
該課題以研發(fā)適用建筑工程現(xiàn)場使用的抗震、環(huán)保的15千瓦級燃料電池動力系統(tǒng)為目標，完成了15千瓦級(燃料電池8千瓦，動力電池7千瓦)燃料電池動力綜合模塊、抗震設(shè)計技術(shù)、燃料電池與電池混合動力優(yōu)化駕駛技術(shù)開發(fā)，并研制了燃料電池重型設(shè)備原型。
第一年度，制造燃料電池組原型，開發(fā)出電堆、電池、電源變換器、高壓氫罐、冷卻扇等核心零部件。
第二年度，通過優(yōu)化零部件完成局部模塊化，實現(xiàn)緊湊型燃料電池動力電池系統(tǒng)開發(fā)。同時，對挖掘機進行改造設(shè)計，根據(jù)建設(shè)現(xiàn)場燃料電池挖掘機的多種應(yīng)用工況，確定每種操作需要的動力系統(tǒng)響應(yīng)特性，并比較了現(xiàn)有柴油挖掘機和燃料電池挖掘機的能效。
第三年度，對燃料電池挖掘機基本性能和操作模式進行綜合評價，并通過工程現(xiàn)場應(yīng)用予以改善。隨后生產(chǎn)原型，并送美國國家工程機械研究所進行測試。
磐漢工業(yè)通過兩個原型改善了燃料電池系統(tǒng)的性能。最終定型為590×780×295mm，比主原型（610×900×374mm）更為精簡。系統(tǒng)效率為44.2％，每次充氫后的最長可工作9小時，電源和車輛部件的耐久性達到了大多數(shù)開發(fā)目標。與同等建筑設(shè)備（發(fā)動機類型）相比，實際車輛性能達到108％。
磐漢工業(yè)燃料電池挖掘機原型圖
當前，燃料電池挖掘機運行成本比柴油挖掘機便宜。柴油挖掘機每小時消耗燃料2.96L（4,144韓元），燃料電池挖掘機每小時消耗燃料4,736L（3,383韓元）。根據(jù)韓國政府發(fā)布的氫能發(fā)展路線圖，氫氣價格將從目前的8,000韓元/公斤下調(diào)到2022年6,000韓元/公斤，2030年4,000韓元/公斤，2040年3,000韓元/公斤。如此，燃料電池挖掘機的能源費用改善率到2022年將達到63%，到2030年將達到145%，到2040年將增至227%。
磐漢工業(yè)表示，通過此次課題開發(fā)有望提高燃料電池在各種重型設(shè)備上應(yīng)用的可能性。考慮到韓國建筑機械銷售額的60%以上來自海外，在裝備開發(fā)時可兼顧歐洲等發(fā)達國家的環(huán)保規(guī)定以擴大海外出口規(guī)模。
2020年開始
，公司將啟動為期4年的“14噸級氫燃料電池建筑機械裝備”課題研究（14噸級裝備在建筑現(xiàn)場使用頻率最高），開發(fā)中大型建筑機械用燃料電池動力系統(tǒng)平臺，并通過實車示范和長期測試奠定商業(yè)化基礎(chǔ)。
無獨有偶，現(xiàn)代汽車公司燃料電池業(yè)務(wù)部門、現(xiàn)代重工建筑設(shè)備研究院與現(xiàn)代摩比斯本周宣布聯(lián)合開發(fā)燃料電池工程機械裝備。
三方計劃在2021年前開發(fā)氫燃料電池挖掘機和氫燃料電池叉車原型，經(jīng)過運行示范后，2023年投入商用。其中，現(xiàn)代重工建筑設(shè)備研究院負責設(shè)計和制造氫燃料電池叉車和挖掘機，并將對開發(fā)的建筑機械進行綜合評估。現(xiàn)代重工在全球140個國家擁有540多個經(jīng)銷商網(wǎng)絡(luò)，在美國、歐洲、中國、印度、巴西和印度尼西亞設(shè)有子公司，有助于加速氫能源在工程機械領(lǐng)域的應(yīng)用。
雖然燃料電池挖掘機應(yīng)用前景可期，但在投入商用化之前尚需需要克服眾多困難。譬如需要持續(xù)對建筑機械特性和環(huán)境應(yīng)用進行技術(shù)開發(fā)和完善。
建筑裝備與汽車相比，在負載、控制特性、動力傳動和發(fā)動機運轉(zhuǎn)機制上均存在差異，同時工作環(huán)境惡劣，現(xiàn)場還會有震動和粉塵。
韓國政府除考慮對燃料電池挖掘機進行補貼外，還計劃通過核心技術(shù)研發(fā)搶占全球標準認證的先機。韓國國立技術(shù)研究所計劃以磐漢工業(yè)課題為基礎(chǔ)向國際電工委員會提交國際標準申請。這將是全球建筑機械領(lǐng)域首個燃料電池應(yīng)用標準，并且可以拓展應(yīng)用于農(nóng)業(yè)機械、物流及采礦機械。
?。▓D文信息來自磐漢工業(yè)和Gaon-cell）
