الزجاج الشمسي – العنصر المنسي – عنق الزجاجة التالي لا مفر منه

عندما نتحدث عن سلسلة القيمة الكهروضوئية بأكملها، يتم إهمال العنصر الأثقل من حيث الوزن بعد الخلايا الشمسية باستمرار: الزجاج الشمسي. لست على علم بأي منشور وصف حتى الآن مشاكل شراء كميات كبيرة من الزجاج الشمسي لإنتاج وحدات كهروضوئية بحجم جيجاوات لتحقيق تحول الطاقة.

لقد أصبح الاتحاد الأوروبي يعتمد بشكل خطير على الصين لأنها تتجاهل هذا العنصر

لا يزال إنتاج الوحدات الأوروبية ضئيلًا على نطاق عالمي، والاعتماد على الصين أمر خطير. وترغب ألمانيا والاتحاد الأوروبي في تغيير هذا الوضع على نطاق واسع وزيادة القدرات الإنتاجية الأوروبية. إن حقيقة أن هذا يشمل أيضًا شراء الزجاج الشمسي يتم نسيانها باستمرار. الصناعة تعاني بالفعل من المشاكل اليوم.

وفي سلوفاكيا، على سبيل المثال، تستعد شركة Agora Solar لتشغيل خط إنتاج لوحدات بقدرة 150 ميجاوات. وتبين أن شراء العنصر الأثقل، وهو الزجاج الشمسي، أمر صعب. ولم يتم تقديم العروض المقدمة من منتجي الزجاج الشمسي الأوروبيين والهنديين أو تم سحبها بسبب النقص الحالي في الغاز.

تخطط الصين بشكل شمولي، لأن إنتاج الوحدات غير ممكن بدون الزجاج الشمسي، وبالتالي هناك حاجة إلى كميات هائلة من الزجاج لتحقيق أهداف التوسع الكهروضوئي العملاقة. ولهذا السبب تلقت شركة Grenzbach الألمانية طلبات من الصين في عام 2020 لأكثر من 160 خطًا زجاجيًا مرسومًا خصيصًا لسوق الطاقة الكهروضوئية (Solarserver، 21 مايو 2021). وقد تم الآن تسليم هذه. ولا يوجد سوى عدد قليل من هذه الخطوط في أوروبا، ولا توجد خطط معروفة لسد هذه الفجوة المتزايدة باستمرار. تقدم ألمانيا أفضل تكنولوجيا صهر في العالم مع رواد السوق العالميين مثل Sorg وHorn. تتمتع فرنسا وإنجلترا أيضًا بمقدمي خدمات ممتازين. توفر شركة Lisec في النمسا أفضل الأنظمة لتكنولوجيا الطلاء والتصلب. يتم تسليم أنظمة قطاع الطاقة الشمسية إلى الصين وليس إلى أوروبا.

وتظهر إحصائيات براءات الاختراع أن هذا لن يبقى على حاله. هناك أكثر من 1000 براءة اختراع صينية، مقارنة بعدد قليل فقط من أوروبا. تعد الصين رائدة تكنولوجية هنا وترغب أيضًا في السيطرة على بناء مصانع الإنتاج في المستقبل.

يعد بناء مصنع للزجاج الشمسي استثمارًا ضخمًا يصل إلى 100 مليون يورو لخط إنتاج مثالي الحجم بقدرة صهر تصل إلى 300 طن. 24 ساعة لكل منهما. إن استهلاك الطاقة (80% غاز) والتأثير البيئي الكبير في شكل ثاني أكسيد الكربون والنيتروجين يتسبب في بذل جهد كبير في التخطيط وإجراءات موافقة طويلة. وبالتالي فإن الفترة من التخطيط إلى تشغيل إنتاج الزجاج الشمسي هي 3-4 سنوات. يعد هذا وقتًا طويلاً مقارنة بستة إلى 10 أشهر لخط إنتاج الوحدات الكهروضوئية.

يعد الإمداد الآمن بنسبة 100% من الغاز 24/365 أمرًا ضروريًا أيضًا، حيث تتطلب التكنولوجيا الحالية لإنتاج الزجاج الشمسي استخدام 80% من الغاز في عمليات الصهر.

