Energieeinsparung und Emissionsreduzierung: Die Leichtbauvorteile von Kohlefasern werden immer deutlicher
Kohlefaserverstärkter Kunststoff(CFK) ist bekannt für sein geringes Gewicht und seine hohe Festigkeit. Sein Einsatz in Bereichen wie Flugzeugen und Automobilen hat zur Gewichtsreduzierung und zur Verbesserung des Kraftstoffverbrauchs beigetragen. Laut einer Ökobilanz (LCA) der gesamten Umweltauswirkungen von der Materialherstellung bis zur Entsorgung, die von der Japan Carbon Fiber Manufacturers Association durchgeführt wurde, trägt der Einsatz von CFK erheblich zur Reduzierung der CO2-Emissionen bei.
Flugzeugfeld:Wenn die Verwendung von Kohlenstofffaserverbundwerkstoff CFK in einem mittelgroßen Passagierflugzeug 50% erreicht (wie in der Boeing 787 und Airbus A350 CFK Dosierung hat 50% überschritten), die Menge anKohlefaserDas in jedem Flugzeug verwendete Gewicht beträgt etwa 20 Tonnen. Im Vergleich zu herkömmlichen Materialien kann eine Gewichtsreduzierung von 20 % erreicht werden. Basierend auf 2.000 Flügen pro Jahr, 500 Meilen pro Klasse und 10 Betriebsjahren kann jedes Flugzeug in 10 Betriebsjahren 27.000 Tonnen CO2-Emissionen pro Flugzeug einsparen, basierend auf 2.000 Flügen pro Jahr und 500 Meilen pro Flug.
Automobilbereich:Wenn CFK 17 % des Karosseriegewichts ausmacht, verbessert die Gewichtsreduzierung den Kraftstoffverbrauch und verringert den CO2-Ausstoß um insgesamt 5 Tonnen CO2 pro CFK-Fahrzeug, basierend auf einer lebenslangen Fahrstrecke von 94.000 Kilometern und 10 Betriebsjahren, im Vergleich zu herkömmlichen Fahrzeugen ohne CFK.
Darüber hinaus dürften die Verkehrswende, das Wachstum neuer Energien und der Umweltschutz neue Geschäftsmöglichkeiten für Carbonfasern schaffen. Laut dem japanischen Unternehmen Toray steigt die weltweite Nachfrage nachKohlefaserBis 2025 wird ein jährliches Wachstum von 17 % prognostiziert. Im Luft- und Raumfahrtbereich erwartet Toray neben Verkehrsflugzeugen auch eine neue Nachfrage nach Kohlefasern für „fliegende Autos“ wie Lufttaxis und große Drohnen.
Windkraft: Carbonfaseranwendungen nehmen zu
Im Bereich der Windenergieerzeugung werden weltweit Großanlagen errichtet. Aufgrund von Standortbeschränkungen verlagern sich die Anlagen jedoch zunehmend in Offshore- und windschwache Gebiete. Daher ist es dringend erforderlich, die Effizienz der Stromerzeugung zu verbessern.
Um die Effizienz der Stromerzeugung zu steigern, sind größere Rotorblätter für Windturbinen erforderlich. Ihre Herstellung mit herkömmlichenFiberglasVerbundwerkstoffe neigen eher zum Durchhängen, wodurch die Turbinenblätter den Turm einklemmen und Schäden verursachen können. Durch den Einsatz leistungsstärkerer CFK-Materialien wird das Durchhängen verhindert und das Gewicht reduziert. Dies ermöglicht die Herstellung größerer Rotorblätter und trägt zur weiteren Nutzung der Windenergie bei.
Durch die BewerbungKohlefaserDurch den Einsatz von Verbundwerkstoffen in den Rotorblättern von Windkraftanlagen für erneuerbare Energien können Windkraftanlagen mit längeren Rotorblättern als je zuvor gebaut werden. Da die theoretische Leistungserzeugung einer Windkraftanlage proportional zum Quadrat der Rotorblattlänge ist, ist es durch den Einsatz von Kohlenstofffaserverbundwerkstoffen möglich, eine größere Größe zu erreichen und so die Leistung der Windkraftanlage zu steigern.
Laut der jüngsten Marktprognoseanalyse, die im Mai dieses Jahres von Toray veröffentlicht wurde, wird die Nachfrage nach Kohlefasern im Bereich Windturbinenblätter zwischen 2022 und 2025 eine durchschnittliche jährliche Wachstumsrate von bis zu 23 % aufweisen. Bis 2030 wird die Nachfrage nach Kohlefasern im Bereich Offshore-Windturbinenblätter voraussichtlich 92.000 Tonnen erreichen.
Wasserstoffenergie: Der Beitrag von Kohlefasern wird immer sichtbarer
Grüner Wasserstoff wird durch Elektrolyse von Wasser mit Strom aus erneuerbaren Energiequellen wie Sonne oder Wind erzeugt. Als saubere Energiequelle, die zur CO2-Neutralität beiträgt, hat grüner Wasserstoff an Bedeutung gewonnen, und seine Nachfrage dürfte künftig deutlich steigen. Darüber hinaus erfreut sich sein Einsatz in Wasserstoff-Brennstoffzellen zunehmender Beliebtheit und dürfte künftig deutlich zunehmen.
Hochdruck-Wasserstoffspeicherflaschen aus hochfesten Kohlenstofffasern, Kohlenstofffaserpapier als Elektrodenmaterial und Gasdiffusionsschichten sowie andere Produkte leisten einen positiven Beitrag zur gesamten Kette der Wasserstoffproduktion, des Transports, der Speicherung und der Nutzung.
Durch die VerwendungKohlefaserBei Druckbehältern wie Erdgas- (CNG) und Wasserstoffflaschen ist es möglich, das Gewicht effektiv zu reduzieren und den Berstdruck zu erhöhen. Die Nachfrage nach CNG-Flaschen für CNG-Fahrzeuge im Hauslieferdienst und nach Erdgastransporttanks wächst stetig.
Darüber hinaus wird erwartet, dass die Nachfrage nach Kohlefasern für Druckbehälter in Zukunft steigen wird, da Wasserstoffspeicherflaschen zunehmend in Personenkraftwagen, Lastkraftwagen, Eisenbahnen und Schiffen eingesetzt werden, die Wasserstoffbrennstoffzellen verwenden.
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Beitragszeit: 02.08.2024