Reconstruyendo la cadena de suministro solar de Europa

Europa se ha comprometido a ser una sociedad climáticamente neutral para 2050.1"Estrategia a largo plazo 2050", sitio web de la Comisión Europea. Este es un objetivo ambicioso, que se ha visto complicado por la crisis energética y el conflicto de Ucrania, así como por los esfuerzos para reemplazar la importación de gas ruso.

Este artículo es un esfuerzo de colaboración de Alberto Bettoli, Tomas Nauclér, Thomas Nyheim, Andreas Schlosser y Christian Staudt que representan los puntos de vista de la práctica de energía eléctrica y gas natural de McKinsey.

Europa está planeando un gran aumento de la electricidad basada en energía solar fotovoltaica (FV) para hacer frente a sus desafíos energéticos, que incluyen cumplir sus ambiciones climáticas, gestionar una gran parte de su electrificación, descarbonizar la red eléctrica y volverse menos dependiente de los demás. . Como parte de su "estrategia de energía solar de la UE", la región ha anunciado un objetivo de 750 GWDC de capacidad instalada de energía solar fotovoltaica para 2030, frente a los 224 GW de capacidad instalada en 2022 (Gráfico 1). Esto supone un salto considerable en las instalaciones anuales, pasando de unos 26 GW en 2021 a unos 70 GW al año en la segunda mitad de esta década. Solo Alemania tiene como objetivo instalar 215 GW para 2030, agregando 160 GW de nueva capacidad además de los 58 GW actuales, casi escalando el mercado por un factor de cuatro. 2 Perspectiva del mercado global para la energía solar 2022-2026, SolarPower Europe, mayo de 2022

Con estas ambiciones en su lugar, Europa mantendría su posición como uno de los principales mercados de energía solar fotovoltaica del mundo, junto con China, India y Estados Unidos.

Esta ambición se enfrenta a un riesgo potencial de resiliencia de la oferta: Europa actualmente depende casi por completo de las importaciones de un país para los paneles solares fotovoltaicos que necesita. China domina la cadena de suministro de energía solar fotovoltaica con casi el 95 por ciento de la producción mundial de obleas (Gráfico 2). Es el hogar de las cinco principales empresas en cada paso de la cadena de valor, excepto Wacker Chemie EG de Alemania en polisilicio de grado fotovoltaico.3Max Hall, "Wacker cae al cuarto lugar en el ranking mundial de polisilicio", PV Magazine, 27 de abril de 2022

La expansión de la industria solar fotovoltaica de China ha sido rápida: de cero a 300 GW de capacidad en unos 15 años. Las empresas fotovoltaicas, en muchos aspectos, hoy dominan tanto la fabricación a escala como la implementación de nuevas tecnologías, lo que respalda los principales ecosistemas de energía solar fotovoltaica construidos alrededor de los centros de la industria. Las empresas especializadas ofrecen de todo, desde extractores de lingotes hasta sierras de hilo diamantado y vidrio solar fotovoltaico hasta marcos de aluminio. De esta manera, la industria china de energía solar fotovoltaica ha convertido a la tecnología en la fuente de energía renovable más barata en muchos mercados. Debido a los aumentos de precios recientes (debido a los efectos de la pandemia de COVID-19 y los cuellos de botella en la cadena de suministro), el precio de la energía solar fotovoltaica solo bajó en una dirección. El costo nivelado de la energía (LCOE), una medida del costo de por vida de la energía solar fotovoltaica, incluidos los gastos de capital y operativos, ha caído un 80 por ciento desde 2010.6 Costos de generación de energía renovable en 2019, Agencia Internacional de Energía Renovable, 2020.

Si bien los mercados europeos han disfrutado de los beneficios de la caída de los costos de la energía solar fotovoltaica, el contexto geopolítico está evolucionando. El conflicto de Ucrania ha expuesto el riesgo de depender de las importaciones para obtener energía crítica, y Europa se está volviendo cada vez más sensible a los posibles riesgos de la cadena de suministro de productos solares fotovoltaicos. Las preocupaciones laborales en la producción de polisilicio han creado preocupaciones adicionales para los clientes europeos, particularmente con respecto a cuestiones de ESG y derechos humanos.

