Zukunft der Kohlefaser:In der Windenergie-, Luft- und Raumfahrt- und Automobilindustrie

Mit ihren einzigartigen Eigenschaften hat Kohlefaser (CF) große Entwicklungsperspektiven in mehreren Bereichen.

In diesem Beitrag sollen Schlüsselmöglichkeiten in der Kohlenstofffaser-Lieferkette identifiziert werden, bei denen Ressourcen und Investitionen dazu beitragen können, die saubere Energiewirtschaft voranzubringen.

Wir sollten uns auf drei Anwendungsbereiche konzentrieren, die die Liste der Branchen anführen, die kohlenstofffaserverstärkte Polymere verwenden:

• Windenergie ,
• Luft- und Raumfahrt , und
• Automobilindustrie .

Für jeden der drei Anwendungsbereiche geht der Beitrag auf die Angebots- und Nachfragetrends ein innerhalb dieses Sektors und die Kosten von Kohlenstofffasern und Komponenten .

1. Kohlefaser in der Windenergie

Windenergie ist gemessen an der Tonnage der zweitgrößte Nachfragesektor für Kohlenstofffasern , und aufgrund der für Windflügel erforderlichen Fasern wird ein erhebliches Wachstum erwartet .

1.1 Nachfrage- und Angebotstrends für Windenergie

Hochfeste Kohlefaser mit Standard-Zugfestigkeit und großem Kabelstrang im Bereich von 24.000–50.000 wird im Allgemeinen für Windenergieanwendungen verwendet.

Eine Prognose für die gegenwärtige und zukünftige regionale Verteilung der CF-Nachfrage durch die Windindustrie ist in Industry Experts gegeben und in der folgenden Abbildung zusammengefasst.

In dieser Prognose Europa hat sowohl heute als auch 2020 den größten Anteil an der weltweiten Gesamtnachfrage ein Ergebnis der Ziele der Europäischen Union für 20 % von Energie aus erneuerbaren Quellen bereitgestellt werden.

Bis 2020 , Europas CF-Nachfrage wird voraussichtlich um 3,5 steigen Zeiten und machen etwa 70 % der Gesamtnachfrage aus . Die CF-Nachfrage in den USA und in Asien wird im Jahr 2020 ähnlich sein und jeweils etwa 15 % zur Gesamtnachfrage beitragen.

1.2 Preis und Wert der in der Windenergie eingesetzten CF

Kohlefaser mit großem Kabelstrang, die für Rotorblätter von Windturbinen verwendet wird, kostet 15,40 $ bis 24,20 $ pro Kilogramm Reichweite.

Mit Ausnahme von Japan, wo der Kohlefaserpreis mit ~$23/kg am niedrigsten ist , wurden keine regionalen Preisschwankungen beobachtet.

Es wird prognostiziert, dass dies mit Skaleneffekten und Verbesserungen der Fertigungstechnologie bis 2020 erreicht wird wird zu einem Kohlefaserpreis von 23 $/kg führen, der in allen Regionen ungefähr gleich bleibt.

Zusammen mit technischen Herausforderungen im Zusammenhang mit der Herstellung vergleichsweise größerer Kabel mit Kohlenstofffasern mit größerem Filamentdurchmesser für eine bessere Druckfestigkeit, Kosteneffizienz ist ein großes Hindernis für das Marktwachstum in der Windenergie.

1.3 Lieferkette von CF in der Windenergie

Wenn die erwartete Nachfrage nach Large-Tow-Carbonfasern aus dem Windenergie- und dem Automobilsektor kombiniert wird, wird die weltweite Gesamtnachfrage auf 71.450 Tonnen prognostiziert, während die prognostizierte verfügbare Produktionskapazität 51.400 Tonnen beträgt.

Diese Nachfrage wird durch eine weltweit verteilte Lieferkette gedeckt . Es ist jedoch wahrscheinlicher, dass dies mit der Erhöhung der Klingengröße der Fall ist , logistische Bedenken wahrscheinlich neue Investitionen in Hafenanlagen für Offshore-Windenergiesysteme vorantreiben.

