Solglas – den glemte komponent – ​​den næste flaskehals er uundgåelig

Når man diskuterer hele PV-værdikæden, bliver den komponent, der vægter tungest efter solcellerne, konsekvent overset: solglasset. Jeg er ikke bekendt med nogen publikation til dato, der har beskrevet de problemer, der er forbundet med at anskaffe store mængder solglas til produktion af PV-moduler i gigawatt-skala for at realisere energiomstillingen.

EU er ved at blive farligt afhængig af Kina, fordi det ignorerer denne komponent

Europæisk modulproduktion er stadig ubetydelig på globalt plan, og afhængigheden af ​​Kina er farlig. Tyskland og EU ønsker drastisk at ændre dette og øge den europæiske produktionskapacitet. At dette også omfatter indkøb af solglas, overses konsekvent. Alligevel kæmper industrien allerede med problemer.

I Slovakiet forbereder Agora Solar sig for eksempel på at idriftsætte en produktionslinje til 150 MWp-moduler. Det viser sig dog vanskeligt at få fat i den tungeste komponent, solglasset. Tilbud fra europæiske og indiske producenter af solglas blev enten ikke afgivet eller endda trukket tilbage på grund af den nuværende gasmangel.

Kineserne har en holistisk tilgang, fordi modulproduktion er umulig uden solcelleglas, og derfor er der behov for gigantiske mængder glas til deres ambitiøse PV-udvidelsesmål. Derfor modtog den tyske virksomhed Grenzebach allerede i 2020 ordrer fra Kina på mere end 160 glastegningslinjer specifikt til det solcellemæssige marked (Solarserver, 21. maj 2021). Disse er siden blevet leveret. I Europa er der kun en håndfuld af sådanne linjer, og der er ingen kendte planer om at lukke dette stadigt voksende hul. Tyskland tilbyder verdens bedste smelteteknologi med globale markedsledere som Sorg og Horn. Frankrig og England har også fremragende leverandører. Lisec i Østrig leverer de bedste systemer til belægning og hærdning. Disse solcellesystemer leveres til Kina, ikke til Europa.

At dette ikke vil fortsætte med at være tilfældet, viser patentstatistikker. Over 1.000 kinesiske patenter står i skarp kontrast til de få fra Europa. Her er Kina den teknologiske leder og sigter mod at dominere fremstillingen af ​​produktionsfaciliteter i fremtiden.

At bygge en solglasfabrik er en enorm investering på op til 100 millioner euro for en optimalt dimensioneret produktionslinje med en smeltekapacitet på 300 tons pr. 24 timer. Energiforbruget (80 % gas) og den betydelige miljøpåvirkning i form af CO2 og nitrogenoxider resulterer i en betydelig planlægningsindsats og langvarige tilladelsesprocesser. Perioden fra planlægning til drift af et solglasproduktionsanlæg er derfor 3-4 år. Dette er lang tid sammenlignet med seks til ti måneder for en produktionslinje til PV-moduler.

En 100 % pålidelig gasforsyning døgnet rundt er også afgørende, da den nuværende teknologi til fremstilling af solglas kræver brug af 80 % gas til smelteprocesserne.

Man kunne argumentere for, at vi burde købe solcelleglas fra Kina. Dette underminerer dog argumentet om at sikre en europæisk forsyningskæde og spare på logistikomkostninger gennem europæisk produktion. Dette ville yderligere øge vores allerede meget kritiske afhængighed af Kina. Endelig er den alvorlige kritik af, at produktionen i Kina finder sted under dårlige politiske og miljømæssige forhold, også betydelig. Adskillige glasfabrikker er placeret i Xinjiang-provinsen, den undertrykte uiguriske region. Da glas tegner sig for op til 80 % af vægten af ​​et standard PV-modul, er transport af glasset næsten lige så dyrt og tidskrævende som transport af de færdige moduler.

Udvidelsesmålene for en "ny europæisk solindustri" er gigantiske og er for nylig blevet markant opjusteret i lyset af krigen i Ukraine. I de fleste tilfælde er udvidelsen af ​​produktionskapaciteten tiltænkt at ske langs hele værdikæden, dvs. fra silicium til wafere og celler til modulproduktion. Mærkeligt nok mangler én afgørende komponent konsekvent på denne liste og i planerne for gigawatt-fabrikker: det solglas, der kræves til 99% af alle moduler. Denne uundværlige komponent er ikke tilstrækkeligt tilgængelig i Europa. Følgende argumenter demonstrerer dette:

1. Ultrahvidt solglas fremstilles primært som tekstureret glas ved hjælp af en valseproces. Specielle formvalser skaber en mikrostruktur på begge sider af glasset, der matcher dets tykkelse. Denne struktur bevarer i vid udstrækning refleksionen i glasset, hvilket resulterer i høj transmittans. Konventionelle produktionsmetoder for planglas er mindre egnede til solglas.
2. I øjeblikket kan en maksimal modulproduktion på cirka 3-4 gigawatt opnås ved hjælp af solcelleglas produceret i Europa. Indtil 2021 blev en nominel del af glasset importeret fra Indien og et par andre lande. Indien vil dog have brug for det der producerede glas til sine egne gigantiske PV-produktionsplaner. Det er derfor bemærkelsesværdigt, at den største europæiske leverandør af solcelleglas, Interfloat, sammen med sin GMB Glasmanufaktur Brandenburg-fabrik i Tschernitz blev solgt til den indiske markedsleder Borosil i april 2022 (PV Magazine, 25. april 2022). I betragtning af at produktionsanlægget dér er fuldstændig afhængig af uafbrudte gasforsyninger, var brancheeksperter overraskede over dette. Bortset fra risikoen for en afbrydelse i de russiske gasforsyninger er omkostningsdækkende produktion kun mulig ved nutidens gaspriser med næsten urealistisk høje salgspriser for det producerede solcelleglas. Borosil var sandsynligvis mere interesseret i markedsadgang, især da der skal afholdes omkostninger på cirka 30 millioner euro om cirka tre år til en sandsynlig "kold reparation" af smelteovnen. Borosil har til hensigt at øge sin produktionskapacitet til i alt 2.600 tons om dagen inden 2025. Om de påståede 450 tons rent faktisk vil blive produceret i Brandenburg, er tvivlsomt. Men selv denne mængde ville kun være tilstrækkelig til cirka 2,5 GW modulproduktion.
3. De udvidelsesmål, som EU har offentliggjort, forudsætter en stigning i den europæiske modulproduktionskapacitet på op til 30 GW inden 2030. Disse mål blev yderligere forhøjet efter den russiske invasion af Ukraine. Selv hvis modulernes effektivitet forbedres, vil dette føre til en næsten tidobling af efterspørgslen efter solglas i 2030 sammenlignet med 2021. Spørgsmålet er, hvordan denne efterspørgsel vil blive imødekommet, da der i øjeblikket ikke er nogen ny produktionskapacitet til solglas i sigte.
4. Glasproduktion kræver en høj energitilførsel, hvoraf 80% skal dækkes af naturgas. Produktionen er ufleksibel, og smelteovnene skal opvarmes døgnet rundt, 365 dage om året. Med en gaspris på cirka 6 € pr. MW udgjorde energi cirka 35% af produktionsomkostningerne i 2020. Den 7. marts blev der registreret en pris på 211 € på TTF Dutch Future-spotmarkedet. Selvom denne toppris siden er faldet til 87 € (den 27. maj 2022), forventer ingen i øjeblikket, at priser under 50 € pr. MW vil blive nået i de kommende år.
5. Implikationerne for europæisk produktion af solglas er lette at beregne. Mens energiomkostningerne pr. kvadratmeter var omkring 2 euro i 2020, ville en seksdobling hæve dem til 12 euro. Glasprisen ville derefter stige fra cirka 7,80 euro (2021) til 21,50 euro pr. kvadratmeter, eller fra 14 euro pr. modul til næsten 39 euro pr. modul på 1,8 kvadratmeter. Denne beregning tager dog ikke højde for en væsentligt højere stigning i tilfælde af en forsyningsafbrydelse eller embargo. Derfor er naturgasfyrede solglasovne i Centraleuropa ikke længere økonomisk rentable, og nye investeringer har ingen chance for at blive godkendt.
6. Som et muligt alternativ overvejes såkaldte hybridovne. Hybridteknologi til glasproduktion er attraktiv: med et maksimalt elektrisk input på 80 % og kun 20 % gas er energibesparelser på op til 16 % og CO2-udledningsreduktioner på 80 % mulige (ifølge publikationer fra virksomheden Sorg – www.sorg.de). Det skal dog bemærkes, at disse teknologier primært blev udviklet til beholderglas, og der er i øjeblikket ingen produktionsfaciliteter i industriel skala, der bruger denne teknologi.

Det bliver interessant at se, hvor de 12 millioner kvadratmeter solglas til Enels 3 GWp modulproduktionsanlæg på Sicilien, som blev annonceret i begyndelsen af ​​april 2022, vil komme fra. Anlægget vil kræve to produktionslinjer for solglas, hver med en smeltekapacitet på 200 tons om dagen. Enel vil modtage 118 millioner euro i tilskud fra Europa-Kommissionen til at udvide sin eksisterende 200 MW celle- og modulfabrik på Sicilien til en produktionskapacitet på 3 MW inden 2024. Dette repræsenterer en investering i hele PV-værdikæden. Solglas vil endnu engang være den glemte komponent.