يمكن للمرء أن يجادل بأننا يجب أن نشتري الزجاج الشمسي من الصين. ومع ذلك، فإن الحجة القائلة بتأمين سلسلة التوريد الأوروبية وتوفير التكاليف اللوجستية من خلال الإنتاج الأوروبي تنهار بعد ذلك. وهذا من شأنه أن يزيد من الاعتماد الوجودي على الصين، وهو ما يُنظر إليه بالفعل على محمل الجد اليوم. وأخيرا، فإن الاتهام بأن الإنتاج في الصين يتم في ظل ظروف سياسية وبيئية سيئة هو اتهام خطير أيضا. توجد العديد من مصانع الزجاج في مقاطعة شينجيانغ، منطقة الأويغور المضطهدة. مع حصة وزن تصل إلى 80% من الوحدة الكهروضوئية القياسية، فإن نقل الزجاج يكاد يكون مكلفًا ويستغرق وقتًا طويلاً مثل الوحدات النهائية.

إن أهداف التوسع في "صناعة الطاقة الشمسية الأوروبية الجديدة" هائلة، وقد تمت مراجعتها مؤخراً بشكل كبير في ضوء الحرب في أوكرانيا. في معظم الحالات، يجب أن يتم توسيع القدرات الإنتاجية على طول سلسلة القيمة بأكملها، أي من السيليكون مرورًا بالرقائق والخلايا إلى إنتاج الوحدات. ومن الغريب أن أحد العناصر المهمة مفقود دائمًا من هذه القائمة ومن خطط مصانع جيجاوات: الزجاج الشمسي المطلوب بنسبة 99٪ من جميع الوحدات. وهذا العنصر الأساسي غير متوفر بشكل كافٍ في أوروبا. تظهر الحجج التالية هذا:

1. يتم إنتاج الزجاج الشمسي فائق البياض بشكل أساسي كزجاج هيكلي باستخدام عملية الدرفلة. تُستخدم بكرات تشكيل خاصة لتشكيل بنية مجهرية على سماكة الزجاج وعلى جانبي الزجاج. وهذا يحافظ إلى حد كبير على الانعكاس في الزجاج وبالتالي يؤدي إلى درجة عالية من النفاذية. يعتبر إنتاج الزجاج المسطح المعتاد أقل ملاءمة للزجاج الشمسي.
2. حاليًا، يمكن تحقيق إنتاج وحدات بحد أقصى يبلغ حوالي 3-4 جيجاوات باستخدام الزجاج الشمسي المنتج في أوروبا. تم استيراد النسب الاسمية للزجاج من الهند وعدد قليل من الدول الأخرى حتى عام 2021. ومع ذلك، ستحتاج الهند إلى الزجاج المنتج هناك لخطط إنتاج الطاقة الكهروضوئية العملاقة الخاصة بها. ومن الملاحظ أن أكبر مورد أوروبي للزجاج الشمسي Interfloat، مع منشأة إنتاج GMB Glasmanufaktur Brandenburg في تشيرنيتز، تم بيعها إلى الشركة الهندية الرائدة في السوق Borosil في أبريل 2022. (مجلة PV، 25 أبريل 2022). ونظراً لأن الإنتاج هناك يعتمد كلياً على إمدادات الغاز غير المنقطعة، فقد تفاجأ خبراء الصناعة. وبصرف النظر عن خطر انقطاع إمدادات الغاز الروسي، في ظل أسعار الغاز اليوم، فإن إنتاج تغطية التكاليف لن يكون ممكنا إلا من خلال أسعار مبيعات مرتفعة بشكل غير واقعي للزجاج الشمسي المنتج. وربما كانت بوروسيل أكثر اهتماما بالوصول إلى الأسواق، خاصة وأن التكاليف التقريبية وسيتعين جمع 30 مليون يورو من أجل "الإصلاح البارد" المتوقع لخزان الصهر. تريد شركة Borosil زيادة طاقتها الإنتاجية إلى إجمالي 2600 طن يوميًا بحلول عام 2025. هل هو حقا ادعى 450 طن؟ ومن المشكوك فيه أن يكون هذا بسبب الإنتاج في براندنبورغ. ولكن حتى هذا المبلغ سيكون كافيًا فقط لحوالي 2.5 جيجاوات من إنتاج الوحدات.
3. تفترض أهداف التوسع التي نشرها الاتحاد الأوروبي توسيعًا لقدرات إنتاج الوحدات الأوروبية بما يصل إلى 30 جيجاوات بحلول عام 2030. وزادت هذه المعدلات بشكل أكبر بعد الغزو الروسي لأوكرانيا. وحتى لو زادت كفاءة الوحدات، فإن ذلك سيؤدي إلى ما يقرب من عشرة أضعاف الطلب على الزجاج الشمسي في عام 2030 مقارنة بعام 2021. والسؤال الذي يطرح نفسه هو كيفية تلبية هذا الطلب، حيث لا تلوح في الأفق قدرات إنتاجية جديدة للزجاج الشمسي.
4. يتطلب إنتاج الزجاج الكثير من الطاقة، ويجب تغطية 80% منها بالغاز الطبيعي. الإنتاج ليس مرنًا ويجب تسخين أفران الصهر على مدار الساعة، 365 يومًا في السنة. ومع وصول سعر الغاز إلى حوالي 6 يورو لكل ميجاوات، شكلت الطاقة حوالي 35٪ من تكاليف الإنتاج في عام 2020. في 7 مارس، تم تحديد سعر قدره 211 يورو في السوق الفورية TTF Dutch Future. وحتى لو تم تخفيض هذا السعر الأقصى الآن إلى 87 يورو (في 27 مايو 2022)، فلا يتوقع أحد حاليًا الوصول إلى أسعار أقل من 50 يورو لكل ميجاوات في السنوات القليلة المقبلة.
5. ومن السهل حساب ما يعنيه هذا بالنسبة لإنتاج الزجاج الشمسي في أوروبا. إذا كانت حصة الطاقة لكل متر مربع حوالي 2 يورو في عام 2020، فإنها سترتفع إلى 12 يورو إذا تمت زيادتها ستة أضعاف. سيرتفع سعر الزجاج بعد ذلك من حوالي 7.80 يورو (2021) إلى 21.50 يورو للمتر المربع أو من 14 يورو لكل وحدة إلى ما يقرب من 39 يورو لكل وحدة تبلغ مساحتها 1.8 متر مربع. لكن هذا لا يأخذ في الاعتبار زيادة أعلى بكثير في حالة توقف التسليم أو الحظر. ولذلك، فإن الأفران الزجاجية الشمسية التي تعمل بالغاز الطبيعي على وجه الخصوص لم تعد اقتصادية في أوروبا الوسطى ولا توجد فرصة للموافقة على الاستثمارات الجديدة.
6. ويمكن اعتبار ما يسمى بالأحواض الهجينة بديلاً محتملاً. تعتبر التكنولوجيا الهجينة لإنتاج الزجاج مقنعة: مع الحد الأقصى للمحتوى الكهربائي بنسبة 80% والغاز بنسبة 20% فقط، يمكن توفير ما يصل إلى 16% من الطاقة ويمكن تقليل انبعاثات ثاني أكسيد الكربون بنسبة 80% (وفقًا لمنشورات سورج - www.sorg .de) ومع ذلك، تجدر الإشارة بشكل حاسم إلى أن هذه المنتجات تم تطويرها من حيث المبدأ فقط للحاويات الزجاجية وأنه لم يتم تشغيل أي مصنع صناعي لهذا الإنتاج بعد.

