في 24 يونيو، نشرت شركة أستوت أناليتيكا، وهي شركة عالمية للتحليل والاستشارات، تحليلاً للوضع العالميألياف الكربونتقرير سوق شفرات دوارات توربينات الرياح للفترة 2024-2032. وفقًا لتحليل التقرير، بلغ حجم سوق ألياف الكربون في شفرات دوارات توربينات الرياح عالميًا حوالي 4,392 مليون دولار أمريكي في عام 2023، ومن المتوقع أن يصل إلى 15,904 مليون دولار أمريكي بحلول عام 2032، مسجلًا معدل نمو سنوي مركب قدره 15.37% خلال الفترة المتوقعة من 2024 إلى 2032.
النقاط الأساسية للتقرير فيما يتعلق بتطبيقألياف الكربونتتضمن شفرات توربينات الرياح الأجزاء التالية:
- بحسب المنطقة، فإن سوق ألياف الكربون في منطقة آسيا والمحيط الهادئ لطاقة الرياح هو الأكبر في عام 2023، حيث يمثل 59.9٪؛
- بحسب حجم شفرات توربينات الرياح، فإن ألياف الكربون لها نسبة استخدام عالية تبلغ 38.4٪ في حجم الشفرات التي يتراوح طولها بين 51 و75 مترًا؛
- من منظور أجزاء التطبيق، تصل نسبة استخدام ألياف الكربون في غطاء شعاع جناح شفرة توربينات الرياح إلى 61.2٪.
تشمل الاتجاهات الرئيسية في تطوير شفرات توربينات الرياح في السنوات الأخيرة ما يلي:
- التطورات التكنولوجية في التصنيع: تحسينات مستمرة في عمليات إنتاج ألياف الكربون وخصائص المواد؛
- زيادة طول الشفرات: يتزايد الطلب على الشفرات الأطول والأخف وزناً من أجل تحسين استخلاص الطاقة وكفاءتها؛
- نمو السوق الإقليمي: مدفوعًا بارتفاع الطلب على الطاقة وسياسات الدعم الحكومي، توسع السوق في منطقة آسيا والمحيط الهادئ بشكل كبير.
أهم التحديات التي تواجه تطبيقألياف الكربونتتضمن شفرات توربينات الرياح ما يلي:
- ارتفاع تكاليف الاستثمار الأولية: يتطلب إنتاج ألياف الكربون ودمجها في توربينات الرياح رأس مال كبير؛
- توافر سلسلة التوريد والمواد الخام، الأمر الذي يتطلب إمدادًا مستمرًا بمواد ألياف الكربون عالية الجودة؛
- العوائق التقنية والتصنيعية: التحديات في زيادة الإنتاج وخفض التكاليف للتنافس مع المواد التقليدية مثل الألياف الزجاجية.
حوالي 45% من شفرات توربينات الرياح الجديدة التي تم بناؤها في عام 2024 مصنوعة منألياف الكربونوتستخدم 70% من تركيبات طاقة الرياح البحرية الجديدة على متن السفن في عام 2023 شفرات من ألياف الكربون.
ستتجاوز القدرة المركبة العالمية الإجمالية 1 تيراواط بحلول عام 2023. ويؤكد هذا التوسع السريع على الدور الرئيسي للصناعة في تطوير حلول الطاقة المتجددة لمكافحة تغير المناخ، وأحد المحركات الرئيسية وراء معدل نموها المرتفع هو الطلب المتزايد على مواد أكثر كفاءة ومتانة في بناء توربينات الرياح، وخاصة ألياف الكربون لشفرات الدوار.
تُساهم الخصائص المتفوقة لمواد ألياف الكربون مقارنةً بألياف الزجاج التقليدية في زيادة الطلب عليهاألياف الكربونتُستخدم ألياف الكربون في صناعة شفرات دوارات توربينات الرياح. تتميز هذه الألياف بنسبة عالية من القوة إلى الوزن، وهو أمر بالغ الأهمية لتحسين أداء توربينات الرياح وإطالة عمرها. في عام 2024، صُنعت حوالي 45% من شفرات الدوارات الجديدة من ألياف الكربون، بزيادة قدرها 10% عن العام السابق. ويعود هذا التوجه إلى الحاجة لإنتاج توربينات أكبر وأكثر كفاءة قادرة على توليد طاقة أعلى؛ ففي الواقع، ارتفع متوسط قدرة التوربينات إلى 4.5 ميغاواط، بزيادة قدرها 15% عن عام 2022.
