Sticla solară – componenta uitată – următorul blocaj este inevitabil

Când se discută despre întregul lanț valoric al energiei fotovoltaice, componenta cea mai grea după celulele solare este în mod constant neglijată: sticla solară. Nu cunosc nicio publicație de până acum care să fi descris problemele implicate în achiziționarea unor cantități mari de sticlă solară pentru producția de module fotovoltaice la scară de gigawați, în vederea realizării tranziției energetice.

UE intră într-o dependență periculoasă de China, deoarece ignoră această componentă

Producția europeană de module este încă nesemnificativă la scară globală, iar dependența de China este periculoasă. Germania și UE vor să schimbe drastic această situație și să își mărească capacitățile de producție europene. Faptul că aceasta include și achiziționarea de sticlă solară este în mod constant trecut cu vederea. Cu toate acestea, industria se confruntă deja cu probleme.

În Slovacia, de exemplu, Agora Solar se pregătește să pună în funcțiune o linie de producție pentru module de 150 MWp. Cu toate acestea, se dovedește dificil să se obțină cea mai grea componentă, sticla solară. Ofertele producătorilor europeni și indieni de sticlă solară fie nu au fost depuse, fie chiar au fost retrase din cauza actualei lipse de gaze.

Chinezii adoptă o abordare holistică, deoarece producția de module este imposibilă fără sticlă solară și, în consecință, sunt necesare cantități gigantice de sticlă pentru obiectivele lor ambițioase de extindere a sistemului fotovoltaic. Acesta este motivul pentru care compania germană Grenzebach a primit comenzi din China încă din 2020 pentru peste 160 de linii de tragere a sticlei special destinate pieței fotovoltaice (Solarserver, 21 mai 2021). Acestea au fost livrate între timp. În Europa, există doar câteva astfel de linii și nu există planuri cunoscute pentru a reduce acest decalaj tot mai mare. Germania oferă cea mai bună tehnologie de topire din lume, cu lideri de piață globali precum Sorg și Horn. Franța și Anglia au, de asemenea, furnizori excelenți. Lisec din Austria oferă cele mai bune sisteme de acoperire și întărire. Aceste sisteme solare sunt livrate în China, nu în Europa.

Statisticile brevetelor demonstrează că situația nu va rămâne așa. Peste 1.000 de brevete chineze contrastează puternic cu puținele brevete din Europa. Aici, China este liderul tehnologic și își propune să domine producția în viitor.

Construirea unei fabrici de sticlă solară reprezintă o investiție uriașă, de până la 100 de milioane de euro, pentru o linie de producție dimensionată optim, cu o capacitate de topire de 300 de tone pe 24 de ore. Consumul de energie (80% gaz) și impactul semnificativ asupra mediului, sub formă de CO2 și oxizi de azot, implică un efort considerabil de planificare și procese lungi de autorizare. Prin urmare, perioada de la planificare până la operarea unei instalații de producție a sticlei solare este de 3-4 ani. Aceasta este o perioadă lungă în comparație cu cele șase până la zece luni pentru o linie de producție a modulelor fotovoltaice.

O alimentare cu gaz 100% fiabilă, 24/365, este de asemenea esențială, deoarece tehnologia actuală de fabricare a sticlei solare necesită utilizarea a 80% gaz pentru procesele de topire.

S-ar putea argumenta că ar trebui să cumpărăm sticlă solară din China. Cu toate acestea, acest lucru subminează argumentul asigurării unui lanț de aprovizionare european și al economisirii costurilor logistice prin producția europeană. Aceasta ar crește și mai mult dependența noastră deja extrem de critică de China. În cele din urmă, critica serioasă conform căreia producția din China are loc în condiții politice și de mediu precare este, de asemenea, semnificativă. Mai multe fabrici de sticlă sunt situate în provincia Xinjiang, regiunea uigură represivă. Având în vedere că sticla reprezintă până la 80% din greutatea unui modul fotovoltaic standard, transportul sticlei este aproape la fel de costisitor și consumator de timp ca transportul modulelor finite.

Obiectivele de extindere pentru o „Nouă Industrie Solară Europeană” sunt gigantice și au fost recent revizuite semnificativ în sus, având în vedere războiul din Ucraina. În majoritatea cazurilor, extinderea capacităților de producție este menită să aibă loc de-a lungul întregului lanț valoric, adică de la siliciu la napolitane și celule până la producția de module. În mod ciudat, o componentă crucială lipsește în mod constant de pe această listă și din planurile pentru fabricile de gigawați: sticla solară necesară pentru 99% din toate modulele. Această componentă indispensabilă nu este disponibilă suficient în Europa. Următoarele argumente demonstrează acest lucru:

1. Sticla solară ultra-albă este fabricată în principal ca sticlă texturată printr-un proces de laminare. Role speciale de formare creează o microstructură pe ambele părți ale sticlei, potrivindu-se cu grosimea acesteia. Această structură păstrează în mare măsură reflexia în interiorul sticlei, rezultând o transmitanță ridicată. Metodele convenționale de producție a sticlei plate sunt mai puțin potrivite pentru sticla solară.
2. În prezent, o producție maximă de module de aproximativ 3-4 gigawați poate fi obținută folosind sticlă solară produsă în Europa. Până în 2021, o parte nominală a sticlei a fost importată din India și din alte câteva țări. Cu toate acestea, India va avea nevoie de sticla produsă acolo pentru propriile sale planuri gigantice de producție fotovoltaică. Prin urmare, este demn de remarcat faptul că cel mai mare furnizor european de sticlă solară, Interfloat, împreună cu fabrica sa GMB Glasmanufaktur Brandenburg din Tschernitz, a fost vândută liderului pieței indiene Borosil în aprilie 2022 (PV Magazine, 25 aprilie 2022). Având în vedere că unitatea de producție de acolo depinde în întregime de aprovizionarea neîntreruptă cu gaze, experții din industrie au fost surprinși de acest lucru. În afară de riscul unei întreruperi a aprovizionării cu gaze rusești, producția care acoperă costurile este posibilă doar la prețurile actuale ale gazelor, cu prețuri de vânzare aproape nerealist de mari pentru sticla solară produsă. Borosil era probabil mai interesată de accesul pe piață, mai ales că în aproximativ trei ani vor trebui suportate costuri de aproximativ 30 de milioane de euro pentru o probabilă „reparație la rece” a cuptorului de topire. Borosil intenționează să își mărească capacitatea de producție la un total de 2.600 de tone pe zi până în 2025. Este discutabil dacă cele 450 de tone pretinse vor fi produse efectiv în Brandenburg. Dar chiar și această cantitate ar fi suficientă doar pentru aproximativ 2,5 GW de producție de module.
3. Obiectivele de extindere publicate de UE presupun o creștere a capacității de producție a modulelor europene de până la 30 GW până în 2030. Aceste obiective au fost majorate și mai mult în urma invaziei rusești în Ucraina. Chiar dacă eficiența modulelor se îmbunătățește, acest lucru ar duce la o creștere de aproape zece ori a cererii de sticlă solară în 2030 față de 2021. Se pune întrebarea cum va fi satisfăcută această cerere, având în vedere că în prezent nu se întreved noi capacități de producție pentru sticlă solară.
4. Producția de sticlă necesită un aport energetic ridicat, din care 80% trebuie acoperit de gaze naturale. Producția este inflexibilă, iar cuptoarele de topire trebuie încălzite non-stop, 365 de zile pe an. Cu un preț al gazelor de aproximativ 6 EUR pe MW, energia a reprezentat aproximativ 35% din costurile de producție în 2020. Pe 7 martie, pe piața spot TTF Dutch Future a fost înregistrat un preț de 211 EUR. Chiar dacă acest preț maxim a scăzut ulterior la 87 EUR (pe 27 mai 2022), nimeni nu se așteaptă în prezent să se atingă prețuri sub 50 EUR pe MW în următorii ani.
5. Implicațiile pentru producția europeană de sticlă solară sunt ușor de calculat. În timp ce costul energiei pe metru pătrat era de aproximativ 2 EUR în 2020, o creștere de șase ori l-ar ridica la 12 EUR. Prețul sticlei ar crește apoi de la aproximativ 7,80 EUR (2021) la 21,50 EUR pe metru pătrat sau de la 14 EUR pe modul la aproape 39 EUR pe modul de 1,8 metri pătrați. Cu toate acestea, acest calcul nu ia în considerare o creștere semnificativ mai mare în cazul unei întreruperi a aprovizionării sau al unui embargou. Prin urmare, cuptoarele solare de sticlă alimentate cu gaze naturale din Europa Centrală nu mai sunt viabile din punct de vedere economic, iar noile investiții nu au nicio șansă de a fi aprobate.
6. Ca o posibilă alternativă, se iau în considerare așa-numitele cuptoare hibride. Tehnologia hibridă pentru producția de sticlă este convingătoare: cu un consum electric maxim de 80% și doar 20% gaz, sunt posibile economii de energie de până la 16% și reduceri ale emisiilor de CO2 de 80% (conform publicațiilor companiei Sorg – www.sorg.de). Cu toate acestea, trebuie menționat că aceste tehnologii au fost dezvoltate în principal pentru sticlă de recipiente și, în prezent, nicio instalație de producție la scară industrială care să utilizeze această tehnologie nu este operațională.

