Avec l’augmentation de la capacité des modules photovoltaïques, les fournisseurs de verre ont investi dans de nouvelles capacités de production de verre solaire. Comme en Inde et en Chine, de nouvelles installations font leur apparition en Amérique du Nord, avec des particularités uniques pour assurer la compétitivité, comme l'utilisation de matériaux recyclés.
À la mi-mars 2024, la société canadienne Silfab Solar, un fabricant de modules à haut rendement qui envisage de s'étendre en Caroline du Sud, a annoncé qu'elle s'approvisionnerait en verre auprès du recycleur de panneaux photovoltaïques basé aux États-Unis, Solarcycle. Solarcycle prévoit une usine de fabrication de verre solaire de 344 millions de dollars dans l'État américain de Géorgie, alimentée par des matériaux de panneaux recyclés.
"Nous sommes enthousiasmés par le potentiel de croissance de la fabrication solaire nationale en termes de création d'emplois et de développement de la R&D aux États-Unis", a déclaré Rob Vinje, directeur de l'exploitation (COO) de Solarcycle. magazine pv.
Croissance mondiale
Andries Wantenaar, de la société d'information commerciale Rethink Technology Research, a déclaré que « la demande de verre solaire semble robuste. C’est un marché en croissance avec des prix relativement stables. Il a noté une augmentation de 66 % dans tous les secteurs de l'industrie manufacturière solaire chinoise en 2023, et une croissance encore plus rapide en dehors de la Chine, où la production a doublé, passant de 65 GW en 2022 à environ 130 GW en 2023.
« Si vous fabriquez du verre solaire, vous disposez d’un marché très vaste et en croissance très rapide en dehors de la Chine auquel vendre », a déclaré Wantenaar. "Vous ne serez pas coincé dans la situation des fabricants occidentaux de polysilicium, dont les clients sont les fabricants de plaquettes en Chine qui achètent désormais exclusivement aux fabricants chinois de polysilicium à des prix bien inférieurs au coût marginal de production occidental."
Les prix des matériaux en verre sont relativement stables. "Le prix du verre de qualité solaire est tenace depuis au moins une décennie maintenant, car il s'agit d'un produit totalement compris", a déclaré Wantenaar. La mise en garde est que le verre est un produit à forte intensité énergétique, ce qui constitue un facteur de coût important et l’une des raisons pour lesquelles la Chine domine sa production. Wantenaar estime que la Chine détient « environ 90 % » du marché du verre solaire, soit plus que sa part de 80 % dans les modules photovoltaïques.
Deux côtés
Wantenaar estime que le verre représentera une part plus importante des coûts des modules à l'avenir, à mesure que d'autres éléments deviendront plus rentables et que la tendance des modules bifaces, comportant généralement du verre des deux côtés plutôt qu'une façade en verre combinée à une feuille arrière en polymère, s'intensifie.
"Bifacial a récemment dépassé les 50 % de part de marché, si l'on considère la production manufacturière chinoise, et continuera de croître, jusqu'à peut-être 75 % en 2030", a déclaré l'analyste.
Les modules de verre bifacial utilisent généralement deux panneaux de verre de 2 mm, parfois de 1.6 mm, contrairement aux panneaux conventionnels, dotés d'un verre de 3.2 mm. L'utilisation de verre plus fin peut nécessiter différents processus de renforcement thermique, ce qui peut avoir un impact sur la qualité.
La tendance au verre-verre est un sujet sur lequel se penchent les chercheurs du Laboratoire national des énergies renouvelables (NREL) du Département américain de l'énergie (DOE), en ce qui concerne la durabilité des modules.
"Le verre très fin est optimisé pour l'expédition et la logistique, pas nécessairement pour les performances de durabilité sur le terrain", a déclaré Teresa Barnes, qui gère le groupe de fiabilité et de performance du système photovoltaïque au NREL et est responsable du projet Durable Module Materials financé par le DOE. (Duramat).
"Historiquement, les modules photovoltaïques au silicium étaient fabriqués avec du verre de couverture roulé et texturé, tandis que les films minces utilisaient du verre flotté sans antimoine d'une épaisseur de 2 mm ou 3 mm", a déclaré Barnes. « Une solution plus fine est possible, mais c'est plus délicat en raison du processus de trempe thermique. »
Il se pourrait que le verre fabriqué pour le marché nord-américain ait des exigences mécaniques différentes de celles des autres régions.
