태양광 유리 – 잊혀진 구성 요소 – 다음 병목 현상은 불가피합니다

전체 PV 가치 사슬에 대해 이야기할 때, 태양전지 다음으로 무게 측면에서 가장 무거운 구성 요소인 태양광 유리는 지속적으로 무시됩니다. 나는 지금까지 에너지 전환을 실현하기 위한 기가와트 규모의 PV 모듈 생산을 위한 대량의 태양광 유리 조달과 관련된 문제를 설명하는 출판물을 알지 못합니다.

EU는 이 요소를 무시하기 때문에 중국에 위험할 정도로 의존하고 있습니다.

유럽의 모듈 생산은 아직 세계적 규모로 미미하며 중국에 대한 의존도는 위험하다. 독일과 EU는 이를 대대적으로 변화시키고 유럽의 생산 능력을 늘리기를 원합니다. 여기에는 태양광 유리 조달도 포함된다는 사실이 지속적으로 잊혀지고 있습니다. 오늘날 업계는 이미 문제로 어려움을 겪고 있습니다.

예를 들어 슬로바키아에서는 Agora Solar가 150MWp 모듈 생산 라인 시운전을 준비하고 있습니다. 가장 무거운 부품인 태양광 유리를 조달하는 것이 어렵다는 것이 밝혀졌습니다. 유럽과 인도의 태양광 유리 생산업체의 제안은 현재 가스 부족으로 인해 제출되지 않았거나 심지어 철회되었습니다.

중국에서는 태양광 유리 없이는 모듈 생산이 불가능하고 결과적으로 대규모 PV 확장 목표를 위해서는 엄청난 양의 유리가 필요하기 때문에 전체적으로 계획하고 있습니다. 이것이 바로 독일 회사인 Grenzbach가 2020년 중국으로부터 특히 광전지 시장을 위한 160개 이상의 드로잉 유리 라인 주문을 받은 이유입니다(Solarserver, 2021년 5월 21일). 이제 배달되었습니다. 유럽에는 그러한 노선이 소수에 불과하며 계속해서 늘어나는 격차를 해소할 계획은 알려진 바가 없습니다. 독일은 Sorg, Horn 등 세계 시장 리더들과 함께 세계 최고의 용해 기술을 제공하고 있습니다. 프랑스와 영국에도 훌륭한 공급자가 있습니다. 오스트리아의 Lisec은 코팅 및 경화 기술을 위한 최고의 시스템을 공급합니다. 태양광 부문용 시스템은 유럽이 아닌 중국으로 배송됩니다.

특허 통계에 따르면 이러한 상황은 계속 유지되지 않을 것입니다. 유럽의 특허는 소수에 불과한 데 비해 중국 특허는 1,000개가 넘습니다. 중국은 이곳의 기술 개척자이며 미래에도 생산 공장 건설을 장악하고 싶어합니다.

태양광 유리 공장을 건설하는 것은 300톤의 용융 용량을 갖춘 최적 규모의 생산 라인을 위해 최대 1억 유로에 달하는 막대한 투자입니다. 각각 24시간. 에너지 소비(80% 가스)와 CO2 및 질소 형태의 심각한 환경 영향으로 인해 상당한 계획 노력과 긴 승인 절차가 필요합니다. 따라서 태양광 유리 생산 계획부터 운영까지의 기간은 3~4년입니다. 이는 PV 모듈 생산 라인의 경우 6~10개월에 비해 긴 시간입니다.

태양광 유리를 생산하는 현재 기술에서는 용융 공정에 80%의 가스를 사용해야 하기 때문에 24시간 365일 100% 안전한 가스 공급도 필수적입니다.

