Mit der zunehmenden Kapazitätserweiterung bei PV-Modulen haben Glaslieferanten in neue Produktionskapazitäten für Solarglas investiert. Wie in Indien und China entstehen auch in Nordamerika neue Anlagen, die einzigartige Merkmale aufweisen, um die Wettbewerbsfähigkeit zu sichern, beispielsweise durch die Verwendung von Recyclingmaterial.
Mitte März 2024 gab das kanadische Unternehmen Silfab Solar, ein Hersteller hocheffizienter Module mit Expansionsplänen nach South Carolina, bekannt, dass es Glas vom US-amerikanischen PV-Panel-Recycler Solarcycle beziehen werde. Solarcycle plant eine 344 Millionen Dollar teure Solarglasfabrik im US-Bundesstaat Georgia, die mit recycelten Panelmaterialien beliefert wird.
„Wir sind begeistert über das Potenzial des Wachstums der inländischen Solarproduktion, das Arbeitsplätze und F&E-Entwicklung in den USA schafft“, sagte Rob Vinje, Chief Operating Officer (COO) von Solarcycle. pv magazine.
Globales Wachstum
Andries Wantenaar vom Marktforschungsunternehmen Rethink Technology Research sagte, dass „die Nachfrage nach Solarglas robust aussieht. Es ist ein wachsender Markt mit relativ stabilen Preisen.“ Er stellte einen Anstieg von 66 % in allen Bereichen der chinesischen Solarindustrie im Jahr 2023 fest, und ein noch schnelleres Wachstum außerhalb Chinas, wo sich die Produktion von 65 GW im Jahr 2022 auf rund 130 GW im Jahr 2023 verdoppeln wird.
„Wenn Sie Solarglas herstellen, haben Sie einen sehr großen und sehr schnell wachsenden Markt außerhalb Chinas, auf dem Sie verkaufen können“, sagte Wantenaar. „Sie bleiben nicht in der Situation westlicher Polysiliziumhersteller stecken, deren Kunden die Waferhersteller in China sind, die jetzt ausschließlich von chinesischen Polysiliziumherstellern zu Preisen kaufen, die weit unter den westlichen Grenzkosten der Produktion liegen.“
Die Preise für Glasmaterialien sind relativ stabil. „Der Preis für Solarglas ist seit mindestens einem Jahrzehnt hartnäckig, weil es ein völlig ausgereiftes Produkt ist“, sagte Wantenaar. Der Vorbehalt ist, dass Glas ein energieintensives Produkt ist, was einen starken Kostenfaktor darstellt und ein Grund dafür ist, warum China seine Produktion dominiert. Wantenaar schätzt, dass China „rund 90 Prozent“ des Solarglasmarktes hält, was höher ist als sein Anteil von 80 Prozent bei Photovoltaikmodulen.
Zwei Seiten
Wantenaar ist davon überzeugt, dass Glas künftig einen größeren Anteil der Modulkosten ausmachen wird, da andere Elemente kosteneffizienter werden und sich der Trend zu bifazialen Modulen, die typischerweise beidseitig Glas anstelle einer Glasfront in Kombination mit einer Polymerrückseite aufweisen, verstärkt.
„Bei Betrachtung der chinesischen Produktionsleistung hat der bifaziale Marktanteil vor Kurzem die Marke von 50 Prozent überschritten und wird weiter wachsen, auf möglicherweise 75 Prozent im Jahr 2030“, sagte der Analyst.
Bei bifazialen Glasmodulen werden normalerweise zwei 2 mm dicke Glasscheiben verwendet, manchmal auch 1.6 mm, im Gegensatz zu herkömmlichen Paneelen, die 3.2 mm dickes Glas aufweisen. Die Verwendung von dünnerem Glas kann andere Wärmehärtungsprozesse erfordern, was sich auf die Qualität auswirken kann.
Der Trend zu Glas-Glas ist etwas, das Forscher am National Renewable Energy Laboratory (NREL) des US-Energieministeriums (DOE) im Hinblick auf die Haltbarkeit von Modulen untersuchen.
„Das wirklich dünne Glas ist für den Transport und die Logistik optimiert, nicht unbedingt für die Haltbarkeit im Feld“, sagt Teresa Barnes, die die Gruppe für PV-Zuverlässigkeit und Systemleistung beim NREL leitet und als Leiterin des vom Energieministerium finanzierten Forschungskonsortiums Durable Module Materials (Duramat) fungiert.
„Bislang wurden Silizium-PV-Module mit gewalztem und strukturiertem Deckglas hergestellt, während für Dünnschichtmodule antimonfreies Floatglas mit einer Dicke von 2 mm oder 3 mm verwendet wurde“, sagte Barnes. „Dünner ist möglich, aber aufgrund des Wärmehärtungsprozesses ist es schwieriger.“
Es ist möglich, dass an Glasmaterial für den nordamerikanischen Markt andere mechanische Anforderungen gestellt werden als an Glasmaterial für andere Regionen.
