Il vetro solare, il componente dimenticato, è inevitabile: il prossimo collo di bottiglia.

Quando si analizza l'intera filiera del fotovoltaico, il componente più pesante dopo le celle solari viene costantemente trascurato: il vetro solare. Non sono a conoscenza di alcuna pubblicazione che abbia descritto i problemi legati all'approvvigionamento di grandi quantità di vetro solare per la produzione su scala gigawatt di moduli fotovoltaici per realizzare la transizione energetica.

L'UE sta entrando in una pericolosa dipendenza dalla Cina perché ignora questa componente

La produzione europea di moduli è ancora insignificante su scala globale e la dipendenza dalla Cina è pericolosa. La Germania e l'UE vogliono cambiare radicalmente questa situazione e aumentare le capacità produttive europee. Il fatto che ciò includa anche l'approvvigionamento di vetro solare viene costantemente trascurato. Eppure, il settore sta già affrontando problemi.

In Slovacchia, ad esempio, Agora Solar si sta preparando a mettere in funzione una linea di produzione per moduli da 150 MWp. Tuttavia, si sta rivelando difficile reperire il componente più pesante, il vetro solare. Le offerte dei produttori di vetro solare europei e indiani non sono state presentate o sono state addirittura ritirate a causa dell'attuale carenza di gas.

I cinesi stanno adottando un approccio olistico, poiché la produzione di moduli è impossibile senza vetro solare e, di conseguenza, sono necessarie enormi quantità di vetro per i loro ambiziosi obiettivi di espansione nel settore fotovoltaico. Per questo motivo, l'azienda tedesca Grenzebach ha ricevuto ordini dalla Cina già nel 2020 per oltre 160 linee di trafilatura del vetro specifiche per il mercato fotovoltaico (Solarserver, 21 maggio 2021). Da allora, queste sono state consegnate. In Europa, ci sono solo una manciata di linee di questo tipo e non si conoscono piani per colmare questo divario sempre più ampio. La Germania offre la migliore tecnologia di fusione al mondo, con leader di mercato globali come Sorg e Horn. Anche Francia e Inghilterra hanno ottimi fornitori. Lisec in Austria fornisce i migliori sistemi di rivestimento e tempra. Questi sistemi solari vengono consegnati in Cina, non in Europa.

Che questa situazione non sia destinata a durare è dimostrato dalle statistiche sui brevetti. Oltre 1.000 brevetti cinesi sono in netto contrasto con i pochi brevetti europei. In questo ambito, la Cina è leader tecnologico e punta a dominare la produzione di impianti di produzione in futuro.

Costruire una fabbrica di vetro solare comporta un investimento enorme, che può arrivare fino a 100 milioni di euro, per una linea di produzione di dimensioni ottimali con una capacità di fusione di 300 tonnellate ogni 24 ore. Il consumo energetico (80% gas) e il significativo impatto ambientale dovuto alle emissioni di CO2 e ossidi di azoto richiedono un notevole impegno di pianificazione e lunghe procedure autorizzative. Il periodo che intercorre tra la progettazione e l'entrata in funzione di un impianto di produzione di vetro solare è quindi di 3-4 anni. Un periodo lungo, rispetto ai 6-10 mesi di una linea di produzione di moduli fotovoltaici.

È inoltre essenziale un approvvigionamento di gas affidabile al 100% 24 ore su 24, 365 giorni all'anno, poiché l'attuale tecnologia per la produzione di vetro solare richiede l'utilizzo dell'80% di gas per i processi di fusione.

Si potrebbe sostenere che dovremmo acquistare vetro solare dalla Cina. Tuttavia, ciò vanifica la tesi di garantire una filiera europea e di risparmiare sui costi logistici grazie alla produzione europea. Ciò aumenterebbe ulteriormente la nostra già critica dipendenza dalla Cina. Infine, è altrettanto significativa la seria critica secondo cui la produzione in Cina avviene in condizioni politiche e ambientali sfavorevoli. Diverse fabbriche di vetro si trovano nella provincia dello Xinjiang, la regione repressa degli Uiguri. Poiché il vetro rappresenta fino all'80% del peso di un modulo fotovoltaico standard, il trasporto del vetro è quasi altrettanto costoso e dispendioso in termini di tempo quanto il trasporto dei moduli finiti.

