EE.UU. y Canadá aumentan sus planes de vidrio solar

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De pv magazine 05/24

A mediados de marzo de 2024, la canadiense Silfab Solar, fabricante de módulos de alta eficiencia con planes de expansión en Carolina del Sur, anunció que se abastecería de vidrio del reciclador de paneles fotovoltaicos estadounidense Solarcycle. Solarcycle tiene prevista una fábrica de vidrio solar de 344 millones de dólares en el estado norteamericano de Georgia, que se abastecerá de materiales reciclados de paneles.

“Estamos entusiasmados con el potencial de crecimiento de la fabricación nacional de energía solar para crear puestos de trabajo y desarrollar la I+D en Estados Unidos”, declaró Rob Vinje, director de operaciones de Solarcycle, a pv magazine.

Crecimiento mundial
Andries Wantenaar, de la empresa de estudios de mercado Rethink Technology Research, afirma que “la demanda de vidrio solar parece sólida. Es un mercado en crecimiento con precios relativamente estables”. Señaló un aumento del 66% en cada parte de la industria de fabricación solar de China en 2023, y un crecimiento aún más rápido fuera de China, donde la producción se duplicó de 65 GW en 2022, a alrededor de 130 GW en 2023.

“Si fabricas vidrio solar, tienes un mercado muy grande y de rápido crecimiento fuera de China al que vender”, dijo Wantenaar. “No estarás atrapado en la situación de los fabricantes occidentales de polisilicio, cuyos clientes son los fabricantes de obleas de China, que ahora compran exclusivamente a los fabricantes chinos de polisilicio a precios muy inferiores al costo marginal de producción occidental”.

Los precios de los materiales de vidrio son relativamente estables. “El precio del vidrio de grado solar ha sido obstinado durante al menos una década porque es un producto totalmente figurado”, dijo Wantenaar. La salvedad es que el vidrio es un producto que consume mucha energía, lo que supone un fuerte factor de costo, y una de las razones por las que China domina su producción. Wantenaar calcula que China posee “alrededor del 90%” del mercado del vidrio solar, por encima de su cuota del 80% en módulos fotovoltaicos.

Dos caras
Wantenaar cree que el vidrio representará una parte mayor del costo de los módulos en el futuro, a medida que otros elementos se vuelvan más rentables y se intensifique la tendencia de los módulos bifaciales, que suelen tener vidrio en ambas caras en lugar de un frontal de vidrio combinado con una lámina posterior de polímero.

“Los módulos bifaciales han superado recientemente el 50% de cuota de mercado en China y seguirán creciendo hasta alcanzar el 75% en 2030”, afirma el analista.

Los módulos de vidrio bifacial suelen utilizar dos paneles de vidrio de 2 mm, a veces 1,6 mm, a diferencia de los paneles convencionales, que presentan un vidrio de 3,2 mm. El uso de vidrio más fino puede requerir procesos de termoendurecimiento distintos, lo que puede repercutir en la calidad.

Los investigadores del Laboratorio Nacional de Energías Renovables (NREL) del Departamento de Energía de EE.UU. (DOE) están estudiando la tendencia a utilizar vidrio más fino en relación con la durabilidad de los módulos.

“El vidrio realmente fino está optimizado para el transporte y la logística, pero no necesariamente para la durabilidad sobre el terreno”, explica Teresa Barnes, que dirige el grupo de fiabilidad y rendimiento de sistemas fotovoltaicos del NREL y dirige el consorcio de investigación Durable Module Materials (Duramat), financiado por el DOE.

“Históricamente, los módulos fotovoltaicos de silicio se han fabricado con vidrio de cubierta laminado y texturizado, mientras que la película fina ha utilizado vidrio flotado sin antimonio con un grosor de 2 mm o 3 mm”, explica Barnes. “Es posible hacerlo más fino, pero es más complicado debido al proceso de templado térmico”.

Es posible que el material de vidrio fabricado para el mercado norteamericano tenga requisitos mecánicos diferentes a los de otras regiones.