En respuesta a estos crecientes desafíos, la UE ha comenzado su estrategia de energía solar fotovoltaica para restablecer una industria de fabricación fotovoltaica viable, con el Comisario de Energía de la UE afirmando que la UE hará "lo que sea necesario" para tener éxito.7 "Discurso principal del Comisario de Energy Kadri Simson at Solar Power Summit", Comisión Europea, 31 de marzo de 2022. A la luz de esto, la Comisión lanzó formalmente la Alianza de la Industria Solar Fotovoltaica en diciembre de 2022 para desarrollar un ecosistema europeo de energía solar fotovoltaica que asegurará y diversificará los suministros de energía solar. productos fotovoltaicos. La UE ya ha definido un objetivo de 30 GW al año de fabricación fotovoltaica en toda la cadena de suministro para 2025.8 "La Comisión inicia el trabajo en una alianza europea de la industria solar fotovoltaica", Comisión Europea, 11 de octubre de 2022.

Pero, en realidad, ¿qué requerirá esto? ¿Pueden las empresas europeas ser realmente competitivas con los líderes de la industria?

Aunque actualmente es pequeña, la industria solar fotovoltaica europea no tiene que empezar completamente desde cero (Anexo 3). Europa tiene entre 6 y 8 GW de capacidad de módulos, y aproximadamente 1 GW de capacidad de células y 2 GW de obleas; sin embargo, esto sigue siendo menos del 1 por ciento de la capacidad global.9 "Mapa de fabricación solar de la UE", SolarPower EU, noviembre de 2022 Wacker en Alemania es la única empresa global europea entre las cinco principales con aproximadamente 20 GW de producción de polisilicio en Europa.10Neil Ford, "Los proveedores solares de la UE piden ayuda mientras los EE.

Muchas empresas europeas han comenzado a crecer o tienen planes de expansión en marcha. En Turquía, Kalyon PV ha impulsado su instalación integrada de lingote a módulo de 1,2 GW. y, con el tiempo, células tándem (células fotovoltaicas tradicionales basadas en polisilicio acopladas con las llamadas células solares fotovoltaicas de perovskita), con una hoja de ruta hacia una eficiencia de célula superior al 30 por ciento.12 "3Sun gigafactory", Enel. De manera similar, Meyer Burger en Suiza, el antiguo fabricante de equipos, apunta a 4,2 GW para 2025 (también utilizando tecnología de celdas HJT), y los productores noruegos de lingotes y obleas, NorSun y Norwegian Crystals, planean alrededor de 4 GW de nueva capacidad.13"Meyer Burger escalando la fabricación solar: presentación corporativa", Meyer Burger, noviembre de 2021; "NorSun-wafers primero en el mundo en recibir la declaración ambiental de producto que certifica su baja huella de CO2", NorSun, 4 de febrero de 2021; Emiliano Bellini, "Norwegian Crystals procede with 6 GW PV ingot planes", PV Magazine, 7 de septiembre de 2022. Las empresas de nuevas tecnologías como Nexwafe y Oxford PV también aspiran a tener capacidades del tamaño de GW para 2024 o 2025.

Hasta el momento, hay pocas empresas chinas de energía solar fotovoltaica que hayan decidido establecer la fabricación en Europa; las empresas líderes chinas probablemente considerarían hacerlo si respaldaran sus posiciones en el mercado. Estas empresas traerían tanto capacidades como sistemas de producción ya escalados. Sin embargo, dadas las sólidas plataformas en China, pueden ingresar con un enfoque mínimo, limitando la producción europea a módulos, o celdas y módulos, y obtener la mayor cantidad posible de sus redes de proveedores chinos existentes. Además, dada su experiencia limitada en la construcción y operación de fábricas en Europa, pueden buscar socios europeos y también enfrentar muchos de los mismos desafíos de escalamiento y aceleración que enfrentan las empresas europeas.

Nuestro análisis sugiere que los costes de fabricación de energía solar fotovoltaica en Europa a escala para toda la cadena de valor tendrán una desventaja del 20 al 25 % frente a los niveles de coste más bajos actuales, si se han logrado los efectos de escala y excelencia. Suponiendo que se logre una gran escala, las empresas europeas seguirán estando estructuralmente en desventaja debido a los mayores costos de mano de obra, materiales, servicios públicos y capital. Esto se basa en el costo de la energía antes de los aumentos de precios que los actores industriales europeos experimentaron durante el año pasado; esto significa que los precios actuales de la energía en Europa reducen aún más su competitividad de costos, especialmente en las partes upstream de la cadena de valor que consumen mucha energía. .