중국에서 태양광 유리를 구입해야 한다고 주장할 수도 있습니다. 그러나 유럽 공급망을 확보하고 유럽 생산을 통해 물류비를 절감한다는 주장은 그러면 무너진다. 이는 오늘날 이미 매우 비판적으로 여겨지는 중국에 대한 실존적 의존성을 증가시킬 것입니다. 마지막으로 중국 내 생산이 열악한 정치적, 환경적 여건 속에서 이뤄지고 있다는 비난도 심각하다. 억압받는 위구르 지역인 신장(新疆)성에는 여러 유리 공장이 위치해 있습니다. 표준 PV 모듈의 최대 80%에 달하는 중량 점유율로 유리를 운반하는 데는 완성된 모듈만큼 비용과 시간이 많이 소요됩니다.

"새로운 유럽 태양광 산업"의 확장 목표는 거대하며 최근 우크라이나 전쟁을 고려하여 상당히 상향 조정되었습니다. 대부분의 경우 생산 능력 확장은 실리콘에서 웨이퍼, 셀, 모듈 생산까지 전체 가치 사슬을 따라 이루어져야 합니다. 이상하게도 이 목록과 기가와트 공장 계획에는 항상 중요한 구성 요소 중 하나가 누락되어 있습니다. 바로 모든 모듈의 99%에 필요한 태양광 유리입니다. 이 필수 성분은 유럽에서는 충분히 구할 수 없습니다. 다음 인수는 이를 보여줍니다.

1. 초백색 태양광 유리는 주로 압연 공정을 사용하여 구조용 유리로 생산됩니다. 특수 성형 롤러를 사용하여 유리의 두께와 유리의 양면에 미세 구조를 형성합니다. 이는 유리의 반사를 크게 유지하여 높은 투과율을 가져옵니다. 일반적인 평면 유리 생산은 태양광 유리에 적합하지 않습니다.
2. 현재 유럽에서 생산되는 태양광유리를 사용하면 최대 약 3~4기가와트의 모듈 생산이 가능하다. 유리의 명목상 비율은 2021년까지 인도 및 기타 몇몇 국가에서 수입되었습니다. 그러나 인도는 자체적인 대규모 PV 생산 계획을 위해 그곳에서 생산된 유리가 필요할 것입니다. Tschernitz에 있는 GMB Glasmanufaktur Brandenburg 생산 시설을 갖춘 유럽 최대 태양광 유리 공급업체 Interfloat가 2022년 4월 인도 시장 선두업체인 Borosil에 매각된 것이 눈에 띕니다. (PV 매거진, 2022년 4월 25일). 그곳의 생산이 전적으로 중단 없는 가스 공급에 달려 있다는 점을 고려하면 업계 전문가들은 놀랐습니다. 러시아 가스 공급이 중단될 위험을 제외하면 오늘날의 가스 가격으로 비용을 감당할 수 있는 생산은 생산된 태양광 유리에 대해 거의 비현실적으로 높은 판매 가격으로만 가능합니다. Borosil은 아마도 시장 접근에 더 관심이 많았을 것입니다. . 예상되는 용해 탱크의 "냉간 수리"를 위해 3천만 유로를 모금해야 합니다. 보로실은 2025년까지 생산능력을 총 2,600t/d로 늘리는 것을 목표로 하고 있다. 정말 주장된 450t인가요? 브란덴부르크 생산 때문인지 의심스럽습니다. 하지만 이 정도의 양이라도 모듈 생산 규모는 약 2.5GW에 불과합니다.
3. EU가 발표한 확장 목표는 2030년까지 유럽 모듈 생산 용량을 최대 30GW까지 확장하는 것으로 가정합니다. 이는 러시아의 우크라이나 침공 이후 더욱 증가했습니다. 모듈 효율성이 향상되더라도 2021년에 비해 2030년에는 태양광 유리 수요가 거의 10배 증가할 것입니다. 태양광 유리에 대한 새로운 생산 능력이 보이지 않기 때문에 이러한 수요를 어떻게 충족시켜야 하는지에 대한 의문이 제기됩니다.
4. 유리 생산에는 많은 에너지가 필요하며, 그 중 80%는 천연가스로 충당되어야 합니다. 생산은 유연하지 않으며 용해로는 1년 365일 24시간 내내 가열되어야 합니다. MW당 약 6유로의 가스 가격으로 에너지는 2020년 생산 비용의 약 35%를 차지했습니다. 3월 7일 TTF Dutch Future 현물시장에서 €211의 가격이 호가되었습니다. 이 최대 가격이 현재 87유로(2022년 5월 27일)로 인하되었지만 현재로서는 향후 몇 년 내에 MW당 50유로 미만의 가격에 도달할 것으로 예상하는 사람은 아무도 없습니다.
5. 이것이 유럽 태양광 유리 생산에 어떤 의미인지 계산하는 것은 쉽습니다. 2020년 평방미터당 에너지 점유율이 약 2유로였다면, 이를 6배로 늘리면 이는 12유로로 증가합니다. 그러면 유리 가격은 평방미터당 약 7.80유로(2021년)에서 21.50유로로, 모듈당 14유로에서 1.8평방미터 모듈당 거의 39유로로 상승할 것입니다. 그러나 이는 배송 중단이나 수출 금지 조치로 인해 크게 증가하는 금액을 고려하지 않은 것입니다. 따라서 특히 천연가스로 구동되는 태양광 유리 오븐은 중부 유럽에서 더 이상 경제적이지 않으며 신규 투자가 승인될 가능성이 없습니다.
6. 가능한 대안으로 소위 하이브리드 욕조가 고려될 수 있다. 유리 생산을 위한 하이브리드 기술은 설득력이 있습니다. 최대 전기 함량은 80%이고 가스 함량은 20%에 불과하므로 최대 16%의 에너지를 절약하고 CO2 배출량을 80%까지 줄일 수 있습니다(Sorg 출판물에 따르면 - www.sorg). .de) 그러나 이는 원칙적으로 용기 유리용으로만 개발되었으며 아직 이 생산을 위한 산업 공장이 가동되고 있지 않다는 점에 유의해야 합니다.

