Welkom bij
Moderne landbouw
!
Een concept dat een paar jaar geleden ondenkbaar leek, werd werkelijkheid toen Milwaukee Tool een kettingzaag introduceerde die beter presteerde dan een gemotoriseerde zaag.
Neem mijn woord daarover. Ik liep de Milwaukee tegen een populair merk gemotoriseerde kettingzaag, beide gebruiken 16-inch messen en snijden door as. De Milwaukee stopte nooit, of kwam er dichtbij, terwijl de gemotoriseerde zaag zoefde. Als dat nog niet indrukwekkend genoeg is, Milwaukee heeft zojuist ook een slagmoersleutel en haakse slijper geïntroduceerd die alle, behalve industriële versies van snoer- of pneumatisch gereedschap, teruggooit naar stoffige opslagplanken. Verschillende fabrikanten werken aan het versterken van de capaciteiten van hun huidige accu-aangedreven lassers om ½-inch dik staal te versmelten en tot een uur te werken tussen oplaadbeurten.
Vooruitgang in draadloos gereedschap is het topje van een Titanic ijsberg in batterij vooruitgang. Technologie belooft elektrische tractoren en vrachtwagens in de nabije toekomst werkelijkheid te maken. Tegen 2020, u kunt uw pick-up opladen in de tijd die nodig is om een kopje koffie te drinken, en dan rijd je 300 mijl voordat je moet tanken.
De huidige lithium-ionbatterijen (Li-ion) bevatten meer dan twee keer zoveel energie in gewicht en zijn tien keer goedkoper dan de eerste lithium-ionbatterijen die in 1991 werden geïntroduceerd. Bedrijven doen grote investeringen in de productie van batterijen, zoals Tesla's $ 3,3 miljard batterij Gigafactory in Nevada.
Dit heeft de weg geëffend voor een explosieve groei in oplaadbare capaciteit, belooft de batterijcapaciteit in de komende 10 jaar te verviervoudigen. Je kunt de chemie bedanken voor een toekomst waarin snoeren en verbranding met pensioen gaan. Alle batterijen creëren stroom door elektronen vrij te geven via een chemische reactie die een stroom opslaat of afgeeft. Ze ontlenen hun naam aan de elementen die bij die reactie werden gebruikt, zoals de nikkel-cadmium- of NiCd-batterij die nu in de winkelrekken ligt nadat ze opzij zijn geduwd door de efficiëntere Li-ion-eenheden.
Lithium werd de chemische stof van voorkeur in de batterijwereld van vandaag omdat het sneller oplaadt, houdt een lading langer vast, en heeft een langere levensduur. Een innovatie die de volgende grote vooruitgang voor Li-ion-batterijen belooft, zijn de gouden nanodraden die als elektrode dienen. Deze draden zijn 1, 000 keer dunner dan een mensenhaar en bestand tegen honderdduizenden ladingen zonder te verslechteren.
De toekomst van batterijen is te zien in een uitvinding aan de Universiteit van Illinois en het Argonne National Laboratory in Chicago. Een team van onderzoekers daar heeft een batterij gemaakt die de zuurstof in de lucht gebruikt om te reageren met lithium in de batterij
anode elektrode. Andere onderzoekers "hebben geprobeerd lithium-luchtcellen te bouwen, maar ze faalden vanwege een slechte levensduur, ', zegt Larry Curtiss van dat onderzoeksteam.
Het onderzoeksteam van UIC-Argonne overwon deze uitdagingen door een unieke combinatie van anode, kathode, en elektrolyt dat oxidatie en opbouw van batterijdodende bijproducten voorkomt. Dergelijke ontwikkelingen voorspellen de ontwikkeling van batterijen die niet alleen de levensduur van het apparaat (of het nu een gereedschapswagen of een pick-uptruck is), maar ook van stroomcellen die een fractie zijn van de grootte van de huidige Li-ionbatterijen, die veel sneller opladen en tot 15 keer meer vermogen opleveren.