سيكون من المثير للاهتمام معرفة من أين سيأتي 12 مليون متر مربع من الزجاج الشمسي لمصنع إنتاج وحدات 3GWp التابع لشركة Enel في صقلية، والذي تم الإعلان عنه في بداية أبريل 2022. مطلوب خطين لإنتاج الزجاج الشمسي قدرة صهر كل منهما 200 طن يوميا للإنتاج. وستتلقى شركة Enel منحًا بقيمة 118 مليون يورو من المفوضية الأوروبية لتوسيع مصنعها الحالي للخلايا والوحدات بقدرة 200 ميجاوات في صقلية إلى قدرة إنتاجية تبلغ 3 ميجاوات بحلول عام 2024. إنه استثمار في سلسلة القيمة الكهروضوئية بأكملها. سيكون الزجاج الشمسي هو العنصر المنسي مرة أخرى.

هناك بيان صحفي آخر أكثر إثارة للدهشة (نشرة فوتون الإخبارية بتاريخ 21 أبريل 2022): أعلنت شركة Carbon SAS الناشئة، ومقرها في روش لا موليير بفرنسا، عن شراكة مع مجموعة ACI الفرنسية. ستدعم ACI شركة Carbon في تحقيق خطط إنشاء مصنع متكامل للطاقة الشمسية في فرنسا. ومن المقرر أن يبدأ إنتاج الوحدة في عام 2024 بقدرة 500 ميجاوات. وينبغي بعد ذلك زيادة القدرة إلى خمسة جيجاوات بحلول عام 2025 وإلى 15 إلى 20 جيجاوات بحلول عام 2030. تذكر الشركة أنها تريد تغطية سلسلة القيمة بأكملها، بدءًا من إنتاج السبائك من خلال الرقائق والخلايا - IBC وTOPCon.

كان الغزو الروسي لأوكرانيا سبباً في تسليط الضوء على قضية أمن الطاقة في أوروبا. تقول شركة SolarPower Europe: "إن إحدى الطرق لتعزيز استقلال الطاقة في معظم أنحاء أوروبا هي تسريع نشر أنظمة الطاقة الشمسية وتحسين قاعدة الإنتاج".

