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Technavio預(yù)計(jì)，在2022年至2027年間，可再生能源市場的複合年增長率可達(dá)8.91%。
（圖片來源：Pixabay）
塑料 - 實(shí)現(xiàn)新能源轉(zhuǎn)型、改變行業(yè)格局
新能源是指除化石燃料以外的可再生能源，如太陽能、風(fēng)能、氫氣、水等，不僅來源豐富且取之不盡，而且有助減少碳排放，為環(huán)境氣候帶來許多好處。只要能夠有效儲(chǔ)起這些清潔能源，便能更廣泛地應(yīng)用。
Technavio預(yù)計(jì)，在2022年至2027年間，可再生能源市場的複合年增長率可達(dá)8.91%，當(dāng)中73%的升幅來自不斷擴(kuò)張的亞太市場。值得注意的是，塑料工業(yè)不斷創(chuàng)新，開發(fā)了新型輕量、高性能、低成本、低碳材料，助力新能源行業(yè)的蓬勃發(fā)展。利用塑料的獨(dú)特性能，設(shè)計(jì)更先進(jìn)和性能更優(yōu)異的部件，以及更高效的加工技術(shù)相繼湧現(xiàn)。
文章來源：雅式橡塑網(wǎng)（www.AdsaleCPRJ.com）
根據(jù)國際能源署（IEA）的最新資料，預(yù)計(jì)2023年全球可再生能源新增產(chǎn)能將飆升107 GW，達(dá)到440 GW以上，增長創(chuàng)有史以來最大，其中佔(zhàn)三分之二的增長來自光伏（PV）發(fā)電。
現(xiàn)時(shí)越來越多太陽能電池板部件都採用塑料製造，如封裝膜、背板、面板、結(jié)構(gòu)件和其他部件，在光伏系統(tǒng)的發(fā)展中擔(dān)當(dāng)重要角色。
以塑料取代玻璃和鋁，不但有一系列優(yōu)勢，包括輕身、製造成本低、效率高及性能優(yōu)良，還可以防潮、耐高低溫和防紫外線。
由於塑料比玻璃和鋁輕，因此所製成的太陽能電池板可以安裝在更多屋頂上。多家太陽能電池板製造商都開發(fā)了有利環(huán)保的輕質(zhì)產(chǎn)品，提高了應(yīng)用光伏的可持續(xù)優(yōu)勢。
太陽能電池板製造商Solarge與沙特基礎(chǔ)工業(yè)公司（SABIC）合作開發(fā)了輕質(zhì)低碳太陽能電池板。採用SABIC特種聚丙烯（PP）混合物生產(chǎn)太陽能電池板，可減輕50%以上的重量，以及減少超過25%的碳排放。
另一家製造商Merlin Solar也推出了結(jié)構(gòu)更堅(jiān)固的太陽能電池板，由於採用塑料前擋板，而非玻璃，所以重量遠(yuǎn)低於標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品。
韓國LG化學(xué)公司的LUPOY EU5201，是一種以丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸酯共聚物（ASA）和聚碳酸酯（PC）為基體，並利用玻璃纖維增強(qiáng)的工程塑料。這種堅(jiān)固而輕身的材料適合代替鋁材，應(yīng)用於太陽能電池板框架。此外，這種材料也可利用消費(fèi)後回收（PCR）的聚碳酸酯來生產(chǎn)。
利用塑料來製造的太陽能電池板，還可節(jié)省生產(chǎn)時(shí)間和成本，而不影響產(chǎn)品的功能和耐用性。博祿（Borouge）的Quentys封裝薄膜和用於背板的PP混合物，不但具有優(yōu)異的抗紫外線性能、高防水性，而且其層合過程也毋須任何化學(xué)反應(yīng)。
博祿還為漂浮光伏（FPV）系統(tǒng)提供食品級(jí)高密度聚乙烯（HDPE）材料。耐環(huán)境應(yīng)力開裂（ESCR）的HDPE具有優(yōu)異的機(jī)械性能，提高了耐用性和可回收性。
