De motor achter de revolutie in energie en mobiliteit: Waarom elektrisch staal de verborgen held is

Industrieën zijn al lange tijd aan het veranderen en de verandering die we vandaag de dag zien op het gebied van energie en reizen is een complete game-changer. Maar achter de beroemde elektrische auto's en gigantische windturbines zit een materiaal dat dit allemaal mogelijk maakt: elektrisch staal. Dit is geen gewoon staal; het is een hightech, zacht magnetisch staal dat van vitaal belang is voor de belangrijkste onderdelen van de energieverschuiving. Dit artikel gaat dieper in op elektrisch staal. Ik leg uit wat het is, waarom het zo belangrijk is voor de energie- en mobiliteitsrevolutie en hoe makers werken aan de groeiende behoefte aan dit materiaal met vele toepassingen. Je zult de complexe wetenschap en constructie begrijpen en waarderen die komt kijken bij het maken van dit noodzakelijke onderdeel van onze milieuvriendelijke toekomst.

Wat is precies dat "elektrische staal" waar ik steeds over hoor?

De veranderingen met het grootste effect zijn vaak de veranderingen die stilletjes op de achtergrond plaatsvinden. Elektrostaal, ook wel siliciumstaal genoemd, is hier een goed voorbeeld van. Het is een speciaal soort staal, een mix van ijzer en silicium, dat alleen is gemaakt voor zijn verbazingwekkende magnetische eigenschappen. Het toevoegen van silicium, meestal tot 6,5%, maakt het moeilijker voor elektriciteit om door het staal te stromen, wat een technische manier is om te zeggen dat het kleine cirkels van elektriciteit vermindert die energie verspillen als warmte. Door deze te verminderen en ook de energie die verloren gaat wanneer het staal gemagnetiseerd en gedemagnetiseerd wordt (hysteresisverliezen) te verlagen, wordt elektrisch staal erg goed in zijn hoofdtaak: magnetische velden geleiden.

Dit hightech materiaal wordt meestal gemaakt in dunne, koudgewalste platen, vaak minder dan 2 mm dik. Deze platen worden vervolgens in vormen gesneden en op elkaar gestapeld om de kernen van elektrische apparaten zoals motorengeneratoren en transformatoren. De platen hebben een speciale coating om nog meer energieverspilling tussen de platen tegen te gaan. Het is deze mix van een ijzer-siliciummateriaal en een gestapelde structuur die ervoor zorgt dat elektrisch staal de basis vormt van zo veel van de hedendaagse technologieën. Zonder elektrisch staal zou het veel moeilijker en verspillender zijn om elektriciteit te verplaatsen en te gebruiken zoals we dat doen.

Hoe maakt elektrostaal de energieturnaround mogelijk?

De ommekeer in de energievoorziening is een enorme klus, het afstappen van fossiele brandstoffen. Een belangrijk onderdeel van deze verandering is de behoefte aan zeer efficiënte manieren om elektriciteit uit groene bronnen op te wekken, te verplaatsen en te gebruiken. Dit is waar elektrisch staal heel belangrijk wordt. Het is een belangrijk materiaal voor de kernonderdelen die de energietransitie mogelijk maken, zoals de generatoren in windturbines en de transformatoren die ons energiesysteem beheren.

Stel je een enorme windturbine in zee voor. De energie van de draaiende wieken moet worden omgezet in elektriciteit met zeer weinig afval. Dit is de taak van de generator en hoe goed deze werkt, hangt sterk af van de kwaliteit van het elektrische staal in de kern. Het zachte magnetische staal verzamelt en versterkt het magnetische veld binnenin de windturbinegenerator, waardoor de draaiende energie zeer efficiënt in elektrische stroom kan worden omgezet. Op dezelfde manier hebben we, naarmate we meer groene energie produceren op verschillende plaatsen, een goede manier nodig om deze energie te verplaatsen. Dit is waar transformatoren, gebouwd met kernen van elektrisch staal, worden gebruikt om de spanning te verhogen of te verlagen om energie met lage verliezen te verplaatsen. Zonder elektrisch staal zou een succesvolle energieomkering bijna onmogelijk zijn.

Waarom is elektrisch staal het middelpunt van een elektromotor?

De groei van elektrische voertuigen is een van de duidelijkste tekenen van de energie- en mobiliteitsrevolutie. En net zoals een hart bloed pompt, is het de elektromotor die een elektrische auto doet rijden. In het hart van die motor zit elektrisch staal. Om specifiek te zijn, wordt niet-georiënteerd elektrisch staal gebruikt om de onderdelen voor de stator en rotor van een elektromotor te maken. Dit type elektrisch staal heeft dezelfde magnetische eigenschappen in alle richtingen, wat erg belangrijk is voor draaiende machines waarbij het magnetische veld altijd verandert.