Sin embargo, hay varios factores que apuntan a un camino potencial hacia la competitividad para las principales empresas europeas de energía solar fotovoltaica (Gráfico 4).

Escala y excelencia: Las empresas europeas (o las empresas que están estableciendo capacidad de fabricación en Europa) solo tendrán éxito si son capaces de crecer rápidamente para alcanzar una gran escala y, al mismo tiempo, ser muy estrictas en cuanto a capital y excelencia operativa. Si bien es difícil identificar umbrales de escala exactos, a nivel de planta observamos que los principales actores suelen tener de 3 a 5 GW a nivel de celda y módulo, y alrededor de 10 GW para lingotes, obleas y polisilicio. 14 Base de datos de servicio de cadena de suministro de módulos solares, Wood MacKenzie, Marzo de 2022. Los niveles de escala han aumentado constantemente con el tiempo a medida que la industria ha madurado. Además, los actores líderes tienen sistemas de producción que consisten en una capacidad cercana a los 100 GW a nivel de empresa y operan más de diez plantas en sus sistemas de producción. 15 Base de datos de servicios de la cadena de suministro de módulos solares, Wood MacKenzie, marzo de 2022. Los jugadores europeos tendrán dificultades para lograr ser competitivos. Nuestro análisis muestra que alrededor de la mitad de la brecha de costos inicial (alrededor de 4 c/W) para las empresas chinas dependerá de alcanzar una escala suficiente.

Un factor clave para escalar la industria también es construir un ecosistema viable de proveedores y proveedores de equipos. Sin una escala suficiente, la industria no impulsará las inversiones necesarias ni la competencia entre los subproveedores y los socios tecnológicos.

Del mismo modo, los jugadores líderes deberán tener un enfoque nítido para garantizar la reducción de costos e implementar mejoras continuas para construir una competitividad viable a largo plazo. Esto incluye niveles más altos de automatización y la creación de una red de proveedores competitiva que comparta el mismo compromiso con la escalabilidad agresiva y la competitividad de costos.

Despliegue de tecnología líder: Los actores europeos podrían mejorar su competitividad siendo los primeros en adoptar nuevas tecnologías. Lo que es más importante, las mayores eficiencias de las celdas y más potencia por módulo podrían reducir el costo por vatio correspondientemente. Y, dado que muchos factores de costo están vinculados a las unidades producidas, las celdas más eficientes reducirán las desventajas de costos estructurales que enfrentan las empresas europeas: Enel y Meyer Burger ya están liderando el camino para implementar HJT y también desarrollar tecnologías de celdas en tándem.16Emiliano Bellini, "Enel presenta un panel solar de heterounión tipo n de 680 W para aplicaciones a gran escala", PV Magazine, 26 de septiembre de 2022; Sandra Enkhardt, "Meyer Burger asegura $225,2 millones para ampliar la capacidad de producción a 3 GW", PV Magazine, 5 de octubre de 2022. Además, las empresas europeas tienen la oportunidad de ser líderes en la implementación de nuevos procesos de producción y tecnologías de productos y, en este probablemente generará competitividad a largo plazo. Sin embargo, dado que la aceleración se necesita con un aviso relativamente corto, es poco probable que las tecnologías de próxima generación por sí solas cierren la brecha.

Disposición a pagar de los consumidores: Es probable que los clientes europeos, hasta cierto punto, estén preparados para pagar una prima por los paneles fabricados en Europa. A partir de entrevistas realizadas durante los últimos seis meses y de la comparación de precios, los clientes muestran una disposición a pagar entre un 10 y un 20 por ciento de sobreprecio por productos fabricados en Europa con total trazabilidad. Las declaraciones de los líderes de la industria incluyen: "Hay una prima por un mejor ESG. Hemos visto a los jugadores pagar de 2 a 3 c/Wp". Y, "si los jugadores europeos pueden ofrecer módulos fotovoltaicos con buenas garantías, una huella de carbono más baja y seguridad en la entrega, creo que las empresas de servicios públicos pagarían una prima de $2 c/Wp".