雖然風(fēng)能作為可再生能源具有優(yōu)勢，但製造成本高仍是一大挑戰(zhàn)。由於風(fēng)力渦輪機(jī)葉片佔(zhàn)風(fēng)力渦輪機(jī)成本的20%-25%，經(jīng)過優(yōu)化設(shè)計(jì)的輕量葉片可令風(fēng)能更具競爭力，有利普及。
先進(jìn)聚合物材料具有輕身、性能優(yōu)良的特點(diǎn)，為新型風(fēng)力渦輪機(jī)葉片設(shè)計(jì)創(chuàng)造機(jī)會(huì)。長葉片已成為新興趨勢。採用輕質(zhì)材料可製造更長的葉片，以進(jìn)一步減少靜態(tài)和動(dòng)態(tài)負(fù)載，不但有助減少維修需求，更可延長葉片的使用壽命。
聚氨酯（PU）樹脂和塗料在風(fēng)力渦輪機(jī)葉片製造方面，具有性能優(yōu)良、成本低的優(yōu)勢。與傳統(tǒng)玻璃纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹脂葉片相比，PU葉片具有更佳的機(jī)械性能、製造工藝更具成本效益，稱得上是技術(shù)的躍進(jìn)。與傳統(tǒng)環(huán)氧樹脂複合材料相比，PU複合材料與PU浸漬工藝相結(jié)合，可提升纖維基質(zhì)比，從而增強(qiáng)其機(jī)械性能。
為風(fēng)力渦輪機(jī)葉片生產(chǎn)特大纖維複合材料時(shí)，由於PU樹脂的黏度低，所以浸漬速度較快。此外，PU樹脂還具有固化速度快的優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)，PU前緣保護(hù)（LEP）塗層具有極高的耐用性，侵蝕保護(hù)能力極強(qiáng)，可降低維修頻率和成本。
在科思創(chuàng)（Covestro）與風(fēng)電工程顧問公司bewind聯(lián)合進(jìn)行的一項(xiàng)研究及發(fā)現(xiàn)，與典型海上風(fēng)力發(fā)電場使用的標(biāo)準(zhǔn)代替產(chǎn)品相比，其PU解決方案能有效將製造成本降低8%。
科思創(chuàng)PU樹脂具有黏度低、固化時(shí)間短的特點(diǎn)，可大幅縮短葉片生產(chǎn)週期，從而縮短佔(zhàn)用的模具時(shí)間，降低每個(gè)葉片的材料和勞工成本，以及減少相關(guān)的能源消耗。採用可回收材料更可進(jìn)一步帶領(lǐng)風(fēng)能行業(yè)走向循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。
零廢葉片研究聯(lián)盟（Zero wastE Blade ReseArch，ZEBRA）最近成功完成首個(gè)可回收風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的全尺寸驗(yàn)證測試，並生產(chǎn)了第二個(gè)可回收熱塑性塑料葉片。
第二個(gè)葉片長77米，是世界上首個(gè)使用阿科瑪（Arkema）回收熱塑性塑料液體樹脂Elium製造抗剪腹板的風(fēng)力渦輪機(jī)葉片?？辜舾拱迨侨~片的重要結(jié)構(gòu)部件。
Elium複合材料部件可以使用先進(jìn)的化學(xué)回收方法進(jìn)行回收?；瘜W(xué)方法可完全解聚樹脂，並將纖維與樹脂分離，再生成為全新的原始樹脂和高性能玻璃纖維，以備重複使用。
氫氣在燃燒時(shí)幾乎不產(chǎn)生溫室氣體，是新興的低排放能源模式，可減少重工業(yè)和交通運(yùn)輸?shù)奶寂欧?，如燃料電池汽車（FCV）和飛機(jī)等。