“Las condiciones meteorológicas extremas, como el granizo, podrían hacer que los módulos estadounidenses necesitaran un vidrio templado más grueso”, explica Barnes.

Desde Europa también llegan señales similares.

“La tendencia aquí es encontrar nichos”, afirma Martin Zugg, Director General del fabricante alemán de vidrio Interfloat, propiedad de la india Borosil. “Es difícil encontrar un nicho, pero vemos que los fabricantes desarrollan cada vez más nuevos nichos de mercado, que incluyen paneles resistentes al granizo que requieren un vidrio más grueso, módulos integrados en tejados y aplicaciones fotovoltaicas integradas en edificios”.

Interfloat produce suficiente vidrio solar texturado con bajo contenido en hierro y alta transmisión para 2 GW de módulos al año. Fabrica vidrio con espesores comprendidos entre 2 y 6 mm, en dimensiones convencionales, personalizadas y especiales.

El uso de vidrio más grueso podría dar a los fabricantes locales una oportunidad de mercado y reducir los costos relacionados con el transporte.

 “El vidrio es un material caro de transportar”, explica Barnes, del NREL. “Los costos de logística, transporte y almacenamiento corren a cargo del fabricante del módulo fotovoltaico”.

Efecto First Solar
El gigante estadounidense de la fotovoltaica de capa fina First Solar está ampliando su capacidad con 13 GW de producción operativa a partir de septiembre de 2023, y planea alcanzar los 25 GW de capacidad nominal anual global en 2026, con 14 GW en Estados Unidos.

Esa trayectoria de expansión está disparando la inversión de la industria del vidrio para suministrarle el vidrio flotado que necesita para sus módulos de capa fina. En Estados Unidos, los fabricantes NSG Group y Vitro Architectural Glass han anunciado contratos y planes de líneas exclusivas para atender a First Solar.

En la India, donde First Solar inauguró recientemente su planta de módulos Series 7 de 3,3 GW, la empresa francesa de materiales Saint Gobain habría puesto en marcha la producción en una planta del estado de Tamil Nadu para abastecer al fabricante estadounidense.

En noviembre de 2023, NSG dijo que añadiría capacidad de vidrio recubierto de óxido conductor transparente (TCO) en Ohio para suministrar a First Solar, planificando el traslado a principios de 2025. NSG lleva más de 25 años produciendo vidrio recubierto de TCO para fotovoltaica de capa fina.

“Cada año, el mercado solar es más y más grande; más capital, más recursos”, dijo Stephen Weidner, que dirige los grupos norteamericanos de vidrio arquitectónico y productos solares de NSG. “Lo vemos a escala mundial”.

El vidrio para la energía solar es cada vez más importante. “Ha pasado de prácticamente nada hace 10 años, a representar entre el 10% y el 15% del suministro total del mercado del vidrio plano en Norteamérica”, dijo Weidner. “Nuestro objetivo es crecer con el mercado. Eso significa que para finales de [2024] tendremos tres líneas de flotación en Norteamérica dedicadas al segmento solar, otras dos líneas en Vietnam, también una en Malasia, que convertimos antes a TCO desde vidrio arquitectónico”.

Vitro Architecural Glass también está añadiendo capacidad en EE.UU. para suministrar a First Solar. En octubre de 2023, anunció una ampliación de su contrato con First Solar y un plan para invertir en una planta en Pensilvania, así como en la adaptación de las instalaciones de vidrio fotovoltaico existentes. La empresa dijo en un comunicado que esperaba un “crecimiento significativo” en el negocio del vidrio solar debido al efecto “nearshoring” en Estados Unidos.

Impacto de la IRA
Además de influir en First Solar y en su creciente cadena de suministro de vidrio, políticas como la Ley estadounidense de Reducción de la Inflación (IRA) también están estimulando la inversión en la fabricación de silicio cristalino, lo que ha llevado a Canadian Premium Sand (CPS), un nuevo operador de Canadá, a anunciar un proyecto de vidrio para paneles solares. CPS planea construir una fábrica en Selkirk (Manitoba) para producir cubiertas de vidrio para módulos de 1,8 mm a 4 mm en volumen suficiente para 6 GW de paneles solares al año.