En el futuro, es probable que esta tendencia solo se fortalezca. Como dijo un experto, "La importancia de ESG está aumentando, especialmente cuando los bancos están involucrados. Hay una diferencia de costo en la transparencia total de ESG de 1,3 a 1,5 c/Wp". Las empresas europeas de éxito tendrán que crear productos de calidad con posiciones de marca sólidas por los que los clientes estén dispuestos a pagar precios superiores. Estas empresas podrían desarrollar propuestas de valor convincentes que incluyan sostenibilidad y baja huella de carbono, trazabilidad completa de la cadena de valor, así como excelente calidad del producto, rendimiento de producción y bancabilidad. Además, dado que los costos de la energía solar fotovoltaica se han reducido tanto, el costo adicional marginal de pagar una prima, para muchos clientes, será secundario a otros factores de compra. Sin embargo, los jugadores que consumen mucha energía, especialmente los grandes, seguirán siendo potencialmente sensibles a estas diferencias más pequeñas, lo que enfatiza la necesidad de cerrar la brecha estructural tanto como sea posible.

El costo del carbono: Las empresas europeas pueden lograr una huella de carbono incrustada más baja que la cadena de suministro actual, alrededor de un 40 % más baja en la UE en comparación con los módulos producidos en China. , ubicación e inventario de fabricación", Solar Energy Materials and Solar Cells, septiembre de 2021, volumen 230. Europa está en el proceso de implementar mecanismos fronterizos de carbono para evitar fugas de carbono, así como considerando contratos de carbono por diferencia. Suponiendo un rango de precio del carbono de $60-90 por tonelada y 330 kg de CO2 equivalente por kilovatio de emisiones máximas más bajas para un panel fabricado en la UE, el impacto sería de 2,0 a 3,0 c/W, con un impacto potencial de mayor rango en mercados con incentivos relacionados con el CO2 como Francia.

Estas palancas apuntan a un camino potencial hacia la competitividad para las empresas europeas con el enfoque y la mentalidad correctos. Sin embargo, si bien la dirección del camino es clara, existen múltiples desafíos que superar. La reconstrucción de una cadena de suministro europea de extremo a extremo que incluya proveedores de materiales y equipos no será fácil (Anexo 5). Es probable que a los fabricantes de módulos les resulte difícil encontrar proveedores regionales capaces y rentables de vidrio, láminas posteriores, cajas de conexiones y marcos, al menos a corto plazo. Del mismo modo, es posible encontrar proveedores europeos de equipos de fabricación y socios tecnológicos, pero requerirá un esfuerzo adicional para escalar y costos iniciales más altos, ya que la industria actualmente está por debajo de la escala. Para lingotes y obleas, la dependencia del suministro no europeo es aún más pronunciada, y los componentes clave, como los extractores de lingotes y los proveedores de crisoles, zonas calientes y sierras de hilo diamantado, se obtienen actualmente en su totalidad de Asia. Cualquier escalamiento rápido de una industria europea, por necesidad, requiere una estrecha colaboración con los proveedores globales.

A medida que las empresas europeas buscan invertir en la reconstrucción de la fabricación de energía solar fotovoltaica, el diseño del mercado y el marco dentro del cual pueden operar son vitales. De hecho, el diseño del mercado está evolucionando rápidamente en otras regiones. Existen diferencias estructurales significativas entre las regiones clave de energía solar fotovoltaica: China, Europa, India y los Estados Unidos. En particular, Estados Unidos aprobó recientemente la Ley de Reducción de la Inflación (IRA) en agosto de 2022, que incluye incentivos fiscales para los fabricantes de paneles solares.

Este plan de apoyo de los Estados Unidos se centra en fomentar la inversión en nueva capacidad de fabricación de energía solar fotovoltaica. Sobre una base totalmente localizada (el IRA más otros programas de incentivos locales), el apoyo directo a la producción es de alrededor de 12 a 20 c/W hasta 2030, después de lo cual se reduce en un 25 por ciento por año; en otras palabras, el gobierno federal cubre una gran parte del costo, e hipotéticamente convertirá a EE. UU. en la región con el costo más bajo para la energía solar fotovoltaica en el mundo. Además, Estados Unidos ya impone aranceles a la importación de celdas y módulos fabricados en China, y los extendió parcialmente en diciembre de 2022 a centros de fabricación en Camboya, Malasia, Tailandia y Vietnam para seleccionar proveedores. Estados Unidos también está considerando extender estos aranceles para imponer aranceles especiales a la importación de obleas chinas, junto con las reglas existentes que prohíben la importación de productos chinos de trabajo forzado, que ya están creando grandes barreras para que las empresas chinas de energía solar fotovoltaica vendan en los Estados Unidos.