Wetenschappers van Toyota testen een andere Li-ion-benadering met solid-state batterijen die gebruikmaken van superionische sulfidegeleiders die in slechts zeven minuten kunnen worden opgeladen. Deze aanpak zou werken bij temperaturen zo laag als -22 ° F. en tot 212 ° F.
Onderzoeken naar het gebruik van verschillende chemicaliën om energie op te slaan voorspellen de vervanging van lithium door elementen als natrium, siliconen, aluminium, en magnesium. Bijvoorbeeld, een Spaans bedrijf genaamd Graphenano onderzoekt grafeenbatterijen die voertuigen een rijbereik van maximaal 500 mijl kunnen bieden op een enkele lading en een oplaadtijd van slechts een paar minuten. Deze grafeen (gemaakt van grafiet) batterij ontlaadt ook 33 keer sneller dan huidige Li-ion batterijen, die beter zou voldoen aan de hoge vermogensbehoeften van krachtige tractoren, combineert, en vrachtwagens.
DE BATTERIJ
Net als elke andere batterij, een oplaadbare lithium-ion (Li-ion) batterij is gemaakt van een of meer stroomopwekkende compartimenten die cellen of celassemblages worden genoemd. Li-iontechnologie maakt gebruik van een speciale molecuulstructuur waardoor stroom driedimensionaal kan stromen in plaats van door tweedimensionale lagen in een cel. De resultaten zijn een grote toename van het vermogen en de looptijd en de mogelijkheid om energieverslindende gereedschappen te gebruiken. Milwaukee Tool gebruikte ook een nieuwe generatie grotere individuele batterijen, 20700-cellen genaamd, om de energieopslagcapaciteit te vergroten tot een toonaangevende 12 ampère-uur. Milwaukee heeft al aangegeven van plan te zijn om naar een nog grotere eenheid te gaan, bestempeld als de 21700, die tot 47% meer energiecapaciteit bevat.
Celassemblages worden in een serie verzameld en ontvangen stroom (bij het opladen) of ontladen stroom via een innovatief massief metalen harnas dat de stromingsweerstand vermindert, waardoor meer vermogen (tot 50% meer elektrische stroom dan eerdere batterijontwerpen) aan het gereedschap wordt geleverd en de warmteontwikkeling wordt geminimaliseerd (tot 70%). Dit harnas zal ook veel minder snel breken als de batterij valt (vergeleken met kabelbomen).
ELEKTRONISCHE BEDIENINGEN
De hersenen van door lithium-ion aangedreven gereedschappen zijn elektronische bedieningselementen die zich zowel op de batterij als op de motor bevinden. De twee microprocessors spreken met elkaar om de stroom van de batterij naar het gereedschap te regelen. De elektronische besturing op de borstelloze motor vraagt om een verhoogde krachtstroom wanneer het gereedschap onder belasting staat en meer koppel genereert. De controller op de batterij regelt niet alleen hoeveel stroom er aan de motor wordt afgegeven, maar ook hoe snel de batterij wordt opgeladen.
BORSTELLOZE MOTOREN
De sleutel tot het genereren van de fenomenale groei in het werk dat wordt gegenereerd door draadloze gereedschappen, is het gebruik van borstelloze motoren die koolborstels en de commutator die in borstelmotoren wordt gebruikt, elimineren. Bij deze motoren de locaties van de magneten en koperen wikkelingen zijn omgekeerd. Bij een borstelloze motor de magneten zitten op de motoras, en koperen wikkelingen van het anker zijn vast en omringen die as. De powerboost van borstelloze motoren is mogelijk doordat de koperen wikkelingen aan de buitenzijde van de motorconfiguratie zijn geplaatst, die ruimte biedt om ze groter te maken. Ook, borstelloze motoren hebben niet de wrijving en spanningsval die borstels creëren door tegen de draaiende commutator te slepen.
De beoordeling van het vermogenspotentieel van een batterij is de afgelopen jaren vertroebeld, aangezien de spanningswaarden omhooggeschoten zijn tot boven dergelijke gebruikelijke waarden van 18 of 20 volt. Maar zijn de batterijen met een hoger voltage noodzakelijkerwijs krachtiger?
