Com o aumento da capacidade dos módulos fotovoltaicos, os fornecedores de vidro têm investido em nova capacidade de produção de vidro solar. Tal como na Índia e na China, novas instalações estão a surgir na América do Norte, com novidades únicas para garantir a competitividade, como a utilização de material reciclado.
Em meados de março de 2024, a canadense Silfab Solar, uma fabricante de módulos de alta eficiência com planos de expansão na Carolina do Sul, disse que iria adquirir vidro da recicladora de painéis fotovoltaicos Solarcycle, com sede nos EUA. A Solarcycle está planejando uma fábrica de vidro solar de US$ 344 milhões no estado americano da Geórgia, abastecida com materiais de painéis reciclados.
“Estamos entusiasmados com o potencial de crescimento da fabricação solar doméstica para fornecer empregos e desenvolvimento de P&D nos EUA”, disse Rob Vinje, diretor de operações (COO) da Solarcycle. revista pv.
Crescimento global
Andries Wantenaar, da empresa de inteligência de mercado Rethink Technology Research, disse que “a demanda por vidro solar parece robusta. É um mercado em crescimento com preços relativamente estáveis.” Ele observou um aumento de 66% em todas as partes da indústria de produção solar da China em 2023, e um crescimento ainda mais rápido fora da China, onde a produção duplicou de 65 GW em 2022 para cerca de 130 GW em 2023.
“Se você fabrica vidro solar, você tem um mercado muito grande e em rápido crescimento fora da China para vender”, disse Wantenaar. “Você não ficará preso à situação dos fabricantes ocidentais de polissilício, cujos clientes são os fabricantes de wafers na China, que agora compram dos fabricantes chineses de polissilício exclusivamente a preços bem abaixo do custo marginal de produção ocidental.”
Os preços dos materiais de vidro são relativamente estáveis. “O preço do vidro solar tem sido persistente há pelo menos uma década porque é um produto totalmente planejado”, disse Wantenaar. A ressalva é que o vidro é um produto que consome muita energia, o que representa um forte factor de custo e uma das razões pelas quais a China domina a sua produção. Wantenaar estimou que a China detém “cerca de 90%” do mercado de vidro solar, superior à sua participação de 80% em módulos fotovoltaicos.
Dois lados
Wantenaar acredita que o vidro representará uma parcela maior dos custos dos módulos no futuro, à medida que outros elementos se tornarem mais econômicos e a tendência dos módulos bifaciais, normalmente apresentando vidro em ambos os lados, em vez de uma frente de vidro combinada com uma folha traseira de polímero, se intensificar.
“A Bifacial ultrapassou recentemente a quota de mercado de 50%, olhando para a produção industrial chinesa, e continuará a crescer, talvez para 75% em 2030”, disse o analista.
Os módulos de vidro bifacial normalmente usam dois painéis de vidro de 2 mm, às vezes de 1.6 mm, ao contrário dos painéis convencionais, que apresentam vidro de 3.2 mm. O uso de vidro mais fino pode exigir diferentes processos de fortalecimento térmico e isso pode afetar a qualidade.
A tendência em direção ao vidro-vidro é algo que os pesquisadores do Laboratório Nacional de Energia Renovável (NREL) do Departamento de Energia dos EUA (DOE) estão investigando, em relação à durabilidade do módulo.
“O vidro realmente fino é otimizado para transporte e logística, não necessariamente para desempenho de durabilidade em campo”, disse Teresa Barnes, que gerencia o grupo de confiabilidade fotovoltaica e desempenho do sistema no NREL e atua como chefe do Departamento de Materiais de Módulo Durável financiado pelo DOE. (Duramat) consórcio de pesquisa.
“Historicamente, os módulos fotovoltaicos de silício foram feitos com vidro laminado e texturizado, enquanto o filme fino usou vidro flutuante sem antimônio com espessura de 2 mm ou 3 mm”, disse Barnes. “Mais fino é possível, mas é mais complicado devido ao processo de têmpera térmica.”
