Vidro solar – o componente esquecido – o próximo gargalo é inevitável

Ao discutir toda a cadeia de valor da energia fotovoltaica, o componente mais pesado depois das células solares é consistentemente negligenciado: o vidro solar. Desconheço qualquer publicação até o momento que tenha descrito os problemas envolvidos na aquisição de grandes quantidades de vidro solar para a produção em escala de gigawatts de módulos fotovoltaicos, necessária para viabilizar a transição energética.

A UE está a entrar numa perigosa dependência da China porque está a ignorar este componente

A produção europeia de módulos solares ainda é insignificante em escala global, e a dependência da China é perigosa. A Alemanha e a União Europeia querem mudar drasticamente esse cenário e aumentar a capacidade de produção europeia. O fato de isso também incluir a aquisição de vidro solar é constantemente ignorado. No entanto, o setor já enfrenta diversos problemas.

Na Eslováquia, por exemplo, a Agora Solar está se preparando para colocar em operação uma linha de produção de módulos de 150 MWp. No entanto, está sendo difícil obter o componente mais pesado, o vidro solar. As propostas de fabricantes europeus e indianos de vidro solar não foram apresentadas ou até mesmo retiradas devido à atual escassez de gás.

Os chineses estão adotando uma abordagem holística, pois a produção de módulos é impossível sem vidro solar e, consequentemente, quantidades gigantescas de vidro são necessárias para suas ambiciosas metas de expansão fotovoltaica. É por isso que a empresa alemã Grenzebach recebeu encomendas da China já em 2020 para mais de 160 linhas de trefilação de vidro especificamente para o mercado fotovoltaico (Solarserver, 21 de maio de 2021). Essas linhas já foram entregues. Na Europa, existem apenas algumas poucas linhas desse tipo e não há planos conhecidos para reduzir essa lacuna cada vez maior. A Alemanha oferece a melhor tecnologia de fusão do mundo, com líderes de mercado globais como Sorg e Horn. França e Inglaterra também possuem excelentes fornecedores. A Lisec, na Áustria, fornece os melhores sistemas de revestimento e endurecimento. Esses sistemas solares estão sendo entregues à China, não à Europa.

Que essa situação não se manterá é demonstrado pelas estatísticas de patentes. Mais de 1.000 patentes chinesas contrastam fortemente com as poucas patentes europeias. Nesse quesito, a China é líder tecnológica e almeja dominar a fabricação de instalações de produção no futuro.

Construir uma fábrica de vidro solar representa um investimento enorme, de até € 100 milhões para uma linha de produção com dimensões otimizadas e capacidade de fusão de 300 toneladas por 24 horas. O consumo de energia (80% gás) e o significativo impacto ambiental, na forma de CO2 e óxidos de nitrogênio, exigem um planejamento considerável e processos de licenciamento demorados. O período entre o planejamento e a operação de uma fábrica de vidro solar é, portanto, de 3 a 4 anos. Isso representa um longo período em comparação com os seis a dez meses necessários para uma linha de produção de módulos fotovoltaicos.

Um fornecimento de gás 100% confiável 24 horas por dia, 365 dias por ano, também é essencial, já que a tecnologia atual para fabricação de vidro solar exige o uso de 80% de gás nos processos de fusão.

Poderíamos argumentar que deveríamos comprar vidro solar da China. No entanto, isso mina o argumento de garantir uma cadeia de suprimentos europeia e economizar em custos logísticos por meio da produção na Europa. Isso aumentaria ainda mais nossa já crítica dependência da China. Por fim, a grave crítica de que a produção na China ocorre em condições políticas e ambientais precárias também é significativa. Diversas fábricas de vidro estão localizadas na província de Xinjiang, a região uigur, onde há repressão. Como o vidro representa até 80% do peso de um módulo fotovoltaico padrão, o transporte do vidro é quase tão caro e demorado quanto o transporte dos módulos prontos.

As metas de expansão para uma “Nova Indústria Solar Europeia” são gigantescas e foram recentemente revisadas significativamente para cima em função da guerra na Ucrânia. Na maioria dos casos, a expansão da capacidade produtiva deve ocorrer ao longo de toda a cadeia de valor, ou seja, do silício aos wafers e células, até a produção de módulos. Estranhamente, um componente crucial está constantemente ausente dessa lista e dos planos para fábricas de gigawatts: o vidro solar necessário para 99% de todos os módulos. Esse componente indispensável não está disponível em quantidade suficiente na Europa. Os argumentos a seguir demonstram isso:

