24 czerwca Astute Analytica, globalna firma analityczno-konsultingowa, opublikowała analizę globalnej sytuacjiwłókno węglowerynku łopat wirników turbin wiatrowych, raport 2024-2032. Według analizy zawartej w raporcie wielkość globalnego rynku włókna węglowego w łopatach wirników turbin wiatrowych wyniosła około 4 392 mln dolarów w 2023 r., podczas gdy oczekuje się, że do 2032 r. osiągnie 15 904 mln dolarów, co oznacza wzrost CAGR na poziomie 15,37% w okresie prognozy 2024–2032. .
Główne punkty raportu dotyczące stosowaniawłókno węglowew łopatach turbin wiatrowych obejmują następujące sekcje:
- Według regionów rynek włókien węglowych do energetyki wiatrowej w regionie Azji i Pacyfiku będzie w 2023 r. największy i będzie stanowił 59,9%;
- Biorąc pod uwagę rozmiar łopat turbiny wiatrowej, włókno węglowe ma wysoki udział zastosowania wynoszący 38,4% w przypadku łopat o średnicy 51–75 m;
- Z punktu widzenia części aplikacyjnych, udział włókna węglowego w belce skrzydła turbiny wiatrowej wynosi aż 61,2%.
Do głównych trendów rozwoju łopat turbin wiatrowych w ostatnich latach należą:
- Postęp technologiczny w produkcji: ciągłe udoskonalanie procesów produkcji włókien węglowych i właściwości materiałów;
- Rosnąca długość ostrzy: rośnie zapotrzebowanie na dłuższe i lżejsze ostrza w celu poprawy wychwytywania energii i wydajności;
- Rozwój rynku regionalnego: napędzany rosnącym zapotrzebowaniem na energię i polityką wsparcia rządu, rynek w regionie Azji i Pacyfiku znacznie się rozwinął.
Najistotniejsze wyzwania w stosowaniuwłókno węglowew łopatach turbin wiatrowych obejmują:
- Wysokie początkowe koszty inwestycji: produkcja włókien węglowych i integracja z turbinami wiatrowymi wymaga znacznego kapitału;
- Dostępność łańcucha dostaw i surowców, która wymaga ciągłych dostaw wysokiej jakości materiałów z włókna węglowego;
- Bariery techniczne i produkcyjne: wyzwania w zwiększaniu skali produkcji i obniżaniu kosztów, aby konkurować z tradycyjnymi materiałami, takimi jak włókno szklane.
Z nich wykonanych jest około 45% nowych łopat turbin wiatrowych zbudowanych w 2024 rokuwłókno węglowe, a 70% nowych morskich instalacji wiatrowych na pokładach w 2023 r. będzie wykorzystywać łopaty z włókna węglowego
Całkowita globalna moc zainstalowana przekroczy 1 TW do 2023 r. Ten szybki rozwój podkreśla kluczową rolę branży w udoskonalaniu rozwiązań w zakresie energii odnawialnej w celu przeciwdziałania zmianom klimatycznym, a jednym z kluczowych czynników stojących za jej wysokim tempem wzrostu jest rosnące zapotrzebowanie na bardziej wydajne i trwałe materiały w konstrukcja turbin wiatrowych, w szczególności włókno węglowe na łopaty wirników.
Doskonałe właściwości materiałów z włókna węglowego w porównaniu z tradycyjnymi włóknami szklanymi powodują wzrost popytuwłókna węglowedo łopat wirników turbin wiatrowych. Włókno węglowe ma wysoki stosunek wytrzymałości do masy, który ma kluczowe znaczenie dla poprawy wydajności i trwałości turbin wiatrowych. Około 45% nowo wyprodukowanych łopat wirnika w 2024 r. zostało wykonanych z włókna węglowego, co stanowi wzrost o 10% w porównaniu z rokiem poprzednim. Tendencja ta wynika z potrzeby produkcji większych, bardziej wydajnych turbin zdolnych do generowania wyższych mocy; w rzeczywistości średnia moc turbin wzrosła do 4,5 megawatów (MW), co stanowi wzrost o 15 procent w porównaniu z 2022 r.