Het vermogen van elektrisch staal om gemakkelijk een magnetisch veld te ondersteunen, betekent dat een sterk magnetisch veld kan worden gemaakt met een kleine hoeveelheid elektriciteit. Dit leidt direct tot een betere motor die minder energie verspilt. Deze hoge efficiëntie is extreem belangrijk in een elektrisch voertuig omdat het invloed heeft op hoe ver de auto kan rijden op één lading. Omdat fabrikanten van elektrische auto's blijven proberen om auto's te maken die verder gaan en beter presteren, groeit de behoefte aan hoogwaardig elektrisch staal met een hoog rendement snel. Het is waar dat de prestaties van een elektromotor nauw samenhangen met de kwaliteit van het elektrische staal dat erin zit.

Welke rol speelt een transformator in het energietransport en waarom is elektrostaal cruciaal?

Weten "hoe" is net zo belangrijk als weten "wat". Een transformator is een elektrisch apparaat zonder bewegende delen dat elektrische energie van het ene circuit naar het andere overbrengt met behulp van een magnetisch veld. De belangrijkste taak is het verhogen of verlagen van de spanning. Elektriciteit wordt bijvoorbeeld vaak over lange afstanden verstuurd met een zeer hoge spanning om minder energie te verliezen. Vervolgens verlaagt een transformator de spanning tot een veiliger niveau voor huizen en bedrijven. De kern van de transformator, die het magnetische veld geleidt, is waar elektrostaal, specifiek korrelgeoriënteerd elektrostaal, zijn grote waarde toont.

Elektrisch staal met georiënteerde korrel wordt zo gemaakt dat de interne structuur in één lijn ligt, waardoor het betere magnetische eigenschappen heeft in één richting. Dit maakt het zeer goed in het geleiden van het magnetische veld, wat precies is wat een transformator nodig heeft om zijn werk te doen met zeer weinig energieverspilling. Door gebruik te maken van hoogwaardig elektrisch staal in transformatorkernen kunnen ze werken met sterkere magnetische velden, wat leidt tot lagere bedrijfskosten en een betere energiebesparing in het hele energiesysteem. Naarmate onze energievoorziening meer gespreid wordt met meer groene energie, zal de taak van efficiënte transformatoren in het verplaatsen van energie alleen maar belangrijker worden.

Zijn er verschillende "kwaliteiten" elektrostaal voor verschillende toepassingen?

Dezelfde oplossing werkt niet voor alles, en dat geldt ook voor elektrisch staal. Er zijn verschillende "kwaliteiten" elektrostaal, elk gemaakt met bepaalde eigenschappen voor verschillende toepassingen. De twee belangrijkste soorten zijn elektrostaal met georiënteerde korrel (GO) en niet-georiënteerde korrel (NGO).

Elektrisch staal met georiënteerde korrel heeft met zijn gelijnde structuur een groot magnetisch vermogen en een laag energieverlies in één richting. Dit maakt het de beste kwaliteit voor niet-bewegende apparatuur zoals transformatoren, waar de richting van het magnetische veld altijd hetzelfde is en energiebesparing erg belangrijk is. Anderzijds heeft niet-georiënteerd elektrisch staal een willekeurige structuur, wat betekent dat de magnetische eigenschappen in alle richtingen hetzelfde zijn. Dit maakt het de juiste keuze voor draaiende machines zoals elektromotoren en generatoren, waar het magnetische veld altijd verandert. Naast deze twee hoofdtypen zijn er meer kwaliteiten in elke groep, vaak gebaseerd op hun dikte en hoeveel energie ze verliezen. Hierdoor kunnen bouwers het juiste materiaal kiezen voor wat ze nodig hebben.

Hoe creëren fabrikanten op maat gemaakte elektrostaaloplossingen?

In de concurrerende wereld van vandaag zijn de beste bedrijven degenen die nauw samenwerken met hun klanten om hen oplossingen op maat te bieden. Fabrikanten van elektrostaal zijn net zo. Ze weten dat de behoeften van de energie- en mobiliteitsrevolutie om meer vragen dan standaardproducten. Daarom werken de beste fabrikanten nauw samen en gaan ze duurzame relaties aan met hun klanten in de auto- en energie-industrie.

Deze teambenadering helpt hen om de exacte behoeften van een project te begrijpen, of het nu gaat om een krachtige tractiemotor voor een elektrische auto of een enorme transformator voor het elektriciteitsnet. Door dit teamwerk kunnen ze blijven onderzoeken en nieuwe oplossingen maken, nieuwe grenzen vinden voor wat elektrisch staal kan doen. Dit kan betekenen dat ze nieuwe materiaalmengsels maken met betere magnetische eigenschappen, superdunne strips maken voor hoogfrequent gebruik of de productiemethode verbeteren om het milieu minder te belasten. Deze focus op het maken van oplossingen op maat zorgt ervoor dat het elektrisch staal dat wordt gemaakt niet zomaar een materiaal is, maar een technologie die hun klanten helpt succesvol te zijn.

Wat zijn de uitdagingen voor de productie van elektrostaal?

Het maken van elektrisch staal is een ingewikkeld proces waarbij veel energie wordt gebruikt, en de makers moeten verschillende problemen oplossen. Een van de grootste problemen is de veranderende prijs van grondstoffen, vooral silicium en staal, wat een grote invloed kan hebben op hoeveel geld er verdiend wordt. Ook het fabricageproces zelf heeft milieuproblemen en staalproducenten worden onder druk gezet om hun vervuiling te verminderen en strikte regels te volgen.

