Güneş camı – unutulmuş bileşen – bir sonraki darboğaz kaçınılmaz

Fotovoltaik (PV) değer zincirinin tamamı tartışılırken, güneş hücrelerinden sonra ağırlık olarak en ağır olan bileşen sürekli olarak göz ardı ediliyor: güneş camı. Enerji dönüşümünü gerçekleştirmek için gigawatt ölçekli PV modüllerinin üretimi için büyük miktarlarda güneş camı tedarikinde karşılaşılan sorunları anlatan bugüne kadar herhangi bir yayın bilmiyorum.

AB, bu unsuru göz ardı ettiği için Çin'e tehlikeli bir bağımlılık içine giriyor.

Avrupa'daki modül üretimi küresel ölçekte hala önemsiz düzeyde ve Çin'e bağımlılık tehlikeli. Almanya ve AB bunu kökten değiştirmek ve Avrupa üretim kapasitelerini artırmak istiyor. Bunun güneş paneli camı tedarikini de içerdiği gerçeği sürekli göz ardı ediliyor. Oysa sektör zaten sorunlarla boğuşuyor.

Örneğin Slovakya'da Agora Solar, 150 MWp'lik modüller için bir üretim hattını devreye almaya hazırlanıyor. Ancak en ağır bileşen olan güneş camını temin etmekte zorluk yaşanıyor. Avrupa ve Hindistan'daki güneş camı üreticilerinden gelen teklifler, mevcut gaz kıtlığı nedeniyle ya sunulmadı ya da geri çekildi.

Çinliler bütüncül bir yaklaşım benimsiyorlar çünkü modül üretimi güneş camı olmadan imkansız ve dolayısıyla iddialı fotovoltaik genişleme hedefleri için devasa miktarlarda cama ihtiyaç duyuluyor. Bu nedenle Alman şirketi Grenzebach, 2020 gibi erken bir tarihte Çin'den özellikle fotovoltaik pazarı için 160'tan fazla cam çekme hattı siparişi aldı (Solarserver, 21 Mayıs 2021). Bunlar o zamandan beri teslim edildi. Avrupa'da bu tür hatlardan sadece birkaç tane var ve bu sürekli genişleyen açığı kapatmak için bilinen bir plan yok. Almanya, Sorg ve Horn gibi küresel pazar liderleriyle dünyanın en iyi eritme teknolojisini sunuyor. Fransa ve İngiltere'nin de mükemmel tedarikçileri var. Avusturya'daki Lisec, kaplama ve sertleştirme için en iyi sistemleri sağlıyor. Bu güneş sistemleri Avrupa'ya değil, Çin'e teslim ediliyor.

Patent istatistikleri, durumun böyle kalmayacağını gösteriyor. 1000'den fazla Çin patenti, Avrupa'daki az sayıdaki patente kıyasla oldukça dikkat çekici. Burada Çin, teknolojik lider konumunda ve gelecekte üretim tesislerinin imalatına da hakim olmayı hedefliyor.

Güneş enerjisi camı fabrikası kurmak, 24 saatte 300 ton eritme kapasitesine sahip, optimum büyüklükte bir üretim hattı için 100 milyon Euro'ya kadar varan devasa bir yatırımdır. Enerji tüketimi (%80 gaz) ve CO2 ve azot oksitler şeklinde ortaya çıkan önemli çevresel etki, önemli planlama çabası ve uzun izin süreçlerine yol açmaktadır. Bu nedenle, bir güneş enerjisi camı üretim tesisinin planlamadan işletmeye alınmasına kadar geçen süre 3-4 yıldır. Bu süre, bir fotovoltaik modül üretim hattı için altı ila on ay olan süreye kıyasla oldukça uzundur.

Güneş enerjisi camı üretiminde kullanılan mevcut teknoloji, eritme işlemleri için %80 oranında gaz kullanımını gerektirdiğinden, 7/24 %100 güvenilir bir gaz tedariki de şarttır.

