Wie tragen Kohlefaserverbundwerkstoffe zur CO2-Neutralität bei?

Energieeinsparung und Emissionsreduzierung: Die Vorteile von Carbonfaser im Leichtbau werden immer deutlicher

Kohlefaserverstärkter Kunststoff(CFRP) ist bekanntermaßen sowohl leicht als auch robust, und sein Einsatz in Bereichen wie Flugzeugen und Automobilen hat zu einer Gewichtsreduzierung und einem verbesserten Kraftstoffverbrauch beigetragen. Laut einer von der Japan Carbon Fiber Manufacturers Association durchgeführten Lebenszyklusanalyse (LCA) der gesamten Umweltauswirkungen von der Materialherstellung bis zur Entsorgung trägt der Einsatz von CFK erheblich zur Reduzierung der CO2-Emissionen bei

Flugzeugbereich:Wenn der Einsatz von Kohlefaserverbundstoff CFK in einem mittelgroßen Passagierflugzeug 50 % erreicht (z. B. bei der Boeing 787 und dem Airbus A350 hat die CFK-Dosierung 50 % überschritten), steigt die Menge anKohlefaserIn jedem Flugzeug werden etwa 20 Tonnen verwendet. Im Vergleich zu herkömmlichen Materialien kann ein Leichtgewicht von 20 % erreicht werden. Bei 2.000 Flügen pro Jahr, jeder Klasse 500 Meilen und 10 Betriebsjahren kann jedes Flugzeug in 10 Jahren 27.000 Tonnen CO2-Emissionen pro Flugzeug reduzieren Betriebsjahre, basierend auf 2.000 Flügen pro Jahr und 500 Meilen pro Flug.

Automotive-Bereich:Wenn CFK für 17 % des Gewichts der Karosserie verwendet wird, verbessert die Gewichtsreduzierung den Kraftstoffverbrauch und reduziert die CO2-Emissionen um insgesamt 5 Tonnen CO2-Emissionen pro Fahrzeug mit CFK, basierend auf einer lebenslangen Fahrstrecke von 94.000 Kilometern 10 Betriebsjahre im Vergleich zu herkömmlichen Fahrzeugen, die kein CFK verwenden.

Darüber hinaus wird erwartet, dass die Transportrevolution, das neue Energiewachstum und Umweltanforderungen weitere neue Geschäftsmöglichkeiten für Kohlenstofffasern schaffen werden. Nach Angaben des japanischen Unternehmens Toray ist die weltweite Nachfrage nachKohlefaserBis 2025 wird ein jährliches Wachstum von 17 % prognostiziert. Im Luft- und Raumfahrtbereich erwartet Toray neben Verkehrsflugzeugen auch eine neue Nachfrage nach Kohlefaser für „fliegende Autos“ wie Lufttaxis und große Drohnen.

Windkraft: Kohlefaseranwendungen nehmen zu

Im Bereich der Windenergieerzeugung finden weltweit Großinstallationen statt. Aufgrund von Standortbeschränkungen verlagern sich die Installationen in Offshore- und windarme Gebiete, was eine dringende Notwendigkeit zur Verbesserung der Effizienz der Stromerzeugung mit sich bringt.

Um die Effizienz der Stromerzeugung zu steigern, sind größere Windturbinenblätter erforderlich, deren Herstellung jedoch auf herkömmliche Weise erfolgtGlasfaserVerbundwerkstoffe machen sie anfälliger für ein Durchhängen, wodurch die Turbinenschaufeln dem Risiko ausgesetzt sind, den Turm einzuklemmen und Schäden zu verursachen. Durch die Verwendung leistungsfähigerer CFK-Materialien wird ein Durchhängen verhindert und das Gewicht reduziert, was die Herstellung größerer Windturbinenblätter ermöglicht und zur weiteren Verbreitung der Windenergie beiträgt.

Durch die BewerbungKohlefaserVerbundwerkstoffe bis hin zu den Rotorblättern von Windkraftanlagen für erneuerbare Energien ist es möglich, Windkraftanlagen mit längeren Rotorblättern als je zuvor zu bauen. Da die theoretische Stromerzeugung einer Windkraftanlage proportional zum Quadrat der Blattlänge ist, ist es durch den Einsatz von Kohlefaserverbundwerkstoffen möglich, eine größere Baugröße und damit eine Steigerung der Ausgangsleistung der Windkraftanlage zu erreichen.

Laut der neuesten Marktprognoseanalyse, die Toray im Mai dieses Jahres veröffentlicht hat, wird die Nachfrage nach Kohlefaserblättern für Windturbinenblätter im Zeitraum 2022–2025 eine jährliche Wachstumsrate von bis zu 23 % aufweisen; Es wird erwartet, dass der Bedarf an Kohlefaserblättern für Offshore-Windkraftanlagen im Jahr 2030 92.000 Tonnen erreichen wird.

Wasserstoffenergie: Der Beitrag von Kohlenstofffasern wird immer sichtbarer

Grüner Wasserstoff wird durch Elektrolyse von Wasser mit Strom aus erneuerbaren Energiequellen wie Sonne oder Wind hergestellt. Als saubere Energiequelle, die zur CO2-Neutralität beiträgt, hat grüner Wasserstoff Aufmerksamkeit erregt und seine Nachfrage wird in Zukunft voraussichtlich deutlich steigen. Darüber hinaus erfreut sich der Einsatz in Wasserstoff-Brennstoffzellen immer größerer Beliebtheit und wird in Zukunft voraussichtlich deutlich zunehmen.

Hochdruck-Wasserstoffspeicherzylinder aus hochfesten Kohlenstofffasern, Kohlenstofffaserpapier als Elektrodenmaterialien und Gasdiffusionsschichten sowie andere Produkte tragen positiv zur gesamten Kette der Wasserstoffproduktion, des Transports, der Speicherung und der Nutzung bei.

Durch die VerwendungKohlefaserIn Druckbehältern wie komprimiertem Erdgas (CNG) und Wasserstoffflaschen ist es möglich, das Gewicht effektiv zu reduzieren und den Berstdruck zu erhöhen. Die Nachfrage nach CNG-Flaschen für CNG-Fahrzeuge für Hauslieferdienste und Erdgastransporttanks wächst stetig.

Darüber hinaus wird erwartet, dass die Nachfrage nach Kohlefasern für Druckbehälter in Zukunft steigen wird, da Wasserstoffspeicherflaschen zunehmend in Personenkraftwagen, Lastkraftwagen, Eisenbahnen und Schiffen eingesetzt werden, die Wasserstoff-Brennstoffzellen verwenden.

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