Een andere grote uitdaging is de enorme behoefte aan het product. De snelle groei van de markt voor elektrische auto's en de bouw van meer groene energiesystemen creëren een grote toename in de behoefte aan hoogwaardig elektrostaal die moeilijk bij te houden is. Het bouwen van meer fabrieken voor elektrostaal is een lang en kostbaar proces, waarbij het vaak vele jaren duurt voordat nieuwe fabrieken operationeel zijn. Ook is er een probleem voor niet-georiënteerd elektrisch staal, waar de groeiende behoefte aan zowel dunner staal als een hoger rendement de mogelijkheden van de huidige fabrieken op de proef stelt. Voldoen aan deze snelgroeiende behoefte en tegelijkertijd rekening houden met milieukwesties is een topdoelstelling voor elke fabrikant van elektrisch staal.

Wat heeft de toekomst in petto voor de vraag naar en innovatie van elektrostaal?

De wereldwijde markt voor elektrisch staal zal naar verwachting flink groeien, gestimuleerd door de zeer snelle groei van elektrische auto's en het toenemende gebruik van groene energie in onze energiesystemen. Sommige studies voorspellen dat het elektrische staal dat alleen al voor elektrische auto's wordt gebruikt, tegen 2035 meer dan 20% van de hele markt zou kunnen uitmaken. Deze enorme behoefte zal zeker meer nieuwe ideeën op dit gebied aanmoedigen.

We kunnen nieuwe elektrische staalsoorten verwachten met nog minder energieverlies en betere magnetische eigenschappen, waardoor motoren en transformatoren nog efficiënter worden. Onderzoek zal zich ook richten op het milieuvriendelijker maken van het productieproces, met meer aandacht voor het gebruik van gerecyclede materialen en het terugdringen van de vervuiling door fabrieken. De Ecodesign-richtlijn van de EU zal blijven aandringen op betere energie-efficiëntie, waardoor de behoefte aan elektrostaal van hoge kwaliteit, dat onze klanten helpt om aan deze strenge regels te voldoen, toeneemt. De toekomst van elektrisch staal draait om een constante zoektocht naar betere prestaties, milieuvriendelijkere methoden en nieuwe ideeën om te voldoen aan de groeiende energiebehoeften van de wereld.

Hoe kunnen we zorgen voor een duurzame toekomst voor de productie van elektrostaal?

Echte vooruitgang moet milieuvriendelijk zijn. Voor de elektrostaalindustrie betekent dit dat ze moet omgaan met de milieueffecten van de manier waarop het staal wordt gemaakt. Het goede nieuws is dat staal eeuwig kan worden gerecycled, wat een groot pluspunt is als je kijkt naar de totale impact op het milieu. De sleutel tot een milieuvriendelijke toekomst ligt in een paar belangrijke gebieden. Ten eerste kan het gebruik van meer gerecycled staal om elektrisch staal te maken de vervuiling en de behoefte aan nieuwe, ongebruikte materialen sterk verminderen.

Ten tweede moet de industrie blijven investeren in en schonere manieren gaan gebruiken om dingen te maken. Dit houdt ook in dat we groene waterstof moeten gaan gebruiken in het staalproductieproces, wat de vervuiling enorm zou kunnen verminderen. Bedrijven als thyssenkrupp boeken hier al vooruitgang met hun bluemint® staal. Tot slot is een voortdurende focus op het maken van zeer efficiënt elektrisch staal op zich al een bijdrage aan milieuvriendelijkheid. Hoe efficiënter onze motoren, generatoren en transformatoren zijn, hoe minder energie we verspillen en hoe kleiner onze totale impact op het milieu wordt. Door zich op deze gebieden te richten, kan de elektrostaalindustrie ervoor zorgen dat ze een belangrijk onderdeel blijft van een echt milieuvriendelijke energie- en mobiliteitsrevolutie.

Belangrijkste opmerkingen:

• Elektrisch staal is een speciaal staal gemaakt van ijzer en silicium met grote magnetische eigenschappen, die nodig zijn voor de energie- en mobiliteitsverschuiving.
• Het is een belangrijk materiaal voor belangrijke onderdelen zoals generatoren in windturbines en transformatoren in het elektriciteitsnet, die helpen groene energie te creëren en goed te verplaatsen.
• Niet-korrelgeoriënteerd elektrisch staal is erg belangrijk voor de hoogrendement elektromotoren die elektrische auto's aandrijven.
• Elektrisch staal met georiënteerde korrel is van vitaal belang voor transformatoren, waardoor elektriciteit over lange afstanden kan worden verplaatst met weinig verlies.
• Topfabrikanten werken nauw samen met klanten om op maat gemaakte oplossingen van elektrostaal te creëren.
• De industrie staat voor uitdagingen door veranderende materiaalprijzen, de grote vraag vanuit de elektrische auto en de groene energiesector, en de behoefte aan schonere productiemethoden.
• De toekomst van elektrisch staal ligt in het maken van nog efficiëntere types en het gebruik van groenere fabrieksmethoden om aan de groeiende wereldwijde vraag te voldoen.