يكشف تحليل معمق أجرته شركة أستوت أناليتيكا لسوق ألياف الكربون في شفرات توربينات الرياح عن عدة إحصاءات رئيسية تؤكد النمو المتسارع لألياف الكربون في هذا القطاع. والجدير بالذكر أن القدرة العالمية لطاقة الرياح قد بلغت 1008 جيجاواط، بزيادة قدرها 73 جيجاواط في عام 2023 وحده. ويستخدم حوالي 70% من منشآت طاقة الرياح البحرية الجديدة في عام 2023 (بإجمالي 20 جيجاواط) شفرات مصنوعة من ألياف الكربون نظرًا لمقاومتها العالية للبيئات البحرية القاسية. إضافةً إلى ذلك، فقد ثبت أن استخدام ألياف الكربون يُطيل عمر الشفرات بنسبة 30% ويُقلل تكاليف الصيانة بنسبة 25%، وهو عامل أساسي لأصحاب المصلحة في هذا القطاع الذين يسعون إلى تحسين كفاءة التشغيل.
بالإضافة إلى ذلك، ساهمت الحوافز السياسية والتفويضات الحكومية لتحقيق الحياد الكربوني بحلول عام 2050 في تسريع الاستثمار في تحديث مزارع الرياح القائمة، حيث شملت 50% من مشاريع التحديث في عام 2023 استبدال شفرات الألياف الزجاجية ببدائل من ألياف الكربون.
تُعد أغطية الأجنحة المصنوعة من ألياف الكربون عنصراً أساسياً لتحسين كفاءة توربينات الرياح، حيث من المتوقع أن تحتوي 70% من شفرات توربينات الرياح الجديدة على أغطية أجنحة مصنوعة من ألياف الكربون بحلول عام 2028
بفضل القوة النوعية والمتانة الفائقة لأغطية دعامات ألياف الكربون، أظهرت دراسة أنألياف الكربونيمكن لأغطية دعامات التوربينات تحسين أداء الشفرات بنسبة تصل إلى 20%، مما يؤدي إلى شفرات أطول واستخلاص طاقة أكبر. وقد لعبت أغطية دعامات التوربينات المصنوعة من ألياف الكربون دورًا حاسمًا في زيادة طول شفرات توربينات الرياح بنسبة 30% خلال العقد الماضي.
سبب آخر لاستخدامألياف الكربونتُساهم أغطية دعامات شفرات توربينات الرياح في تقليل وزن الشفرة بنسبة 25%، مما يُخفض تكاليف المواد والنقل. إضافةً إلى ذلك، فإن عمر إجهاد غطاء دعامة ألياف الكربون أعلى بنسبة 50% من المواد التقليدية، مما يُقلل تكاليف الصيانة ويُطيل عمر التوربين.
مع سعي قطاع طاقة الرياح لتحقيق أهداف الطاقة المتجددة العالمية، سيزداد استخدام أغطية الأجنحة والأعمدة المصنوعة من ألياف الكربون. وتشير التقديرات إلى أن 70% من شفرات توربينات الرياح الجديدة ستُزود بأغطية أعمدة من ألياف الكربون بحلول عام 2028، مقارنةً بـ 45% في عام 2023. ومن المتوقع أن يُسهم هذا التحول في زيادة كفاءة التوربينات الإجمالية بنسبة 22%. ومع التطورات في تكنولوجيا ألياف الكربون التي تزيد من قوة المادة بنسبة 10% وتقلل من أثرها البيئي بنسبة 5%، يُتوقع أن يهيمن مجال أغطية الأجنحة على تصميم توربينات الرياح ويُحدث ثورة فيه، مما يضمن مستقبلًا مستدامًا وفعالًا للطاقة المتجددة.
تهيمن شفرات توربينات الرياح التي يتراوح طولها بين 51 و75 متراً على مستوى العالمألياف الكربونسوق شفرات توربينات الرياح، واستخدام شفرات ألياف الكربون يمكن أن يزيد من توليد الطاقة بنسبة 25 بالمائة
بفضل السعي لتحقيق الكفاءة والمتانة والأداء الأمثل، أصبح قطاع ألياف الكربون في سوق شفرات توربينات الرياح، الذي يتراوح طوله بين 51 و75 مترًا، قوةً مهيمنةً في هذا المجال. وتجعل الخصائص الفريدة لألياف الكربون منها مادةً مثاليةً لهذه الفئة من الأحجام. إذ تبلغ نسبة قوة ألياف الكربون إلى وزنها خمسة أضعاف نسبة الفولاذ، مما يقلل بشكل ملحوظ من الوزن الإجمالي للشفرة، وبالتالي تحسين كفاءة توليد الطاقة. ويمثل هذا القطاع الطولي نقطة التوازن الأمثل بين تكلفة المواد والأداء، وتستحوذ شفرات ألياف الكربون على 60% من حصة السوق في هذه الفئة.
