كيف تساهم مركبات ألياف الكربون في تحقيق الحياد الكربوني؟

توفير الطاقة وخفض الانبعاثات: أصبحت مزايا ألياف الكربون خفيفة الوزن أكثر وضوحًا

ألياف الكربونالبلاستيك المقوىيُعرف البلاستيك المقوى بألياف الكربون (CFRP) بخفة وزنه ومتانته، وقد ساهم استخدامه في مجالات مثل الطائرات والسيارات في تقليل الوزن وتحسين كفاءة استهلاك الوقود. ووفقًا لتقييم دورة حياة التأثير البيئي الإجمالي، الذي أجرته جمعية مصنعي ألياف الكربون اليابانية، بدءًا من تصنيع المواد وحتى التخلص منها، يُسهم استخدام البلاستيك المقوى بألياف الكربون بشكل كبير في تقليل انبعاثات ثاني أكسيد الكربون.

مجال الطائرات:عندما يصل استخدام ألياف الكربون المركبة CFRP في طائرة ركاب متوسطة الحجم إلى 50% (كما هو الحال في طائرة بوينج 787 وإيرباص A350 حيث تجاوزت جرعة CFRP 50%)، فإن كميةألياف الكربونيبلغ وزن كل طائرة حوالي 20 طن، وبالمقارنة مع المواد التقليدية يمكن تحقيق وزن خفيف بنسبة 20٪، وفقًا لـ 2000 رحلة سنويًا، وكل فئة 500 ميل، و10 سنوات من التشغيل، يمكن لكل طائرة تقليل انبعاثات ثاني أكسيد الكربون بمقدار 27000 طن لكل طائرة في 10 سنوات من التشغيل، بناءً على 2000 رحلة سنويًا و500 ميل لكل رحلة.

مجال السيارات:عندما يتم استخدام CFRP بنسبة 17% من وزن هيكل السيارة، فإن تقليل الوزن يحسن من الاقتصاد في استهلاك الوقود ويقلل من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون بمقدار إجمالي تراكمي قدره 5 أطنان من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون لكل سيارة تستخدم CFRP، بناءً على مسافة قيادة مدى الحياة تبلغ 94000 كيلومتر و10 سنوات من التشغيل، مقارنة بالسيارات التقليدية التي لا تستخدم CFRP.

بالإضافة إلى ذلك، من المتوقع أن تُسهم ثورة النقل، ونمو مصادر الطاقة الجديدة، والاحتياجات البيئية في خلق المزيد من فرص الأعمال الجديدة لألياف الكربون. ووفقًا لشركة توراي اليابانية، فإن الطلب العالمي علىألياف الكربونومن المتوقع أن ينمو الطلب على ألياف الكربون بمعدل سنوي قدره 17% بحلول عام 2025. وفي تطبيقات الطيران والفضاء، تتوقع شركة توراي طلبًا جديدًا على ألياف الكربون لـ "السيارات الطائرة" مثل سيارات الأجرة الهوائية والطائرات بدون طيار الكبيرة، بالإضافة إلى الطائرات التجارية.

طاقة الرياح: تطبيقات ألياف الكربون تتزايد

في مجال توليد طاقة الرياح، تُقام مشاريع ضخمة حول العالم. ونظرًا لضيق الموقع، تنتقل هذه المشاريع إلى المناطق البحرية والمناطق ذات الرياح المنخفضة، مما يُبرز الحاجة المُلِحّة لتحسين كفاءة توليد الطاقة.

هناك حاجة إلى شفرات توربينات الرياح الأكبر حجمًا لزيادة كفاءة توليد الطاقة، ولكن تصنيعها باستخدام التقنيات التقليديةالألياف الزجاجيةالمواد المركبة تجعلها أكثر عرضة للترهل، مما يُعرّض شفرات التوربين لخطر ضغط البرج والتسبب في تلفه. باستخدام مواد CFRP عالية الأداء، سيتم منع الترهل وتقليل الوزن، مما يسمح بتصنيع شفرات توربينات رياح أكبر حجمًا، ويساهم في زيادة اعتماد طاقة الرياح.

عن طريق التقديمألياف الكربونبفضل استخدام مركبات ألياف الكربون في شفرات توربينات الرياح المتجددة، أصبح من الممكن إنتاج توربينات رياح ذات شفرات أطول من أي وقت مضى. وبما أن توليد الطاقة النظري لتوربينات الرياح يتناسب طرديًا مع مربع طول الشفرات، فإن استخدام مركبات ألياف الكربون يُمكّن من زيادة حجم توربينات الرياح، وبالتالي زيادة قدرتها الإنتاجية.

وبحسب أحدث تحليل لتوقعات السوق الذي أصدرته شركة توراي في مايو من هذا العام، فإن معدل النمو السنوي المركب لطلب ألياف الكربون في مجال شفرات توربينات الرياح في الفترة 2022-2025 يصل إلى 23٪؛ ومن المتوقع أن يصل الطلب على ألياف الكربون في مجال شفرات توربينات الرياح البحرية في عام 2030 إلى 92000 طن.

طاقة الهيدروجين: مساهمة ألياف الكربون أصبحت أكثر وضوحًا

يُنتَج الهيدروجين الأخضر عن طريق التحليل الكهربائي للماء باستخدام الكهرباء المُولَّدة من مصادر الطاقة المتجددة، مثل الطاقة الشمسية وطاقة الرياح. وبصفته مصدرًا للطاقة النظيفة يُساهم في تحقيق الحياد الكربوني، يحظى الهيدروجين الأخضر باهتمام متزايد، ومن المتوقع أن يزداد الطلب عليه بشكل ملحوظ في المستقبل. كما أن استخدامه في خلايا وقود الهيدروجين يكتسب شعبية متزايدة، ومن المتوقع أن يشهد نموًا ملحوظًا في المستقبل.

تساهم أسطوانات تخزين الهيدروجين عالية الضغط المصنوعة من ألياف الكربون عالية القوة وورق ألياف الكربون المستخدم كمواد أقطاب كهربائية وطبقات انتشار الغاز ومنتجات أخرى بشكل إيجابي في السلسلة الكاملة لإنتاج الهيدروجين ونقله وتخزينه واستخدامه.

عن طريق استخدامألياف الكربونفي أوعية الضغط، مثل أسطوانات الغاز الطبيعي المضغوط (CNG) وأسطوانات الهيدروجين، يُمكن تقليل الوزن وزيادة ضغط الانفجار بفعالية. ويشهد الطلب على أسطوانات الغاز الطبيعي المضغوط (CNG) لمركبات الغاز الطبيعي المضغوط المستخدمة في خدمات التوصيل المنزلي وخزانات نقل الغاز الطبيعي نموًا مطردًا.

وبالإضافة إلى ذلك، من المتوقع أن يزداد الطلب على ألياف الكربون المستخدمة في أوعية الضغط في المستقبل مع تزايد استخدام أسطوانات تخزين الهيدروجين في سيارات الركاب والشاحنات والسكك الحديدية والسفن التي تستخدم خلايا وقود الهيدروجين.

شركة شنغهاي أوريسين لتكنولوجيا المواد الجديدة المحدودة
م: +86 18683776368 (واتساب أيضًا)
ت:+86 08383990499
Email: grahamjin@jhcomposites.com
العنوان: رقم 398، طريق نيو جرين، مدينة شينبانج، منطقة سونغجيانغ، شنغهاي