Solární sklo – zapomenutý komponent – ​​další úzké hrdlo je nevyhnutelné

Při diskusi o celém hodnotovém řetězci fotovoltaiky se neustále opomíjí složka, která je po solárních článcích hmotnostně nejtěžší: solární sklo. Nejsem si vědom žádné publikace, která by dosud popisovala problémy spojené s pořizováním velkého množství solárního skla pro výrobu fotovoltaických modulů v gigawattovém měřítku, aby se uskutečnila energetická transformace.

EU se dostává do nebezpečné závislosti na Číně, protože tuto složku ignoruje

Evropská výroba modulů je v celosvětovém měřítku stále nevýznamná a závislost na Číně je nebezpečná. Německo a EU chtějí tuto situaci drasticky změnit a navýšit evropské výrobní kapacity. Skutečnost, že to zahrnuje i nákup solárního skla, je neustále přehlížena. Přesto se toto odvětví již potýká s problémy.

Například na Slovensku se společnost Agora Solar připravuje na uvedení do provozu výrobní linky pro moduly o výkonu 150 MWp. Ukazuje se však, že je obtížné získat nejtěžší komponent, solární sklo. Nabídky od evropských a indických výrobců solárního skla buď nebyly předloženy, nebo byly dokonce staženy kvůli současnému nedostatku plynu.

Číňané volí holistický přístup, protože výroba modulů je bez solárního skla nemožná, a proto je pro jejich ambiciózní cíle v oblasti expanze fotovoltaiky zapotřebí obrovské množství skla. Proto německá společnost Grenzebach již v roce 2020 obdržela z Číny objednávky na více než 160 linek na tažení skla speciálně pro fotovoltaický trh (Solarserver, 21. května 2021). Tyto linky byly od té doby dodány. V Evropě existuje jen hrstka takových linek a nejsou známy žádné plány na překlenutí této stále se rozšiřující mezery. Německo nabízí nejlepší technologii tavení na světě s lídry na globálním trhu, jako jsou Sorg a Horn. Francie a Anglie mají také vynikající dodavatele. Lisec v Rakousku dodává nejlepší systémy pro povlakování a kalení. Tyto solární systémy jsou dodávány do Číny, nikoli do Evropy.

Že tomu tak nezůstane, ukazují statistiky patentů. Více než 1 000 čínských patentů je v ostrém kontrastu s pouhým několika málo patenty z Evropy. Zde je Čína technologickým lídrem a v budoucnu se snaží ovládnout výrobu výrobních zařízení.

Výstavba továrny na solární sklo představuje obrovskou investici až do výše 100 milionů eur pro optimálně dimenzovanou výrobní linku s tavicí kapacitou 300 tun za 24 hodin. Spotřeba energie (80 % plynu) a významný dopad na životní prostředí ve formě CO2 a oxidů dusíku vedou ke značnému úsilí při plánování a zdlouhavým povolovacím procesům. Období od plánování po provoz výrobního zařízení na solární sklo je proto 3–4 roky. To je dlouhá doba ve srovnání se šesti až deseti měsíci u výrobní linky na fotovoltaické moduly.

Nezbytný je také 100% spolehlivý zdroj plynu 24 hodin denně, 365 dní v roce, protože současná technologie výroby solárního skla vyžaduje pro procesy tavení použití 80 % plynu.

Dalo by se namítnout, že bychom měli kupovat solární sklo z Číny. To však podkopává argument o zajištění evropského dodavatelského řetězce a úsporách na logistických nákladech prostřednictvím evropské produkce. To by dále zvýšilo naši již tak velmi kritickou závislost na Číně. A konečně, významná je i vážná kritika, že výroba v Číně probíhá za špatných politických a environmentálních podmínek. Několik sklárny se nachází v provincii Sin-ťiang, utlačovaném ujgurském regionu. Vzhledem k tomu, že sklo tvoří až 80 % hmotnosti standardního fotovoltaického modulu, je jeho přeprava téměř stejně nákladná a časově náročná jako přeprava hotových modulů.

Cíle expanze pro „nový evropský solární průmysl“ jsou obrovské a v poslední době byly s ohledem na válku na Ukrajině výrazně revidovány směrem nahoru. Ve většině případů má k rozšíření výrobních kapacit dojít v celém hodnotovém řetězci, tj. od křemíku přes destičky a články až po výrobu modulů. Kupodivu v tomto seznamu a v plánech na gigawattové továrny neustále chybí jedna klíčová složka: solární sklo potřebné pro 99 % všech modulů. Tato nepostradatelná složka není v Evropě dostatečně dostupná. Následující argumenty to dokazují:

1. Ultrabílé solární sklo se vyrábí primárně jako texturované sklo pomocí válcovacího procesu. Speciální tvarovací válce vytvářejí na obou stranách skla mikrostrukturu, která odpovídá jeho tloušťce. Tato struktura do značné míry zachovává odraz uvnitř skla, což má za následek vysokou propustnost světla. Konvenční metody výroby plochého skla jsou pro solární sklo méně vhodné.
2. V současné době lze s využitím solárního skla vyrobeného v Evropě dosáhnout maximální produkce modulů přibližně 3–4 gigawatty. Do roku 2021 se nominální část skla dovážela z Indie a několika dalších zemí. Indie však bude sklo vyrobené v této zemi potřebovat pro své vlastní gigantické plány na výrobu fotovoltaiky. Proto je pozoruhodné, že největší evropský dodavatel solárního skla, Interfloat, byl spolu se svým výrobním závodem GMB Glasmanufaktur Brandenburg v Tschernitzu v dubnu 2022 prodán indickému lídrovi na trhu, společnosti Borosil (PV Magazine, 25. dubna 2022). Vzhledem k tomu, že výrobní závod je zcela závislý na nepřerušovaných dodávkách plynu, byli odborníci z oboru touto skutečností překvapeni. Kromě rizika přerušení dodávek ruského plynu je výroba pokrývající náklady možná pouze při dnešních cenách plynu s téměř nerealisticky vysokými prodejními cenami vyrobeného solárního skla. Společnost Borosil se pravděpodobně více zajímala o přístup na trh, zejména proto, že za zhruba tři roky bude nutné vynaložit náklady ve výši přibližně 30 milionů eur na pravděpodobnou „studenou opravu“ tavicí pece. Společnost Borosil má v úmyslu do roku 2025 zvýšit svou výrobní kapacitu na celkem 2 600 tun denně. Zda se v Braniborsku bude deklarovaných 450 tun skutečně vyrábět, je otázkou. I toto množství by však stačilo pouze na výrobu modulů o výkonu přibližně 2,5 GW.
3. Cíle pro expanzi zveřejněné EU předpokládají zvýšení evropské výrobní kapacity modulů až o 30 GW do roku 2030. Tyto cíle byly dále zvýšeny po ruské invazi na Ukrajinu. I kdyby se účinnost modulů zlepšila, vedlo by to k téměř desetinásobnému nárůstu poptávky po solárním skle v roce 2030 ve srovnání s rokem 2021. Vyvstává otázka, jak bude tato poptávka uspokojena, vzhledem k tomu, že v současné době nejsou na dohled žádné nové výrobní kapacity pro solární sklo.
4. Výroba skla vyžaduje vysoký energetický vstup, z něhož 80 % musí být pokryto zemním plynem. Výroba je neflexibilní a tavicí pece musí být vytápěny nepřetržitě, 365 dní v roce. Při ceně plynu přibližně 6 EUR za MW představovala energie v roce 2020 zhruba 35 % výrobních nákladů. 7. března byla na spotovém trhu TTF Dutch Future zaznamenána cena 211 EUR. Přestože tato vrcholná cena od té doby klesla na 87 EUR (27. května 2022), nikdo v současné době neočekává, že by v nadcházejících letech bylo dosaženo cen pod 50 EUR za MW.
5. Důsledky pro evropskou výrobu solárního skla lze snadno vypočítat. Zatímco v roce 2020 se náklady na energii na metr čtvereční pohybovaly kolem 2 eur, šestinásobné zvýšení by je zvýšilo na 12 eur. Cena skla by se pak zvýšila z přibližně 7,80 eur (2021) na 21,50 eur za metr čtvereční, respektive ze 14 eur za modul na téměř 39 eur za modul o velikosti 1,8 metru čtvereční. Tento výpočet však nezohledňuje výrazně vyšší nárůst v případě přerušení dodávek nebo embarga. Pece na solární sklo na zemní plyn ve střední Evropě proto již nejsou ekonomicky životaschopné a nové investice nemají šanci na schválení.
6. Jako možná alternativa se zvažují tzv. hybridní pece. Hybridní technologie pro výrobu skla je přesvědčivá: s maximálním elektrickým příkonem 80 % a pouze 20 % plynu je možné ušetřit energii až 16 % a snížit emise CO2 o 80 % (podle publikací společnosti Sorg – www.sorg.de). Je však třeba poznamenat, že tyto technologie byly vyvinuty primárně pro obalové sklo a v současné době není v provozu žádný průmyslový výrobní závod využívající tuto technologii.

Bude zajímavé sledovat, odkud se vezme 12 milionů metrů čtverečních solárního skla pro závod společnosti Enel na výrobu modulů s výkonem 3 GWp na Sicílii, o kterém bylo oznámeno začátkem dubna 2022. Závod bude vyžadovat dvě výrobní linky na solární sklo, každá s tavicí kapacitou 200 tun denně. Společnost Enel obdrží od Evropské komise dotace ve výši 118 milionů eur na rozšíření své stávající továrny na články a moduly s výkonem 200 MW na Sicílii na výrobní kapacitu 3 MW do roku 2024. To představuje investici do celého hodnotového řetězce fotovoltaiky. Solární sklo bude opět zapomenutou součástí.