Çin'den güneş paneli camı satın almamız gerektiği savunulabilir. Ancak bu, Avrupa tedarik zincirini güvence altına alma ve Avrupa üretimi yoluyla lojistik maliyetlerinden tasarruf etme argümanını baltalar. Bu, Çin'e olan zaten son derece kritik bağımlılığımızı daha da artıracaktır. Son olarak, Çin'deki üretimin kötü siyasi ve çevresel koşullar altında gerçekleştiği yönündeki ciddi eleştiri de önemlidir. Birçok cam fabrikası, baskı altındaki Uygur bölgesi olan Sincan eyaletinde bulunmaktadır. Standart bir fotovoltaik modülün ağırlığının %80'ine kadarını cam oluşturduğundan, camın taşınması, bitmiş modüllerin taşınması kadar maliyetli ve zaman alıcıdır.

“Yeni Avrupa Güneş Enerjisi Endüstrisi” için genişleme hedefleri devasa boyutlarda ve Ukrayna'daki savaş ışığında son zamanlarda önemli ölçüde yukarı yönlü revize edildi. Çoğu durumda, üretim kapasitelerinin genişletilmesi, silikondan yonga levhalarına ve hücrelerden modül üretimine kadar tüm değer zinciri boyunca gerçekleşmesi amaçlanmaktadır. Garip bir şekilde, bu listede ve gigawatt fabrikaları planlarında sürekli olarak eksik olan çok önemli bir bileşen var: tüm modüllerin %99'u için gerekli olan güneş camı. Bu vazgeçilmez bileşen Avrupa'da yeterince bulunmuyor. Aşağıdaki argümanlar bunu göstermektedir:

1. Ultra beyaz güneş enerjisi camı, öncelikle haddeleme işlemi kullanılarak dokulu cam olarak üretilir. Özel şekillendirme silindirleri, camın her iki tarafında kalınlığına uygun bir mikro yapı oluşturur. Bu yapı, yansımayı büyük ölçüde cam içinde tutarak yüksek geçirgenlik sağlar. Geleneksel düz cam üretim yöntemleri güneş enerjisi camı için daha az uygundur.
2. Şu anda, Avrupa'da üretilen güneş camı kullanılarak yaklaşık 3-4 gigawatt'lık maksimum modül üretimi elde edilebiliyor. 2021 yılına kadar, camın nominal bir kısmı Hindistan ve birkaç başka ülkeden ithal ediliyordu. Ancak Hindistan, kendi devasa fotovoltaik üretim planları için orada üretilen cama ihtiyaç duyacak. Bu nedenle, Avrupa'nın en büyük güneş camı tedarikçisi Interfloat'ın, Tschernitz'deki GMB Glasmanufaktur Brandenburg üretim tesisiyle birlikte Nisan 2022'de Hindistan pazar lideri Borosil'e satılması dikkat çekicidir (PV Magazine, 25 Nisan 2022). Oradaki üretim tesisinin tamamen kesintisiz gaz tedarikine bağlı olduğu göz önüne alındığında, sektör uzmanları bu duruma şaşırdılar. Rus gaz tedarikinde bir kesinti riskinin yanı sıra, maliyetleri karşılayan üretim, ancak bugünkü gaz fiyatlarıyla ve üretilen güneş camı için neredeyse gerçekçi olmayan yüksek satış fiyatlarıyla mümkün. Borosil muhtemelen pazar erişimine daha çok önem veriyordu, özellikle de ergitme fırınının muhtemel "soğuk onarımı" için yaklaşık üç yıl içinde yaklaşık 30 milyon avroluk bir maliyetin ortaya çıkması gerekeceği düşünüldüğünde. Borosil, üretim kapasitesini 2025 yılına kadar toplam 2.600 ton/güne çıkarmayı hedefliyor. İddia edilen 450 tonun gerçekten Brandenburg'da üretilip üretilmeyeceği ise şüpheli. Ancak bu miktar bile yalnızca yaklaşık 2,5 GW'lık modül üretimi için yeterli olacaktır.
3. AB tarafından yayınlanan genişleme hedefleri, 2030 yılına kadar Avrupa modül üretim kapasitesinin 30 GW'a kadar artacağını varsaymaktadır. Bu hedefler, Rusya'nın Ukrayna'yı işgalinin ardından daha da artırılmıştır. Modül verimlilikleri iyileşse bile, bu durum 2030 yılında güneş camına olan talebin 2021 yılına kıyasla neredeyse on kat artmasına yol açacaktır. Şu anda güneş camı için yeni üretim kapasitelerinin görünürde olmadığı göz önüne alındığında, bu talebin nasıl karşılanacağı sorusu ortaya çıkmaktadır.
4. Cam üretimi yüksek enerji girdisi gerektirir ve bunun %80'i doğal gazla karşılanmalıdır. Üretim esnek değildir ve eritme fırınlarının yılın 365 günü, 24 saat boyunca ısıtılması gerekir. MW başına yaklaşık 6 € olan doğal gaz fiyatıyla, enerji 2020 yılında üretim maliyetlerinin yaklaşık %35'ini oluşturmuştur. 7 Mart'ta TTF Hollanda Vadeli İşlem spot piyasasında 211 €'luk bir fiyat kaydedildi. Bu zirve fiyat daha sonra 87 €'ya (27 Mayıs 2022'de) düşmüş olsa da, önümüzdeki yıllarda MW başına 50 €'nun altına düşeceği şu anda beklenmiyor.
5. Avrupa'da güneş enerjisi camı üretimi üzerindeki etkileri hesaplamak kolaydır. 2020 yılında metrekare başına enerji maliyeti yaklaşık 2 € iken, altı kat artış bunu 12 €'ya çıkaracaktır. Cam fiyatı da yaklaşık 7,80 €'dan (2021) metrekare başına 21,50 €'ya veya modül başına 14 €'dan 1,8 metrekarelik modül başına neredeyse 39 €'ya yükselecektir. Ancak bu hesaplama, tedarik kesintisi veya ambargo durumunda çok daha yüksek bir artışı hesaba katmamaktadır. Bu nedenle, Orta Avrupa'da doğal gazla çalışan güneş enerjisi camı fırınları artık ekonomik olarak uygulanabilir değildir ve yeni yatırımların onaylanma şansı yoktur.
6. Olası bir alternatif olarak, hibrit fırınlar olarak adlandırılan fırınlar değerlendirilmektedir. Cam üretimi için hibrit teknoloji oldukça caziptir: %80'e varan elektrik girdisi ve sadece %20 gaz kullanımıyla, %16'ya varan enerji tasarrufu ve %80'e varan CO2 emisyonu azaltımı mümkündür (Sorg şirketinin yayınlarına göre – www.sorg.de). Bununla birlikte, bu teknolojilerin öncelikle konteyner camı için geliştirildiği ve şu anda bu teknolojiyi kullanan endüstriyel ölçekte bir üretim tesisinin faaliyette olmadığı belirtilmelidir.

