A napelemes üveg – az elfelejtett alkatrész – elkerülhetetlen a következő szűk keresztmetszet

A teljes fotovoltaikus értéklánc tárgyalásakor következetesen elhanyagoljuk a napelemek után a legnehezebb súlyú komponenst: a napelemüveget. Nem tudok olyan publikációról, amely leírta volna azokat a problémákat, amelyek a nagy mennyiségű napelemüveg beszerzésével járnak a fotovoltaikus modulok gigawattos nagyságrendű gyártásához az energetikai átállás megvalósítása érdekében.

Az EU veszélyes függőségbe kerül Kínával szemben, mivel figyelmen kívül hagyja ezt a tényezőt.

Az európai modulgyártás globális szinten még mindig jelentéktelen, és a Kínától való függőség veszélyes. Németország és az EU drasztikusan meg akarja változtatni ezt, és növelni akarja az európai termelési kapacitásokat. Azt a tényt, hogy ez magában foglalja a napelemes üveg beszerzését is, következetesen figyelmen kívül hagyják. Az iparág azonban már most is problémákkal küzd.

Szlovákiában például az Agora Solar egy 150 MWp-s modulok gyártósorának üzembe helyezésére készül. A legnehezebb alkatrész, a napelemes üveg beszerzése azonban nehézkesnek bizonyul. Az európai és indiai napelemes üveggyártók vagy nem nyújtottak be ajánlatokat, vagy akár vissza is vonták azokat a jelenlegi gázhiány miatt.

A kínaiak holisztikus megközelítést alkalmaznak, mivel a modulgyártás lehetetlen napelemes üveg nélkül, és következésképpen óriási mennyiségű üvegre van szükség ambiciózus fotovoltaikus bővítési céljaik eléréséhez. Ezért kapott a német Grenzebach vállalat már 2020-ban megrendeléseket Kínából több mint 160 üveghúzó sorra kifejezetten a fotovoltaikus piac számára (Solarserver, 2021. május 21.). Ezeket azóta leszállították. Európában csak néhány ilyen sor van, és nincsenek ismert tervek ennek az egyre szélesedő szakadéknak a megszüntetésére. Németország kínálja a világ legjobb olvasztási technológiáját, olyan globális piacvezetőkkel, mint a Sorg és a Horn. Franciaországnak és Angliának is kiváló beszállítói vannak. Az ausztriai Lisec a legjobb bevonó- és edzési rendszereket biztosítja. Ezeket a napelemes rendszereket Kínába szállítják, nem Európába.

Hogy ez nem marad így, azt a szabadalmi statisztikák is mutatják. A több mint 1000 kínai szabadalom éles ellentétben áll a csupán néhány európai szabadalommal. Itt Kína a technológiai vezető, és a jövőben a gyártóüzemek gyártásában kíván dominálni.

Egy napelemes üveggyár építése hatalmas, akár 100 millió eurós beruházás egy optimális méretű, 300 tonna/24 órás olvasztási kapacitású gyártósorhoz. Az energiafogyasztás (80% gáz) és a jelentős környezeti hatás, CO2 és nitrogén-oxidok formájában, jelentős tervezési erőfeszítést és hosszadalmas engedélyezési eljárásokat eredményez. A napelemes üveggyártó létesítmény tervezésétől az üzembe helyezéséig eltelt idő tehát 3-4 év. Ez hosszú idő egy fotovoltaikus modul gyártósorának hat-tíz hónapjához képest.

A 100%-ban megbízható gázellátás a nap 24 órájában, az év 365 napján elengedhetetlen, mivel a szolárüveg gyártásának jelenlegi technológiája 80%-ban gáz felhasználását igényli az olvasztási folyamatokhoz.