2022년 4월 초 발표된 에넬의 시칠리아 3GWP 모듈 생산 공장용 태양광 유리 1200만㎡가 어디에서 나올지 지켜보는 것도 흥미로울 것이다. 생산을 위해서는 각각 하루 200톤의 용해 용량을 갖춘 2개의 태양광 유리 생산 라인이 필요합니다. 에넬은 시칠리아에 있는 기존 200MW 셀 및 모듈 공장을 2024년까지 생산 용량 3MW로 확장하기 위해 EU 위원회로부터 1억1800만 유로의 보조금을 받을 예정이다. 이는 전체 PV 가치 사슬에 대한 투자입니다. 태양광 유리는 다시 잊혀진 구성 요소가 될 것입니다.

더욱 놀라운 또 다른 보도 자료는 다음과 같습니다(2022년 4월 21일자 Photon 뉴스레터). 프랑스 Roche-la-Molière에 본사를 둔 스타트업 Carbon SAS가 프랑스 ACI Groupe과 파트너십을 발표했습니다. ACI는 Carbon이 프랑스에 완전히 통합된 태양광 공장을 건설하려는 계획을 실현하도록 지원할 것입니다. 2024년부터 500MW 규모의 모듈 생산이 시작될 예정이다. 이후 2025년까지 용량을 5기가와트, 2030년까지 15~20기가와트로 늘려야 한다. 회사는 IBC와 TOPCon 등 웨이퍼와 셀을 통한 잉곳 생산을 시작으로 전체 가치 사슬을 포괄하고 싶다고 밝혔습니다.

러시아의 우크라이나 침공으로 인해 유럽의 에너지 안보 문제가 주목을 받게 되었습니다. SolarPower Europe은 “유럽 대부분 지역에서 에너지 독립성을 강화하는 한 가지 방법은 태양광 시스템 배치를 가속화하고 생산 기반을 개선하는 것입니다.”라고 말합니다.