„Extremwetterereignisse wie Hagel könnten bedeuten, dass US-Module dickeres gehärtetes Glas benötigen würden“, sagte Barnes.
Auch aus Europa kommen ähnliche Signale.
„Der Trend geht hier dahin, Nischen zu finden“, sagt Martin Zugg, Geschäftsführer des deutschen Glasherstellers Interfloat, der zum indischen Konzern Borosil gehört. „Es ist schwer, eine Nische zu finden, aber wir sehen, dass die Hersteller immer mehr neue Nischenmärkte erschließen, darunter hagelresistente Paneele, die dickeres Glas erfordern, dachintegrierte Module und gebäudeintegrierte Photovoltaik-Anwendungen.“
Interfloat produziert jährlich genug eisenarmes, hochtransparentes strukturiertes Solarglas für 2 GW Module. Das Glas wird in Dicken von 2 mm bis 6 mm hergestellt, sowohl in konventionellen als auch in kundenspezifischen und auf Sonderwunsch gefertigten Abmessungen.
Die Verwendung von dickerem Glas könnte lokalen Glasherstellern Marktchancen eröffnen und die Transportkosten senken.
„Glas ist ein teures Material für den Transport“, sagte Barnes vom NREL. „Logistikkosten, Versand und Lagerung werden alle vom Hersteller der PV-Module getragen.“
Erster Sonneneffekt
Der in den USA ansässige Dünnschicht-Photovoltaik-Riese First Solar erweitert seine Kapazität um 13 GW Betriebsleistung ab September 2023 und plant, bis 25 eine weltweite Nennleistung von 2026 GW zu erreichen, davon 14 GW in den USA.
Dieser Expansionskurs löst Investitionen in der Glasindustrie aus, um das für die Dünnschichtmodule benötigte Floatglas zu liefern. In den USA haben die Hersteller NSG Group und Vitro Architectural Glass Verträge und Pläne für eigene Produktionslinien zur Belieferung von First Solar angekündigt.
In Indien, wo First Solar kürzlich seine 3.3-GW-Modulfabrik der Serie 7 eingeweiht hat, nimmt der französische Werkstoffkonzern Saint Gobain Berichten zufolge die Produktion in einem Werk im Bundesstaat Tamil Nadu in Betrieb, um den amerikanischen Hersteller zu beliefern.
Im November 2023 gab NSG bekannt, dass es seine Kapazitäten für transparentes leitfähiges Oxid (TCO)-beschichtetes Glas in Ohio erweitern werde, um First Solar zu beliefern. Der Umzug ist für Anfang 2025 geplant. NSG produziert seit mehr als 25 Jahren TCO-beschichtetes Glas für Dünnschicht-PV.
„Der Solarmarkt wird jedes Jahr größer; mehr Kapital, mehr Ressourcen“, sagt Stephen Weidner, der die nordamerikanischen Architekturglas- und Solarproduktgruppen von NSG leitet. „Wir sehen das auf globaler Ebene.“
Glas für Solaranlagen wird immer wichtiger. „Es ist von praktisch nichts vor 10 Jahren auf 10 bis 15 Prozent des Gesamtangebots des Flachglasmarktes in Nordamerika gestiegen“, sagte Weidner. „Unser Ziel ist es, mit dem Markt zu wachsen. Das bedeutet, dass wir bis Ende [2024] drei Floatglaslinien in Nordamerika haben werden, die ausschließlich dem Solarsegment gewidmet sind, zwei weitere Linien in Vietnam und eine in Malaysia, die wir zuvor von Architekturglas auf TCO umgestellt haben.“
Vitro Architecural Glass erweitert auch seine Kapazitäten in den USA, um First Solar zu beliefern. Im Oktober 2023 kündigte das Unternehmen eine Ausweitung seines Vertrags mit First Solar und einen Plan zur Investition in ein Werk in Pennsylvania sowie zur Anpassung bestehender PV-Glasanlagen an. Das Unternehmen erklärte in einer Erklärung, dass es aufgrund des „Nearshoring“-Effekts in den USA ein „signifikantes Wachstum“ im Solarglasgeschäft erwarte.
Auswirkungen der IRA
Neben dem Einfluss auf First Solar und seine wachsende Glaslieferkette kurbeln auch politische Maßnahmen wie der US Inflation Reduction Act (IRA) Investitionen in die Herstellung von kristallinem Silizium an. Canadian Premium Sand (CPS), ein neuer Marktteilnehmer aus Kanada, hat daraufhin ein Solarpanel-Glasprojekt angekündigt. CPS plant den Bau einer Fabrik in Selkirk, Manitoba, um 1.8 mm bis 4 mm starke Glasmodulabdeckungen in ausreichender Menge für 6 GW Solarpanels pro Jahr herzustellen.