وأشار مسؤول في المفوضية الأوروبية في قمة الطاقة الشمسية الأخيرة في بروكسل في أبريل 2022 إلى أنه يجب إعادة بناء إنتاج الطاقة الشمسية في أوروبا - "مهما كانت التكلفة".

ومع ذلك، فمن الواضح أن المعالجة الحالية للترويج لصناعة الطاقة الشمسية الأوروبية قصيرة النظر للغاية: فبدون إدراج الزجاج الشمسي باعتباره العنصر الأكثر استهلاكا للطاقة والأثقل، فإن الاعتماد على الصين باعتبارها الشركة الرائدة في سوق الزجاج الشمسي العالمي يظل قائما. وسوف تنمو فجوة الزجاج الشمسي المقدرة حاليًا بنسبة 60% إلى 90% مع خطط التوسع المتعددة جيجاوات.

لن يأتي أحد بفكرة استبعاد الفولاذ الضروري من سلسلة إنتاج السيارات. ولكن يتم ذلك عند النظر في سلسلة القيمة لإنتاج الوحدات الكهروضوئية!

ونظرًا لرسوم مكافحة الإغراق المرتفعة على الزجاج الشمسي من الصين (الجمارك ومكافحة الإغراق بنسبة تصل إلى 100%)، تلعب الواردات من الصين حاليًا دورًا أقل أهمية. وسوف يتغير ذلك لأنه بسبب الافتقار إلى مصادر أخرى، فإن الصين وحدها ستكون قادرة على توفير الكميات المطلوبة. سيتعين دفع الرسوم الإضافية لمكافحة الإغراق وستؤدي إلى انخفاض تكلفة الوحدات الكهروضوئية المنتجة في أوروبا مقارنة بالوحدات الكهروضوئية الصينية التي لا يتم استيرادها من خلال الرسوم الإضافية. يتم فرض رسوم مكافحة الإغراق فقط على الزجاج الشمسي المستورد، ولكن ليس على الوحدات الكهروضوئية (التي تحتوي بالطبع على الزجاج أيضًا).

وقال مارسيل فراتشير، رئيس DIW: "على غرار روسيا، فإن عدم التماثل والأحادية في اعتماد ألمانيا على الصين يمثل مشكلة مركزية". وتستخدم الصين هذا بشكل متزايد كوسيلة لممارسة الضغط على ألمانيا وأوروبا. يبلغ الاعتماد على المكونات الصينية (بما في ذلك مكونات BOS بما في ذلك المحولات) حوالي 90%. وسوف يزداد مع التوسع في إنتاج الوحدات في أوروبا.

Simon Hage schreibt in seinem Leitartikel im Spiegel vom 28.5.22: “Die explodierenden Preise für Gas und Öl infolge der russischen Invasion in der Ukraine verdeutlichen, wozu eine Politik des Wegschauens führen kann – in eine Abhängigkeit, die sich nur zu hohen ökonomischen Kosten korrigieren یسمح. والاعتماد على الصين أكبر بالفعل من اعتماده على روسيا». وهذا ينطبق بشكل خاص على المنطقة الكهروضوئية. ..."يحتاج الاتحاد الأوروبي إلى سياسة صناعية تدعم باستمرار تنمية القطاعات الاستراتيجية الرئيسية." ومن المؤكد أنها ليست سياسة تتجاهل الاعتماد المستقبلي بنسبة تزيد على 90% على المكون الذي لا غنى عنه وهو الزجاج الشمسي.

يعمل إريك ميركل في مجال الطاقة الكهروضوئية منذ أكثر من 20 عامًا.

وكان من رواد إنشاء خطوط الإنتاج الأولى للوحدات في ألمانيا وفي بناء محطات توليد الطاقة الكهروضوئية ميجاوات.

وكان له دور فعال في تطوير أول وحدات زجاجية رفيعة مزدوجة من شركة Almaden وإطلاقها في السوق.

وفي وقت مبكر من عام 2007/2008، خطط لأول إنتاج ألماني للزجاج الشمسي في براندنبورغ. ولم يتحقق المشروع بسبب انهيار صناعة الطاقة الكهروضوئية في أوروبا والأزمة المالية.

دكتور. ترأس Merkle شركة GridParity AG وتقدم المشورة لشركة AGORA sro في سلوفاكيا بشأن إنشاء إنتاج الوحدات الكهروضوئية بقدرة تصل إلى 150 ميجاوات في عام 2023، و450 ميجاوات من عام 2024).