ساهمت الجدوى الاقتصادية لطاقة الرياح في زيادة شعبية ألياف الكربون في هذا القطاع. ويُعوَّض ارتفاع التكلفة الأولية لألياف الكربون بطول عمرها وانخفاض تكاليف صيانتها. تتميز الشفرات المصنوعة من ألياف الكربون بعمر خدمة أطول بنسبة 20% في نطاق 51-75 مترًا مقارنةً بالشفرات المصنوعة من المواد التقليدية. إضافةً إلى ذلك، تنخفض تكلفة دورة حياة هذه الشفرات بنسبة 15% نظرًا لقلة عمليات الاستبدال والإصلاح. أما من حيث إنتاج الطاقة، فيمكن للتوربينات المزودة بشفرات من ألياف الكربون في هذا النطاق الطولي توليد كهرباء أكثر بنسبة تصل إلى 25%، مما يؤدي إلى عائد أسرع على الاستثمار. وتشير بيانات السوق إلى أن استخدام ألياف الكربون في هذا القطاع قد نما بنسبة 30% سنويًا على مدى السنوات الخمس الماضية.
تتأثر ديناميكيات سوق ألياف الكربون في شفرات توربينات الرياح بالطلب المتزايد على مصادر الطاقة المستدامة والمتجددة، حيث من المتوقع أن تُساهم طاقة الرياح بنسبة 30% من كهرباء العالم بحلول عام 2030. وتُعدّ الشفرات التي يتراوح طولها بين 51 و75 مترًا مناسبة بشكل خاص لمزارع الرياح البحرية، حيث تُعتبر التوربينات الأكبر حجمًا والأكثر كفاءة أمرًا بالغ الأهمية. وقد زاد استخدام الشفرات المصنوعة من ألياف الكربون في المنشآت البحرية بنسبة 40%، مدفوعًا بالسياسات الحكومية والإعانات التي تهدف إلى الحد من البصمة الكربونية. ويتجلى هيمنة هذا القطاع السوقي بشكل أكبر في مساهمة ألياف الكربون بنسبة 50% في النمو الإجمالي لصناعة طاقة الرياح، مما يجعلألياف الكربونليس مجرد اختيار للمواد، بل هو حجر الزاوية في البنية التحتية للطاقة المستقبلية.
إن طفرة طاقة الرياح في منطقة آسيا والمحيط الهادئ تجعلها قوة مهيمنة في مجال ألياف الكربون المستخدمة في شفرات توربينات الرياح.
بفضل ازدهار صناعة طاقة الرياح، برزت منطقة آسيا والمحيط الهادئ كمستهلك رئيسي لألياف الكربون المستخدمة في شفرات توربينات الرياح. وبقدرة مركبة من طاقة الرياح تجاوزت 378.67 جيجاواط في عام 2023، تمثل المنطقة ما يقارب 38% من إجمالي القدرة المركبة لطاقة الرياح على مستوى العالم. وتتصدر الصين والهند قائمة الدول المنتجة، حيث ساهمت الصين وحدها بقدرة هائلة بلغت 310 جيجاواط، أي ما يعادل 89% من إجمالي قدرة المنطقة.
إضافةً إلى ذلك، تُعدّ الصين رائدةً عالمياً في تجميع محركات توربينات الرياح البرية، بقدرة إنتاجية سنوية تبلغ 82 جيجاواط. وبحلول يونيو 2024، بلغت قدرة الصين المركبة من طاقة الرياح 410 جيجاواط. وتتطلب أهداف المنطقة الطموحة في مجال الطاقة المتجددة، والمدفوعة بتزايد الطلب على الطاقة والالتزامات البيئية، تقنيات متطورة وفعّالة.
تضم منطقة آسيا والمحيط الهادئ كبرى الشركات المصنعة لألياف الكربون، مما يضمن إمدادًا مستقرًا بها وابتكارات تكنولوجية متطورة. وتتيح خفة وزن ألياف الكربون استخدام أقطار أكبر للدوارات وتحسين كفاءة استخلاص الطاقة، ما أدى إلى زيادة إنتاج الطاقة بنسبة 15% في المنشآت الجديدة مقارنةً بالمواد التقليدية. ومع توقعات نمو قدرة طاقة الرياح بنسبة 30% بحلول عام 2030، سيستمر استخدام ألياف الكربون في توربينات الرياح في منطقة آسيا والمحيط الهادئ في الازدياد.
شركة شنغهاي أوريسين لتكنولوجيا المواد الجديدة المحدودة
رقم الهاتف: +86 18683776368 (واتساب أيضاً)
هاتف: +86 08383990499
Email: grahamjin@jhcomposites.com
العنوان: رقم 398، طريق نيو جرين، بلدة شينبانغ، مقاطعة سونغجيانغ، شنغهاي
تاريخ النشر: 18 يوليو 2024