Pode ser que o material de vidro fabricado para o mercado norte-americano tenha requisitos mecânicos diferentes dos de outras regiões.
“Condições climáticas extremas, como granizo, podem significar que os módulos dos EUA precisariam de vidro temperado mais espesso”, disse Barnes.
Há também sinais semelhantes vindos da Europa.
“A tendência aqui é encontrar nichos”, disse Martin Zugg, diretor-gerente da fabricante alemã de vidro Interfloat, que é propriedade da indiana Borosil. “É difícil encontrar um nicho, mas vemos fabricantes desenvolvendo cada vez mais novos nichos de mercado, que incluem painéis resistentes ao granizo que exigem vidro mais espesso, módulos integrados no telhado e aplicações fotovoltaicas integradas em edifícios.”
A Interfloat produz vidro solar texturizado com baixo teor de ferro e alta transmissão suficiente para 2 GW de módulos por ano. Fabrica vidros com espessuras que variam de 2 mm a 6 mm, tanto nas dimensões convencionais quanto personalizadas e sob encomenda especial.
A utilização de vidro mais espesso poderia dar aos fabricantes de vidro locais uma oportunidade de mercado e reduzir os custos relacionados com o transporte.
“O vidro é um material caro para transportar”, disse Barnes, do NREL. “Os custos de logística, envio e armazenamento são todos pagos pelo fabricante do módulo fotovoltaico.”
Primeiro efeito solar
A gigante fotovoltaica de película fina com sede nos EUA, First Solar, está expandindo a capacidade com 13 GW de produção operacional em setembro de 2023, e planeja 25 GW de capacidade nominal anual global em 2026, com 14 GW nos Estados Unidos.
Essa trajectória de expansão está a desencadear investimentos na indústria do vidro para lhe fornecer o vidro float de que necessita para os seus módulos de película fina. Nos Estados Unidos, os fabricantes NSG Group e Vitro Architectural Glass anunciaram contratos e planos para linhas dedicadas para atender a First Solar.
Na Índia, onde a First Solar inaugurou recentemente sua fábrica de módulos Série 3.3 de 7 GW, a empresa francesa de materiais Saint Gobain está supostamente colocando a produção online em uma fábrica no estado de Tamil Nadu para abastecer o fabricante americano.
Em novembro de 2023, a NSG disse que adicionaria capacidade de vidro revestido com óxido condutor transparente (TCO) em Ohio para fornecer a First Solar, planejando a mudança no início de 2025. A NSG produz vidro revestido com TCO para PV de película fina há mais de 25 anos. .
“A cada ano o mercado solar é cada vez maior; mais capital, mais recursos”, disse Stephen Weidner, que dirige os grupos norte-americanos de vidro arquitetônico e produtos solares da NSG. “Vemos isso em uma base global.”
O vidro para energia solar está se tornando mais significativo. “Passou de praticamente nada há 10 anos para 10% a 15% da oferta total do mercado de vidro plano na América do Norte”, disse Weidner. “Nosso objetivo é crescer junto com o mercado. Isso significa que até o final de [2024] teremos três linhas flutuantes na América do Norte dedicadas ao segmento solar, mais duas linhas no Vietnã, também uma na Malásia, que convertemos anteriormente em TCO a partir de vidro arquitetônico.”
A Vitro Architecural Glass também está adicionando capacidade nos EUA para fornecer a First Solar. Em outubro de 2023, anunciou uma expansão do seu contrato com a First Solar e um plano para investir numa fábrica na Pensilvânia, bem como na adaptação das instalações de vidro fotovoltaico existentes. A empresa disse em comunicado que espera “crescimento significativo” no negócio de vidro solar devido ao efeito “nearshoring” nos Estados Unidos.
Impacto do IRA
Além de influenciar a First Solar e a sua crescente cadeia de fornecimento de vidro, políticas como a Lei de Redução da Inflação dos EUA (IRA), também estão a estimular o investimento na produção de silício cristalino, fazendo com que a Canadian Premium Sand (CPS), uma nova participante do Canadá, anuncie um painel solar projeto de vidro. A CPS planeja construir uma fábrica em Selkirk, Manitoba, para produzir coberturas de módulos de vidro de 1.8 mm a 4 mm em volume suficiente para 6 GW de painéis solares por ano.
