Сонячне скло – забутий компонент – наступне вузьке місце неминуче

Під час обговорення всього ланцюжка створення вартості фотоелектричних систем постійно ігнорується найважчий за вагою компонент після сонячних елементів: сонячне скло. Мені невідома жодна публікація на сьогодні, в якій би описувалися проблеми, пов'язані із закупівлею великої кількості сонячного скла для виробництва фотоелектричних модулів у гігаватному масштабі з метою реалізації енергетичного переходу.

ЄС потрапляє в небезпечну залежність від Китаю, оскільки ігнорує цей компонент

Європейське виробництво модулів все ще незначне у світовому масштабі, а залежність від Китаю є небезпечною. Німеччина та ЄС хочуть кардинально змінити це та наростити європейські виробничі потужності. Той факт, що це також включає закупівлю сонячного скла, постійно ігнорується. Однак галузь вже стикається з проблемами.

Наприклад, у Словаччині компанія Agora Solar готується ввести в експлуатацію виробничу лінію для модулів потужністю 150 МВт. Однак, виявляється, що важко отримати найважчий компонент – сонячне скло. Пропозиції від європейських та індійських виробників сонячного скла або не були подані, або навіть відкликані через поточний дефіцит газу.

Китайці застосовують цілісний підхід, оскільки виробництво модулів неможливе без сонячного скла, і, як наслідок, для їхніх амбітних цілей розширення фотоелектричної енергетики потрібні гігантські кількості скла. Саме тому німецька компанія Grenzebach ще у 2020 році отримала замовлення з Китаю на понад 160 ліній волочіння скла спеціально для ринку фотоелектричної енергетики (Solarserver, 21 травня 2021 р.). Відтоді вони були поставлені. У Європі існує лише кілька таких ліній, і немає відомих планів щодо подолання цього постійно зростаючого розриву. Німеччина пропонує найкращі у світі технології плавлення, а лідери світового ринку – такі як Sorg та Horn. Франція та Англія також мають чудових постачальників. Lisec в Австрії постачає найкращі системи для покриття та загартування. Ці сонячні системи постачаються до Китаю, а не до Європи.

Те, що так не залишиться, показує статистика патентів. Понад 1000 китайських патентів разюче контрастують з невеликою кількістю європейських. Тут Китай є технологічним лідером і прагне домінувати у виробництві виробничих потужностей у майбутньому.

Будівництво заводу сонячного скла – це величезна інвестиція в розмірі до 100 мільйонів євро для виробничої лінії оптимального розміру з плавильною потужністю 300 тонн на 24 години. Споживання енергії (80% газу) та значний вплив на навколишнє середовище у вигляді CO2 та оксидів азоту призводять до значних зусиль з планування та тривалих процесів отримання дозволів. Таким чином, період від планування до експлуатації виробничого об'єкта сонячного скла становить 3-4 роки. Це довгий час порівняно з шістьма-десятьма місяцями для виробничої лінії фотоелектричних модулів.

Також важливим є 100% надійне постачання газу 24/365, оскільки сучасна технологія виробництва сонячного скла вимагає використання 80% газу для процесів плавлення.

Можна стверджувати, що нам слід купувати сонячне скло в Китаї. Однак це підриває аргумент щодо забезпечення європейського ланцюга поставок та економії на логістичних витратах завдяки європейському виробництву. Це ще більше посилить нашу і без того критичну залежність від Китаю. Зрештою, суттєвою є також серйозна критика щодо того, що виробництво в Китаї відбувається в несприятливих політичних та екологічних умовах. Кілька скляних заводів розташовані в провінції Сіньцзян, репресованому уйгурському регіоні. Оскільки скло становить до 80% ваги стандартного фотоелектричного модуля, його транспортування майже таке ж дороге та трудомістке, як і транспортування готових модулів.

Цілі розширення «Нової європейської сонячної промисловості» є гігантськими та нещодавно були значно переглянуті в бік збільшення у світлі війни в Україні. У більшості випадків розширення виробничих потужностей передбачається відбуватися вздовж усього ланцюжка створення вартості, тобто від кремнію до пластин та елементів і до виробництва модулів. Як не дивно, один вирішальний компонент постійно відсутній у цьому списку та в планах будівництва гігаватних заводів: сонячне скло, необхідне для 99% усіх модулів. Цей незамінний компонент недостатньо доступний у Європі. Наступні аргументи це демонструють:

1. Ультрабіле сонячне скло виготовляється переважно як текстуроване скло за допомогою процесу прокатки. Спеціальні формувальні ролики створюють мікроструктуру з обох боків скла, що відповідає його товщині. Ця структура значною мірою зберігає відбиття всередині скла, що призводить до високого коефіцієнта пропускання світла. Традиційні методи виробництва плоского скла менш підходять для сонячного скла.
2. Наразі максимальне виробництво модулів приблизно 3-4 гігавати можна досягти, використовуючи сонячне скло, вироблене в Європі. До 2021 року номінальна частина скла імпортувалася з Індії та кількох інших країн. Однак Індія потребуватиме скло, вироблене там, для власних гігантських планів виробництва фотоелектричних систем. Тому варто зазначити, що найбільший європейський постачальник сонячного скла, Interfloat, разом зі своїм виробничим заводом GMB Glasmanufaktur Brandenburg у Черніці, був проданий лідеру індійського ринку Borosil у квітні 2022 року (PV Magazine, 25 квітня 2022 року). Враховуючи, що виробничий об'єкт там повністю залежить від безперебійних поставок газу, галузеві експерти були здивовані цим. Окрім ризику переривання поставок російського газу, виробництво, що покриває витрати, можливе лише за сьогоднішніх цін на газ з майже нереально високими цінами продажу виробленого сонячного скла. Borosil, ймовірно, була більше зацікавлена ​​в доступі до ринку, особливо враховуючи, що приблизно через три роки доведеться витратити приблизно 30 мільйонів євро на ймовірний «холодний ремонт» плавильної печі. «Боросіл» має намір збільшити свої виробничі потужності до 2600 тонн на день до 2025 року. Чи будуть заявлені 450 тонн насправді вироблені в Бранденбурзі, питання під питанням. Але навіть цієї кількості буде достатньо лише для виробництва модулів приблизно 2,5 ГВт.
3. Опубліковані ЄС цілі розширення передбачають збільшення європейських виробничих потужностей модулів до 30 ГВт до 2030 року. Ці цілі були ще більше збільшені після вторгнення Росії в Україну. Навіть якщо ефективність модулів покращиться, це призведе до майже десятикратного збільшення попиту на сонячне скло у 2030 році порівняно з 2021 роком. Виникає питання, як буде задоволено цей попит, враховуючи, що наразі нових виробничих потужностей для сонячного скла не видно.
4. Виробництво скла вимагає високих енерговитрат, 80% яких має покриватися природним газом. Виробництво є негнучким, а плавильні печі повинні нагріватися цілодобово, 365 днів на рік. За ціни на газ приблизно 6 євро за МВт, енергія становила приблизно 35% виробничих витрат у 2020 році. 7 березня на спотовому ринку TTF Dutch Future було зафіксовано ціну 211 євро. Хоча ця пікова ціна з того часу впала до 87 євро (27 травня 2022 року), наразі ніхто не очікує, що ціни нижче 50 євро за МВт будуть досягнуті в найближчі роки.
5. Наслідки для європейського виробництва сонячного скла легко підрахувати. Хоча вартість енергії на квадратний метр у 2020 році становила близько 2 євро, шестикратне збільшення збільшить її до 12 євро. Ціна на скло тоді зросте приблизно з 7,80 євро (2021 рік) до 21,50 євро за квадратний метр, або з 14 євро за модуль до майже 39 євро за модуль площею 1,8 квадратного метра. Однак цей розрахунок не враховує значно більшого зростання у разі перебоїв з постачанням або ембарго. Таким чином, сонячні скловарні печі, що працюють на природному газі, в Центральній Європі більше не є економічно вигідними, а нові інвестиції не мають шансів на схвалення.
6. Як можливу альтернативу розглядаються так звані гібридні печі. Гібридна технологія для виробництва скла є переконливою: з максимальним споживанням електроенергії 80% та лише 20% газу можлива економія енергії до 16% та скорочення викидів CO2 на 80% (згідно з публікаціями компанії Sorg – www.sorg.de). Однак слід зазначити, що ці технології були розроблені переважно для тарного скла, і наразі жодного промислового виробничого об'єкта, що використовує цю технологію, не працює.

Цікаво буде подивитися, звідки візьмуться 12 мільйонів квадратних метрів сонячного скла для заводу Enel з виробництва модулів потужністю 3 ГВт на Сицилії, про будівництво якого було оголошено на початку квітня 2022 року. Для заводу знадобляться дві лінії з виробництва сонячного скла, кожна з яких матиме плавильну потужність 200 тонн на день. Enel отримає від Європейської Комісії субсидії в розмірі 118 мільйонів євро на розширення свого існуючого заводу з виробництва елементів та модулів потужністю 200 МВт на Сицилії до виробничої потужності 3 МВт до 2024 року. Це являє собою інвестицію в увесь ланцюжок створення вартості фотоелектричної енергії. Сонячне скло знову стане забутим компонентом.