Nisan 2022 başında duyurulan, Enel'in Sicilya'daki 3 GWp'lik modül üretim tesisi için gereken 12 milyon metrekare güneş camının nereden temin edileceği merak konusu olacak. Tesis, her biri günde 200 ton eritme kapasitesine sahip iki güneş camı üretim hattına ihtiyaç duyacak. Enel, Sicilya'daki mevcut 200 MW'lık hücre ve modül fabrikasını 2024 yılına kadar 3 MW'lık üretim kapasitesine çıkarmak için Avrupa Komisyonu'ndan 118 milyon Euro sübvansiyon alacak. Bu, tüm fotovoltaik değer zincirine yapılan bir yatırımı temsil ediyor. Güneş camı bir kez daha unutulan bileşen olacak.

Daha da şaşırtıcı olan bir diğer basın bülteni (Photon Bülteni, 21 Nisan 2022): Fransa'nın Roche-la-Molière kentinde bulunan yeni kurulan Carbon SAS şirketi, Fransız ACI Grubu ile ortaklık kurduğunu duyurdu. ACI, Carbon'un Fransa'da tamamen entegre bir güneş enerjisi fabrikası kurma planlarını gerçekleştirmesine destek verecek. Modül üretimine 2024 yılında 500 megawatt kapasiteyle başlanması planlanıyor. Bu kapasitenin 2025 yılına kadar beş gigawatt'a ve 2030 yılına kadar 15 ila 20 gigawatt'a çıkarılması hedefleniyor. Şirket, külçe üretiminden wafer ve hücrelere (IBC ve TOPCon) kadar tüm değer zincirini kapsamayı amaçladığını belirtiyor.

Rusya'nın Ukrayna'yı işgali, Avrupa'da enerji güvenliği sorununu ön plana çıkardı. SolarPower Europe'a göre, "Avrupa'nın büyük bir bölümünde enerji bağımsızlığını güçlendirmenin bir yolu, güneş enerjisinin yaygınlaştırılmasını hızlandırmak ve üretim tabanını iyileştirmektir."