Gli obiettivi di espansione per una "Nuova industria solare europea" sono giganteschi e sono stati recentemente rivisti significativamente al rialzo alla luce della guerra in Ucraina. Nella maggior parte dei casi, l'espansione delle capacità produttive è prevista lungo l'intera catena del valore, ovvero dal silicio ai wafer e alle celle fino alla produzione di moduli. Stranamente, un componente cruciale è costantemente assente da questo elenco e dai progetti per le fabbriche da gigawatt: il vetro solare necessario per il 99% di tutti i moduli. Questo componente indispensabile non è sufficientemente disponibile in Europa. I seguenti argomenti lo dimostrano:

1. Il vetro solare ultrabianco viene prodotto principalmente come vetro testurizzato mediante un processo di laminazione. Speciali rulli di formatura creano una microstruttura su entrambi i lati del vetro, che ne adatta lo spessore. Questa struttura mantiene in gran parte la riflessione all'interno del vetro, con conseguente elevata trasmittanza. I metodi di produzione convenzionali del vetro piano sono meno adatti al vetro solare.
2. Attualmente, utilizzando il vetro solare prodotto in Europa è possibile raggiungere una produzione massima di moduli di circa 3-4 gigawatt. Fino al 2021, una parte nominale del vetro veniva importata dall'India e da alcuni altri paesi. Tuttavia, l'India avrà bisogno del vetro prodotto lì per i suoi giganteschi piani di produzione fotovoltaica. È quindi degno di nota che il maggiore fornitore europeo di vetro solare, Interfloat, insieme al suo stabilimento di produzione GMB Glasmanufaktur Brandenburg a Tschernitz, sia stato venduto al leader di mercato indiano Borosil nell'aprile 2022 (PV Magazine, 25 aprile 2022). Dato che l'impianto di produzione locale dipende interamente dalla fornitura ininterrotta di gas, gli esperti del settore ne sono rimasti sorpresi. A parte il rischio di un'interruzione delle forniture di gas russo, una produzione a copertura dei costi è possibile solo agli attuali prezzi del gas, con prezzi di vendita del vetro solare prodotto quasi irrealisticamente elevati. Borosil era probabilmente più interessata all'accesso al mercato, soprattutto perché tra circa tre anni si dovranno sostenere costi di circa 30 milioni di euro per una probabile "riparazione a freddo" del forno fusorio. Borosil intende aumentare la propria capacità produttiva a un totale di 2.600 tonnellate al giorno entro il 2025. È discutibile se le 450 tonnellate dichiarate verranno effettivamente prodotte nel Brandeburgo. Ma anche questa quantità sarebbe sufficiente solo per circa 2,5 GW di produzione di moduli.
3. Gli obiettivi di espansione pubblicati dall'UE presuppongono un aumento della capacità produttiva di moduli europei fino a 30 GW entro il 2030. Questi obiettivi sono stati ulteriormente aumentati in seguito all'invasione russa dell'Ucraina. Anche se l'efficienza dei moduli migliorasse, ciò comporterebbe un aumento di quasi dieci volte della domanda di vetro solare nel 2030 rispetto al 2021. Sorge la domanda su come soddisfare questa domanda, dato che al momento non sono previste nuove capacità produttive di vetro solare.
4. La produzione del vetro richiede un elevato apporto energetico, di cui l'80% deve essere coperto da gas naturale. La produzione è rigida e i forni fusori devono essere riscaldati 24 ore su 24, 365 giorni all'anno. Con un prezzo del gas di circa 6 euro per MW, l'energia ha rappresentato circa il 35% dei costi di produzione nel 2020. Il 7 marzo, sul mercato spot olandese TTF Future è stato registrato un prezzo di 211 euro. Sebbene questo picco di prezzo sia poi sceso a 87 euro (il 27 maggio 2022), nessuno si aspetta attualmente che nei prossimi anni si raggiungano prezzi inferiori a 50 euro per MW.
5. Le implicazioni per la produzione europea di vetro solare sono facili da calcolare. Mentre il costo dell'energia al metro quadro era di circa 2 euro nel 2020, un aumento di sei volte lo porterebbe a 12 euro. Il prezzo del vetro aumenterebbe quindi da circa 7,80 euro (2021) a 21,50 euro al metro quadro, o da 14 euro per modulo a quasi 39 euro per modulo da 1,8 metri quadri. Tuttavia, questo calcolo non tiene conto di un aumento significativamente maggiore in caso di interruzione della fornitura o embargo. Pertanto, i forni per la produzione di vetro solare a gas naturale nell'Europa centrale non sono più economicamente sostenibili e i nuovi investimenti non hanno alcuna possibilità di essere approvati.
6. Come possibile alternativa, si stanno prendendo in considerazione i cosiddetti forni ibridi. La tecnologia ibrida per la produzione del vetro è convincente: con un apporto elettrico massimo dell'80% e solo il 20% di gas, è possibile un risparmio energetico fino al 16% e una riduzione delle emissioni di CO2 dell'80% (secondo le pubblicazioni dell'azienda Sorg - www.sorg.de). Tuttavia, va notato che queste tecnologie sono state sviluppate principalmente per il vetro per contenitori e attualmente non è operativo alcun impianto di produzione su scala industriale che utilizzi questa tecnologia.

Sarà interessante vedere da dove arriveranno i 12 milioni di metri quadrati di vetro solare per l'impianto di produzione di moduli Enel da 3 GWp in Sicilia, annunciato all'inizio di aprile 2022. L'impianto richiederà due linee di produzione di vetro solare, ciascuna con una capacità di fusione di 200 tonnellate al giorno. Enel riceverà 118 milioni di euro di sussidi dalla Commissione Europea per espandere la sua attuale fabbrica di celle e moduli da 200 MW in Sicilia, portandola a una capacità produttiva di 3 MW entro il 2024. Questo rappresenta un investimento nell'intera filiera del fotovoltaico. Il vetro solare tornerà a essere il componente dimenticato.

