Solglas – den bortglömda komponenten – nästa flaskhals är oundviklig

När man diskuterar hela värdekedjan för solceller försummas konsekvent den komponent som väger tyngst efter solcellerna: solglaset. Jag känner inte till någon publikation hittills som har beskrivit problemen med att anskaffa stora mängder solglas för gigawattskalig produktion av solcellsmoduler för att förverkliga energiomställningen.

EU inträder i ett farligt beroende av Kina eftersom man ignorerar denna komponent

Europeisk modulproduktion är fortfarande obetydlig globalt sett, och beroendet av Kina är farligt. Tyskland och EU vill drastiskt förändra detta och öka den europeiska produktionskapaciteten. Att detta även inkluderar upphandling av solglas förbises konsekvent. Ändå kämpar industrin redan med problem.

I Slovakien, till exempel, förbereder sig Agora Solar för att driftsätta en produktionslinje för moduler på 150 MWp. Det visar sig dock vara svårt att få tag på den tyngsta komponenten, solglaset. Anbud från europeiska och indiska tillverkare av solglas har antingen inte lämnats in eller till och med dragits tillbaka på grund av den rådande gasbristen.

Kineserna har ett helhetsgrepp, eftersom modulproduktion är omöjlig utan solglas, och följaktligen behövs gigantiska mängder glas för deras ambitiösa expansionsmål inom solceller. Det är därför det tyska företaget Grenzebach redan 2020 fick beställningar från Kina på mer än 160 glasdragningslinjer specifikt för solcellsmarknaden (Solarserver, 21 maj 2021). Dessa har sedan dess levererats. I Europa finns det bara en handfull sådana linjer, och det finns inga kända planer på att täppa till detta ständigt växande gap. Tyskland erbjuder världens bästa smältteknik, med globala marknadsledare som Sorg och Horn. Frankrike och England har också utmärkta leverantörer. Lisec i Österrike tillhandahåller de bästa systemen för beläggning och härdning. Dessa solsystem levereras till Kina, inte till Europa.

Att detta inte kommer att förbli så visar patentstatistik. Över 1 000 kinesiska patent står i skarp kontrast till de få från Europa. Här är Kina den teknologiska ledaren och siktar på att dominera tillverkningen av produktionsanläggningar i framtiden.

Att bygga en solglasfabrik är en enorm investering på upp till 100 miljoner euro för en optimalt dimensionerad produktionslinje med en smältkapacitet på 300 ton per 24 timmar. Energiförbrukningen (80 % gas) och den betydande miljöpåverkan i form av koldioxid och kväveoxider resulterar i avsevärd planeringsinsats och långa tillståndsprocesser. Perioden från planering till drift av en solglasproduktionsanläggning är därför 3–4 år. Detta är en lång tid jämfört med sex till tio månader för en produktionslinje för solcellsmoduler.

En 100 % tillförlitlig gasförsörjning dygnet runt är också avgörande, eftersom dagens teknik för tillverkning av solglas kräver användning av 80 % gas för smältprocesserna.

Man skulle kunna argumentera för att vi borde köpa solglas från Kina. Detta undergräver dock argumentet om att säkra en europeisk leveranskedja och spara logistikkostnader genom europeisk produktion. Detta skulle ytterligare öka vårt redan mycket kritiska beroende av Kina. Slutligen är den allvarliga kritiken att produktionen i Kina sker under dåliga politiska och miljömässiga förhållanden också betydande. Flera glasfabriker finns i Xinjiang-provinsen, den förtryckta uiguriska regionen. Med glas som står för upp till 80 % av vikten av en vanlig PV-modul är transport av glaset nästan lika kostsamt och tidskrävande som transport av de färdiga modulerna.

Expansionsmålen för en "ny europeisk solindustri" är gigantiska och har nyligen reviderats uppåt avsevärt mot bakgrund av kriget i Ukraina. I de flesta fall är utbyggnaden av produktionskapaciteten avsedd att ske längs hela värdekedjan, dvs. från kisel till wafers och celler till modulproduktion. Märkligt nog saknas en avgörande komponent konsekvent på denna lista och i planerna för gigawattfabriker: solglaset som krävs för 99 % av alla moduler. Denna oumbärliga komponent är inte tillräckligt tillgänglig i Europa. Följande argument visar detta:

1. Ultravitt solglas tillverkas huvudsakligen som texturerat glas med hjälp av en valsningsprocess. Speciella formvalsar skapar en mikrostruktur på båda sidor av glaset, som matchar dess tjocklek. Denna struktur bevarar till stor del reflektionen i glaset, vilket resulterar i hög transmittans. Konventionella produktionsmetoder för planglas är mindre lämpliga för solglas.
2. För närvarande kan en maximal modulproduktion på cirka 3-4 gigawatt uppnås med solglas producerat i Europa. Fram till 2021 importerades en nominell del av glaset från Indien och ett fåtal andra länder. Indien kommer dock att behöva det där producerade glaset för sina egna gigantiska PV-produktionsplaner. Det är därför anmärkningsvärt att den största europeiska leverantören av solglas, Interfloat, tillsammans med sin GMB Glasmanufaktur Brandenburg-fabrik i Tschernitz, såldes till den indiska marknadsledaren Borosil i april 2022 (PV Magazine, 25 april 2022). Med tanke på att produktionsanläggningen där är helt beroende av oavbrutna gasförsörjningar blev branschexperter förvånade över detta. Bortsett från risken för ett avbrott i den ryska gasförsörjningen är kostnadstäckande produktion endast möjlig vid dagens gaspriser med nästan orealistiskt höga försäljningspriser för det producerade solglaset. Borosil var förmodligen mer intresserade av marknadstillträde, särskilt eftersom kostnader på cirka 30 miljoner euro kommer att behöva uppstå om cirka tre år för en trolig "kallreparation" av smältugnen. Borosil avser att öka sin produktionskapacitet till totalt 2 600 ton per dag fram till 2025. Huruvida de påstådda 450 tonen faktiskt kommer att produceras i Brandenburg är tveksamt. Men även denna mängd skulle bara räcka till cirka 2,5 GW modulproduktion.
3. De expansionsmål som EU publicerat förutsätter en ökning av den europeiska modulproduktionskapaciteten med upp till 30 GW fram till 2030. Dessa mål höjdes ytterligare efter den ryska invasionen av Ukraina. Även om modulernas effektivitet förbättras skulle detta leda till en nästan tiofaldig ökning av efterfrågan på solglas år 2030 jämfört med 2021. Frågan uppstår hur denna efterfrågan ska mötas, med tanke på att ingen ny produktionskapacitet för solglas för närvarande är i sikte.
4. Glasproduktion kräver en hög energiinsats, varav 80 % måste täckas av naturgas. Produktionen är oflexibel och smältugnarna måste värmas dygnet runt, 365 dagar om året. Med ett gaspris på cirka 6 euro per MW stod energin för ungefär 35 % av produktionskostnaderna år 2020. Den 7 mars registrerades ett pris på 211 euro på TTF Dutch Futures spotmarknad. Även om detta topppris sedan dess har sjunkit till 87 euro (den 27 maj 2022), förväntar sig ingen för närvarande att priser under 50 euro per MW kommer att nås under de kommande åren.
5. Konsekvenserna för den europeiska produktionen av solglas är enkla att beräkna. Medan energikostnaden per kvadratmeter låg på cirka 2 euro år 2020, skulle en sexfaldig ökning höja den till 12 euro. Glaspriset skulle då stiga från cirka 7,80 euro (2021) till 21,50 euro per kvadratmeter, eller från 14 euro per modul till nästan 39 euro per modul på 1,8 kvadratmeter. Denna beräkning tar dock inte hänsyn till en betydligt högre ökning vid leveransavbrott eller embargo. Därför är naturgaseldade solglasugnar i Centraleuropa inte längre ekonomiskt lönsamma, och nya investeringar har ingen chans att godkännas.
6. Som ett möjligt alternativ övervägs så kallade hybridugnar. Hybridteknik för glasproduktion är övertygande: med en maximal elförbrukning på 80 % och endast 20 % gas är energibesparingar på upp till 16 % och minskningar av koldioxidutsläppen på 80 % möjliga (enligt publikationer från företaget Sorg – www.sorg.de). Det bör dock noteras att dessa tekniker främst utvecklades för behållare av glas, och ingen industriell produktionsanläggning som använder denna teknik är för närvarande i drift.

Det ska bli intressant att se varifrån de 12 miljoner kvadratmeter solglas till Enels modulproduktionsanläggning på 3 GWp på Sicilien, som tillkännagavs i början av april 2022. Anläggningen kommer att kräva två produktionslinjer för solglas, var och en med en smältkapacitet på 200 ton per dag. Enel kommer att få 118 miljoner euro i subventioner från Europeiska kommissionen för att utöka sin befintliga cell- och modulfabrik på 200 MW på Sicilien till en produktionskapacitet på 3 MW år 2024. Detta representerar en investering i hela PV-värdekedjan. Solglas kommer återigen att vara den bortglömda komponenten.

