创新背景

减缓全球气候变暖是全人类的责任，在农业方面，机械使用方式的改变可以帮助达到气候目标。

创新过程

瑞典2021年夏季发布公共调查报告《通往化石独立农业之路》，提出在农业方面需要开发无化石拖拉机和工作机械，以实现气候目标。无化石农业最可行的方案是以电气取代化石燃料，机器电气化发展对于减轻化石依赖具有重要意义。

农林电气发展尚在理论起步阶段，市场上的电动农用拖拉机或电动混合动力拖拉机尚且无法处理繁重的野外工作，一旦农用机器实现全面电气化，农业的生产效率会进一步提升，且降低农业污染，发展可持续农林业。比如可自动驾驶的电池驱动车拖拉机在田野里工作，当电池电量不足时，就会移动到场地旁边一个可拆卸电池桩进行更换充满电的电池，然后返回现场继续工作。

重型农业机械电气化的一大阻碍是能源需求，重型农业机械所需要的能源要比日常汽车多得多。但大电池存在成本和重量问题，小电池的电容量不足需要经常充电，无法支撑长时间农业作业。为了减轻充电并避免在工作过程中停机给机器内的电池充电，需要开发新方案让机器可以在现场直接更换电池。

RISE协调的一个研究项目正在开发一种模块化电池更换系统，电池没有内置在特定机器中，可以在需要时随时更换，类似的电池更换系统大量存在于汽车中。研究人员表示，更换电池是一种技术高效且成本较低的可行方案，目前的需求是解决设备获得电池以及有效充电的问题。随着在现场放置移动交换站，研究希望找到一个在生产中可以实现的自动化解决方案。

电池更换系统也满足了季节性工作机器的需求，理论上不同季节的机器可以使用相同的电池。通过模块化的电池更换系统，农民可以为春季种植订购一定数量的充电电池，之后可以返还。此外，电池可以在不同的机器之间切换。对于一个小型农场来说，给几台机器装上几块电池足以满足生产需求。随着更多的电池循环流通，整个系统的利用率和经济性将更好。

并且，电池系统可以使较小的机器制造商获得最先进的电池系统。例如，森林机器每年只生产大约100台，这使得电池系统的开发成本对制造商和机器所有者来说都过高。研究项目希望将电池驱动的机器引入到目前由于门槛成本高而难以实现的行业，所有的制造商学会自己开发电池系统，并承担所有开发成本。

项目的部分内容在数字农业测试平台上进行，研究测试了新的自主和电气化农业机械系统，使用无人驾驶电动拖拉机的原型Drever 120，这是展示电池更换系统的机器。在野外操作中，在机器人的帮助下更换电池的商用无人驾驶拖拉机还有待改进。由于农业机械规模大，换代速度慢，内燃机将在未来很长一段时间内继续发挥重要作用，但未来的方向仍可能是工作机器的电气化。

发动机本身可以是内燃机，但从发动机传输动力的部分仍然可以通电。电机具有非常高的效率，比内燃机机器更精确地控制其动作。

创新价值

项目通过开发、应用和展示电动工作机械的新型节能和无化石关键技术，有助于增强瑞典汽车工业的国际竞争力，推广扩大模块化电池系统运用范围。