El brillante futuro de la fibra de carbono: Papel clave en eólica, aeroespacial y automoción

Con sus características únicas, la fibra de carbono (CF) tiene grandes perspectivas en varios campos.

Este artículo identifica oportunidades clave en la cadena de suministro de fibra de carbono donde recursos e inversiones pueden impulsar la economía de energía limpia.

Debemos centrarnos en tres áreas de aplicación que lideran el uso de polímeros reforzados con fibra de carbono:

• Energía eólica,
• Aeroespacial, y
• Industria automotriz.

Para cada una, el artículo aborda tendencias de oferta y demanda en ese sector y los costes de la fibra de carbono y componentes.

1. Fibra de carbono en energía eólica

La energía eólica es el segundo mayor sector de demanda de fibra de carbono en toneladas, con crecimiento significativo por la fibra que requieren las palas eólicas.

1.1 Tendencias de demanda y oferta en energía eólica

Fibra de carbono de alta resistencia, módulo de tracción estándar, gran tow (24K–50K) se usa generalmente en aplicaciones eólicas.

Un pronóstico de distribución regional actual y futura de la demanda de CF por la industria eólica, según Expertos de la Industria, se resume en la figura.

En este pronóstico, Europa tiene la mayor cuota de demanda mundial tanto hoy como en 2020, resultado de los objetivos UE de 20 % de energía renovable.

Para 2020, la demanda de CF en Europa crecerá 3,5 veces y representará ~70 % de la demanda total. EE. UU. y Asia aportarán ~15 % cada uno.

1.2 Precio y valor de la CF en energía eólica

La fibra de carbono de gran tow para palas eólicas se vende en rango 15,40 – 24,20 $/kg.

Excepto Japón (precio más bajo ~23 $/kg), no se observó variación regional de precios.

Se proyecta que economías de escala y mejoras tecnológicas para 2020 resultarán en precio de 23 $/kg, consistente en todas las regiones.

Junto a retos técnicos de fabricar tow mayores con mayor diámetro de filamento para mejor resistencia a compresión, la rentabilidad es barrera principal para crecimiento en eólica.

1.3 Cadena de suministro de CF en energía eólica

Combinando demanda esperada de gran tow de eólica y automoción, la demanda global proyectada es 71.450 toneladas, mientras la capacidad de producción proyectada es 51.400 toneladas.

Satisfacer esta demanda requerirá una cadena de suministro distribuida mundialmente. Sin embargo, con el aumento del tamaño de palas, las preocupaciones logísticas probablemente impulsarán nueva inversión en instalaciones portuarias para sistemas eólicos marinos.

2. Fibras de carbono en aeroespacial

Los proyectos aeroespaciales han sido el motor principal de la industria de fibra de carbono (CF) y plásticos reforzados (CFRP) la mayor parte de su historia.

2.1 Tendencias de demanda y oferta en aeroespacial

El producto más obvio, aviones, representaron 152.000 millones $ mediante fabricación y venta de ~4.390 aviones y rotores.

Este esfuerzo (junto con mantenimiento, reparación y revisión de aeronaves antiguas) requirió unas 544.000 toneladas de materias primas.

Proyección de Expertos de la Industria para demanda aeroespacial de CF en 2020: 23.170 toneladas. Tasas de crecimiento de dos dígitos indican futura demanda significativa. La última proyección sitúa la demanda en 22.100 toneladas para 2020.

2.2 Precio y valor de la CF en aeroespacial

Los estrictos requisitos de rendimiento en aeroespacial crean barrera de certificación y tolerancias de fabricación más estrictas que otras aplicaciones.

Esto conduce a precios más altos para piezas CFRP aeroespaciales. Una consecuencia: las cuotas de mercado de demanda de CF se ven muy diferentes si se miden por valor monetario en lugar de toneladas.

Aunque la demanda en toneladas de aeroespacial es menor que la eólica, las fibras para aeroespacial valen mucho más.

3. Fibras de carbono en industria automotriz

La automoción lleva décadas interesada en CFRP por su mayor potencial de ahorro de peso y rigidez superior frente a acero y aluminio.

3.1 Precio y valor de la CF en automoción

Hay ~1.500 modelos únicos en producción, y poco más de 100 usan algo de CFRP como equipamiento estándar.

Sin embargo, la adopción de CFRP ha sido bastante limitada pese a sus propiedades superiores. Los altos costes de CF y los largos ciclos de CFRP han mantenido su uso confinado a modelos ultra-caros de bajo volumen como el Lamborghini Murciélago.

Por ello, la automoción busca los tipos de CF menos caros que cumplan requisitos de CFRP. Las fibras comerciales de menor coste que lo logran son gran tow (más de 24.000 filamentos por tow) fibras de carbono de grado textil.

3.2 Precio y valor de la CF en automoción

Como se dijo, la automoción es muy sensible al precio de CF, haciendo gran tow, CF de grado textil la opción más rentable.

Con los precios actuales, no se espera adopción masiva de CF en automoción. Pero una reducción significativa de precio podría estimular enorme demanda.

Esto es todo sobre tendencias de precio de fibra de carbono en eólica, aeroespacial y automoción. ¡Esperamos que sea útil! Deje sus comentarios si tiene preguntas.

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