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农业机械电动化发展探讨

2019-10-17 11:53 来源:农业机械论文 人参与在线咨询

当今社会,能源紧缺现象日益严重。由于石油等一级能源的不可再生,外加传统燃油动力农业机械排放的尾气会对环境产生严重的污染,所以,我们迫切需要开发出新的能源方式替代传统的能源方式为农业机械提供动力。研发节源、少污甚至无污染的电动化农业机械已成为农业机械研究的一个方向。农业生产迫切需要节能、机动性好、污染少、成本低、使用方便的高效绿色农业机械。

一、我国农业机械电动化的现状

我国的电动农业机械整体起步较晚,但经过近几年的发展还是收获了不少研究成果。早期采用电网动力电的设备主要以农产品加工、场地作业、仓储等加工设备为主,采用电网电力拖拽电缆提供动力可以降低作业成本,但其活动区域较小、移动性差。而大功率移动设备因电池储能容量及成本因素的约束无法广泛普及农机生产。国外园林机械、庭院养护设备、小型推土机等微小型电动机具已经得到应用,但在我国应用范围依然处于刚刚起步的阶段。

二、农业机械电动化的优势与应用

(一)优势。电动力农业机械具有结构简洁、紧凑、灵活、低碳高效、无尾气、噪音小和维护成本低等特点。随着社会的发展、科技的进步及社会主义新农村建设步伐的加快,“轻简化、集成化、模块化”的小型、移动便捷、拆装便利的电动力农业机械,针对丘陵山区种植分布广、地域差异大的特点,优势也很明显,还可以加快推进农业机械化,推进机器换人进程,同时解决劳动力严重短缺的问题。

(二)应用。随着环境污染问题的不断突出,环境保护的理念不断深入人心,国家对环境保护的措施日益增强,如国内农用柴油机排放标准已由“国2”标准提升为“国3”标准,农机生产企业不能再生产或销售装配有“国2”标准发动机的整机。排放标准的升级以及国家一系列相关能源政策的出台,势必会促进农机的绿色转型与升级。另外,在国家给予的政策指导和扶植下,随着近代科学技术的发展,各种蓄电池的技术进步,尤其是动力电池的进步,为电动农业机械应用带来了极其广泛的空间。目前电动无人机以其稳定的性能、方便高效、易于操作等优势已经较为广泛地用于植保作业,完成除草、杀虫等作业。此外,以下农机具也具有较广阔的电动化应用空间。1.运输型、搬运型农业机械。短距离的运输型农业机械,能方便充电,目前完全可以实现电动化。另外,其它短途搬动的农机也可以改装成电动型的,且极具经济性。以田间运输的三轮车为例,电动车行驶一百公里约耗电7kWh,仅花费3元多的电费,而柴油车一百公里则要花几十块钱的油钱。2.播种、移栽、覆膜等农业机械。中小型播种、移栽、覆膜的农机具,作业时需要的动力只有几个马力或十几个马力,开发出自带动力的电动播种机、电动移栽机,在技术上完全可行,并且环保节能,降低成本。3.植保、中耕田间管理农业机械。中耕田间管理农机如割草机或自走式喷药机,其动力消耗主要是在行走上,真正作业时需要的动力很小。这种类型的农机,是最理想的电动化的对象,完全可以胜任家庭农场和小规模种植。4.果园管理型农机。对于十几亩或数十亩的果园,喷药机、水肥一体机、采摘平台等机器不需要太大的动力,并且短距离作业,都具备电动化的条件。5.大棚及设施农业种植农机。设施农业所需的农机,需求动力较小,如微耕机等。且设施农业大多是封闭式种植,燃油型动力农机噪声大,并且有污染,对于高品质绿色环保作物反而有害。因此采用电动化农机不但动力完全可以满足,并且环保方面更有保障。

三、农业机械电动化发展存在的问题

(一)动力消耗大,长时间、长距离作业的农机不适合电动化,尤其是农田用拖拉机和联合收获机,电动化条件仍不具备,现有的电动拖拉机,需要几十组电池,不但成本高,而且自重很大,续航能力差。

(二)电动力农业机械的发展还受到许多相关瓶颈技术制约,如新型电池(如太阳能电池、氢能电池、燃料电池)等技术的应用直接决定持续工作时间和作业效率。电池问题亟须解决,迫切需要开发出大容量、小体积、性价比更高的新型电池。另外,电动机对防尘绝缘的较高要求,使其对农机作业环境的适应性不足,难以满足复杂的田间作业需求。

(三)当前对电动农业机械的控制系统的研究尚不成熟,迫切需要进一步开展研究与完善。

(四)高能电池价格目前依然过于昂贵,还有一些电动化配套设施,如快速充电设备缺乏的问题,电池充电时间过长等问题,都是现阶段农机电动化推广所面临的一些困境。总体而言,加快发展农业机械电动化依然是时代发展对农机行业的召唤,也是实现农业机械新旧动能转换的途径。无论是出于缓解能源危机的需要,还是为了保护环境方面的考虑,大力开展对农业机械的电动化研究都是十分必要的。电动农业机械的零排放、零污染,整机性价比高,轻便且便于维护,符合我国的整体发展战略,也是我国美丽新农村建设和农业现代化的需要。

作者:尚忠 钱栋伟 王小凯 于俊萍 李春燕 孙奎军

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