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详细解读COVID-19对全球碳纤维产业的影响以及未来市场发展分析

2021年4月27日~28日,在举行的GO Carbon Fibre Online 2021在线会议中,来自全球不同领域碳纤维用户详细探讨了新冠疫情Covid-19对全球碳纤维行业影响,虽然航空航天领域用碳纤维市场大幅萎缩,但全球风能、汽车产业等发展迅速,有望为碳纤维带来新的增长点。

在过去20年左右的时间里,碳纤维增强塑料(CFRPs)因坚固、刚度大、重量轻等特性,对许多不同行业的零件生产越来越有吸引力。根据总部位于德国的Carb Consult的霍夫海姆·陶努斯(Hofheim am Taunus)联合董事总经理Dan Pichler的说法,从2009年到2019年底,碳纤维行业经历了10年左右的不间断增长,十年间碳纤维的需求和供应平均每年增长11%。在此期间,该行业的规模翻了一番多,从2010年的年产量4万t增加到2019年的年产量超过10万t。

随后2019年底至2020年初,冠状病毒(covid-19)大流行来袭,它在全球范围内造成了严重的影响,碳纤维行业也不能幸免。这种材料的某些市场受到重创。例如,在2020年中后期的商业航空领域,国际航空旅行量不到正常水平的10%,而且至少在2024年之前不太可能恢复到covid之前的水平。因此,商用飞机的制造有些停滞。CFRP用量最为密集的A350在大流行前以每月12架的速度建造,现在每个月只生产五台;而波音787的产量从每月14架下降到6架。因此,虽然航空航天工业在2019年每年消耗超过2万t碳纤维,但预计到2021年将仅消耗约1.4万t碳纤维。

在汽车市场,汽车生产也受到了疫情的影响,例如,2020年欧洲轻型汽车的制造量比2019年下降了20%,而在美国则下降了15%。汽车工业已经在复苏的过程中,但碳纤维复合材料的使用仍处于起步阶段,由于材料的高成本,碳纤维复合材料只能用于小型和高性能车辆。

另一方面,风能行业或多或少没有受到Covid-19大流行的影响。2015年至2018年间,每年安装50000 MW新容量(约27000台新涡轮机),这一数字在2019年上升到60000MW,2020年上升到93000MW(约30000台新涡轮机)。

综合上述因素,与2019年相比,2020年全球碳纤维的需求仅增长了1%,预计2021年将保持类似的增长水平。航空航天工业对碳纤维的需求在2020年下降了27%,而2021年将进一步下降14%。然而,就总体市场规模而言,碳纤维市场在2020年萎缩了6%,2021年将进一步萎缩2%。

至于风能市场,预计到2025年,装机容量仍将以17%的年复合增长率增长。风力涡轮机的平均转子直径可能从2015年的90m左右增加到2026年的160m左右,为了补偿其增加的重量,由碳纤维增强塑料制成的叶片的比例将相应增加,从25%~30%增加到大约40%。因此,风能行业消耗的碳纤维量可能从2015年的16000t增长到2026年的40000t以上。

参加学术会议的的另一位发言人、丹麦拉挤成型专家菲伯林Fiberline Kolding的风电产品经理克里斯蒂安?沃格尔(Christian Vogl)则更为乐观,指出预计到2023年,他的公司将需要1.4万~1.8万t碳纤维来满足其风能客户的需求,到2028年,整个风能行业对碳纤维的需求将达到12万~16万t。

除风能以外,汽车工业对碳纤维的需求也可能出现类似的爆炸性增长。CRRP的物理特性使其非常适合于电动汽车电池外壳的制造,但在燃料电池汽车中储存氢气的轻型高压容器的生产中,CRRP可能会真正找到自己的位置。事实上,总部位于瑞典的Connectra Global公司Vaxjo的总经理安德鲁·梅菲尔德(Andrew Mayfield)告诉与会代表,即使世界各国政府宣布的推出燃料电池汽车雄心勃勃的目标尚未实现,但是制造高压容器仍需要3.0万~5.8万t碳纤维。

然而,要利用这些机遇,碳纤维工业将不得不解决一些关键问题。首先是成本问题,碳纤维目前对于许多应用而言还是比较昂贵的;其次,碳纤维制造对环境的影响是重大的;最后,未来碳纤维还需要更多的生产能力,考虑到1.5万t/年的碳纤维生产线可能需要花费大约€5000万,而且需要花两年时间才能投入使用,在当前经济环境下,有多少制造商愿意冒风险?

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