Azt is lehetne mondani, hogy Kínából kellene napelemes üveget vásárolnunk. Ez azonban aláássa az európai ellátási lánc biztosításának és a logisztikai költségek megtakarításának az európai termelés révén történő biztosításának érvét. Ez tovább növelné a Kínától való amúgy is kritikus függőségünket. Végül, jelentős az a komoly kritika is, hogy a kínai termelés rossz politikai és környezeti körülmények között zajlik. Számos üveggyár található Hszincsiang tartományban, az elnyomott ujgur régióban. Mivel az üveg egy szabványos napelemes modul súlyának akár 80%-át is teheti ki, az üveg szállítása majdnem olyan költséges és időigényes, mint a kész modulok szállítása.

Az „új európai napelemipar” bővítési céljai gigantikusak, és az ukrajnai háború fényében a közelmúltban jelentősen felfelé módosították őket. A legtöbb esetben a termelési kapacitások bővítése a teljes értéklánc mentén, azaz a szilíciumtól a lapkákon és cellákon át a modulgyártásig várhatóan megvalósul. Furcsa módon egy kulcsfontosságú alkatrész folyamatosan hiányzik erről a listáról és a gigawattos gyárak terveiből: a napelemes üveg, amely az összes modul 99%-ához szükséges. Ez a nélkülözhetetlen alkatrész nem áll elegendő mennyiségben rendelkezésre Európában. A következő érvek ezt bizonyítják:

1. Az ultrafehér napelemes üveget elsősorban texturált üvegként gyártják hengerlési eljárással. Speciális formázóhengerek mikrostruktúrát hoznak létre az üveg mindkét oldalán, amely illeszkedik a vastagságához. Ez a struktúra nagyrészt megőrzi az üvegben a visszaverődést, ami magas fényáteresztő képességet eredményez. A hagyományos síküveg-gyártási módszerek kevésbé alkalmasak a napelemes üveg előállítására.
2. Jelenleg körülbelül 3-4 gigawatt maximális modultermelés érhető el Európában gyártott napelemes üveggel. 2021-ig az üveg egy névleges részét Indiából és néhány más országból importálták. Indiának azonban szüksége lesz az ott gyártott üvegre a saját gigantikus fotovoltaikus termelési terveihez. Ezért figyelemre méltó, hogy a legnagyobb európai napelemes üvegbeszállítót, az Interfloatot, a tschernitzi GMB Glasmanufaktur Brandenburg gyártóüzemével együtt 2022 áprilisában eladták az indiai piacvezető Borosilnak (PV Magazine, 2022. április 25.). Tekintettel arra, hogy az ottani gyártóüzem teljes mértékben a zavartalan gázellátástól függ, az iparági szakértőket ez meglepte. Az orosz gázellátás megszakadásának kockázatán kívül a költségeket fedező termelés a mai gázárakon csak a gyártott napelemes üveg szinte irreálisan magas eladási árai mellett lehetséges. A Borosil valószínűleg jobban érdeklődött a piacra jutás iránt, különösen mivel körülbelül 30 millió eurós költségeket kell majd felmerülni körülbelül három év múlva az olvasztókemence valószínűsíthető „hidegjavítása” miatt. A Borosil 2025-re napi összesen 2600 tonnára kívánja növelni termelési kapacitását. Kétséges, hogy a bejelentett 450 tonna valóban elő lesz-e állítva Brandenburgban. De még ez a mennyiség is csak körülbelül 2,5 GW modulgyártáshoz lenne elegendő.
3. Az EU által közzétett bővítési célok az európai modulgyártási kapacitás 2030-ra akár 30 GW-tal történő növekedését feltételezik. Ezeket a célokat tovább növelték az orosz inváziót követően Ukrajnában. Még ha a modulok hatékonysága javul is, ez a napelemes üveg iránti kereslet közel tízszeres növekedéséhez vezetne 2030-ban 2021-hez képest. Felmerül a kérdés, hogyan fogják ezt a keresletet kielégíteni, tekintve, hogy jelenleg nem láthatók új napelemes üveggyártó kapacitások.
4. Az üveggyártás nagy energiafelhasználást igényel, amelynek 80%-át földgázzal kell fedezni. A termelés rugalmatlan, és az olvasztókemencéket a nap 24 órájában, az év 365 napján fűteni kell. A körülbelül 6 eurós megawatt-os gázár mellett az energia a termelési költségek nagyjából 35%-át tette ki 2020-ban. Március 7-én a TTF holland határidős spot piacán 211 eurós árat regisztráltak. Annak ellenére, hogy ez a csúcsár azóta 87 euróra esett (2022. május 27-én), jelenleg senki sem számít arra, hogy az elkövetkező években 50 euró/megawat alatti árakat fognak elérni.
5. Az európai napelemes üveggyártásra gyakorolt ​​hatások könnyen kiszámíthatók. Míg a négyzetméterenkénti energiaköltség 2020-ban körülbelül 2 euró volt, egy hatszoros növekedés 12 euróra emelné azt. Az üveg ára ekkor körülbelül 7,80 euróról (2021) 21,50 euróra, vagyis modulonként 14 euróról közel 39 euróra emelkedne 1,8 négyzetméteres modulonként. Ez a számítás azonban nem veszi figyelembe az ellátási zavar vagy embargó esetén jelentősen nagyobb növekedést. Ezért a földgázzal tüzelt napelemes üvegkemencék Közép-Európában már nem gazdaságilag életképesek, és az új beruházásoknak esélyük sincs jóváhagyásra.
6. Lehetséges alternatívaként az úgynevezett hibrid kemencéket fontolgatják. A hibrid technológia az üveggyártásban meggyőző: maximum 80%-os elektromos bemenettel és mindössze 20%-os gázzal akár 16%-os energiamegtakarítás és 80%-os CO2-kibocsátáscsökkentés is lehetséges (a Sorg vállalat kiadványai szerint – www.sorg.de). Meg kell azonban jegyezni, hogy ezeket a technológiákat elsősorban üvegpalackok gyártására fejlesztették ki, és jelenleg nem működik olyan ipari méretű gyártóüzem, amely ezt a technológiát alkalmazná.