Dogłębna analiza włókna węglowego na rynku łopat turbin wiatrowych przeprowadzona przez Astute Analytica ujawnia kilka kluczowych statystyk, które podkreślają wysoką tendencję wzrostową włókna węglowego w tym segmencie. Warto zauważyć, że globalna moc energii wiatrowej osiągnęła 1008 GW, co oznacza wzrost o 73 GW w samym 2023 r. około 70% nowych morskich instalacji wiatrowych w 2023 r. (łącznie 20 GW) będzie wykorzystywać łopaty z włókna węglowego ze względu na ich zwiększoną odporność na trudne warunki morskie. Ponadto wykazano, że zastosowanie włókna węglowego wydłuża żywotność ostrzy o 30% i zmniejsza koszty konserwacji o 25%, co jest kluczowym czynnikiem dla interesariuszy z branży, których celem jest optymalizacja wydajności operacyjnej.
Ponadto zachęty polityczne i mandaty rządowe mające na celu osiągnięcie neutralności pod względem emisji dwutlenku węgla do 2050 r. przyspieszyły inwestycje w modernizację istniejących farm wiatrowych, przy czym 50% projektów modernizacyjnych w 2023 r. obejmowało wymianę łopat z włókna szklanego na alternatywne rozwiązania z włókna węglowego.
Kołpaki płata z włókna węglowego mają kluczowe znaczenie dla poprawy wydajności turbin wiatrowych. Oczekuje się, że do 2028 r. 70% nowych łopat turbin wiatrowych będzie miało kołpaki z włókna węglowego
Badania pokazują, że dzięki wyjątkowej wytrzymałości właściwej i trwałości nasadek dźwigarów z włókna węglowegowłókno węgloweosłony dźwigarów mogą poprawić wydajność ostrzy nawet o 20%, co skutkuje dłuższymi ostrzami i większym wychwytywaniem energii. Nakładki na drzewce z włókna węglowego odegrały kluczową rolę w 30% wzroście długości łopat wiatrowych w ciągu ostatniej dekady.
Kolejny powód, aby używaćwłókno węgloweosłon dźwigarów w łopatach turbin wiatrowych polega na tym, że zmniejszają masę łopaty o 25%, co zmniejsza koszty materiałów i transportu. Ponadto trwałość zmęczeniowa osłony dźwigara z włókna węglowego jest o 50% wyższa w porównaniu z materiałami konwencjonalnymi, co zmniejsza koszty konserwacji i wydłuża żywotność turbiny.
W miarę jak branża wiatrowa pracuje nad osiągnięciem globalnych celów w zakresie energii odnawialnej, zastosowanie osłon skrzydeł i drzewc z włókna węglowego będzie nadal rosło. Szacuje się, że do 2028 r. 70% nowych łopat turbin wiatrowych będzie miało denka z włókna węglowego w porównaniu z 45% w 2023 r. Oczekuje się, że ta zmiana spowoduje wzrost ogólnej wydajności turbin o 22%. Wraz z postępem technologii włókien węglowych, zwiększającym wytrzymałość materiału o 10 procent i zmniejszającym jego wpływ na środowisko o 5 procent, oczekuje się, że dziedzina kołpaków płatowych zdominuje i zrewolucjonizuje projektowanie turbin wiatrowych, zapewniając zrównoważoną i wydajną przyszłość energii odnawialnej.
Na świecie dominują łopaty turbin wiatrowych o długości 51–75 mwłókno węglowerynku łopat turbin wiatrowych, a zastosowanie łopat z włókna węglowego może zwiększyć wytwarzanie energii o 25 procent
Kierując się dążeniem do wydajności, trwałości i wydajności, segment łopatek turbin wiatrowych o długości 51–75 metrów na rynku łopat do turbin wiatrowych stał się dominującą siłą na rynku włókien węglowych. Unikalne właściwości włókna węglowego czynią go idealnym materiałem dla tej kategorii rozmiarów. Wysoki stosunek wytrzymałości do masy materiału jest pięciokrotnie większy niż w przypadku stali, co znacznie zmniejsza całkowitą masę ostrza, co skutkuje lepszym wychwytywaniem energii i wydajnością. Ten segment długości reprezentuje najlepszy punkt, w którym optymalizowana jest równowaga pomiędzy kosztem materiału a wydajnością, a ostrza z włókna węglowego mają 60% udziału w rynku w tej kategorii.
