Risparmio energetico e riduzione delle emissioni: i vantaggi della leggerezza della fibra di carbonio stanno diventando sempre più visibili
Fibra di carbonioplastica rinforzataIl CFRP è noto per essere leggero e resistente, e il suo utilizzo in settori come l'aeronautica e l'automobile ha contribuito alla riduzione del peso e al miglioramento del risparmio di carburante. Secondo una valutazione del ciclo di vita (LCA) dell'impatto ambientale totale, dalla produzione del materiale allo smaltimento, condotta dalla Japan Carbon Fiber Manufacturers Association, l'uso del CFRP contribuisce in modo significativo alla riduzione delle emissioni di CO2.
Campo aeronautico:quando l'uso del composito in fibra di carbonio CFRP in un aereo passeggeri di medie dimensioni raggiunge il 50% (come nel Boeing 787 e nell'Airbus A350 il dosaggio di CFRP ha superato il 50%), la quantità difibra di carbonioutilizzato in ogni aereo è di circa 20 tonnellate, rispetto ai materiali tradizionali può raggiungere il 20% di leggerezza, secondo 2.000 voli all'anno, ogni classe 500 miglia, 10 anni di funzionamento, ogni aereo può ridurre 27.000 tonnellate di emissioni di CO2 per aereo in 10 anni di funzionamento, sulla base di 2.000 voli all'anno e 500 miglia per volo.
Settore automobilistico:Utilizzando il CFRP per il 17% del peso della carrozzeria dell'auto, la riduzione del peso migliora il risparmio di carburante e riduce le emissioni di CO2 di un totale cumulativo di 5 tonnellate di emissioni di CO2 per auto che utilizza CFRP, sulla base di una percorrenza di 94.000 chilometri e 10 anni di funzionamento, rispetto alle auto convenzionali che non utilizzano CFRP.
Oltre a ciò, si prevede che la rivoluzione dei trasporti, la nuova crescita energetica e le esigenze ambientali creeranno nuove opportunità commerciali per la fibra di carbonio. Secondo la giapponese Toray, la domanda globale difibra di carboniosi prevede che crescerà a un tasso annuo del 17% entro il 2025. Nelle applicazioni aerospaziali, Toray prevede una nuova domanda di fibra di carbonio per "auto volanti" come cabine aeree e grandi droni, oltre che per aerei commerciali.
Energia eolica: aumentano le applicazioni della fibra di carbonio
Nel campo della produzione di energia eolica, installazioni su larga scala sono in corso in tutto il mondo. A causa dei vincoli di localizzazione, le installazioni si stanno spostando verso aree offshore e poco ventose, con conseguente urgente necessità di migliorare l'efficienza della produzione di energia.
Per aumentare l'efficienza della produzione di energia sono necessarie pale di turbine eoliche più grandi, ma la loro produzione utilizzando i metodi tradizionalifibra di vetroI compositi li rendono più soggetti a cedimenti, che predispongono le pale della turbina al rischio di schiacciamento della torre e danni. Utilizzando materiali CFRP più performanti, si inibisce il cedimento e si riduce il peso, consentendo la produzione di pale eoliche più grandi e contribuendo all'ulteriore diffusione dell'energia eolica.
Applicandofibra di carbonioGrazie all'utilizzo di compositi in fibra di carbonio per le pale delle turbine eoliche da fonti rinnovabili, è possibile realizzare turbine eoliche con pale più lunghe che mai. Poiché la potenza teorica generata da una turbina eolica è proporzionale al quadrato della lunghezza della pala, utilizzando compositi in fibra di carbonio è possibile ottenere dimensioni maggiori e quindi aumentare la potenza in uscita della turbina eolica.
Secondo l'ultima analisi delle previsioni di mercato pubblicata da Toray a maggio di quest'anno, il tasso di crescita annuo composto della domanda di pale per turbine eoliche in fibra di carbonio nel settore 2022-2025 raggiungerà il 23%; si prevede che nel 2030 la domanda di pale per turbine eoliche offshore in fibra di carbonio raggiungerà le 92.000 tonnellate.
Energia dall'idrogeno: il contributo della fibra di carbonio sta diventando sempre più visibile
L'idrogeno verde viene prodotto mediante elettrolisi dell'acqua utilizzando elettricità generata da fonti rinnovabili come l'energia solare o eolica. In quanto fonte di energia pulita che contribuisce alla neutralità carbonica, l'idrogeno verde sta attirando l'attenzione e si prevede che la sua domanda crescerà significativamente in futuro. Inoltre, il suo utilizzo nelle celle a combustibile a idrogeno sta guadagnando sempre più popolarità e si prevede che crescerà significativamente in futuro.
Le bombole di stoccaggio dell'idrogeno ad alta pressione realizzate con fibre di carbonio ad alta resistenza, la carta in fibra di carbonio utilizzata come materiale per gli elettrodi e gli strati di diffusione del gas e altri prodotti contribuiscono positivamente all'intera catena di produzione, trasporto, stoccaggio e utilizzo dell'idrogeno.
Utilizzandofibra di carbonioNei recipienti a pressione, come le bombole di gas naturale compresso (CNG) e idrogeno, è possibile ridurre efficacemente il peso e aumentare la pressione di scoppio. La domanda di bombole di CNG per i veicoli a CNG utilizzati nei servizi di consegna a domicilio e nei serbatoi per il trasporto di gas naturale è in costante crescita.
Inoltre, si prevede che in futuro aumenterà la domanda di fibra di carbonio utilizzata nei recipienti a pressione, poiché le bombole di stoccaggio dell'idrogeno saranno sempre più utilizzate nelle autovetture, nei camion, nelle ferrovie e nelle navi che utilizzano celle a combustibile a idrogeno.
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Data di pubblicazione: 02-08-2024