“Estimamos que a demanda na região da América do Norte por vidro com padrão solar atinja quase 100 GW até 2030, impulsionada pela relocalização da cadeia de fornecimento de fabricação de painéis solares nos EUA”, disse Anshul Vishal, que lidera o desenvolvimento corporativo na CPS.
A empresa anunciou acordos de compra com empresas como a fabricante suíça de módulos Meyer Burger, a canadense Heliene e a Qcells, de propriedade da sul-coreana Hanwha. Outras discussões de compra com outros potenciais clientes de vidro solar padronizado estão em andamento, de acordo com Vishal, com planos para atingir 100% do status contratado antes da construção.
O projeto de vidro integrado da CPS precisa de um investimento de CAD 880 milhões (US$ 639 milhões) para instalar a fábrica e desenvolver um local de areia de sílica. O plano inclui várias linhas de vidro solar temperado e estampado, incluindo linhas de revestimento anti-reflexo e anti-sujidade, que estarão online em 2026.
“É um projeto endossado por agências governamentais provinciais e federais e as licenças ambientais estão em vigor”, disse Vishal. “Acabamos de testar o material de areia na Europa, o que confirmou que seremos capazes de usar processos simples, de baixo custo e ambientalmente responsáveis para refiná-lo de acordo com especificações padronizadas de vidro solar.”
CPS será capaz de aproveitar o mix energético de Manitoba para baixo CO2-emissão de hidroeletricidade e energia eólica. Estar na zona do Acordo de Livre Comércio da América do Norte, em um local que fica a três a quatro dias de distância dos clientes por via terrestre – suportando um transporte mais simples e menos interrupções potenciais – são outras vantagens relacionadas à localização, de acordo com Vishal.
Um consórcio é contratado para construir a planta CPS. Inclui Henry F. Teichmann, um empreiteiro internacional de fábrica de vidro com sede nos Estados Unidos; a empresa francesa de engenharia industrial Fives Group; Fornecedor italiano de equipamentos para fabricação de vidro Bottero; e duas empresas canadenses, Elrus Aggregate Systems, fornecedora de equipamentos de processamento mineral; e PCL Constructors, uma empresa de engenharia civil.
Vidro reciclado
Assim como o CPS, a planta planejada para Solarcycle, com dois anos de existência, tem capacidade anual com módulo equivalente a 5 GW a 6 GW de capacidade de geração – mas utilizando vidro reciclado. A utilização de materiais reciclados recuperados de painéis de silício cristalino em fim de vida significa que o vidro recuperado tem a composição química correta. Já é um material com baixo teor de ferro, na opinião de Vinje, da Solarcycle, e isso reduzirá a demanda de energia e o carbono incorporado.
“É a primeira fábrica de vidro laminado com baixo teor de ferro a ser construída no mercado dos EUA”, disse o COO. “Atualmente, estamos recebendo ofertas de fornecedores internacionais de equipamentos de processamento de vidro, enquanto os contratos de engenharia, construção e múltiplos subsistemas estão sendo negociados com fornecedores sediados nos EUA.”
Em obras está uma linha de produção de vidro estampado de 800 metros de comprimento com segmentos de processamento a quente e a frio. Inclui uma construção de forno regenerativo de fogo cruzado especialmente projetada que reutiliza gases de exaustão para reduzir o consumo de combustível; equipamento de processamento laminado a quente; e o corte, retificação, têmpera de vidro e outras etapas do processo final a frio necessárias para fabricar vidro para módulos de vidro duplo e único.
A Solarcycle não é o único fornecedor de vidro que procura beneficiar da utilização de material reciclado. A CPS do Canadá também disse que planeja usar casco de vidro reciclado de fontes externas em seus produtos, enquanto empresas como a AGC do Japão e a Saint Gobain também anunciaram projetos.
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