Om die vraag te beantwoorden, je moet ook kijken naar de ampère-uren van een batterij. “Ampère-uren zijn vergelijkbaar met het beoordelen van de brandstoftank van een batterij, " legt Bob Hunter uit, tool beoordelaar voor Hout tijdschrift, Succesvol boeren zusterpublicatie van het tijdschrift.
Hogere spanning betekent niet altijd meer vermogen. De spanning varieert enigszins binnen de afzonderlijke cellen van een batterij, afhankelijk van de hoeveelheid lading die ze bevatten. Ze kunnen een hogere spanning produceren bij een volledige lading dan laag.
Hetzelfde, hogere ampère-uren garanderen niet dat u de beste looptijd krijgt.
Als het gaat om het beoordelen van het vermogenspotentieel van een batterij, bereken zijn wattuur.
De vergelijking om dit te doen is eenvoudig. Vermenigvuldig de nominale volt met ampère-uren. Het resultaat is wattuur.
Een voorbeeld hiervan is een 18 volt batterij die 12 ampère-uur energie levert. De wattuur van deze batterij zou 216 (18×12) zijn.
Een andere zeer betrouwbare gids voor batterijvermogen is het werk dat wordt geleverd door het gereedschap dat het levert, gemeten in koppel of maximaal koppel. Echt koppelvermogen is een weerspiegeling van zowel de batterijcapaciteit als de kwaliteit van de motor van het gereedschap en de elektronische bedieningselementen die die motor en de functies van de batterij regelen.
Afgelopen Januari, de Workhorse Group onthulde een hybride elektrische pick-up die dankzij zijn 480 pk in 5,5 seconden naar 60 mph accelereert. hybride motor. De vierwielaangedreven Workhorse W-15 doet de naam van zijn bedrijf eer aan, aangezien het in staat is om een 2 te vervoeren, 200-pond laadvermogen en een trekvermogen van 5, 000 pond. De W-15 is "ontworpen om alles te doen wat een Ford F-150 kan doen, ', beweert Steve Burns, CEO van het bedrijf.
Werkpaard bouwt 5, 300 van de vrachtwagens dit jaar voor wagenparkverkoop. Consumentenbestellingen beginnen begin 2019 voor een vrachtwagen vanaf 52 dollar 000 (ondersteund door een $7, belastingvermindering van 500).
Elon Musk, pionier op het gebied van elektrische auto's, meldt dat zijn bedrijf op het punt staat een Tesla-pick-up te introduceren met tweemotorige vierwielaandrijving "met een waanzinnig koppel en een ophanging die zich dynamisch aanpast aan de belasting, ” pronkt elektrische auto-pionier Musk.
Een volledig elektrische semitruck is niet ver van de markt, of. Thor Trucks heeft een elektrische semi ontwikkeld die 80, 000 pond vracht en reist u tot 300 mijl op een enkele lading (hierboven weergegeven). Aandrijflijnopties voor de truck variëren van 300 tot 700 pk. met volledig koppel vanaf 0 tpm. Het bedrijf beweert dat de Thor 70% goedkoper is dan dieselmotoren. Een beperkte vloot demonstratietrucks is nu beschikbaar bij het bedrijf.
Onderzoekers onderzoeken verschillende chemische samenstellingen om het elektrische laadvermogen van de huidige lithium-ionbatterijen te vergroten.
LITHIUM ION BATTERIJ
Een lithium-ion (Li-ion) batterij bestaat uit anode- en kathode-elektroden en een elektrolyt dat wordt vastgehouden in een isolatorscheidingswand die bestaat uit microscopisch kleine gaatjes. In geladen toestand, lithiumatomen worden opgeslagen in de anode-elektrode. Wanneer de batterij onderdeel wordt van een gesloten (of voltooid) circuit, het begint te ontladen. Hierdoor ontstaat er een oxidatiereactie tussen de lithiumatomen (in de anode-elektrode) en de elektrolytoplossing, resulterend in elektronen die van de lithiumatomen springen om lithiumionen te creëren. De elektrolytoplossing laat alleen ionen door naar de kathode-elektrode waar een reductiereactie energie creëert. Het opladen van de batterij keert dit proces om.