Ancora più sorprendente è un altro comunicato stampa (Photon Newsletter, 21 aprile 2022): la start-up Carbon SAS, con sede a Roche-la-Molière, in Francia, ha annunciato una partnership con il gruppo francese ACI. ACI supporterà Carbon nella realizzazione dei suoi progetti per una fabbrica solare completamente integrata in Francia. La produzione di moduli è prevista per il 2024 con una capacità di 500 megawatt. Questa capacità sarà poi aumentata a cinque gigawatt entro il 2025 e a 15-20 gigawatt entro il 2030. L'azienda afferma di voler coprire l'intera catena del valore, dalla produzione di lingotti a wafer e celle – IBC e TOPCon.

L'invasione russa dell'Ucraina ha portato alla ribalta la questione della sicurezza energetica in Europa. "Un modo per rafforzare l'indipendenza energetica in gran parte d'Europa è accelerare la diffusione dell'energia solare e migliorare la base produttiva", secondo SolarPower Europe.

Un funzionario della Commissione europea ha sottolineato, in occasione del recente vertice sull'energia solare tenutosi a Bruxelles nell'aprile del 2022, la necessità di ricostruire la produzione di energia solare in Europa, "a qualunque costo".

Tuttavia, l'attuale approccio alla promozione di un'industria solare europea è chiaramente troppo miope: senza includere il vetro solare, il componente più pesante e ad alto consumo energetico, la dipendenza dalla Cina come leader mondiale del mercato del vetro solare persisterà. L'attuale divario stimato nella produzione di vetro solare del 60% aumenterà al 90% a causa dei piani di espansione a diversi gigawatt.

Nessuno si sognerebbe mai di escludere l'acciaio necessario dalla filiera produttiva dell'industria automobilistica. Eppure, questo è esattamente ciò che viene fatto quando si esamina la catena del valore per la produzione di moduli fotovoltaici!

A causa degli elevati dazi antidumping sul vetro solare proveniente dalla Cina (oneri doganali e antidumping fino al 100%), le importazioni dalla Cina svolgono attualmente un ruolo meno significativo. La situazione, tuttavia, cambierà perché, a causa della mancanza di fonti alternative, solo la Cina sarà in grado di fornire le quantità richieste. Il sovrapprezzo antidumping dovrà essere pagato, con conseguente svantaggio in termini di costi per i moduli fotovoltaici prodotti in Europa rispetto ai moduli fotovoltaici cinesi importati senza sovrapprezzo. Questo perché il dazio antidumping viene riscosso solo sul vetro solare importato, non sui moduli fotovoltaici stessi (che, ovviamente, contengono anch'essi il vetro).

"Analogamente a quanto accade con la Russia, l'asimmetria e la dipendenza unilaterale della Germania dalla Cina rappresentano un problema cruciale", ha affermato Marcel Fratzscher, presidente della DIW. La Cina sta sfruttando sempre più questa situazione come leva nei confronti della Germania e dell'Europa. La dipendenza dai componenti cinesi (inclusi i componenti BOS e gli inverter) si aggira intorno al 90%. Questa percentuale aumenterà ulteriormente con l'espansione della produzione di moduli in Europa.

Simon Hage scrive nel suo editoriale su Der Spiegel del 28 maggio 2022: "L'impennata dei prezzi del gas e del petrolio a seguito dell'invasione russa dell'Ucraina dimostra a cosa può portare una politica di chiusura: una dipendenza che può essere corretta solo a costi economici elevati. E la dipendenza dalla Cina è già maggiore di quella dalla Russia". Questo vale soprattutto per il settore fotovoltaico (FV). ... "L'UE ha bisogno di una politica industriale che sostenga costantemente lo sviluppo di settori strategici chiave". Certamente non una politica che ignori la futura dipendenza di oltre il 90% dal componente indispensabile del vetro solare.

Erich Merkle lavora nel settore fotovoltaico da oltre 20 anni.

È stato uno dei pionieri sia nella creazione delle prime linee di produzione di moduli in Germania sia nella costruzione di centrali fotovoltaiche nell'ordine dei megawatt.

Ha svolto un ruolo chiave nello sviluppo e nel lancio sul mercato dei primi moduli sottili a doppio vetro di Almaden.

Già nel 2007/8 progettò il primo impianto tedesco per la produzione di vetro solare nel Brandeburgo. Il progetto non fu realizzato a causa del crollo del settore fotovoltaico in Europa e della crisi finanziaria.

Il dott. Merkle è a capo di GridParity AG e fornisce consulenza ad AGORA sro in Slovacchia per la costruzione di un impianto di produzione di moduli fotovoltaici con una potenza fino a 150 MW entro il 2023 (450 MW a partire dal 2024).