유럽연합 집행위원회 관계자는 2022년 4월 브뤼셀에서 열린 최근 태양광 발전 정상회담에서 "어떤 대가를 치르더라도" 유럽의 태양광 발전을 재건해야 한다고 지적했습니다.

그러나 현재 유럽 태양광 산업 진흥에 대한 처리는 너무 근시안적입니다. 태양광 유리를 가장 에너지 집약적이고 무거운 구성 요소로 포함하지 않으면 글로벌 태양광 유리 시장 리더로서 중국에 대한 의존도가 유지됩니다. 현재 60%로 추정되는 태양광 유리 격차는 다중 GW 확장 계획을 통해 90%로 증가할 것입니다.

자동차 생산의 생산망에서 필요한 철강을 제외한다는 아이디어는 누구도 생각하지 못할 것입니다. 그러나 이는 PV 모듈 생산의 가치 사슬을 고려하면 이루어집니다!

중국산 태양광 유리에 대한 높은 반덤핑 관세(관세 및 최대 100% 반덤핑)로 인해 현재 중국으로부터의 수입은 덜 중요한 역할을 하고 있습니다. 다른 자원의 부족으로 인해 중국만이 필요한 수량을 공급할 수 있기 때문에 상황은 바뀔 것입니다. 반덤핑 추가요금을 지불해야 하며 추가요금을 통해 수입되지 않는 중국 PV 모듈에 비해 유럽에서 생산된 PV 모듈에 대한 비용 단점이 발생합니다. 반덤핑 관세는 수입된 태양광 유리에만 부과되며 PV 모듈(물론 유리도 포함)에는 부과되지 않습니다.

DIW의 마르셀 프라츠셔(Marcel Fratzscher) 회장은 “러시아와 마찬가지로 독일의 중국 의존도의 비대칭성과 일방성이 핵심 문제”라고 말했다. 중국은 이를 독일과 유럽에 압력을 가하는 수단으로 점점 더 많이 활용하고 있다. 중국산 부품(인버터 등 BOS 부품 포함) 의존도는 90% 안팎이다. 유럽 ​​내 모듈 생산 확대에 따라 더욱 늘어날 전망이다.

Simon Hage는 2022년 5월 28일 Der Spiegel의 사설에서 다음과 같이 썼습니다. “러시아의 우크라이나 침공으로 인해 치솟는 가스와 석유 가격은 다른 방향으로 보는 정책이 어떤 결과를 가져올 수 있는지를 보여줍니다. 경제적 비용이 많이 드는 경우에만 수정이 가능합니다. 그리고 중국에 대한 의존도는 이미 러시아에 대한 의존도보다 더 큽니다.” 이는 PV 영역에서 특히 그렇습니다. …"EU에는 핵심 전략 분야의 발전을 지속적으로 지원하는 산업 정책이 필요합니다." 물론 태양광 유리의 필수 구성 요소에 대한 향후 의존도가 90% 이상임을 무시하는 정책은 아닙니다.

Erich Merkle은 20년 넘게 PV 산업에 종사해 왔습니다.

그는 독일 최초의 모듈 생산 라인을 설정하고 메가와트 PV 발전소를 건설한 선구자 중 한 명이었습니다.

그는 Almaden 최초의 얇은 이중 유리 모듈 개발과 시장 출시에 중요한 역할을 했습니다.

2007/8년 초에 그는 브란덴부르크에서 독일 최초의 태양광 유리 생산을 계획했습니다. 유럽 ​​태양광 산업의 몰락과 금융위기로 인해 이 프로젝트는 실현되지 못했다.

박사. GridParity AG를 이끌고 슬로바키아의 AGORA sro에 2023년에 최대 150MW, 2024년부터 450MW의 PV 모듈 생산을 설정하도록 조언합니다.