Futuro Promissor da Fibra de Carbono: Papéis-Chave em Energia Eólica, Aeroespacial e Automotivo

Com suas características únicas, a fibra de carbono (FC) tem grandes perspectivas de desenvolvimento em vários campos.

Este post identifica oportunidades-chave na cadeia de suprimentos de fibra de carbono onde recursos e investimentos podem ajudar a avançar a economia de energia limpa.

Devemos focar em três áreas de aplicação que lideram o uso de polímeros reforçados com fibra de carbono:

• Energia eólica,
• Aeroespacial, e
• Indústria automotiva.

Para cada uma, o post abordará tendências de oferta e demanda no setor e custos da fibra de carbono e componentes.

1. Fibra de carbono na energia eólica

A energia eólica é o segundo maior setor de demanda por fibra de carbono em tonelagem, com crescimento significativo esperado devido à fibra necessária para pás eólicas.

1.1 Tendências de demanda e oferta para energia eólica

Fibra de carbono de alta resistência, módulo de tração padrão, large-tow (fio largo) na faixa de 24K-50K é geralmente usada para aplicações eólicas.

Uma previsão para distribuição regional presente e futura da demanda de FC pela indústria eólica é dada por especialistas e resumida na figura abaixo.

Nesta previsão, a Europa tem a maior participação na demanda mundial total hoje e em 2020, resultado das metas da UE para 20% da energia vir de fontes renováveis.

Até 2020, a demanda de FC na Europa deve aumentar 3,5 vezes e representar cerca de 70% da demanda total. EUA e Ásia em 2020 serão semelhantes, cada um contribuindo com cerca de 15% da demanda total.

1.2 Preço e valor da FC aplicada em energia eólica

Fibra de carbono large-tow para pás de turbinas eólicas vende na faixa de US$ 15,40 – US$ 24,20 por quilograma.

Exceto no Japão, onde o preço é mais baixo (~US$ 23/kg), não se observou variação regional de preço.

Projeta-se que com economias de escala e melhorias na tecnologia de fabricação até 2020 resultará em preço de FC de US$ 23/kg, aproximadamente consistente em todas as regiões.

Junto com desafios técnicos de fabricação de large-tow com diâmetro de filamento maior para melhor resistência à compressão, a custo-efetividade é barreira maior para crescimento do mercado em energia eólica.

1.3 Cadeia de suprimentos de FC em energia eólica

Quando a demanda esperada de large-tow da energia eólica e setor automotivo são combinadas, a demanda global total projetada é 71.450 toneladas, enquanto capacidade de produção disponível projetada é 51.400 toneladas.

Atender essa demanda será uma cadeia de suprimentos distribuída mundialmente. Porém, com o aumento do tamanho das pás, questões logísticas provavelmente impulsionarão novos investimentos em instalações portuárias para sistemas eólicos offshore.

2. Fibras de carbono no aeroespacial

Projetos aeroespaciais foram os principais impulsionadores da indústria de fibra de carbono (FC) e plásticos reforçados com fibra de carbono (PRFC) na maior parte de sua história.

2.1 Tendências de demanda e oferta no aeroespacial

O produto mais óbvio da indústria aeroespacial, aeronaves, representou US$ 152 bilhões desse total através da fabricação e venda de cerca de 4.390 aviões e rotorcraft.

Esse esforço de fabricação (junto com manutenção, reparo e revisão de aeronaves antigas) requereu cerca de 544.000 toneladas de matérias-primas.

Projeção de especialistas para demanda aeroespacial de FC em 2020 é 23.170 toneladas. Taxas de crescimento de dois dígitos projetadas por três fontes indicam demanda futura significativa. A mais recente projeção é demanda de 22.100 toneladas até 2020.

2.2 Preço e valor da FC aplicada no aeroespacial

Os rigorosos requisitos de desempenho da FC em aplicação aeroespacial levam a barreira de certificação e tolerâncias de fabricação mais apertadas que outras aplicações.

Isso leva a preços mais altos para peças de PRFC aeroespacial. Um resultado: participações de mercado de demanda de FC parecem muito diferentes quando medidas por valor monetário em vez de toneladas.

Dito isso, embora a demanda de FC em tonelagem do aeroespacial seja menor que a de energia eólica, as fibras para aeroespacial valem muito mais.

3. Fibras de carbono na indústria automotiva

A indústria automotiva interessou-se por PRFC por décadas porque o material tem maior potencial de economia de peso e maior rigidez que materiais convencionais como aço e alumínio.

3.1 Preço e valor da FC aplicada na indústria automotiva

Cerca de 1.500 modelos únicos de veículos estão em produção hoje, e pouco mais de 100 usam alguma quantidade de PRFC como equipamento padrão.

No entanto, a adoção de PRFC na indústria automotiva tem sido bastante limitada apesar dessas propriedades superiores. Altos custos de FC, longos ciclos de desenvolvimento de PRFC pela indústria automotiva mantiveram-se confinados a modelos ultra-caros, de baixo volume de produção, como Lamborghini Murciélago.

Por isso, a indústria automotiva busca os tipos mais baratos de FC que atendam aos requisitos de desempenho de PRFC. As fibras comercialmente disponíveis de menor custo que atendem a esses requisitos são large-tow (definido como mais de 24.000 filamentos por tow) fibras de carbono grau têxtil.

3.2 Preço e valor da FC aplicada na indústria automotiva

Como mencionado, a automotiva é muito sensível ao preço da FC, tornando large-tow, FC grau têxtil a escolha mais custo-efetiva.

Com os preços atuais de FC, adoção generalizada pela automotiva não é esperada. Porém, redução significativa de preço poderia estimular enorme demanda da indústria automotiva.

Isso é tudo sobre a tendência de preço da fibra de carbono aplicada em energia eólica, aeroespacial e automotivo. Esperamos que seja útil! Sinta-se à vontade para deixar comentários abaixo se tiver dúvidas.

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