Ještě překvapivější je další tisková zpráva (Photon Newsletter, 21. dubna 2022): Start-up Carbon SAS se sídlem v Roche-la-Molière ve Francii oznámil partnerství s francouzskou skupinou ACI. ACI podpoří společnost Carbon v realizaci jejích plánů na plně integrovanou solární továrnu ve Francii. Výroba modulů by měla začít v roce 2024 s kapacitou 500 megawattů. Tato kapacita se má do roku 2025 zvýšit na pět gigawattů a do roku 2030 na 15 až 20 gigawattů. Společnost uvádí, že má v úmyslu pokrýt celý hodnotový řetězec, od výroby ingotů až po wafery a články – IBC a TOPCon.

Ruská invaze na Ukrajinu ostře zdůraznila otázku energetické bezpečnosti v Evropě. „Jedním ze způsobů, jak posílit energetickou nezávislost ve velkých částech Evropy, je urychlit zavádění solární energie a zlepšit výrobní základnu,“ uvádí SolarPower Europe.

Úředník Evropské komise na nedávném summitu o solární energii v Bruselu v dubnu 2022 poukázal na to, že je třeba obnovit výrobu solární energie v Evropě – „za každou cenu“.

Současný přístup k podpoře evropského solárního průmyslu je však zjevně příliš krátkozraký: Bez zahrnutí solárního skla, energeticky nejnáročnější a nejtěžší složky, bude závislost na Číně jakožto lídrovi na světovém trhu se solárním sklem přetrvávat. Současný odhadovaný rozdíl ve výrobě solárního skla ve výši 60 % se v důsledku plánů na rozšíření na několik gigawattů zvýší na 90 %.

Nikoho by nenapadlo vyloučit nezbytnou ocel z automobilového výrobního řetězce. Přesto se přesně to dělá při zkoumání hodnotového řetězce pro výrobu fotovoltaických modulů!

Vzhledem k vysokým antidumpingovým clům na solární sklo z Číny (clo a antidumpingové poplatky až do výše 100 %) hraje dovoz z Číny v současnosti méně významnou roli. To se však změní, protože kvůli nedostatku alternativních zdrojů bude pouze Čína schopna dodat požadované množství. Antidumpingový příplatek bude nutné zaplatit, což povede k cenové nevýhodě pro fotovoltaické moduly vyrobené v Evropě ve srovnání s čínskými fotovoltaickými moduly dováženými bez příplatků. Je to proto, že antidumpingové clo se vybírá pouze z dováženého solárního skla, nikoli z samotných fotovoltaických modulů (které samozřejmě sklo také obsahují).

„Podobně jako v situaci s Ruskem je asymetrie a jednostrannost závislosti Německa na Číně klíčovým problémem,“ uvedl prezident DIW Marcel Fratzscher. Čína to stále více využívá jako páku proti Německu a Evropě. Závislost na čínských komponentách (včetně komponentů BOS a střídačů) se pohybuje kolem 90 %. Tato hodnota se s rozšiřováním výroby modulů v Evropě dále zvýší.

Simon Hage ve svém úvodníku v Der Spiegel z 28. května 2022 píše: „Explozivně rostoucí ceny plynu a ropy v důsledku ruské invaze na Ukrajinu ilustrují, k čemu může vést politika zavírání očí – k závislosti, kterou lze napravit pouze za vysoké ekonomické náklady. A závislost na Číně je již nyní větší než závislost na Rusku.“ To platí zejména pro fotovoltaický (FV) sektor. … „EU potřebuje průmyslovou politiku, která důsledně podporuje rozvoj klíčových strategických odvětví.“ Rozhodně ne politiku, která ignoruje budoucí závislost více než 90 % na nepostradatelné složce solárního skla.

Erich Merkle pracuje ve fotovoltaickém průmyslu již více než 20 let.

Byl jedním z průkopníků jak při zavádění prvních výrobních linek na moduly v Německu, tak při výstavbě fotovoltaických elektráren v megawattovém rozsahu.

Hrál klíčovou roli při vývoji a uvedení na trh prvních tenkých modulů s dvojitým sklem společnosti Almaden.

Již v letech 2007/8 plánoval první německý závod na výrobu solárního skla v Braniborsku. Projekt nebyl realizován kvůli kolapsu fotovoltaického průmyslu v Evropě a finanční krizi.

Dr. Merkle vede společnost GridParity AG a radí společnosti AGORA s.r.o. na Slovensku při výstavbě výrobního závodu na fotovoltaické moduly s výkonem až 150 MW v roce 2023 (450 MW od roku 2024).