Érdekes lesz látni, hogy honnan lesz forrás az Enel 2022 április elején bejelentett, 3 GWp teljesítményű szicíliai modulgyártó üzeméhez szükséges 12 millió négyzetméternyi napelemes üveg. Az üzemhez két, egyenként napi 200 tonna olvasztási kapacitású napelemes üveggyártó sorra lesz szükség. Az Enel 118 millió eurós támogatást kap az Európai Bizottságtól, hogy meglévő 200 MW-os szicíliai cella- és modulgyárát 2024-re 3 MW termelési kapacitásra bővítse. Ez a teljes fotovoltaikus értékláncba való befektetést jelent. A napelemes üveg ismét az elfeledett komponens lesz.

Még meglepőbb egy másik sajtóközlemény (Photon Hírlevél, 2022. április 21.): A franciaországi Roche-la-Molière-ben székelő Carbon SAS startup bejelentette partnerségét a francia ACI Csoporttal. Az ACI támogatni fogja a Carbont egy teljesen integrált napelemgyár franciaországi terveinek megvalósításában. A modulgyártás várhatóan 2024-ben kezdődik, 500 megawattos kapacitással. Ezt a kapacitást 2025-re öt gigawattra, 2030-ra pedig 15-20 gigawattra kívánják növelni. A vállalat kijelenti, hogy a teljes értékláncot le kívánja fedni, a tuskók gyártásától a lapkákig és cellákig – IBC és TOPCon.

Oroszország ukrajnai inváziója élesen rávilágított az európai energiabiztonság kérdésére. „Európa nagy részén az energiafüggetlenség megerősítésének egyik módja a napenergia elterjedésének felgyorsítása és a termelési bázis fejlesztése” – állítja a SolarPower Europe.