Endnu mere overraskende er en anden pressemeddelelse (Photon Newsletter, 21. april 2022): Start-up-virksomheden Carbon SAS, med base i Roche-la-Molière, Frankrig, har annonceret et partnerskab med den franske ACI Group. ACI vil støtte Carbon i at realisere dens planer om en fuldt integreret solcellefabrik i Frankrig. Modulproduktionen er planlagt til at begynde i 2024 med en kapacitet på 500 megawatt. Denne kapacitet skal derefter øges til fem gigawatt inden 2025 og til 15 til 20 gigawatt inden 2030. Virksomheden oplyser, at den har til hensigt at dække hele værdikæden, fra produktion af barrer til wafere og celler – IBC og TOPCon.

Ruslands invasion af Ukraine har sat spørgsmålet om energisikkerhed i Europa i skarpt fokus. "En måde at styrke energiuafhængigheden i store dele af Europa er at fremskynde udrulningen af ​​solenergi og forbedre produktionsgrundlaget," ifølge SolarPower Europe.

En embedsmand fra Europa-Kommissionen påpegede på det nylige solenergitopmøde i Bruxelles i april 2022, at solenergiproduktionen i Europa skulle genopbygges – "hvad det end kræver".

Den nuværende tilgang til at fremme en europæisk solcelleindustri er imidlertid tydeligvis for kortsynet: Uden at inkludere solcelleglas, den mest energiintensive og tungeste komponent, vil afhængigheden af ​​Kina som verdens førende markedsleder inden for solcelleglas fortsætte. Det nuværende anslåede hul i produktionen af ​​solcelleglas på 60 % vil stige til 90 % på grund af udvidelsesplaner til flere gigawatt.

Ingen ville drømme om at udelukke det nødvendige stål fra bilproduktionskæden. Men det er præcis, hvad der gøres, når man undersøger værdikæden for produktion af PV-moduler!

På grund af den høje antidumpingtold på solcelleglas fra Kina (told og antidumpingafgifter på op til 100%) spiller importen fra Kina i øjeblikket en mindre betydelig rolle. Dette vil dog ændre sig, da kun Kina på grund af mangel på alternative kilder vil være i stand til at levere de nødvendige mængder. Antidumpingtillægget skal betales, hvilket resulterer i en omkostningsulempe for PV-moduler produceret i Europa sammenlignet med kinesiske PV-moduler importeret uden tillæg. Dette skyldes, at antidumpingtolden kun opkræves på importeret solcelleglas, ikke på selve PV-modulerne (som naturligvis også indeholder glasset).

"I lighed med situationen med Rusland er asymmetrien og ensidigheden i Tysklands afhængighed af Kina et centralt problem," sagde DIW-præsident Marcel Fratzscher. Kina bruger i stigende grad dette som en løftestang mod Tyskland og Europa. Afhængigheden af ​​kinesiske komponenter (herunder BOS-komponenter og invertere) er omkring 90 %. Dette vil stige yderligere med udvidelsen af ​​modulproduktionen i Europa.

Simon Hage skriver i sin leder i Der Spiegel den 28. maj 2022: "De eksploderende priser på gas og olie som følge af den russiske invasion af Ukraine illustrerer, hvad en politik, der vender det blinde øje til, kan føre til – en afhængighed, der kun kan korrigeres med høje økonomiske omkostninger. Og afhængigheden af ​​Kina er allerede større end afhængigheden af ​​Rusland." Dette gælder især for den solcellebaserede (PV) sektor. ... "EU har brug for en industripolitik, der konsekvent støtter udviklingen af ​​centrale strategiske industrier." Bestemt ikke en politik, der ignorerer den fremtidige afhængighed på mere end 90 % af den uundværlige komponent solcelleglas.

Erich Merkle har arbejdet i PV-branchen i over 20 år.

Han var en af ​​pionererne i både etableringen af ​​de første produktionslinjer til moduler i Tyskland og opførelsen af ​​PV-kraftværker i megawatt-området.

Han spillede en nøglerolle i udviklingen og markedslanceringen af ​​Almadens første tynde dobbeltglasmoduler.

Allerede i 2007/8 planlagde han det første tyske produktionsanlæg til solcelleglas i Brandenburg. Projektet blev ikke realiseret på grund af PV-industriens kollaps i Europa og finanskrisen.

Dr. Merkle leder GridParity AG og rådgiver AGORA sro i Slovakiet om opførelsen af ​​et produktionsanlæg til PV-moduler med op til 150 MW i 2023 (450 MW fra 2024).