Avrupa Komisyonu'ndan bir yetkili, Nisan 2022'de Brüksel'de düzenlenen güneş enerjisi zirvesinde, Avrupa'da güneş enerjisi üretiminin "ne pahasına olursa olsun" yeniden inşa edilmesi gerektiğini belirtti.

Ancak, Avrupa güneş enerjisi endüstrisini teşvik etmeye yönelik mevcut yaklaşım açıkça çok kısa görüşlü: En enerji yoğun ve en ağır bileşen olan güneş camı dahil edilmediği takdirde, güneş camı pazarında dünya lideri olan Çin'e bağımlılık devam edecektir. Güneş camı üretimindeki mevcut %60'lık tahmini açık, birkaç gigawatt'lık genişleme planları nedeniyle %90'a çıkacaktır.

Hiç kimse otomotiv üretim zincirinden gerekli çeliği dışlamayı hayal bile edemez. Ancak güneş paneli üretiminin değer zincirini incelerken tam olarak bu yapılıyor!

Çin'den ithal edilen güneş enerjisi camına uygulanan yüksek anti-damping vergileri (gümrük ve anti-damping ücretleri %100'e varan oranlarda) nedeniyle, Çin'den yapılan ithalat şu anda daha az önemli bir rol oynamaktadır. Ancak bu durum değişecektir, çünkü alternatif kaynakların yetersizliği nedeniyle, gerekli miktarları yalnızca Çin sağlayabilecektir. Anti-damping ek ücretinin ödenmesi gerekecek ve bu da Avrupa'da üretilen fotovoltaik modüller için, ek ücret ödemeden ithal edilen Çin fotovoltaik modüllerine kıyasla maliyet dezavantajı yaratacaktır. Bunun nedeni, anti-damping vergisinin yalnızca ithal edilen güneş enerjisi camına uygulanması, fotovoltaik modüllerin kendisine (ki bunlar da camı içerir) uygulanmamasıdır.

DIW Başkanı Marcel Fratzscher, “Rusya'daki duruma benzer şekilde, Almanya'nın Çin'e olan bağımlılığının asimetrisi ve tek taraflılığı önemli bir sorundur” dedi. Çin, bunu Almanya ve Avrupa'ya karşı giderek daha fazla bir koz olarak kullanıyor. Çin bileşenlerine (BOS bileşenleri ve invertörler dahil) olan bağımlılık yaklaşık %90 civarında. Avrupa'da modül üretiminin genişlemesiyle bu oran daha da artacak.

Simon Hage, 28 Mayıs 2022 tarihli Der Spiegel'deki başyazısında şunları yazıyor: “Rusya'nın Ukrayna'yı işgali sonucu gaz ve petrol fiyatlarındaki patlama, göz yumma politikasının nelere yol açabileceğini gösteriyor – ancak yüksek ekonomik maliyetle düzeltilebilecek bir bağımlılık. Ve Çin'e olan bağımlılık zaten Rusya'ya olan bağımlılıktan daha büyük.” Bu özellikle fotovoltaik (PV) sektörü için geçerli. … “AB'nin, kilit stratejik sektörlerin gelişimini tutarlı bir şekilde destekleyen bir sanayi politikasına ihtiyacı var.” Elbette, güneş enerjisi camının vazgeçilmez bileşenine olan %90'dan fazla bağımlılığı göz ardı eden bir politika değil.

Erich Merkle, 20 yılı aşkın süredir fotovoltaik sektöründe çalışmaktadır.

Kendisi, hem Almanya'da ilk modül üretim hatlarının kurulmasında hem de megavat aralığındaki fotovoltaik enerji santrallerinin inşasında öncülerden biriydi.

Almaden'in ilk ince çift camlı modüllerinin geliştirilmesinde ve piyasaya sürülmesinde önemli bir rol oynadı.

2007/2008 gibi erken bir tarihte, Brandenburg'da ilk Alman güneş enerjisi camı üretim tesisini planlamıştı. Ancak Avrupa'daki fotovoltaik endüstrisinin çöküşü ve finansal kriz nedeniyle proje gerçekleştirilemedi.

Dr. Merkle, GridParity AG'nin ve Slovakya'daki AGORA sro şirketine 2023'te 150 MW'a, 2024'ten itibaren ise 450 MW'a kadar kapasiteli bir fotovoltaik modül üretim tesisi inşası konusunda danışmanlık yapıyor.