Az Európai Bizottság egyik tisztviselője a 2022 áprilisában Brüsszelben megrendezett napenergia-csúcstalálkozón rámutatott, hogy az európai napenergia-termelést újjá kell építeni – „bármi áron”.

Az európai napenergiaipar előmozdításának jelenlegi megközelítése azonban egyértelműen túl rövidlátó: A szolárüveg, a legenergiaigényesebb és legnehezebb alkotóelem bevonása nélkül továbbra is Kínától, mint a szolárüveg világpiaci vezetőjétől függünk. A szolárüveg-termelés jelenlegi becsült 60%-os hiánya a több gigawattra vonatkozó bővítési tervek miatt 90%-ra fog nőni.

Senki sem álmodna arról, hogy kizárja a szükséges acélt az autóipari gyártási láncból. Pedig pontosan ezt teszik, amikor a napelemes modulok gyártásának értékláncát vizsgálják!

A Kínából származó napelemes üvegre kivetett magas dömpingellenes vámok (vámok és dömpingellenes díjak akár 100%-ig terjedhetnek) miatt a Kínából származó import jelenleg kevésbé jelentős szerepet játszik. Ez azonban változni fog, mivel alternatív források hiányában csak Kína lesz képes a szükséges mennyiségeket szállítani. A dömpingellenes felárat meg kell fizetni, ami költséghátrányt eredményez az Európában gyártott fotovoltaikus modulok számára a felár nélkül importált kínai fotovoltaikus modulokhoz képest. Ez azért van, mert a dömpingellenes vámot csak az importált napelemes üvegre vetik ki, nem magukra a fotovoltaikus modulokra (amelyek természetesen szintén tartalmazzák az üveget).

„Az oroszországi helyzethez hasonlóan Németország Kínától való függőségének aszimmetriája és egyoldalúsága kulcsfontosságú probléma” – mondta Marcel Fratzsche, a DIW elnöke. Kína ezt egyre inkább eszközként használja fel Németországgal és Európával szemben. A kínai alkatrészektől (beleértve a BOS alkatrészeket és az invertereket) való függőség körülbelül 90%. Ez tovább fog növekedni az európai modulgyártás bővülésével.

Simon Hage a Der Spiegelben 2022. május 28-án megjelent vezércikkében ezt írja: „Az ukrajnai orosz invázió következtében robbanásszerűen megemelkedett gáz- és olajárak jól mutatják, hogy mihez vezethet a szemet hunyó politika – egy olyan függőséghez, amelyet csak magas gazdasági költségekkel lehet korrigálni. És a Kínától való függőség már most is nagyobb, mint Oroszországtól.” Ez különösen vonatkozik a fotovoltaikus (PV) ágazatra. … „Az EU-nak olyan iparpolitikára van szüksége, amely következetesen támogatja a kulcsfontosságú stratégiai iparágak fejlődését.” Semmiképpen sem olyan politikára, amely figyelmen kívül hagyja a napelemes üveg nélkülözhetetlen alkotóelemétől való, több mint 90%-os jövőbeni függőséget.

Erich Merkle több mint 20 éve dolgozik a fotovoltaikus iparágban.

Ő volt az egyik úttörője mind a németországi első modulgyártó sorok létrehozásának, mind a megawattos teljesítményű fotovoltaikus erőművek építésének.

Kulcsszerepet játszott az Almaden első vékony, dupla üvegezésű moduljainak fejlesztésében és piaci bevezetésében.

Már 2007/8-ban megtervezte az első német napelemes üveggyártó üzemet Brandenburgban. A projekt az európai fotovoltaikus iparág összeomlása és a pénzügyi válság miatt nem valósult meg.

Dr. Merkle a GridParity AG , és tanácsadóként segíti az AGORA sro vállalatot Szlovákiában egy akár 150 MW teljesítményű napelemgyártó létesítmény építésében 2023-ig (450 MW 2024-től).