LITHIUM-ZWAVELBATTERIJ
Een batterij gemaakt van lithium en zwavel (Li-S) heeft het potentieel om vijf keer meer energie te vervoeren dan de Li-ionbatterij. In een Li-S-batterij, de metaaloxide-elektrode wordt vervangen door zwavel, die het vermogen heeft om meer lithiumatomen vast te houden, aangezien elk zwavelatoom zich bindt aan twee lithiumatomen. De grafietelektrode wordt vervangen door een strookje puur lithiummetaal dat dubbel dienst doet als elektrode en als leverancier van lithiumionen.
LITHIUM-ZUURSTOF BATTERIJ
Deze benadering trekt lucht in de batterij waar zuurstof werkt als een elektrolyt. Dergelijke adembatterijen bieden een enorm gewichtsvoordeel ten opzichte van andere batterijbenaderingen, omdat ze geen van hun hoofdingrediënten hoeven mee te nemen. Een lithium-zuurstof (Li-O) batterij kan, in theorie, energie zo dicht op te slaan als een gasmotor, dat is 10 keer meer dan de batterijen die tegenwoordig in auto's worden gebruikt. De uitdaging met Li-O-batterijen is dat ze bij elke oplaadcyclus snel hun draagkracht verliezen. Onderzoekers onderzoeken goedkopere ademhalingsbatterijen op basis van natrium-zuurstof
(Na-O). De Na-O-batterij biedt slechts de helft van de energiedichtheid van Li-O, maar is nog steeds vijf keer krachtiger dan Li-ion-batterijen.
MAGNESIUM-ION BATTERIJ
Het herontwerpen van de elektroden in batterijen en het vervangen van het lithium door zwaardere ionen, zoals die van magnesium, heeft potentieel omdat magnesiumionen elk twee elektrische ladingen dragen versus de ene lading die wordt gedragen door lithiumionen. Maar bij Mg-ion-batterijen is de oplaad- en release-reactietijd langzamer, omdat magnesiumionen veel langzamer bewegen dan lithiumionen.
De droom van accu-aangedreven tractoren werd deze zomer werkelijkheid toen een beperkt aantal Fendt-model e100 Vario's aan het werk gingen op boerderijen en gemeenten in Europa. Werkt tot vijf uur op een lading, de 67 pk. Vario maakt gebruik van een 650 volt lithium-ionbatterij. Plus, de batterij kan in slechts 40 minuten tot 80% worden opgeladen.
Fendt meldt dat de e100 is ontworpen om zowel conventionele (via een aftakas of hydrauliek) als elektrische werktuigen aan te drijven. De verwachting is dat de e100 Varios waarschijnlijk pas in 2019 algemeen verkrijgbaar zal zijn.
AGCO (het moederbedrijf van Fendt) is niet het enige bedrijf dat serieus naar elektrische tractoren kijkt. John Deere onthulde in 2017 op een machineshow in Parijs een volledig elektrisch prototype dat maar liefst 174 pk leverde.
Onder de naam SESAM (Duurzame Energievoorziening voor Landbouwmachines), het prototype van Deere is gebaseerd op het chassis van de 6R-serie van het bedrijf, uitgerust met twee elektromotoren. Het accupakket van de SESAM biedt voldoende energie om de tractor tot vier uur van stroom te voorzien. Deere schat dat de tractor nog minstens drie tot vier jaar verwijderd is van commerciële productie.
De Duitse off-highway motorfabrikant Deutz is ook op jacht naar elektrische pk's. Dat bedrijf heeft onlangs 117 miljoen dollar uitgegeven om de E-Deutz-strategie te implementeren. De eerste producten van die investering worden over ongeveer twee jaar verwacht.