Ännu mer överraskande är ett annat pressmeddelande (Photon Newsletter, 21 april 2022): Startup-företaget Carbon SAS, baserat i Roche-la-Molière, Frankrike, har tillkännagivit ett partnerskap med den franska ACI-gruppen. ACI kommer att stödja Carbon i att förverkliga deras planer på en helt integrerad solcellsfabrik i Frankrike. Modulproduktionen är planerad att starta 2024 med en kapacitet på 500 megawatt. Denna kapacitet ska sedan ökas till fem gigawatt år 2025 och till 15 till 20 gigawatt år 2030. Företaget uppger att de avser att täcka hela värdekedjan, från produktion av göt till wafers och celler – IBC och TOPCon.

Rysslands invasion av Ukraina har satt frågan om energitrygghet i Europa i skarpt fokus. ”Ett sätt att stärka energioberoendet i stora delar av Europa är att påskynda utbyggnaden av solenergi och förbättra produktionsbasen”, enligt SolarPower Europe.

En tjänsteman från Europeiska kommissionen påpekade vid det senaste solenergitoppmötet i Bryssel i april 2022 att solenergiproduktionen i Europa behövde byggas upp igen – ”vad som än krävs”.

Den nuvarande strategin för att främja en europeisk solindustri är dock uppenbarligen för kortsiktig: Utan att inkludera solglas, den mest energiintensiva och tyngsta komponenten, kommer beroendet av Kina som världsmarknadsledare inom solglas att bestå. Det nuvarande uppskattade gapet i produktionen av solglas på 60 % kommer att öka till 90 % på grund av expansionsplaner till flera gigawatt.

Ingen skulle drömma om att utesluta det nödvändiga stålet från produktionskedjan för fordon. Ändå är det just detta som görs när man undersöker värdekedjan för produktion av PV-moduler!

På grund av de höga antidumpningstullarna på solglas från Kina (tullar och antidumpningsavgifter på upp till 100 %) spelar importen från Kina för närvarande en mindre betydande roll. Detta kommer dock att förändras eftersom det på grund av brist på alternativa källor endast är Kina som kommer att kunna leverera de erforderliga kvantiteterna. Antidumpningsavgiften kommer att behöva betalas, vilket resulterar i en kostnadsnackdel för solcellsmoduler som produceras i Europa jämfört med kinesiska solcellsmoduler som importeras utan tillägg. Detta beror på att antidumpningstullen endast tas ut på importerat solglas, inte på själva solcellsmodulerna (som naturligtvis också innehåller glaset).

”I likhet med situationen med Ryssland är asymmetrin och ensidigheten i Tysklands beroende av Kina ett centralt problem”, säger DIW:s ordförande Marcel Fratzscher. Kina använder detta i allt högre grad som en hävstång mot Tyskland och Europa. Beroendet av kinesiska komponenter (inklusive BOS-komponenter och växelriktare) är cirka 90 %. Detta kommer att öka ytterligare i takt med att modulproduktionen i Europa expanderar.

Simon Hage skriver i sin ledare i Der Spiegel den 28 maj 2022: ”De exploderande priserna på gas och olja till följd av den ryska invasionen av Ukraina illustrerar vad en politik som präglas av att blunda kan leda till – ett beroende som bara kan korrigeras till höga ekonomiska kostnader. Och beroendet av Kina är redan större än det av Ryssland.” Detta gäller särskilt solcellssektorn (PV). … ”EU behöver en industripolitik som konsekvent stöder utvecklingen av viktiga strategiska industrier.” Absolut inte en politik som ignorerar det framtida beroendet på mer än 90 % av den oumbärliga komponenten solglas.

Erich Merkle har arbetat inom solcellsbranschen i över 20 år.

Han var en av pionjärerna både i etableringen av de första produktionslinjerna för moduler i Tyskland och i byggandet av solcellskraftverk i megawattklassen.

Han spelade en nyckelroll i utvecklingen och marknadslanseringen av Almadens första tunna dubbelglasmoduler.

Redan 2007/8 planerade han den första tyska produktionsanläggningen för solglas i Brandenburg. Projektet förverkligades inte på grund av kollapsen av solcellsindustrin i Europa och finanskrisen.

Dr. Merkle leder GridParity AG och rådgör med AGORA sro i Slovakien vid byggandet av en produktionsanläggning för PV-moduler med upp till 150 MW år 2023 (450 MW från 2024).