為了加快氫和燃料電池技術(shù)的工業(yè)化，需要輕量、防洩漏和用於運(yùn)輸與儲(chǔ)存的安全儲(chǔ)罐系統(tǒng)是非常重要。對(duì)於高性能車輛和飛機(jī)而言，部件的輕量化尤其重要。塑料和纖維是生產(chǎn)油箱的首選材料，非常輕身，適合安裝在車輛和飛機(jī)上。
用於儲(chǔ)存氫氣的複合材料壓力容器（CPV），如碳纖維增強(qiáng)塑料（CFRP）壓力容器，一般都有一層熱塑性塑料內(nèi)襯，周圍被纖維包覆。CPV可耐腐蝕，能代替鋼製儲(chǔ)罐。
日本材料供應(yīng)商東麗（Toray）提供具有高抗拉強(qiáng)度的超高強(qiáng)度碳纖維TORAYCA。這種材料可增強(qiáng)氫氣儲(chǔ)罐的強(qiáng)度，能夠耐受壓縮氫氣的極高爆裂壓力。
氫氣分子小，會(huì)通過塑料擴(kuò)散開去。為克服此挑戰(zhàn)，考特斯（Kautex）採用特種聚醯胺（PA）開發(fā)了具有高阻隔性能的氫氣儲(chǔ)罐。
氫氣儲(chǔ)罐由熱塑性塑料內(nèi)襯和纖維纏繞層組成，可提升機(jī)械強(qiáng)度，以確保安全。內(nèi)襯層可承受較高的機(jī)械應(yīng)力，耐受溫度範(fàn)圍為-60 °C到+120 °C。
該塑料加工技術(shù)供應(yīng)商還開發(fā)了特殊擠出吹塑技術(shù)，成功製造用於氫氣儲(chǔ)罐的特大容量PA內(nèi)襯。
值得一提的眾是，新型生物基材料有助提高氫氣儲(chǔ)罐的可持續(xù)性。在歐洲推行的新項(xiàng)目CUBIC，將利用從木質(zhì)素和植物油提取的100%可回收中間體，開發(fā)適用於氫儲(chǔ)罐製造的材料。
發(fā)展氫能和水電網(wǎng)絡(luò)需要可靠的氣、水管材，而塑料電纜保護(hù)管則可發(fā)揮保護(hù)電線和電纜的作用。與金屬或混凝土相比，塑料管材更耐用、更耐化學(xué)品、耐腐蝕，而且輕身和易於安裝。
鋼管很難適應(yīng)地形或其他崎嶇的環(huán)境。塑料管材，如PE和HDPE管材，不但柔軟度高、適應(yīng)能力較強(qiáng)，而且不易裂開。交聯(lián)聚乙烯（PEX）具有極高的柔軟度和耐久性，可承受極端壓力，廣泛應(yīng)用於管道。
對(duì)於離網(wǎng)可再生能源，鋰離子電池是主要儲(chǔ)能裝置，而集流膜更是連接電池和外部電路不可或缺的部件。
傳統(tǒng)的集流器使用鋁箔和銅箔製造，而新式“金屬-聚合物-金屬”三層結(jié)構(gòu)的複合集流器膜，安全性較高。
這種複合集流器膜的結(jié)構(gòu)超薄，可提高電池的能量密度，分別節(jié)省66%的銅材和85%的鋁材用量，有助減少生產(chǎn)過程中的碳排放。
經(jīng)過驗(yàn)證，雙軸拉伸技術(shù)非常適合複合集流器膜，不論順序拉伸或同時(shí)拉伸工藝，都可滿足製造要求。
德國機(jī)械製造商布魯克納（Brückner）在旗下的技術(shù)中心進(jìn)行了一系列測試，確定了最佳工藝條件範(fàn)圍和薄膜性能。其薄膜拉伸生產(chǎn)線（包括連續(xù)拉伸和同時(shí)拉伸生產(chǎn)線）已獲亞洲薄膜製造商訂購，以進(jìn)一步驗(yàn)證此技術(shù)概念的實(shí)用性。
國際能源署表示，全球可再生能源新增產(chǎn)能將飆升，2024年中國裝機(jī)容量更可超越其他國家，鞏固其在全球能源轉(zhuǎn)型中的領(lǐng)先地位。與此同時(shí)，印度新增產(chǎn)能預(yù)計(jì)在2024年也將增加。
總括而言，隨著更多新能源項(xiàng)目的推出，市場對(duì)創(chuàng)新塑料和加工技術(shù)的需求將與日俱增。