1. O vidro solar ultrabranco é fabricado principalmente como vidro texturizado por meio de um processo de laminação. Rolos de conformação especiais criam uma microestrutura em ambos os lados do vidro, correspondente à sua espessura. Essa estrutura retém grande parte da reflexão dentro do vidro, resultando em alta transmitância. Os métodos convencionais de produção de vidro plano são menos adequados para vidro solar.
2. Atualmente, a produção máxima de módulos de aproximadamente 3 a 4 gigawatts pode ser alcançada utilizando vidro solar produzido na Europa. Até 2021, uma parcela nominal desse vidro era importada da Índia e de alguns outros países. No entanto, a Índia precisará do vidro produzido localmente para seus próprios planos gigantescos de produção fotovoltaica. É importante ressaltar, portanto, que a maior fornecedora europeia de vidro solar, a Interfloat, juntamente com sua fábrica GMB Glasmanufaktur Brandenburg em Tschernitz, foi vendida para a líder de mercado indiana Borosil em abril de 2022 (PV Magazine, 25 de abril de 2022). Dado que a unidade de produção depende inteiramente do fornecimento ininterrupto de gás, especialistas do setor ficaram surpresos com a venda. Além do risco de interrupção no fornecimento de gás russo, a produção que cobre os custos só é possível com os preços atuais do gás, o que resulta em preços de venda para o vidro solar produzido que são quase irrealisticamente altos. Provavelmente, a Borosil estava mais interessada no acesso ao mercado, especialmente porque serão necessários cerca de 30 milhões de euros em aproximadamente três anos para um provável "reparo a frio" do forno de fusão. A Borosil pretende aumentar sua capacidade de produção para um total de 2.600 toneladas por dia até 2025. Resta saber se as 450 toneladas anunciadas serão de fato produzidas em Brandemburgo. Mesmo essa quantidade seria suficiente apenas para a produção de cerca de 2,5 GW de módulos.
3. As metas de expansão publicadas pela UE pressupõem um aumento na capacidade de produção de módulos na Europa de até 30 GW até 2030. Essas metas foram ainda mais elevadas após a invasão russa da Ucrânia. Mesmo que a eficiência dos módulos melhore, isso levaria a um aumento de quase dez vezes na demanda por vidro solar em 2030 em comparação com 2021. Surge então a questão de como essa demanda será atendida, visto que não há novas capacidades de produção de vidro solar previstas no momento.
4. A produção de vidro exige um alto consumo de energia, sendo que 80% desse consumo deve ser proveniente de gás natural. A produção é inflexível e os fornos de fusão precisam ser aquecidos ininterruptamente, 365 dias por ano. Com o preço do gás em torno de € 6 por MW, a energia representou cerca de 35% dos custos de produção em 2020. Em 7 de março, o preço do gás atingiu € 211 no mercado spot de futuros da TTF na Holanda. Embora esse pico tenha caído para € 87 (em 27 de maio de 2022), ninguém espera que os preços caiam abaixo de € 50 por MW nos próximos anos.
5. As implicações para a produção europeia de vidro solar são fáceis de calcular. Enquanto o custo da energia por metro quadrado era de cerca de 2 € em 2020, um aumento de seis vezes elevaria esse valor para 12 €. O preço do vidro, então, subiria de aproximadamente 7,80 € (2021) para 21,50 € por metro quadrado, ou de 14 € por módulo para quase 39 € por módulo de 1,8 metro quadrado. No entanto, esse cálculo não leva em conta um aumento significativamente maior em caso de interrupção no fornecimento ou embargo. Portanto, os fornos de vidro solar a gás natural na Europa Central deixaram de ser economicamente viáveis ​​e novos investimentos não têm chance de serem aprovados.
6. Como possível alternativa, estão sendo considerados os chamados fornos híbridos. A tecnologia híbrida para a produção de vidro é promissora: com um consumo máximo de energia elétrica de 80% e apenas 20% de gás, é possível obter uma economia de energia de até 16% e uma redução de 80% nas emissões de CO2 (de acordo com publicações da empresa Sorg – www.sorg.de). No entanto, é importante ressaltar que essas tecnologias foram desenvolvidas principalmente para vidro de embalagens e, atualmente, não há nenhuma unidade de produção em escala industrial que utilize essa tecnologia em operação.

Será interessante ver de onde virão os 12 milhões de metros quadrados de vidro solar para a fábrica de módulos de 3 GWp da Enel na Sicília, anunciada no início de abril de 2022. A fábrica exigirá duas linhas de produção de vidro solar, cada uma com capacidade de fusão de 200 toneladas por dia. A Enel receberá € 118 milhões em subsídios da Comissão Europeia para expandir sua fábrica de células e módulos de 200 MW na Sicília para uma capacidade de produção de 3 MW até 2024. Isso representa um investimento em toda a cadeia de valor da energia fotovoltaica. O vidro solar será, mais uma vez, o componente esquecido.

