Zonneglas – het vergeten onderdeel – vormt onvermijdelijk het volgende knelpunt

Bij de bespreking van de gehele waardeketen van fotovoltaïsche systemen wordt het onderdeel dat na de zonnecellen het zwaarst weegt, steevast over het hoofd gezien: het zonneglas. Ik ken geen enkele publicatie die tot nu toe de problemen beschrijft die gepaard gaan met de inkoop van grote hoeveelheden zonneglas voor de gigawatt-productie van PV-modules, essentieel voor de energietransitie.

De EU raakt op gevaarlijke wijze afhankelijk van China doordat ze dit aspect negeert

De Europese productie van zonnepanelen is op wereldschaal nog steeds verwaarloosbaar en de afhankelijkheid van China is gevaarlijk. Duitsland en de EU willen dit drastisch veranderen en de Europese productiecapaciteit flink opvoeren. Het feit dat dit ook de inkoop van zonneglas omvat, wordt echter steevast over het hoofd gezien. De sector kampt nu al met problemen.

In Slowakije bereidt Agora Solar zich bijvoorbeeld voor op de ingebruikname van een productielijn voor modules van 150 MWp. Het blijkt echter lastig om het zwaarste onderdeel, het zonneglas, te verkrijgen. Offertes van Europese en Indiase fabrikanten van zonneglas werden ofwel niet ingediend, ofwel zelfs ingetrokken vanwege het huidige gastekort.

De Chinezen kiezen voor een holistische aanpak, omdat moduleproductie onmogelijk is zonder zonneglas. Bijgevolg zijn gigantische hoeveelheden glas nodig voor hun ambitieuze PV-uitbreidingsplannen. Daarom ontving het Duitse bedrijf Grenzebach al in 2020 orders uit China voor meer dan 160 glastreklijnen, specifiek voor de fotovoltaïsche markt (Solarserver, 21 mei 2021). Deze zijn inmiddels geleverd. In Europa zijn er slechts een handvol van dergelijke lijnen en er zijn geen bekende plannen om deze steeds groter wordende kloof te dichten. Duitsland beschikt over 's werelds beste smelttechnologie, met wereldmarktleiders zoals Sorg en Horn. Frankrijk en Engeland hebben ook uitstekende leveranciers. Lisec in Oostenrijk levert de beste systemen voor coating en harding. Deze zonnesystemen worden geleverd aan China, niet aan Europa.

Dat dit niet zo zal blijven, blijkt uit de patentstatistieken. Meer dan 1.000 Chinese patenten staan ​​in schril contrast met de slechts een handvol Europese patenten. China is hier technologisch leider en streeft ernaar om in de toekomst de productie van fabricagefaciliteiten te domineren.

De bouw van een fabriek voor zonneglas is een enorme investering van maximaal € 100 miljoen voor een optimaal gedimensioneerde productielijn met een smeltcapaciteit van 300 ton per 24 uur. Het energieverbruik (80% gas) en de aanzienlijke milieubelasting in de vorm van CO2 en stikstofoxiden leiden tot aanzienlijke planningsinspanningen en langdurige vergunningsprocedures. De periode van planning tot ingebruikname van een fabriek voor zonneglasproductie bedraagt ​​daarom 3-4 jaar. Dit is een lange tijd vergeleken met zes tot tien maanden voor een productielijn voor PV-modules.

Een 100% betrouwbare gasvoorziening, 24 uur per dag, 365 dagen per jaar, is eveneens essentieel, aangezien de huidige technologie voor de productie van zonneglas 80% gas vereist voor de smeltprocessen.

Men zou kunnen betogen dat we zonneglas uit China zouden moeten importeren. Dit ondermijnt echter het argument dat een Europese toeleveringsketen en besparing op logistieke kosten door Europese productie essentieel zijn. Bovendien zou dit onze toch al zeer kritische afhankelijkheid van China verder vergroten. Tot slot is de ernstige kritiek dat de productie in China plaatsvindt onder slechte politieke en milieuomstandigheden ook significant. Verschillende glasfabrieken bevinden zich in de provincie Xinjiang, de onderdrukte Oeigoerse regio. Aangezien glas tot wel 80% van het gewicht van een standaard PV-module uitmaakt, is het transport van het glas bijna net zo kostbaar en tijdrovend als het transport van de afgewerkte modules.

De uitbreidingsdoelstellingen voor een "nieuwe Europese zonne-energie-industrie" zijn gigantisch en zijn recentelijk aanzienlijk naar boven bijgesteld in het licht van de oorlog in Oekraïne. In de meeste gevallen is de uitbreiding van de productiecapaciteit bedoeld voor de gehele waardeketen, van silicium tot wafers en cellen tot moduleproductie. Vreemd genoeg ontbreekt één cruciaal onderdeel steevast in deze lijst en in de plannen voor gigawattfabrieken: het zonneglas dat nodig is voor 99% van alle modules. Dit onmisbare onderdeel is in Europa onvoldoende beschikbaar. De volgende argumenten tonen dit aan:

1. Ultrawit zonneglas wordt voornamelijk geproduceerd als getextureerd glas door middel van een walsingsproces. Speciale vormwalsen creëren een microstructuur aan beide zijden van het glas, die overeenkomt met de dikte ervan. Deze structuur houdt de reflectie grotendeels binnen het glas vast, wat resulteert in een hoge lichtdoorlatendheid. Conventionele productiemethoden voor vlak glas zijn minder geschikt voor zonneglas.
2. Momenteel kan met in Europa geproduceerd zonneglas een maximale moduleproductie van circa 3-4 gigawatt worden gerealiseerd. Tot 2021 werd een nominaal deel van het glas geïmporteerd uit India en enkele andere landen. India zal het daar geproduceerde glas echter nodig hebben voor zijn eigen gigantische PV-productieplannen. Het is daarom opmerkelijk dat de grootste Europese leverancier van zonneglas, Interfloat, samen met zijn GMB Glasmanufaktur Brandenburg-fabriek in Tschernitz, in april 2022 werd verkocht aan de Indiase marktleider Borosil (PV Magazine, 25 april 2022). Gezien het feit dat de productiefaciliteit daar volledig afhankelijk is van een ononderbroken gaslevering, waren experts in de sector hierdoor verrast. Afgezien van het risico op een onderbreking van de Russische gaslevering, is een kostendekkende productie alleen mogelijk bij de huidige gasprijzen met bijna onrealistisch hoge verkoopprijzen voor het geproduceerde zonneglas. Borosil was waarschijnlijk meer geïnteresseerd in markttoegang, vooral omdat er over ongeveer drie jaar naar schatting 30 miljoen euro aan kosten gemaakt zullen moeten worden voor een waarschijnlijk "koude reparatie" van de smeltoven. Borosil is van plan de productiecapaciteit tegen 2025 te verhogen tot 2.600 ton per dag. Of de geclaimde 450 ton hiervan daadwerkelijk in Brandenburg geproduceerd zal worden, is twijfelachtig. Maar zelfs deze hoeveelheid zou slechts voldoende zijn voor ongeveer 2,5 GW aan moduleproductie.
3. De door de EU gepubliceerde uitbreidingsdoelstellingen gaan uit van een toename van de Europese productiecapaciteit voor zonnepanelen tot 30 GW in 2030. Deze doelstellingen werden verder verhoogd na de Russische inval in Oekraïne. Zelfs als de efficiëntie van zonnepanelen verbetert, zou dit leiden tot een bijna tienvoudige toename van de vraag naar zonneglas in 2030 ten opzichte van 2021. De vraag rijst hoe aan deze vraag zal worden voldaan, aangezien er momenteel geen nieuwe productiecapaciteit voor zonneglas in zicht is.
4. De glasproductie vereist een hoge energie-input, waarvan 80% moet worden gedekt door aardgas. De productie is inflexibel en de smeltovens moeten 24 uur per dag, 365 dagen per jaar, worden verwarmd. Met een gasprijs van circa € 6 per MW vertegenwoordigden de energiekosten in 2020 ongeveer 35% van de productiekosten. Op 7 maart werd een prijs van € 211 genoteerd op de TTF Dutch Futures spotmarkt. Hoewel deze piekprijs sindsdien is gedaald tot € 87 (op 27 mei 2022), verwacht niemand momenteel dat de prijzen in de komende jaren onder de € 50 per MW zullen komen.
5. De gevolgen voor de Europese productie van zonneglas zijn eenvoudig te berekenen. Terwijl de energiekosten per vierkante meter in 2020 rond de € 2 lagen, zou een zesvoudige stijging dit bedrag naar € 12 brengen. De glasprijs zou dan stijgen van circa € 7,80 (2021) naar € 21,50 per vierkante meter, oftewel van € 14 per module naar bijna € 39 per module van 1,8 vierkante meter. Deze berekening houdt echter geen rekening met een aanzienlijk hogere stijging in geval van een verstoring van de levering of een embargo. Daarom zijn op aardgas gestookte ovens voor zonneglas in Centraal-Europa niet langer economisch rendabel en is de kans op goedkeuring van nieuwe investeringen nihil.
6. Als mogelijk alternatief worden zogenaamde hybride ovens overwogen. Hybride technologie voor glasproductie is aantrekkelijk: met een maximaal elektrisch vermogen van 80% en slechts 20% gas zijn energiebesparingen tot 16% en CO2-emissiereducties van 80% mogelijk (volgens publicaties van het bedrijf Sorg – www.sorg.de). Het is echter belangrijk om te vermelden dat deze technologieën primair zijn ontwikkeld voor verpakkingsglas en dat er momenteel geen industriële productiefaciliteit met deze technologie operationeel is.

Het zal interessant zijn om te zien waar de 12 miljoen vierkante meter zonneglas voor Enels 3 GWp-moduleproductiefabriek op Sicilië, die begin april 2022 werd aangekondigd, vandaan zal komen. De fabriek zal twee productielijnen voor zonneglas nodig hebben, elk met een smeltcapaciteit van 200 ton per dag. Enel ontvangt € 118 miljoen aan subsidies van de Europese Commissie om zijn bestaande 200 MW-fabriek voor zonnecellen en -modules op Sicilië uit te breiden naar een productiecapaciteit van 3 MW in 2024. Dit vertegenwoordigt een investering in de gehele PV-waardeketen. Zonneglas zal wederom de vergeten component zijn.

