El vidrio solar, el componente olvidado, el próximo cuello de botella es inevitable

Cuando hablamos de toda la cadena de valor fotovoltaica, siempre se descuida el componente más pesado en términos de peso después de las células solares: el vidrio solar. No conozco ninguna publicación que hasta ahora haya descrito los problemas que plantea la adquisición de grandes cantidades de vidrio solar para la producción de módulos fotovoltaicos de escala de gigavatios para realizar la transición energética.

La UE está entrando en una peligrosa dependencia de China porque ignora este componente.

La producción europea de módulos sigue siendo insignificante a escala mundial, y la dependencia de China es peligrosa. Alemania y la UE quieren cambiar esto drásticamente y aumentar la capacidad de producción europea. Se pasa por alto constantemente que esto también incluye la adquisición de vidrio solar. Sin embargo, la industria ya enfrenta problemas.

En Eslovaquia, por ejemplo, Agora Solar se prepara para poner en marcha una línea de producción de módulos de 150 MWp. Sin embargo, está resultando difícil obtener el componente más pesado, el vidrio solar. Las ofertas de fabricantes europeos e indios de vidrio solar no se presentaron o incluso se retiraron debido a la actual escasez de gas.

Los chinos están adoptando un enfoque holístico, ya que la producción de módulos es imposible sin vidrio solar y, en consecuencia, necesitan cantidades gigantescas de vidrio para sus ambiciosos objetivos de expansión fotovoltaica. Por ello, la empresa alemana Grenzebach recibió pedidos de China ya en 2020 para más de 160 líneas de trefilado de vidrio específicamente para el mercado fotovoltaico (Solarserver, 21 de mayo de 2021). Estas ya se han entregado. En Europa, solo existen unas pocas líneas de este tipo, y no se conocen planes para cerrar esta brecha cada vez mayor. Alemania ofrece la mejor tecnología de fusión del mundo, con líderes del mercado mundial como Sorg y Horn. Francia e Inglaterra también cuentan con excelentes proveedores. Lisec, en Austria, proporciona los mejores sistemas de recubrimiento y endurecimiento. Estos sistemas solares se están entregando a China, no a Europa.

Las estadísticas de patentes demuestran que esto no seguirá siendo así. Más de 1.000 patentes chinas contrastan marcadamente con las pocas europeas. En este ámbito, China es el líder tecnológico y aspira a dominar la fabricación de plantas de producción en el futuro.

La construcción de una fábrica de vidrio solar supone una enorme inversión de hasta 100 millones de euros para una línea de producción de tamaño óptimo con una capacidad de fundición de 300 toneladas por 24 horas. El consumo de energía (80 % de gas) y el considerable impacto ambiental en forma de CO2 y óxidos de nitrógeno implican un considerable esfuerzo de planificación y largos procesos de obtención de permisos. Por lo tanto, el periodo desde la planificación hasta la puesta en marcha de una planta de producción de vidrio solar es de 3 a 4 años. Esto supone un tiempo considerable en comparación con los seis a diez meses que requiere una línea de producción de módulos fotovoltaicos.

También es esencial un suministro de gas 100% fiable las 24 horas del día, los 365 días del año, ya que la tecnología actual para la fabricación de vidrio solar requiere el uso de un 80% de gas para los procesos de fusión.

Se podría argumentar que deberíamos comprar vidrio solar de China. Sin embargo, esto debilita el argumento de asegurar una cadena de suministro europea y ahorrar costos logísticos mediante la producción europea. Esto aumentaría aún más nuestra ya crítica dependencia de China. Finalmente, la seria crítica de que la producción en China se lleva a cabo en condiciones políticas y ambientales adversas también es significativa. Varias fábricas de vidrio se ubican en la provincia de Xinjiang, la región uigur reprimida. Dado que el vidrio representa hasta el 80% del peso de un módulo fotovoltaico estándar, transportarlo es casi tan costoso y lento como transportar los módulos terminados.

