Avenir prometteur de la fibre de carbone : rôles clés dans l'éolien, l'aérospatial et l'automobile

Avec ses caractéristiques uniques, la fibre de carbone (FC) a de grandes perspectives de développement dans plusieurs domaines.

Cet article identifie les opportunités clés dans la chaîne d'approvisionnement de la fibre de carbone où les ressources et investissements peuvent faire avancer l'économie de l'énergie propre.

Nous devons nous concentrer sur trois domaines d'application, qui arrivent en tête des industries utilisant les polymères renforcés de fibres de carbone :

• Énergie éolienne,
• Aérospatial, et
• Industrie automobile.

Pour chacun de ces trois domaines, l'article abordera les tendances de l'offre et de la demande dans ce secteur et les coûts de la fibre de carbone et des composants.

1. Fibre de carbone dans l'énergie éolienne

L'énergie éolienne est le deuxième plus grand secteur de demande pour la fibre de carbone en termes de tonnage, et une croissance significative est attendue en raison de la fibre requise par les pales éoliennes.

1.1 Tendances de la demande et de l'offre pour l'éolien

La fibre de carbone à haute résistance, module de traction standard, grand tow dans la gamme 24K-50K est généralement utilisée pour les applications éoliennes.

Une prévision de la distribution régionale actuelle et future de la demande de FC par l'industrie éolienne est donnée par Industry Experts et résumée dans la figure ci-dessous.

Dans cette prévision, l'Europe a la plus grande part de la demande mondiale totale aujourd'hui et en 2020, résultat des objectifs de l'Union européenne pour 20 % de l'énergie fournie par des sources renouvelables.

D'ici 2020, la demande de FC en Europe devrait augmenter de 3,5 fois et représenter environ 70 % de la demande totale. La demande aux États-Unis et en Asie en 2020 sera similaire, chacune contribuant à environ 15 % de la demande totale.

1.2 Prix et valeur de la FC appliquée à l'éolien

La fibre de carbone à grand tow utilisée pour les pales d'éoliennes se vend dans la fourchette de 15,40 $ – 24,20 $ par kilogramme.

À l'exception du Japon où le prix de la fibre de carbone est le plus bas à ~23 $/kg, aucune variation de prix régionale n'a été observée.

Il est prévu qu'avec les économies d'échelle et les améliorations technologiques de fabrication d'ici 2020, le prix de la fibre de carbone atteindra 23 $/kg, roughly constant across all regions.

Outre les défis techniques liés à la fabrication de fibres à grand tow avec un diamètre de filament plus grand pour une meilleure résistance à la compression, la rentabilité est un obstacle majeur à la croissance du marché dans l'éolien.

1.3 Chaîne d'approvisionnement de la FC dans l'éolien

Lorsque la demande attendue de fibre de carbone à grand tow des secteurs éolien et automobile sont combinées, la demande globale totale est projetée à 71 450 tonnes, tandis que la capacité de production disponible projetée est de 51 400 tonnes.

Répondre à cette demande nécessitera une chaîne d'approvisionnement distribuée mondialement. Cependant, avec l'augmentation de la taille des pales, des préoccupations logistiques devraient probablement stimuler de nouveaux investissements dans des installations portuaires pour les systèmes éoliens offshore.

2. Fibres de carbone dans l'aérospatial

Les projets aérospatiaux ont été les moteurs principaux de l'industrie de la fibre de carbone (FC) et des plastiques renforcés de fibres de carbone (PRFC) pendant la majeure partie de leur histoire.

2.1 Tendances de la demande et de l'offre dans l'aérospatial

Le produit le plus évident de l'industrie aérospatiale, l'avion, a représenté 152 milliards de dollars de ce total grâce à la fabrication et la vente d'environ 4 390 avions et rotorcrafts.

Cet effort de fabrication (avec la maintenance, réparation et révision des appareils plus anciens) a requis quelque 544 000 tonnes de matières premières.

La projection d'Industry Experts pour la demande aérospatiale de FC en 2020 est de 23 170 tonnes. Des taux de croissance à deux chiffres projetés par les trois sources majeures indiquent une future demande significative de FC par l'industrie aérospatiale. La dernière projection de demande aérospatiale de FC est de 22 100 tonnes d'ici 2020.

2.2 Prix et valeur de la FC appliquée à l'aérospatial

Les exigences de performance strictes de la FC dans l'application aérospatiale mènent à une barrière de certification et des tolérances de fabrication plus strictes que celles associées à d'autres applications de FC.

Cela entraîne à son tour des prix plus élevés pour les pièces en PRFC aérospatial. Un résultat de ces différences de prix est que les parts de marché de la demande de FC semblent très différentes lorsqu'elles sont mesurées par valeur monétaire plutôt que par tonnes.

Cela dit, même si la demande en tonnage de FC de l'industrie aérospatiale est bien plus petite que celle de l'éolien, les fibres destinées à l'aérospatial sont beaucoup plus précieuses.

3. Fibres de carbone dans l'industrie automobile

L'industrie automobile s'intéresse aux PRFC depuis plusieurs décennies car le matériau offre un potentiel d'allègement plus grand et une rigidité supérieure aux matériaux conventionnels comme l'acier et l'aluminium.

3.1 Prix et valeur de la FC appliquée à l'automobile

Environ 1 500 modèles de véhicules uniques sont en production aujourd'hui, et un peu plus de 100 en utilisent une certaine quantité de PRFC en équipement standard.

Cependant, l'adoption des PRFC dans l'automobile est restée assez limitée malgré ces propriétés supérieures. Les coûts élevés de la FC, les longs cycles de développement des PRFC ont fait que l'automobile est resté confiné aux modèles ultra-chers à faible volume de production comme la Lamborghini Murciélago.

Pour cette raison, l'industrie automobile recherche les types de FC les moins chers capables de répondre aux exigences de performance des PRFC. Les fibres disponibles commercialement au coût le plus bas répondant à ces exigences sont les fibres de carbone à grand tow (définies comme plus de 24 000 filaments par tow) de grade textile.

3.2 Prix et valeur de la FC appliquée à l'automobile

Comme mentionné précédemment, l'automobile est très sensible au prix de la FC, faisant du grand tow, de la FC grade textile le choix le plus rentable.

Avec les prix actuels de la FC, une adoption généralisée par l'automobile n'est pas attendue. Cependant, une réduction significative du prix pourrait stimuler une énorme demande de l'industrie automobile.

Voilà tout sur les tendances de prix de la fibre de carbone appliquée dans l'éolien, l'aérospatial et l'automobile. Nous espérons que cela vous sera utile ! N'hésitez pas à laisser vos commentaires ci-dessous si vous avez des questions.

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