„Wir gehen davon aus, dass die Nachfrage nach Solarstrukturglas in Nordamerika bis 100 fast 2030 GW erreichen wird, bedingt durch die Rückverlagerung der Lieferkette für die Herstellung von Solarmodulen in die USA“, sagte Anshul Vishal, Leiter der Unternehmensentwicklung bei CPS.
Das Unternehmen gab Abnahmevereinbarungen mit Unternehmen wie dem Schweizer Modulhersteller Meyer Burger, dem kanadischen Unternehmen Heliene und Qcells bekannt, das zum südkoreanischen Unternehmen Hanwha gehört. Weitere Abnahmegespräche mit anderen potenziellen Kunden für strukturiertes Solarglas sind laut Vishal im Gange, und es ist geplant, vor Baubeginn einen 100-prozentigen Vertragsstatus zu erreichen.
Das integrierte Glasprojekt von CPS erfordert Investitionen von 880 Millionen CAD (639 Millionen USD), um das Werk zu errichten und einen Standort für Quarzsand zu entwickeln. Der Plan umfasst mehrere Linien für gehärtetes und gemustertes Solarglas, darunter Linien für Antireflex- und Antischmutzbeschichtungen, die 2026 online gehen sollen.
„Das Projekt wird sowohl von den Provinz- als auch von den Bundesbehörden unterstützt und die Umweltgenehmigungen liegen vor“, sagte Vishal. „Wir haben das Sandmaterial gerade in Europa testen lassen, was bestätigt hat, dass wir es mit einfachen, kostengünstigen und umweltverträglichen Verfahren auf die Spezifikationen für strukturiertes Solarglas aufbereiten können.“
CPS wird den Energiemix Manitobas für CO2-arme2-Emissionen durch Wasserkraft und Windkraft. Die Lage in der nordamerikanischen Freihandelszone und die Lage an einem Standort, der drei bis vier Tage über Land von den Kunden entfernt ist – was den Versand vereinfacht und weniger potenzielle Störungen ermöglicht – sind laut Vishal weitere standortbezogene Vorteile.
Mit dem Bau der CPS-Anlage wurde ein Konsortium beauftragt. Zu ihm gehören Henry F. Teichmann, ein international tätiger Glasanlagenbauer mit Sitz in den USA, das in Frankreich ansässige Industrietechnikunternehmen Fives Group, der italienische Glasherstellungsanlagenlieferant Bottero sowie zwei kanadische Firmen: Elrus Aggregate Systems, ein Anbieter von Anlagen zur Mineralverarbeitung, und PCL Constructors, ein Tiefbauunternehmen.
Recyceltes Glas
Wie CPS hat auch das für das zwei Jahre alte Solarcycle geplante Kraftwerk eine Jahreskapazität von 5 bis 6 GW Modulleistung – allerdings unter Verwendung von Recyclingglas. Die Verwendung von Recyclingmaterial aus kristallinen Silizium-Modulen am Ende ihrer Lebensdauer bedeutet, dass das wiedergewonnene Glas die richtige chemische Zusammensetzung hat. Es ist bereits ein eisenarmes Material, wie Vinje von Solarcycle es sieht, und das wird den Energiebedarf und den gebundenen Kohlenstoff reduzieren.
„Es ist die erste Anlage für Walzglas mit niedrigem Eisengehalt, die auf dem US-Markt gebaut wird“, sagte der COO. „Wir erhalten derzeit Angebote von internationalen Anbietern von Glasverarbeitungsanlagen, während die Verträge für Engineering, Bau und mehrere Subsysteme mit US-amerikanischen Anbietern ausgehandelt werden.“
In der Anlage befindet sich eine 800 Meter lange Produktionslinie für Ornamentglas mit Heiß- und Kaltverarbeitungssegmenten. Sie umfasst eine speziell entwickelte regenerative Ofenkonstruktion mit Querfeuerung, die Abgase wiederverwendet, um den Brennstoffverbrauch zu senken; Warmwalzverarbeitungsgeräte sowie das Schneiden, Schleifen, Glashärten und andere Kaltendprozessschritte, die zur Herstellung von Glas für Doppel- und Einzelglasmodule erforderlich sind.
Solarcycle ist nicht der einzige Glaslieferant, der von der Verwendung von Recyclingmaterial profitieren möchte. Auch das kanadische Unternehmen CPS hat angekündigt, in seinen Produkten recyceltes Glasbruch aus externen Quellen verwenden zu wollen. Auch japanische Unternehmen wie AGC und Saint Gobain haben Projekte angekündigt.
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Quelle aus pv Magazin
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