Va fi interesant de văzut de unde vor proveni cei 12 milioane de metri pătrați de sticlă solară pentru fabrica de producție de module de 3 GWp a Enel din Sicilia, anunțată la începutul lunii aprilie 2022. Fabrica va necesita două linii de producție a sticlei solare, fiecare cu o capacitate de topire de 200 de tone pe zi. Enel va primi subvenții în valoare de 118 milioane de euro de la Comisia Europeană pentru a-și extinde fabrica existentă de celule și module de 200 MW din Sicilia la o capacitate de producție de 3 MW până în 2024. Aceasta reprezintă o investiție în întregul lanț valoric fotovoltaic. Sticla solară va fi din nou componenta uitată.

Și mai surprinzător este un alt comunicat de presă (Photon Newsletter, 21 aprilie 2022): Startup-ul Carbon SAS, cu sediul în Roche-la-Molière, Franța, a anunțat un parteneriat cu grupul francez ACI. ACI va sprijini Carbon în realizarea planurilor sale pentru o fabrică solară complet integrată în Franța. Producția de module este programată să înceapă în 2024, cu o capacitate de 500 de megawați. Această capacitate urmează să fie crescută la cinci gigawați până în 2025 și la 15 până la 20 de gigawați până în 2030. Compania declară că intenționează să acopere întregul lanț valoric, de la producția de lingouri la napolitane și celule – IBC și TOPCon.

Invazia Ucrainei de către Rusia a adus în prim-plan problema securității energetice în Europa. „O modalitate de a consolida independența energetică în mari părți ale Europei este accelerarea implementării energiei solare și îmbunătățirea bazei de producție”, potrivit SolarPower Europe.

Un oficial al Comisiei Europene a subliniat la recentul summit privind energia solară de la Bruxelles, în aprilie 2022, că producția de energie solară din Europa trebuie reconstruită – „orice ar fi”.

Cu toate acestea, abordarea actuală de promovare a unei industrii solare europene este în mod evident prea mioapă: fără a include sticla solară, componenta cea mai energizantă și mai grea, dependența de China, ca lider mondial al pieței sticlei solare, va persista. Decalajul actual estimat de 60% în producția de sticlă solară va crește la 90% din cauza planurilor de extindere la câțiva gigawați.

Nimeni nu s-ar gândi să excludă oțelul necesar din lanțul de producție auto. Totuși, exact asta se face atunci când se examinează lanțul valoric pentru producția de module fotovoltaice!

Din cauza taxelor antidumping ridicate asupra sticlei solare din China (taxe vamale și antidumping de până la 100%), importurile din China joacă în prezent un rol mai puțin semnificativ. Acest lucru se va schimba însă, deoarece, din cauza lipsei de surse alternative, doar China va putea furniza cantitățile necesare. Suprataxa antidumping va trebui plătită, ceea ce va duce la un dezavantaj de cost pentru modulele fotovoltaice produse în Europa, comparativ cu modulele fotovoltaice chinezești importate fără suprataxe. Acest lucru se datorează faptului că taxa antidumping se percepe doar asupra sticlei solare importate, nu și asupra modulelor fotovoltaice în sine (care, desigur, conțin și sticla).

„Similar situației cu Rusia, asimetria și unilateralitatea dependenței Germaniei de China reprezintă o problemă cheie”, a declarat președintele DIW, Marcel Fratzscher. China folosește din ce în ce mai mult acest lucru ca punct de sprijin împotriva Germaniei și Europei. Dependența de componentele chinezești (inclusiv componentele BOS și invertoarele) este de aproximativ 90%. Aceasta va crește și mai mult odată cu extinderea producției de module în Europa.

Simon Hage scrie în editorialul său din Der Spiegel din 28 mai 2022: „Creșterea explozivă a prețurilor la gaze și petrol, ca urmare a invaziei rusești a Ucrainei, ilustrează la ce poate duce o politică de închidere a ochilor – o dependență care poate fi corectată doar cu costuri economice ridicate. Iar dependența de China este deja mai mare decât cea de Rusia.” Acest lucru este valabil în special pentru sectorul fotovoltaic (PV). … „UE are nevoie de o politică industrială care să sprijine în mod constant dezvoltarea industriilor strategice cheie.” Cu siguranță nu o politică care ignoră dependența viitoare de peste 90% de componenta indispensabilă a sticlei solare.

Erich Merkle lucrează în industria fotovoltaică de peste 20 de ani.

A fost unul dintre pionierii atât în ​​înființarea primelor linii de producție pentru module în Germania, cât și în construcția de centrale fotovoltaice de dimensiuni mari.

A jucat un rol cheie în dezvoltarea și lansarea pe piață a primelor module subțiri din sticlă dublă de la Almaden.

Încă din 2007/2008, el a planificat prima unitate germană de producție de sticlă solară în Brandenburg. Proiectul nu a fost realizat din cauza prăbușirii industriei fotovoltaice din Europa și a crizei financiare.

Dr. Merkle conduce GridParity AG și consiliază AGORA sro din Slovacia cu privire la construirea unei instalații de producție de module fotovoltaice cu o putere de până la 150 MW în 2023 (450 MW din 2024).