"Des conditions météorologiques extrêmes, comme la grêle, pourraient signifier que les modules américains auraient besoin d'un verre trempé plus épais", a déclaré Barnes.
Des signaux similaires proviennent également d’Europe.
"La tendance ici est de trouver des niches", a déclaré Martin Zugg, directeur général du fabricant de verre allemand Interfloat, qui appartient à l'indien Borosil. « Il est difficile de trouver une niche, mais nous voyons les fabricants développer de plus en plus de nouveaux marchés de niche, notamment les panneaux résistants à la grêle qui nécessitent un verre plus épais, les modules intégrés au toit et les applications photovoltaïques intégrées au bâtiment. »
Interfloat produit suffisamment de verre solaire texturé à faible teneur en fer et à haute transmission pour 2 GW de modules par an. Elle fabrique du verre d'épaisseurs allant de 2 mm à 6 mm, dans des dimensions conventionnelles ainsi que sur mesure et sur demande spéciale.
L’utilisation de verre plus épais pourrait offrir aux fabricants de verre locaux une opportunité de marché et réduire les coûts liés au transport.
"Le verre est un matériau coûteux à expédier", a déclaré Barnes du NREL. « Les frais de logistique, d'expédition et de stockage sont tous payés par le fabricant de modules photovoltaïques. »
Premier effet solaire
Le géant américain du photovoltaïque à couches minces First Solar augmente sa capacité avec 13 GW de production opérationnelle à compter de septembre 2023 et prévoit une capacité nominale annuelle mondiale de 25 GW en 2026, dont 14 GW aux États-Unis.
Cette trajectoire d’expansion déclenche des investissements dans l’industrie du verre pour lui fournir le verre flotté dont elle a besoin pour ses modules à couches minces. Aux États-Unis, les fabricants NSG Group et Vitro Architectural Glass ont annoncé des contrats et des plans pour des lignes dédiées pour desservir First Solar.
En Inde, où First Solar a récemment inauguré son usine de modules Series 3.3 de 7 GW, le français de matériaux Saint Gobain serait en train de mettre en ligne la production dans une usine de l'État du Tamil Nadu pour approvisionner le constructeur américain.
En novembre 2023, NSG a annoncé qu'elle ajouterait une capacité de verre à revêtement d'oxyde conducteur transparent (TCO) dans l'Ohio pour approvisionner First Solar, prévoyant cette décision au début de 2025. NSG produit du verre à revêtement d'oxyde conducteur transparent (TCO) pour les panneaux photovoltaïques à couches minces depuis plus de 25 ans. .
« Chaque année, le marché de l’énergie solaire prend de plus en plus d’ampleur ; plus de capital, plus de ressources », a déclaré Stephen Weidner, qui dirige les groupes nord-américains de verre architectural et de produits solaires de NSG. "Nous constatons cela à l'échelle mondiale."
Le verre pour l'énergie solaire devient de plus en plus important. "Il est passé de pratiquement rien il y a 10 ans à 10 à 15 % de l'offre totale du marché du verre plat en Amérique du Nord", a déclaré Weidner. « Notre objectif est de grandir avec le marché. Cela signifie que d'ici fin 2024, nous aurons trois lignes float en Amérique du Nord dédiées au segment solaire, deux autres lignes au Vietnam, ainsi qu'une en Malaisie, que nous avons convertie plus tôt au TCO du verre architectural.
Vitro Architecural Glass ajoute également de la capacité aux États-Unis pour fournir First Solar. En octobre 2023, elle a annoncé une extension de son contrat avec First Solar et un projet d'investissement dans une usine en Pennsylvanie, ainsi que dans l'adaptation des installations de verre photovoltaïque existantes. La société a déclaré dans un communiqué qu'elle s'attendait à une « croissance significative » de son activité de verre solaire en raison de l'effet de « nearshoring » aux États-Unis.
Impact de l'IRA
En plus d'influencer First Solar et sa chaîne d'approvisionnement en verre en pleine croissance, des politiques telles que la loi américaine sur la réduction de l'inflation (IRA) stimulent également les investissements dans la fabrication de silicium cristallin, incitant Canadian Premium Sand (CPS), un nouvel entrant canadien, à annoncer un panneau solaire. projet de verre. CPS prévoit construire une usine à Selkirk, au Manitoba, pour produire des couvercles de modules en verre de 1.8 mm à 4 mm dans un volume suffisant pour 6 GW de panneaux solaires par an.