Ainda mais surpreendente é outro comunicado de imprensa (Photon Newsletter, 21 de abril de 2022): a startup Carbon SAS, sediada em Roche-la-Molière, França, anunciou uma parceria com o grupo francês ACI. A ACI apoiará a Carbon na concretização de seus planos para uma fábrica de energia solar totalmente integrada na França. A produção de módulos está prevista para começar em 2024, com uma capacidade de 500 megawatts. Essa capacidade deverá ser aumentada para cinco gigawatts até 2025 e para 15 a 20 gigawatts até 2030. A empresa afirma que pretende abranger toda a cadeia de valor, desde a produção de lingotes até wafers e células – IBC e TOPCon.

A invasão da Ucrânia pela Rússia trouxe à tona a questão da segurança energética na Europa. "Uma maneira de fortalecer a independência energética em grande parte da Europa é acelerar a implantação da energia solar e aprimorar a base de produção", segundo a SolarPower Europe.

Um funcionário da Comissão Europeia salientou, na recente cimeira sobre energia solar em Bruxelas, em abril de 2022, que a produção de energia solar na Europa precisa de ser reconstruída – “custe o que custar”.

No entanto, a abordagem atual para promover uma indústria solar europeia é claramente míope: sem incluir o vidro solar, o componente mais pesado e que consome mais energia, a dependência da China como líder mundial no mercado de vidro solar persistirá. A atual lacuna estimada na produção de vidro solar, de 60%, aumentará para 90% devido aos planos de expansão para vários gigawatts.

Ninguém cogitaria excluir o aço necessário da cadeia de produção automotiva. No entanto, é exatamente isso que acontece quando se examina a cadeia de valor da produção de módulos fotovoltaicos!

Devido às elevadas taxas antidumping sobre o vidro solar proveniente da China (taxas alfandegárias e antidumping de até 100%), as importações da China desempenham atualmente um papel menos significativo. Isso mudará, no entanto, porque, devido à falta de fontes alternativas, somente a China poderá fornecer as quantidades necessárias. A sobretaxa antidumping terá que ser paga, resultando em uma desvantagem de custo para os módulos fotovoltaicos produzidos na Europa em comparação com os módulos fotovoltaicos chineses importados sem sobretaxas. Isso ocorre porque a taxa antidumping incide apenas sobre o vidro solar importado, e não sobre os próprios módulos fotovoltaicos (que, obviamente, também contêm o vidro).

“Assim como na situação com a Rússia, a assimetria e a unilateralidade da dependência da Alemanha em relação à China representam um problema crucial”, afirmou Marcel Fratzscher, presidente da DIW. A China está utilizando essa dependência cada vez mais como forma de pressionar a Alemanha e a Europa. A dependência de componentes chineses (incluindo componentes BOS e inversores) gira em torno de 90%. Esse percentual aumentará ainda mais com a expansão da produção de módulos na Europa.

Simon Hage escreve em seu editorial no Der Spiegel, de 28 de maio de 2022: “A explosão dos preços do gás e do petróleo como resultado da invasão russa da Ucrânia ilustra o que uma política de negligência pode acarretar – uma dependência que só pode ser corrigida a um alto custo econômico. E a dependência da China já é maior do que a da Rússia.” Isso se aplica especialmente ao setor fotovoltaico (FV). … “A UE precisa de uma política industrial que apoie consistentemente o desenvolvimento de indústrias estratégicas essenciais.” Certamente não uma política que ignore a futura dependência de mais de 90% do componente indispensável do vidro solar.

Erich Merkle trabalha na indústria fotovoltaica há mais de 20 anos.

Ele foi um dos pioneiros tanto no estabelecimento das primeiras linhas de produção de módulos na Alemanha quanto na construção de usinas fotovoltaicas na faixa de megawatts.

Ele desempenhou um papel fundamental no desenvolvimento e lançamento no mercado dos primeiros módulos de vidro duplo fino da Almaden.

Já em 2007/8, ele planejou a primeira fábrica alemã de produção de vidro solar em Brandemburgo. O projeto não se concretizou devido ao colapso da indústria fotovoltaica na Europa e à crise financeira.

O Dr. Merkle dirige a GridParity AG e assessora a AGORA sro na Eslováquia na construção de uma fábrica de produção de módulos fotovoltaicos com capacidade de até 150 MW em 2023 (450 MW a partir de 2024).