Según Anshul Vishal, responsable de desarrollo corporativo de CPS, “estimamos que la demanda de vidrio para patrones solares en la región de Norteamérica alcanzará casi los 100 GW en 2030, impulsada por la deslocalización de la cadena de suministro de fabricación de paneles solares en Estados Unidos”.

La empresa anunció acuerdos de compra con fabricantes de módulos como el suizo Meyer Burger, el canadiense Heliene y Qcells, propiedad de la surcoreana Hanwha. Según Vishal, ya se han iniciado conversaciones con otros posibles clientes de vidrio solar estampado, y se prevé alcanzar el 100% de los contratos antes de la construcción.

El proyecto de vidrio integrado de CPS requiere una inversión de 880 millones de CAD (639 millones de dólares) para instalar la planta y desarrollar un emplazamiento de arena de sílice. El plan incluye múltiples líneas de vidrio solar templado y estampado, incluidas líneas de revestimiento antirreflectante y antisuciedad, que estarán en línea en 2026.

“Se trata de un proyecto respaldado tanto por organismos gubernamentales provinciales como federales, y ya contamos con los permisos medioambientales”, afirma Vishal. “Acabamos de someter el material arenoso a pruebas en Europa, que confirmaron que podremos utilizar procesos sencillos, de bajo costo y respetuosos con el medio ambiente para refinarlo hasta obtener especificaciones de calidad de vidrio solar estampado”.

CPS podrá aprovechar el mix energético de Manitoba para obtener energía hidroeléctrica y eólica de bajas emisiones de CO2. Según Vishal, la ubicación en la zona del Tratado de Libre Comercio de América del Norte, a tres o cuatro días por tierra de los clientes, facilita el transporte y reduce las posibles interrupciones.

Un consorcio ha sido contratado para construir la planta de CPS. En él participan Henry F. Teichmann, contratista internacional de plantas de vidrio con sede en Estados Unidos; la empresa de ingeniería industrial Fives Group, con sede en Francia; el proveedor italiano de equipos de fabricación de vidrio Bottero; y dos empresas canadienses: Elrus Aggregate Systems, proveedor de equipos de procesamiento de minerales; y PCL Constructors, empresa de ingeniería civil.

Vidrio reciclado
Al igual que CPS, la planta prevista para Solarcycle, de dos años de antigüedad, tiene una capacidad anual con el equivalente en módulos de entre 5 GW y 6 GW de capacidad de generación, pero utilizando vidrio reciclado. Utilizar materiales reciclados recuperados de paneles de silicio cristalino al final de su vida útil significa que el vidrio recuperado tiene la composición química adecuada. En opinión de Vinje, de Solarcycle, se trata de un material con bajo contenido en hierro, lo que reducirá la demanda de energía y las emisiones de carbono.

“Es la primera planta de vidrio laminado con bajo contenido en hierro que se construye en el mercado estadounidense”, afirma el director de operaciones. “Actualmente estamos recibiendo ofertas de proveedores internacionales de equipos de procesamiento de vidrio, mientras se negocian los contratos de ingeniería, construcción y múltiples subsistemas con proveedores radicados en EE.UU.”.

Se está construyendo una línea de producción de vidrio impreso de 800 metros de longitud con segmentos de procesamiento en frío y en caliente. Incluye la construcción de un horno regenerativo de combustión cruzada especialmente diseñado que reutiliza los gases de escape para reducir el consumo de combustible; equipos de procesamiento de laminado en caliente; y el corte, esmerilado, templado del vidrio y otros pasos del proceso final en frío necesarios para fabricar vidrio para módulos de vidrio doble y simple.

Solarcycle no es el único proveedor de vidrio que quiere beneficiarse del uso de material reciclado. La canadiense CPS también ha declarado que tiene previsto utilizar vidrio reciclado de fuentes externas en sus productos, mientras que empresas como las japonesas AGC y Saint Gobain también han anunciado proyectos.

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