El efecto general de estas medidas ha sido inmediato, con más de 30 GW de nueva capacidad revelados a través de más de diez nuevos anuncios en el corto tiempo transcurrido desde que se aprobó la IRA.19Dr. Paul Basore, Dra. Becca Jones y Dra. Krysta Dummit, "Alcanzando el futuro solar: cómo la IRA impacta el despliegue solar y expande la fabricación", Oficina de Eficiencia Energética y Energía Renovable, Departamento de Energía de EE. UU.

En Europa, el Fondo de Innovación de la UE y los programas regionales pueden otorgar subvenciones y recientemente se reabrieron las licitaciones para asignar 25 mil millones de euros hacia 2030 a proyectos bajos en carbono. Tradicionalmente, el fondo se centra en proyectos innovadores a escala precomercial, que no son del todo aptos para estimular el crecimiento de una industria solar fotovoltaica relativamente madura.20 "Fondo de innovación", Acción climática, sitio web de la Comisión Europea. Sin embargo, los proyectos emblemáticos, como 3Sun de Enel, han recibido hasta ahora 118 millones de euros en subvenciones de la UE (además de las subvenciones nacionales), lo que cubre alrededor del 20 % del coste de capital total.21 "Enel Green Power firma un acuerdo de subvención con la UE para energía solar panel gigafactory en Italia", Enel, 1 de abril de 2022. Aún así, el impacto de dichas subvenciones iniciales es relativamente modesto, especialmente cuando se compara con el IRA, ya que los costos de depreciación de las plantas de células y módulos son menos del 10 por ciento de los costos unitarios (Anexo 6).

Crear un campo de juego nivelado es un desafío en estas circunstancias cambiantes. La UE está desarrollando medidas como un impuesto sobre el CO2 y el etiquetado ecológico que se espera que sean favorables para las empresas con sede en Europa. Sin embargo, para desencadenar inversiones amplias y a gran escala, es posible que se requieran medidas de diseño de mercado más específicas para atraer inversiones. De hecho, ya hay indicios de que las empresas de energía solar fotovoltaica están reenfocando sus inversiones de Europa a otras regiones: REC Solar anunció recientemente que cancelará sus planes para una planta francesa de 4 GW, a pesar de haber sido seleccionada en julio para recibir una subvención de la UE.22Sandra Enkhardt, " REC descarta el plan para construir una nueva fábrica de módulos solares de 4 GW en Francia", PV Magazine, 5 de diciembre de 2022.

Para que las empresas con sede en Europa logren construir posiciones competitivas viables a largo plazo en la cadena de suministro global de energía solar fotovoltaica y permitan una industria europea viable, la fórmula del éxito probablemente combinará jugadores altamente ambiciosos y competitivos en costos, respaldados por el mercado adecuado. especialmente en la fase crítica de ampliación. Con esto en mente, hemos identificado seis desbloqueos potenciales:

Las empresas europeas de energía solar fotovoltaica han pasado por un auge y una caída de la energía solar fotovoltaica antes, lo que hace que muchas partes interesadas desconfíen. Si bien existe un camino potencial hacia la competitividad, las empresas que producen productos de energía solar fotovoltaica en la región necesitarán aspiraciones audaces y cambiar cada piedra para ser competitivas. Las empresas europeas deberán construir un ecosistema industrial completo para ser realmente viables en el mercado global a largo plazo, como lo han hecho las empresas chinas. Esto requerirá grandes esfuerzos por parte de los líderes de la industria, con el apoyo de los clientes, los usuarios finales y los responsables de la formulación de políticas.

Alberto Bettolies socio sénior en la oficina de Roma de McKinsey,Tomas Naucléres socio mayoritario en la oficina de Estocolmo,Tomas Nyheimes socio en la oficina de Oslo,andreas schlosseres socio en la oficina de Munich, yChristian Staudtes socio asociado en la oficina de Washington.

Los autores desean agradecer a Kevin Anneken, Rogier Buck, Stefan Burghardt, Bas Dijkstra, Aman Gupta, Lawrence Heath, Humayun Tai, Bram van der Horst y Shivaji Yadav por sus contribuciones a este artículo.