农机电动化的未来，准备好了吗

受全球环境问题和农民对提高经济生产率的要求的刺激，设备制造商正越来越多地将研发目光转向电动农机。

在过去5年里，农业媒体报道称，设备制造商对电动汽车 (EV) 技术的兴趣急剧上升，以解决日益严格的环保标准和消费者对“可持续”农业生产实践的相关需求。

2021年，英国市场研究公司IDTechEx的分析师公开预测，农业、工程和采矿领域的电动汽车市场可能会增长到每年1000亿美元。

农场电气化设备的研究者也表示，转向电池供电、零排放的电动汽车技术可以显著降低燃料和维护成本。

此外，开发人员表示，全电动、数字化和自动化的拖拉机可以通过减少劳动力需求，同时提供实时作物状况数据，进一步降低种植者的生产成本。

以下是作者归纳出的电动化趋势的3个驱动因素。

1.监管压力

美国环境保护局(U.S. Environmental Protection Agency) 专注于发动机有害排放物，实施法规以减少道路和非道路发动机中的各种有害气体排放。1990年《清洁空气法》修正案对提升空气质量起到了很大作用，欧洲和美国加州的监管机构仍在继续追求零排放。

这项立法引发了北美和欧洲对柴油含硫量的全面改革，并在2015年完成了Tier 4尾气排放控制法规。

2016年，欧盟议会投票决定实施更严格的第五阶段清洁空气标准，强制制造商为 19 kW 至 560 kW 的非道路发动机配备柴油微粒过滤器。

Rigitrac 在 Agritechnica 2019 上推出了SKE 50（50kW/59马力）电动拖拉机。据报道，该机采用80kWh锂离子电池，一次充电后可运行5小时。这家瑞士制造商表示，2023 年公司将量产和销售另一种型号 SKE 40。

2021年11 月 3 日，加州空气资源委员会(CARB)远程举办了首届关于制定 Tier 5 排放标准的公共研讨会，该研讨会旨在进一步将非道路发动机的 NOx 和 PM 排放量减少 50-90%，具体取决于关于发动机功率类别。时间范围确定在 2028-2030 年。

Gridtractor是北极星能源服务公司(Polaris Energy Services)的部分控股子公司，于 2021 年 11 月在加利福尼亚推出，为农民提供电气化服务。该公司在一份声明中指出，加利福尼亚州为 Gridtractor 提供了在农场利用广泛的电力基础设施、电气化激励措施和和车辆电网整合试点的机会。

位于加利福尼亚州的电动拖拉机制造商和经销商Solectrac主要生产使用清洁可再生能源的拖拉机。这款 e70N 是70 马力的窄型电动拖拉机，适用于葡萄园和果园。该公司采用混合方式进行销售，直接向客户销售以及向经销商供货。

虽然美国环境保护局在加利福尼亚州对 175 马力以下的非道路柴油动力农场和工程机械的排放标准拥有管辖权，但设备制造商意识到更严格的规则可能很快会实施。

不断变化的法规可能会促使制造商和农民思考新的解决方案。

咨询集团安永的合伙人兼农业综合企业业务负责人 Rob Dongoski 表示，推动更可持续农业的动力会越来越受欢迎，未来应该可以看到更多这方面的合作。

Cellestial mobility是印度第一家电动拖拉机制造商，提供27、35和55马力等效的电动拖拉机。55马力的机型如上图所示。

一些农产品的重要买家也承诺采用更可持续的作物生产方法。例如，General Mills宣布将与农民、供应商和农场合作，到2030年在100万英亩的农田上推进再生农业。如果可持续产品的道路包括电动汽车技术，世界食品和饮料行业可能会出现明确的电动拖拉机的需求。

2.电效率

美国能源部和欧洲电机与电力电子制造商共同体指出，优质电机在将输入功率转换为输出功率方面的效率超过 90%。与此同时，目前由计算机控制、符合排放标准的柴油发动机将燃料中的化学能转化为动力输出的效率在35-45%之间。

位于爱荷华州的AMOS Power是 One3 Design 和 Redshield Electronics 合作的成果，是一款主要用于葡萄园和果园的自动电动拖拉机。AMOS Power于2022年5月开始在爱荷华州种植大豆，对行作物进行田间试验。

自动驾驶拖拉机公司(Autonomous Tractor Corp.)联合创始人兼首席执行官克雷格·舒尔茨表示，与类似尺寸的内燃机动力系统相比，消除复杂传动系统和相对低效的液压系统造成的动力损失，电力驱动系统可以节省 10-40% 的燃料。

根据Gridtractor的数据，通过使用电力，农场可以节省55-75%的燃料成本，此外，通过向灌溉泵和电网提供储存的电力，还可以节省额外的费用。

SABI-AGRI 的四轮驱动电动葡萄园拖拉机使用50马力的发动机完成基础工作和植被维护。自2019年以来，电动拖拉机一直在法国葡萄园中运行。

Gridtractor首席执行官David Meyers在一份声明中表示，除了在节省农田成本的基础上，农民可以为智能充电和车到电网应用节省15%的成本，并通过降低维护和维修成本，共节省约90%的成本。

肯塔基大学的农业工程师乔·德沃夏克的研究涉及电池技术和电力推进，他表示，电动发动机的效率是多方面的。

凯斯纽荷兰于2019年推出斯太尔(STEYR)柴电混合动力拖拉机。全球拖拉机产品管理副总裁Christian Huber表示，这款拖拉机是一项“不会投入生产的概念性研究”，但它的一些理念可能会出现在斯太尔未来的产品中。

电动发动机提供了大量的瞬间扭矩，通过适当的电机控制，不需要重型、复杂的传动装置即可在不同的负载和速度下运行。

3.劳动力短缺

推动电动化农机发展的第三个因素是各种规模的农场劳动力持续短缺。

总部位于加州的帝王拖拉机(Monarch tractor)的首席执行官Praveen Penmetsa表示，该公司全电动拖拉机产品直接针对农场劳动力的挑战，主打无人驾驶拖拉机。帝王拖拉机通过将电气化、自动化、机器学习和数据分析相结合来解决农业生产上的问题。

6月3日，约翰迪尔计划将新产品项目引入爱荷华州滑铁卢，因此决定将驾驶室制造装配业务整合到墨西哥的拉莫斯零部件工厂进行。约翰迪尔表示，转移驾驶室生产的决定既可以确保公司的劳动力需求，同时也确保滑铁卢可以有空间开辟新产品生产。

多方需求的交汇正在推动起步不久的电动拖拉机行业。目前，虽然电动发动机提供了优于传统动力总成设计的优势，但广泛采用电动农机技术仍存在诸多严峻挑战。据2月对北美农民进行的相关调查显示，大量生产者对电动农机技术的使用感到犹豫，主要原因包括：

设备成本；

缺乏充电基础设施；

运行时间存在问题；

充电时间冗长。

Monarch Tractor和Solectrac等电动拖拉机制造商需要不断证明他们的电动技术能够达到并超越传统柴油动力设备的能力，以说服持怀疑态度的客户。