Ekonomika energii wiatrowej dodatkowo przyczyniła się do popularności włókna węglowego w tym sektorze. Wyższy koszt początkowy włókna węglowego jest równoważony jego długą żywotnością i zmniejszoną konserwacją. Ostrza wykonane z włókna węglowego charakteryzują się o 20% dłuższą żywotnością w zakresie 51-75 metrów w porównaniu do piór wykonanych z materiałów konwencjonalnych. Ponadto koszt cyklu życia tych ostrzy jest zmniejszony o 15% ze względu na mniejszą liczbę wymian i napraw. Pod względem wydajności energetycznej turbiny z łopatkami z włókna węglowego w tym zakresie długości mogą generować do 25% więcej energii elektrycznej, co skutkuje szybszym zwrotem inwestycji. Dane rynkowe pokazują, że wykorzystanie włókna węglowego w tym segmencie rosło o 30% rocznie w ciągu ostatnich pięciu lat.
Na dynamikę rynku włókien węglowych w łopatach turbin wiatrowych wpływa również zapotrzebowanie na zrównoważone i odnawialne źródła energii, przy czym przewiduje się, że energia wiatrowa będzie dostarczać 30% światowej energii elektrycznej do 2030 r. Łopaty o długości 51–75 m szczególnie nadają się do morskich farm wiatrowych, gdzie większe i bardziej wydajne turbiny mają kluczowe znaczenie. Wdrażanie instalacji morskich wykorzystujących łopaty z włókna węglowego wzrosło o 40% dzięki polityce rządu i dotacjom mającym na celu zmniejszenie śladu węglowego. Dominację tego segmentu rynku dodatkowo podkreśla 50% wkład włókna węglowego w ogólny rozwój branży wiatrowej, dzięki czemuwłókno węglowenie tylko wybór materialny, ale kamień węgielny przyszłej infrastruktury energetycznej.
Wzrost mocy wiatru w regionie Azji i Pacyfiku sprawia, że jest to dominująca siła w produkcji włókna węglowego na łopaty turbin wiatrowych
Napędzany dynamicznie rozwijającym się przemysłem energii wiatrowej, region Azji i Pacyfiku stał się głównym konsumentem włókna węglowego na łopaty turbin wiatrowych. Z ponad 378,67 GW mocy zainstalowanej w energetyce wiatrowej w 2023 r., region będzie odpowiadał za blisko 38% światowej mocy zainstalowanej w energetyce wiatrowej. Liderami są Chiny i Indie, przy czym same Chiny wnoszą oszałamiającą moc 310 GW, czyli 89% mocy regionu.
Ponadto Chiny są światowym liderem w montażu gondoli lądowych turbin wiatrowych o rocznej mocy 82 GW. Według stanu na czerwiec 2024 r. Chiny zainstalowały 410 GW energii wiatrowej. Agresywne cele regionu w zakresie energii odnawialnej, napędzane rosnącym zapotrzebowaniem na energię i zobowiązaniami środowiskowymi, wymagają zaawansowanych i wydajnych technologii.
W regionie Azji i Pacyfiku działają wiodący producenci włókien węglowych, zapewniających stabilne dostawy włókna węglowego i innowacji technologicznych. Lekka natura włókna węglowego pozwala na zastosowanie większych średnic wirnika i lepszą wydajność wychwytywania energii. Spowodowało to 15% wzrost produkcji energii w nowych instalacjach w porównaniu z materiałami konwencjonalnymi. Ponieważ przewiduje się, że moc elektrowni wiatrowych wzrośnie o 30% do 2030 r., zastosowanie włókna węglowego w turbinach wiatrowych będzie w dalszym ciągu rosło w regionie Azji i Pacyfiku.
Shanghai Orisen New Material Technology Co., Ltd
M: +86 18683776368 (również WhatsApp)
T:+86 08383990499
Email: grahamjin@jhcomposites.com
Adres: nr 398 New Green Road Xinbang Town, dystrykt Songjiang, Szanghaj
Czas publikacji: 18 lipca 2024 r