Los objetivos de expansión para una "Nueva Industria Solar Europea" son enormes y recientemente se han revisado significativamente al alza a raíz de la guerra en Ucrania. En la mayoría de los casos, se prevé que la expansión de la capacidad de producción se produzca a lo largo de toda la cadena de valor, es decir, desde el silicio hasta las obleas y las células, y finalmente, hasta la producción de módulos. Curiosamente, un componente crucial falta constantemente en esta lista y en los planes para las fábricas de gigavatios: el vidrio solar necesario para el 99 % de los módulos. Este componente indispensable no está disponible en suficiente cantidad en Europa. Los siguientes argumentos lo demuestran:

1. El vidrio solar ultrablanco se fabrica principalmente como vidrio texturizado mediante un proceso de laminado. Rodillos de conformado especiales crean una microestructura en ambas caras del vidrio, que se adapta a su espesor. Esta estructura retiene en gran medida la reflexión dentro del vidrio, lo que resulta en una alta transmitancia. Los métodos convencionales de producción de vidrio plano son menos adecuados para el vidrio solar.
2. Actualmente, se puede lograr una producción máxima de módulos de aproximadamente 3-4 gigavatios utilizando vidrio solar producido en Europa. Hasta 2021, una parte nominal del vidrio se importaba de la India y algunos otros países. Sin embargo, India necesitará el vidrio producido allí para sus propios y gigantescos planes de producción fotovoltaica. Por lo tanto, cabe destacar que el mayor proveedor europeo de vidrio solar, Interfloat, junto con su planta de fabricación GMB Glasmanufaktur Brandenburg en Tschernitz, se vendió al líder del mercado indio Borosil en abril de 2022 (PV Magazine, 25 de abril de 2022). Dado que la planta de producción depende completamente del suministro ininterrumpido de gas, esto sorprendió a los expertos del sector. Aparte del riesgo de una interrupción en el suministro de gas ruso, la producción que cubra los costos solo es posible con los precios actuales del gas, con precios de venta casi irrealistas para el vidrio solar producido. Borosil probablemente estaba más interesado en el acceso al mercado, sobre todo porque se incurrirá en unos 30 millones de euros en unos tres años para una probable "reparación en frío" del horno de fusión. Borosil pretende aumentar su capacidad de producción a un total de 2.600 toneladas diarias para 2025. Es cuestionable si las 450 toneladas que se afirma producirán realmente en Brandeburgo. Pero incluso esta cantidad solo sería suficiente para aproximadamente 2,5 GW de producción de módulos.
3. Los objetivos de expansión publicados por la UE presuponen un aumento de la capacidad de producción europea de módulos de hasta 30 GW para 2030. Estos objetivos se incrementaron aún más tras la invasión rusa de Ucrania. Incluso si la eficiencia de los módulos mejora, la demanda de vidrio solar se multiplicaría por casi diez en 2030 en comparación con 2021. Cabe preguntarse cómo se cubrirá esta demanda, dado que actualmente no se prevén nuevas capacidades de producción de vidrio solar.
4. La producción de vidrio requiere un alto consumo energético, del cual el 80 % debe cubrirse con gas natural. La producción es inflexible y los hornos de fusión deben calentarse las 24 horas del día, los 365 días del año. Con un precio del gas de aproximadamente 6 € por MW, la energía representó aproximadamente el 35 % de los costes de producción en 2020. El 7 de marzo, se registró un precio de 211 € en el mercado spot de futuros neerlandés TTF. Si bien este precio máximo ha descendido desde entonces a 87 € (el 27 de mayo de 2022), actualmente no se prevé que se alcancen precios inferiores a 50 € por MW en los próximos años.
5. Las implicaciones para la producción europea de vidrio solar son fáciles de calcular. Si bien el coste energético por metro cuadrado rondaba los 2 € en 2020, un incremento de seis veces lo elevaría a 12 €. El precio del vidrio subiría entonces de aproximadamente 7,80 € (2021) a 21,50 € por metro cuadrado, o de 14 € por módulo a casi 39 € por módulo de 1,8 metros cuadrados. Sin embargo, este cálculo no contempla un aumento significativamente mayor en caso de interrupción del suministro o embargo. Por lo tanto, los hornos de vidrio solar alimentados con gas natural en Europa Central ya no son económicamente viables y no hay posibilidad de aprobar nuevas inversiones.
6. Como alternativa, se están considerando los llamados hornos híbridos. La tecnología híbrida para la producción de vidrio es atractiva: con un consumo eléctrico máximo del 80 % y solo un 20 % de gas, se pueden lograr ahorros de energía de hasta un 16 % y reducciones de emisiones de CO2 del 80 % (según publicaciones de la empresa Sorg: www.sorg.de). Sin embargo, cabe destacar que estas tecnologías se desarrollaron principalmente para el vidrio para envases y actualmente no existe ninguna planta de producción a escala industrial que utilice esta tecnología.

Será interesante ver de dónde saldrán los 12 millones de metros cuadrados de vidrio solar para la planta de producción de módulos de 3 GWp de Enel en Sicilia, anunciada a principios de abril de 2022. La planta requerirá dos líneas de producción de vidrio solar, cada una con una capacidad de fundición de 200 toneladas diarias. Enel recibirá 118 millones de euros en subvenciones de la Comisión Europea para ampliar su fábrica de células y módulos de 200 MW en Sicilia hasta alcanzar una capacidad de producción de 3 MW para 2024. Esto representa una inversión en toda la cadena de valor fotovoltaica. El vidrio solar volverá a ser el componente olvidado.