Nog verrassender is een ander persbericht (Photon Newsletter, 21 april 2022): De start-up Carbon SAS, gevestigd in Roche-la-Molière, Frankrijk, heeft een samenwerking aangekondigd met de Franse ACI Group. ACI zal Carbon ondersteunen bij de realisatie van haar plannen voor een volledig geïntegreerde zonne-energiefabriek in Frankrijk. De moduleproductie zal naar verwachting in 2024 van start gaan met een capaciteit van 500 megawatt. Deze capaciteit zal vervolgens worden verhoogd tot vijf gigawatt in 2025 en tot 15 à 20 gigawatt in 2030. Het bedrijf stelt dat het de gehele waardeketen wil bestrijken, van de productie van ingots tot wafers en cellen – IBC en TOPCon.

De Russische inval in Oekraïne heeft de kwestie van energiezekerheid in Europa scherp in beeld gebracht. "Een manier om de energieonafhankelijkheid in grote delen van Europa te versterken, is door de uitrol van zonne-energie te versnellen en de productiebasis te verbeteren", aldus SolarPower Europe.

Een functionaris van de Europese Commissie benadrukte tijdens de recente top over zonne-energie in Brussel in april 2022 dat de zonne-energieproductie in Europa opnieuw moest worden opgebouwd – "wat er ook voor nodig is".

De huidige aanpak om een ​​Europese zonne-energie-industrie te bevorderen is echter duidelijk te kortzichtig: zonder zonneglas, het meest energie-intensieve en zwaarste onderdeel, blijft de afhankelijkheid van China als wereldmarktleider in zonneglas bestaan. Het huidige geschatte tekort aan zonneglasproductie van 60% zal oplopen tot 90% als gevolg van uitbreidingsplannen naar meerdere gigawatt.

Niemand zou erover denken om het benodigde staal uit de productieketen van auto's te weren. Toch is dat precies wat er gebeurt als we de waardeketen voor de productie van zonnepanelen onder de loep nemen!

Vanwege de hoge antidumpingheffingen op zonneglas uit China (douane- en antidumpingkosten tot wel 100%) spelen importen uit China momenteel een minder belangrijke rol. Dit zal echter veranderen, omdat China, bij gebrek aan alternatieve bronnen, uiteindelijk de benodigde hoeveelheden zal kunnen leveren. De antidumpingheffing zal moeten worden betaald, wat resulteert in een kostennadeel voor in Europa geproduceerde PV-modules ten opzichte van Chinese PV-modules die zonder heffing worden geïmporteerd. Dit komt doordat de antidumpingheffing alleen wordt geheven op geïmporteerd zonneglas, niet op de PV-modules zelf (die uiteraard ook glas bevatten).

"Net als bij Rusland is de asymmetrie en eenzijdigheid van de Duitse afhankelijkheid van China een belangrijk probleem", aldus DIW-voorzitter Marcel Fratzscher. China gebruikt dit steeds vaker als drukmiddel tegen Duitsland en Europa. De afhankelijkheid van Chinese componenten (waaronder BOS-componenten en omvormers) bedraagt ​​circa 90%. Dit zal verder toenemen door de uitbreiding van de moduleproductie in Europa.

Simon Hage schrijft in zijn redactioneel in Der Spiegel van 28 mei 2022: "De explosief stijgende gas- en olieprijzen als gevolg van de Russische invasie van Oekraïne illustreren waartoe een beleid van oogkleppen op kan leiden – een afhankelijkheid die alleen met hoge economische kosten kan worden gecorrigeerd. En de afhankelijkheid van China is nu al groter dan die van Rusland." Dit geldt met name voor de fotovoltaïsche (PV) sector. … "De EU heeft een industriebeleid nodig dat de ontwikkeling van belangrijke strategische industrieën consequent ondersteunt." Zeker geen beleid dat de toekomstige afhankelijkheid van meer dan 90% van de onmisbare component zonneglas negeert.

Erich Merkle werkt al meer dan 20 jaar in de PV-industrie.

Hij was een van de pioniers bij zowel de oprichting van de eerste productielijnen voor zonnepanelen in Duitsland als de bouw van zonne-energiecentrales in het megawattbereik.

Hij speelde een sleutelrol in de ontwikkeling en marktintroductie van Almadens eerste dunne dubbelglasmodules.

Al in 2007/2008 plande hij de eerste Duitse fabriek voor de productie van zonneglas in Brandenburg. Het project werd echter niet gerealiseerd vanwege de ineenstorting van de zonne-energiesector in Europa en de financiële crisis.

Dr. Merkle staat aan het hoofd van GridParity AG en adviseert AGORA sro in Slowakije bij de bouw van een productiefaciliteit voor zonnepanelen met een capaciteit tot 150 MW in 2023 (450 MW vanaf 2024).