Ще більш дивним є інший прес-реліз (Photon Newsletter, 21 квітня 2022 р.): Стартап Carbon SAS, що базується в Рош-ла-Мольєр, Франція, оголосив про партнерство з французькою групою ACI. ACI підтримуватиме Carbon у реалізації його планів щодо повністю інтегрованого сонячного заводу у Франції. Виробництво модулів має розпочатися у 2024 році з потужністю 500 мегават. Потім цю потужність планується збільшити до п'яти гігават до 2025 року та до 15-20 гігават до 2030 року. Компанія заявляє, що має намір охопити весь ланцюжок створення вартості, від виробництва злитків до пластин та елементів – IBC та TOPCon.

Вторгнення Росії в Україну гостро загострило питання енергетичної безпеки в Європі. «Один зі способів зміцнити енергетичну незалежність у значній частині Європи — це прискорити розгортання сонячної енергетики та покращити виробничу базу», — повідомляє SolarPower Europe.

На нещодавньому саміті з питань сонячної енергетики в Брюсселі у квітні 2022 року чиновник Європейської комісії зазначив, що виробництво сонячної енергії в Європі необхідно відновити – «будь-що б це не знадобилося».

Однак, нинішній підхід до розвитку європейської сонячної промисловості явно надто недалекоглядний: без урахування сонячного скла, найбільш енергоємного та найважчого компонента, залежність від Китаю як світового лідера ринку сонячного скла зберігатиметься. Поточний оціночний розрив у виробництві сонячного скла в 60% зросте до 90% через плани розширення до кількох гігават.

Ніхто б не подумав виключити необхідну сталь з виробничого ланцюжка автомобілів. Однак саме це робиться під час дослідження ланцюжка створення вартості для виробництва фотоелектричних модулів!

Через високі антидемпінгові мита на сонячне скло з Китаю (митні та антидемпінгові збори до 100%), імпорт з Китаю наразі відіграє менш значну роль. Однак це зміниться, оскільки через брак альтернативних джерел лише Китай зможе постачати необхідні кількості. Антидемпінгову надбавку доведеться сплачувати, що призведе до невигідного становища у вартості фотоелектричних модулів, вироблених у Європі, порівняно з китайськими фотоелектричними модулями, імпортованими без надбавок. Це пояснюється тим, що антидемпінгове мито стягується лише з імпортованого сонячного скла, а не з самих фотоелектричних модулів (які, звичайно, також містять скло).

«Подібно до ситуації з Росією, асиметрія та однобокість залежності Німеччини від Китаю є ключовою проблемою», – сказав президент DIW Марсель Фратцшер. Китай дедалі більше використовує це як важіль впливу проти Німеччини та Європи. Залежність від китайських компонентів (включаючи компоненти BOS та інвертори) становить близько 90%. Ця цифра ще більше зростатиме з розширенням виробництва модулів у Європі.

Саймон Хаґе пише у своїй редакційній статті в Der Spiegel від 28 травня 2022 року: «Вибухове зростання цін на газ і нафту в результаті російського вторгнення в Україну ілюструє, до чого може призвести політика закривання очей – залежність, яку можна виправити лише за рахунок високих економічних витрат. А залежність від Китаю вже більша, ніж від Росії». Це особливо стосується фотоелектричного (PV) сектору. … «ЄС потрібна промислова політика, яка послідовно підтримує розвиток ключових стратегічних галузей промисловості». Звичайно, не політика, яка ігнорує майбутню залежність понад 90% від незамінного компонента сонячного скла.

Еріх Меркле працює у фотоелектричній галузі понад 20 років.

Він був одним із піонерів як у створенні перших виробничих ліній для модулів у Німеччині, так і в будівництві фотоелектричних електростанцій мегаватного діапазону.

Він відіграв ключову роль у розробці та виведенні на ринок перших тонких модулів з подвійним склом компанії Almaden.

Ще у 2007/8 роках він планував будівництво першого німецького заводу з виробництва сонячного скла в Бранденбурзі. Проєкт не було реалізовано через крах фотоелектричної галузі в Європі та фінансову кризу.

Д-р Меркле очолює GridParity AG та консультує AGORA sro у Словаччині з питань будівництва виробничого об'єкта фотоелектричних модулів потужністю до 150 МВт у 2023 році (450 МВт з 2024 року).