Jak kompozyty z włókna węglowego przyczyniają się do neutralności węglowej?

Oszczędność energii i redukcja emisji: zalety lekkiego włókna węglowego stają się coraz bardziej widoczne

Włókno węglowewzmocniony plastik(CFRP) jest materiałem zarówno lekkim, jak i mocnym, a jego zastosowanie w takich dziedzinach, jak samoloty i samochody, przyczyniło się do zmniejszenia masy i zmniejszenia zużycia paliwa. Według oceny cyklu życia (LCA) całkowitego wpływu na środowisko od produkcji materiału do utylizacji, przeprowadzonej przez Japońskie Stowarzyszenie Producentów Włókien Węglowych, zastosowanie CFRP znacząco przyczynia się do redukcji emisji CO2

Pole samolotów:gdy wykorzystanie kompozytu CFRP z włókna węglowego w średniej wielkości samolocie pasażerskim osiągnie 50% (np. w Boeingach 787 i Airbusach A350 dozowanie CFRP przekroczyło 50%), ilośćwłókno węgloweużyte w każdym samolocie wynosi około 20 ton, w porównaniu z tradycyjnymi materiałami może osiągnąć 20% lekkości, przy 2000 lotów rocznie, każda klasa 500 mil, 10 lat eksploatacji, każdy samolot może zmniejszyć 27 000 ton emisji CO2 na samolot w ciągu 10 lat eksploatacji, przy założeniu 2000 lotów rocznie i 500 mil na lot.

Dziedzina motoryzacyjna:Kiedy CFRP stanowi 17% masy nadwozia, zmniejszenie masy poprawia zużycie paliwa i zmniejsza emisję CO2 o łącznie 5 ton emisji CO2 na samochód przy użyciu CFRP, w oparciu o przebieg wynoszący 94 000 kilometrów w ciągu całego życia 10 lat eksploatacji w porównaniu z konwencjonalnymi samochodami, które nie korzystają z CFRP.

Oprócz tego oczekuje się, że rewolucja transportowa, nowy rozwój energetyki i potrzeby środowiskowe stworzą więcej nowych możliwości biznesowych dla włókna węglowego. Według japońskiego Toraya światowy popyt nawłókno węgloweprognozuje się, że do 2025 r. będzie rósł w tempie 17% rocznie. Toray spodziewa się nowego popytu na włókno węglowe w zastosowaniach lotniczych i kosmicznych w „latających samochodach”, takich jak kabiny powietrzne i duże drony, a także w samolotach komercyjnych.

Energia wiatrowa: rośnie liczba zastosowań włókien węglowych

W dziedzinie energetyki wiatrowej na całym świecie powstają wielkoskalowe instalacje. Ze względu na ograniczenia lokalizacyjne instalacje przenoszą się na obszary morskie i obszary o słabej wietrzności, co powoduje pilną potrzebę poprawy efektywności wytwarzania energii.

Aby zwiększyć efektywność wytwarzania energii, potrzebne są większe łopaty turbin wiatrowych, ale do ich produkcji przy użyciu tradycyjnych metodwłókno szklanekompozyty czynią je bardziej podatnymi na uginanie się, co naraża łopatki turbiny na ryzyko zakleszczenia wieży i spowodowania jej uszkodzenia. Dzięki zastosowaniu materiałów CFRP o lepszych parametrach ugięcie zostanie zahamowane, a waga zmniejszona, co umożliwi produkcję większych łopat turbin wiatrowych i przyczyni się do dalszego wykorzystania energii wiatrowej.

Aplikującwłókno węglowekompozytów do łopatek turbin wiatrowych wykorzystujących energię odnawialną, możliwe jest tworzenie turbin wiatrowych z łopatami dłuższymi niż kiedykolwiek wcześniej. Ponieważ teoretyczna moc wytwarzana przez turbinę wiatrową jest proporcjonalna do kwadratu długości łopaty, dzięki zastosowaniu kompozytów z włókna węglowego możliwe jest osiągnięcie większych rozmiarów, a tym samym zwiększenie mocy wyjściowej turbiny wiatrowej.

Według najnowszej analizy prognoz rynkowych opublikowanej przez Toray w maju tego roku, zapotrzebowanie na łopaty turbin wiatrowych na lata 2022–2025 będzie wiązać się z roczną stopą wzrostu sięgającą 23%; i oczekuje się, że do 2030 r. zapotrzebowanie na łopaty morskich turbin wiatrowych na włókno węglowe osiągnie 92 000 ton.

Energia wodorowa: wkład włókna węglowego staje się coraz bardziej widoczny

Zielony wodór wytwarzany jest w procesie elektrolizy wody przy użyciu energii elektrycznej wytwarzanej z odnawialnych źródeł energii, takich jak energia słoneczna lub wiatrowa. Jako czyste źródło energii, które przyczynia się do neutralności pod względem emisji dwutlenku węgla, zielony wodór przyciąga uwagę i oczekuje się, że jego zapotrzebowanie znacznie wzrośnie w przyszłości. Ponadto jego zastosowanie w wodorowych ogniwach paliwowych stale zyskuje na popularności i oczekuje się, że w przyszłości znacznie wzrośnie.

Wysokociśnieniowe butle do przechowywania wodoru wykonane z włókien węglowych o wysokiej wytrzymałości, papieru z włókna węglowego stosowanego jako materiały elektrodowe i warstwy dyfuzyjne gazu, a także inne produkty pozytywnie wpływają na cały łańcuch produkcji, transportu, przechowywania i utylizacji wodoru.

Używającwłókno węglowew zbiornikach ciśnieniowych, takich jak butle ze sprężonym gazem ziemnym (CNG) i wodorem, możliwe jest skuteczne zmniejszenie masy i zwiększenie ciśnienia rozrywającego. Zapotrzebowanie na butle CNG do pojazdów zasilanych CNG wykorzystywanych w transporcie do domu oraz do cystern do transportu gazu ziemnego stale rośnie.

Ponadto oczekuje się, że popyt na włókna węglowe stosowane w zbiornikach ciśnieniowych wzrośnie w przyszłości, ponieważ butle do przechowywania wodoru będą coraz częściej stosowane w samochodach osobowych, ciężarówkach, kolejach i statkach wykorzystujących wodorowe ogniwa paliwowe.

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