Aún más sorprendente es otro comunicado de prensa (Photon Newsletter, 21 de abril de 2022): La startup Carbon SAS, con sede en Roche-la-Molière, Francia, ha anunciado una colaboración con el grupo francés ACI. ACI apoyará a Carbon en la realización de sus planes de construir una fábrica solar totalmente integrada en Francia. La producción de módulos está prevista para 2024 con una capacidad de 500 megavatios. Esta capacidad se incrementará posteriormente a cinco gigavatios para 2025 y a entre 15 y 20 gigavatios para 2030. La empresa afirma que pretende cubrir toda la cadena de valor, desde la producción de lingotes hasta obleas y células (IBC y TOPCon).

La invasión rusa de Ucrania ha puesto de relieve la cuestión de la seguridad energética en Europa. «Una forma de fortalecer la independencia energética en gran parte de Europa es acelerar el despliegue de la energía solar y mejorar la base de producción», según SolarPower Europe.

Un funcionario de la Comisión Europea señaló en la reciente cumbre de energía solar celebrada en Bruselas en abril de 2022 que era necesario reconstruir la producción solar en Europa, “cueste lo que cueste”.

Sin embargo, el enfoque actual para promover una industria solar europea es claramente miope: sin incluir el vidrio solar, el componente más pesado y de mayor consumo energético, persistirá la dependencia de China, líder mundial del mercado de vidrio solar. La brecha actual estimada en la producción de vidrio solar, del 60 %, aumentará al 90 % debido a los planes de expansión a varios gigavatios.

A nadie se le ocurriría excluir el acero necesario de la cadena de producción automotriz. Sin embargo, esto es precisamente lo que se hace al examinar la cadena de valor de la producción de módulos fotovoltaicos.

Debido a los elevados aranceles antidumping sobre el vidrio solar procedente de China (aranceles y tasas antidumping de hasta el 100%), las importaciones procedentes de China desempeñan actualmente un papel menos significativo. Sin embargo, esto cambiará, ya que, debido a la falta de fuentes alternativas, solo China podrá suministrar las cantidades necesarias. El recargo antidumping deberá pagarse, lo que resultará en una desventaja de costes para los módulos fotovoltaicos producidos en Europa en comparación con los módulos fotovoltaicos chinos importados sin recargos. Esto se debe a que el derecho antidumping solo se aplica al vidrio solar importado, no a los propios módulos fotovoltaicos (que, por supuesto, también contienen el vidrio).

“Al igual que ocurre con Rusia, la asimetría y la dependencia unilateral de Alemania respecto a China constituyen un problema clave”, declaró Marcel Fratzscher, presidente de DIW. China utiliza esto cada vez más como palanca contra Alemania y Europa. La dependencia de componentes chinos (incluidos componentes BOS e inversores) ronda el 90 %. Esta dependencia aumentará aún más con la expansión de la producción de módulos en Europa.

Simon Hage escribe en su editorial en Der Spiegel del 28 de mayo de 2022: «El aumento explosivo de los precios del gas y el petróleo tras la invasión rusa de Ucrania ilustra a qué puede conducir una política de la vista gorda: una dependencia que solo puede corregirse con un alto coste económico. Y la dependencia de China ya es mayor que la de Rusia». Esto se aplica especialmente al sector fotovoltaico (FV). … «La UE necesita una política industrial que apoye sistemáticamente el desarrollo de industrias estratégicas clave». Ciertamente, no una política que ignore la futura dependencia de más del 90 % del componente indispensable del vidrio solar.

Erich Merkle trabaja en la industria fotovoltaica desde hace más de 20 años.

Fue uno de los pioneros tanto en la creación de las primeras líneas de producción de módulos en Alemania como en la construcción de plantas de energía fotovoltaica en el rango de los megavatios.

Desempeñó un papel clave en el desarrollo y lanzamiento al mercado de los primeros módulos delgados de doble vidrio de Almaden.

Ya en 2007/2008, planeó la primera planta alemana de producción de vidrio solar en Brandeburgo. El proyecto no se llevó a cabo debido al colapso de la industria fotovoltaica en Europa y la crisis financiera.

El Dr. Merkle dirige GridParity AG y asesora a AGORA sro en Eslovaquia en la construcción de una planta de producción de módulos fotovoltaicos de hasta 150 MW en 2023 (450 MW a partir de 2024).