"Nous estimons que la demande en Amérique du Nord en verre à motif solaire atteindra près de 100 GW d'ici 2030, stimulée par la relocalisation de la chaîne d'approvisionnement de fabrication de panneaux solaires aux États-Unis", a déclaré Anshul Vishal, responsable du développement de l'entreprise chez CPS.
L'entreprise a annoncé des accords d'achat avec des sociétés telles que le fabricant de modules suisse Meyer Burger, la société canadienne Heliene et Qcells, propriété du sud-coréen Hanwha. D'autres discussions d'achat avec d'autres clients potentiels de verre solaire à motifs sont en cours, selon Vishal, avec l'intention d'atteindre le statut de contrat à 100 % avant la construction.
Le projet de verre intégré CPS nécessite un investissement de 880 millions CAD (639 millions de dollars) pour installer l'usine et développer un site de sable siliceux. Le plan comprend plusieurs lignes de verre solaire trempé et à motifs, y compris des lignes de revêtement antireflet et anti-salissure, qui seront mises en ligne en 2026.
« Il s'agit d'un projet approuvé par les agences gouvernementales provinciales et fédérales et les permis environnementaux sont en place », a déclaré Vishal. "Nous venons de tester le sable en Europe, ce qui a confirmé que nous serons en mesure d'utiliser des processus simples, peu coûteux et respectueux de l'environnement pour le raffiner selon les spécifications de qualité du verre solaire à motifs."
CPS pourra exploiter le mix énergétique du Manitoba pour produire des émissions à faible émission de CO2-émissions hydroélectriques et éoliennes. Selon Vishal, le fait de se trouver dans la zone de l'Accord de libre-échange nord-américain sur un site situé à trois à quatre jours de route des clients – ce qui permet une expédition plus simple et moins de perturbations potentielles – constitue d'autres avantages liés à l'emplacement.
Un consortium est retenu pour construire l'usine CPS. Il comprend Henry F. Teichmann, un entrepreneur international d'usines de verre basé aux États-Unis ; La société d'ingénierie industrielle basée en France Fives Group ; le fournisseur italien d'équipements de verrerie Bottero ; et deux entreprises canadiennes, Elrus Aggregate Systems, un fournisseur d'équipement de traitement des minéraux ; et PCL Constructors, une entreprise de génie civil.
Verre recyclé
Comme CPS, la centrale prévue pour Solarcycle, vieille de deux ans, a une capacité annuelle avec l'équivalent module de 5 GW à 6 GW de capacité de production – mais en utilisant du verre recyclé. L'utilisation de matériaux recyclés récupérés à partir de panneaux de silicium cristallin en fin de vie signifie que le verre récupéré a la bonne composition chimique. Il s'agit déjà d'un matériau à faible teneur en fer, selon Vinje de Solarcycle, et cela réduira la demande d'énergie et le carbone incorporé.
"Il s'agit de la première usine de verre laminé à faible teneur en fer à être construite sur le marché américain", a déclaré le directeur de l'exploitation. "Nous recevons actuellement des offres de fournisseurs internationaux d'équipements de transformation du verre tandis que les contrats d'ingénierie, de construction et de multiples sous-systèmes sont en cours de négociation avec des fournisseurs basés aux États-Unis."
En cours de réalisation se trouve une ligne de production de verre à motifs de 800 mètres de long avec des segments de traitement à chaud et à froid. Il comprend une construction de four régénératif à feux croisés spécialement conçue qui réutilise les gaz d'échappement pour réduire la consommation de carburant ; équipement de traitement laminé à chaud; ainsi que la découpe, le meulage, la trempe du verre et d'autres étapes de processus à froid nécessaires à la fabrication du verre pour les modules à double et simple verre.
Solarcycle n’est pas le seul fournisseur de verre à chercher à bénéficier de l’utilisation de matériaux recyclés. La société canadienne CPS a également annoncé son intention d'utiliser du calcin de verre recyclé provenant de sources externes dans ses produits, tandis que les sociétés japonaises AGC et Saint Gobain ont également annoncé des projets.
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