2. Kohlenstofffasern in der Luft- und Raumfahrt

Luft- und Raumfahrtprojekte waren die meiste Zeit ihrer Geschichte die Hauptantriebskräfte der Kohlefaser- (CF) und kohlefaserverstärkten Kunststoffindustrie (CFK).

2.1 Nachfrage- und Angebotstrends in der Luft- und Raumfahrt

Auf das offensichtlichste Produkt der Luft- und Raumfahrtindustrie, Flugzeuge, entfielen 152 Milliarden US-Dollar dieser Gesamtsumme durch die Herstellung und den Verkauf von rund 4.390 Flugzeugen und Drehflüglern.

Dieser Herstellungsaufwand (zusammen mit der Wartung, Reparatur und Überholung älterer Schiffe) erforderte etwa 544.000 Tonnen Rohmaterialien.

Die Prognose von Branchenexperten für die Luft- und Raumfahrtnachfrage nach CF im Jahr 2020 beträgt 23.170 Tonnen. Zweistellige Wachstumsraten, die von den drei Hauptquellen prognostiziert werden, deuten auf eine zukünftige erhebliche Nachfrage nach CF durch die Luft- und Raumfahrtindustrie hin. Die neueste CF-Nachfrageprognose für die Luft- und Raumfahrt geht von einer Nachfrage von 22.100 aus Tonnen bis 2020.

2.2 Preis und Wert von CF in der Luft- und Raumfahrt

Die strengen Leistungsanforderungen von CF in Luft- und Raumfahrtanwendungen führen zu einer Zertifizierungshürde und engere Herstellungstoleranzen als bei anderen CF-Anwendungen.

Dies wiederum führt zu höheren Preisen für Flugzeug-CFK Teile . Ein Ergebnis dieser Preisunterschiede ist, dass die Marktanteile der CF-Nachfrage sehr unterschiedlich aussehen, wenn sie nach Geldwert und nicht nach Tonnen gemessen werden.

Obwohl die CF-Nachfrage in Tonnage von der Luft- und Raumfahrtindustrie viel geringer ist als die der Windenergieindustrie, sind die Fasern, die an die Luft- und Raumfahrtindustrie gehen, viel wertvoller.

3. Kohlenstofffasern in der Automobilindustrie

Die Automobilindustrie interessiert sich seit mehreren Jahrzehnten für CFK, da das Material ein größeres Gewichtseinsparungspotenzial und eine höhere Steifigkeit als herkömmliche Materialien wie Stahl und Aluminium aufweist.

3.1 Preis und Wert von CF in der Automobilindustrie

Etwa 1.500 einzigartige Fahrzeugmodelle werden heute produziert, und etwas mehr als 100 von ihnen verwenden eine gewisse Menge an CFK als Standardausrüstung.

Die Akzeptanz von CFK in der Automobilindustrie war jedoch ziemlich begrenzt trotz dieser überlegenen Eigenschaften. Hohe CF-Kosten, lange CFK blieb von der Automobilindustrie weitgehend auf superteuer beschränkt , Kleinserienmodelle wie der Lamborghnini Murcielago.

Aus diesem Grund sucht die Automobilindustrie nach den günstigsten CF-Typen die in der Lage sind, die CFK-Leistungsanforderungen zu erfüllen. Die kostengünstigsten im Handel erhältlichen Fasern, die diese Anforderungen erfüllen, sind große Kabel (definiert als mehr als 24.000 Filamente pro Kabel) Textil-Carbonfasern .

3.2 Preis und Wert von CF in der Automobilindustrie

Wie bereits erwähnt, reagiert die Automobilindustrie sehr empfindlich auf den CF-Preis, was zu Large-Tow führt , Textil-CF die kostengünstigste Wahl.

Bei den heutigen CF-Preisen ist eine breite Akzeptanz von CF durch die Automobilindustrie nicht zu erwarten. Eine deutliche Preissenkung könnte jedoch eine enorme Nachfrage der Automobilindustrie ankurbeln.

Das ist alles über die Preisentwicklung von Carbonfasern, die in den Bereichen Windenergie, Luft- und Raumfahrt und Automobilindustrie eingesetzt werden. Wir hoffen, es wäre hilfreich! Fühlen Sie sich frei, unten Ihre Kommentare zu hinterlassen, wenn Sie Fragen haben.

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