كيف تساهم مركبات ألياف الكربون في تحقيق الحياد الكربوني؟

توفير الطاقة وخفض الانبعاثات: مزايا ألياف الكربون خفيفة الوزن تتضح أكثر فأكثر

ألياف الكربونالبلاستيك المقوىيُعرف البوليمر المقوى بألياف الكربون (CFRP) بخفة وزنه وقوته، وقد ساهم استخدامه في مجالات مثل الطائرات والسيارات في تقليل الوزن وتحسين كفاءة استهلاك الوقود. ووفقًا لتقييم دورة الحياة (LCA) للأثر البيئي الإجمالي من تصنيع المواد إلى التخلص منها، والذي أجرته جمعية مصنعي ألياف الكربون اليابانية، فإن استخدام البوليمر المقوى بألياف الكربون (CFRP) يُسهم بشكل كبير في خفض انبعاثات ثاني أكسيد الكربون.

ميدان الطائرات:عندما يصل استخدام مركب ألياف الكربون (CFRP) في طائرة ركاب متوسطة الحجم إلى 50% (كما هو الحال في طائرتي بوينغ 787 وإيرباص A350 حيث تجاوزت نسبة استخدام CFRP 50%)، فإن كميةألياف الكربونيبلغ وزن المواد المستخدمة في كل طائرة حوالي 20 طنًا، وبالمقارنة بالمواد التقليدية يمكن تحقيق وزن أخف بنسبة 20%، وفقًا لـ 2000 رحلة جوية سنويًا، كل فئة 500 ميل، 10 سنوات من التشغيل، يمكن لكل طائرة أن تقلل من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون بمقدار 27000 طن لكل طائرة في 10 سنوات من التشغيل، بناءً على 2000 رحلة جوية سنويًا و500 ميل لكل رحلة.

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

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

طاقة الرياح: تطبيقات ألياف الكربون في ازدياد

في مجال توليد الطاقة من الرياح، تُقام منشآت واسعة النطاق في جميع أنحاء العالم. ونظرًا لمحدودية المواقع، تتجه هذه المنشآت نحو المناطق البحرية والمناطق ذات الرياح المنخفضة، مما يُبرز الحاجة المُلحة لتحسين كفاءة توليد الطاقة.

هناك حاجة إلى شفرات توربينات رياح أكبر لزيادة كفاءة توليد الطاقة، ولكن تصنيعها باستخدام الطرق التقليديةالألياف الزجاجيةتُزيد المواد المركبة من احتمالية ترهل شفرات التوربينات، مما يُعرّضها لخطر الاحتكاك بالبرج والتسبب في تلفه. باستخدام مواد CFRP ذات أداء أفضل، سيتم الحد من الترهل وتقليل الوزن، مما يسمح بتصنيع شفرات توربينات رياح أكبر حجماً، ويساهم في زيادة استخدام طاقة الرياح.

عن طريق التقديمألياف الكربونبفضل استخدام المواد المركبة في شفرات توربينات الرياح العاملة بالطاقة المتجددة، أصبح من الممكن تصنيع توربينات رياح بشفرات أطول من أي وقت مضى. ونظرًا لأن القدرة النظرية المولدة من توربينات الرياح تتناسب طرديًا مع مربع طول الشفرة، فإن استخدام مركبات ألياف الكربون يُتيح الحصول على شفرات أكبر حجمًا، وبالتالي زيادة القدرة الناتجة عن التوربين.

وفقًا لأحدث تحليل لتوقعات السوق الذي أصدرته شركة توراي في مايو من هذا العام، فإن الطلب على شفرات توربينات الرياح المصنوعة من ألياف الكربون سيبلغ معدل نمو سنوي مركب يصل إلى 23٪ في الفترة من 2022 إلى 2025؛ ومن المتوقع أن يصل الطلب على شفرات توربينات الرياح البحرية المصنوعة من ألياف الكربون إلى 92000 طن بحلول عام 2030.

طاقة الهيدروجين: مساهمة ألياف الكربون تتضح أكثر فأكثر

يُنتج الهيدروجين الأخضر عن طريق التحليل الكهربائي للماء باستخدام الكهرباء المولدة من مصادر الطاقة المتجددة، مثل الطاقة الشمسية أو طاقة الرياح. وباعتباره مصدراً نظيفاً للطاقة يُسهم في تحقيق الحياد الكربوني، يحظى الهيدروجين الأخضر باهتمام متزايد، ومن المتوقع أن ينمو الطلب عليه بشكل ملحوظ في المستقبل. إضافةً إلى ذلك، يكتسب استخدامه في خلايا وقود الهيدروجين شعبية متزايدة، ومن المتوقع أن ينمو بشكل ملحوظ في المستقبل.

تساهم أسطوانات تخزين الهيدروجين عالية الضغط المصنوعة من ألياف الكربون عالية القوة، وورق ألياف الكربون المستخدم كمواد للأقطاب الكهربائية وطبقات نشر الغاز، وغيرها من المنتجات بشكل إيجابي في السلسلة الكاملة لإنتاج الهيدروجين ونقله وتخزينه واستخدامه.

باستخدامألياف الكربونفي أوعية الضغط، مثل أسطوانات الغاز الطبيعي المضغوط (CNG) والهيدروجين، يُمكن تقليل الوزن وزيادة ضغط الانفجار بشكل فعال. ويتزايد الطلب على أسطوانات الغاز الطبيعي المضغوط لمركبات الغاز الطبيعي المضغوط المستخدمة في خدمات التوصيل المنزلي وخزانات نقل الغاز الطبيعي بشكل مطرد.

بالإضافة 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
رقم الهاتف: +86 18683776368 (واتساب أيضاً)
هاتف: +86 08383990499
Email: grahamjin@jhcomposites.com
العنوان: رقم 398، طريق نيو جرين، بلدة شينبانغ، مقاطعة سونغجيانغ، شنغهاي