Analýza celého průmyslového řetězce EVA/POE

Úvod

V posledních letech s rychlým rozvojem fotovoltaického průmyslu se rychle zvýšila poptávka po surovinách pro výrobu fotovoltaických fólií (EVA/POE). Roste také poptávka po čínských strojích na extruzi plastů. Podle statistik je téměř veškerá světová kapacita pro výrobu fólií soustředěna v Číně. Zároveň jsou EVA a POE hlavními obalovými materiály a Čína je stále silně závislá na dovozu. V roce 2021 bude závislost na dovozu EVA v naší zemi stále přesahovat 50%, a zahraniční výrobci budou monopolizovat POE. Rychlé rozšíření poptávky v dolních linkách a nízká míra domácí produkce přinesly široký tržní prostor pro rozvoj materiálů EVA a POE.

Typy a srovnání fotovoltaických fólií

Čínský fotovoltaický průmysl začal brzy, má vysoký stupeň rozvoje a v mnoha linkách průmyslového řetězce disponuje vysokou výrobní kapacitou. Stal se motivátorem a lídrem rozvoje globálního fotovoltaického průmyslu, zejména průmyslu fotovoltaických fólií. Po restrukturalizaci průmyslu se zahraniční firmy stáhly z trhu. Podle Fosterových ročních dat je asi 90% nákladů na výrobu fotovoltaických fólií náklady na přímé suroviny.

EVA/POE, surovina pro čínské stroje na extruzi plastů, je také hlavní surovinou fotovoltaických fólií a stupeň lokality je nízký. K roku 2021 bude čínská výrobní kapacita EVA celkem 1,772 milionu tun, což představuje 27% celosvětového objemu; zatímco globální výrobní kapacita POE/POP přesahuje 1 milion tun kvůli polymerizačnímu procesu, katalyzátorům metallocenu, a-olefinům a dalším komponentám. Existují vysoké technické bariéry, výrobní kapacita POE je hlavně v rukou společností Dow, Mitsui, LG a dalších, Čína dosud nedosáhla velkoproduktivního průmyslového použití POE.

Na trhu existují čtyři hlavní typy fotovoltaických fólií: čínský stroj na vytlačování plastů průhledná EVA fólie, bílá EVA fólie, POE fólie a koextrudovaná EPE fólie. Průhledná EVA fólie se stala dominantním obalovým materiálem na současném trhu díky cenové výhodnosti a zpracovatelským vlastnostem, tvoří asi 52%; bílá fólie EVA obsahuje určité množství oxidu titaničitého a jiných bílých plniv přidaných do EVA pryskyřice, aby se zlepšilo druhé světlo. Reflexe se používá hlavně pro zadní obaly jednoskleněných a dvouskleněných modulů. Pokud se namísto průhledné EVA použije bílá EVA, může dosáhnout výkonový přírůstek u dvouskleněných modulů 7–10 W a u jednoskleněných modulů 1–3 W.

Čínské stroje na extruzi plastů: POE fólie je dominantním obalovým materiálem pro dvouskleněné moduly díky svým unikátním protipidovým vlastnostem, vysoké odolnosti a nízké tendenci k hydrolýze; koextruzní proces umožňuje extruzi EPE fólie z EVA a POE pryskyřice; má jak vynikající zpracovatelské vlastnosti EVA, tak dobrou protipidovou vlastnost a odolnost proti vodní páře POE. Podle prognózy CPIA bude podíl průhledné EVA a bílé EVA fólie v příštích letech klesat a podíl EPE fólie výrazně vzrůst. Poptávka po čínských strojích na extruzi plastů také výrazně poroste.

Současná situace a výhled trhu s EVA

EVA patří do středního a dolního toku chemického průmyslového řetězce, přímými surovinami jsou ethylen a vinylacetát. S rychlým rozšířením výrobní kapacity EVA se výrazně zvýšila poptávka po ethylenovém vinylacetátu. Naproti tomu se ethylenový vinylacetát v posledních pěti letech efektivně nešířil. Protiklad mezi nabídkou a poptávkou se stává stále výraznějším.

Čínské stroje na extruzi plastů mají čtyři výrobní postupy: polymerizaci v roztoku, emulzní polymerizaci, suspenzní polymerizaci a kontinuální polymerizaci pod vysokým tlakem. Současná průmyslová výroba je metodou kontinuální polymerizace pod vysokým tlakem, která se dá rozdělit na trubkovou nebo kotlovou metodu. Trubková technologie Basel a autoklávová technologie ExxonMobil jsou v současnosti hlavními metodami pro výrobu fotovoltaických materiálů. Trubková metoda Basel je vybavena pulsním ventilem, který dokáže při reakčním procesu oplachovat vnitřní stěnu reaktoru, snižuje adhezi polymeru a redukuje krystalicitu. Tvorba bodů může být trvalá a vysoká, produkuje fotovoltaické materiály. Kotlová metoda není vybavena pulsním ventilem. Za ultravysokého tlaku se EVA rozpouští v ethylenu a VA a při ochlazení sráží na stěně trubky, což způsobuje přilepení k stěně. Kotlová metoda vyžaduje časté čištění reaktoru při výrobě fotovoltaických materiálů a podíl fotovoltaických materiálů je relativně nízký.

Čínské stroje na extruzi plastů: Podle obsahu VA lze EVA rozdělit do tří kategorií: EVA pryskyřice (obsah VA 5%–40%), EVA elastomer (obsah VA 40%–70%) a EVA emulze (obsah VA 70%–95%); všechny níže diskutované jsou EVA pryskyřice.

Podle statistik IHS bude v roce 2021 celosvětová výrobní kapacita EVA 6,5 milionu tun a tři regiony – Severovýchodní Asie, Severní Amerika a Západní Evropa – budou tvořit 88%. Jižní Korea 1,18 milionu tun (podíl 18%), Japonsko 640 000 tun (podíl 10%), Čínské Taiwan 510 000 tun (podíl 8%)

Od roku 2017 do 2020 byl růst celosvětové výrobní kapacity EVA poměrně pomalý. V roce 2021, poháněný cílem uhlíkové neutrality a uhlíkové neutrality, vstoupil globální fotovoltaický průmysl do nové fáze rozvoje a EVA také získala nové možnosti pro rozvoj. V roce 2021 dosáhla celosvětová nová výrobní kapacita EVA 1,1 milionu tun, z toho čínská nová kapacita 800 000 tun a jižní korejská 300 000 tun. V příštích letech bude nová celosvětová výrobní kapacita stále převážně soustředěna u čínských výrobců. Podle našich odhadů od roku 2022 do 2024 by celosvětová nová výrobní kapacita EVA měla dosáhnout 1,08 milionu tun s průměrným ročním růstem 5,3%.

Výrobní kapacita EVA čínských strojů na extruzi plastů je hlavně rozdělena mezi pobřežní a vnitrozemské uhelné chemické základny. Východní Čína má výrobní kapacitu EVA až 66%, zatímco severní a severozápadní Čína mají 17% resp. 17%. Zemědělství tvoří 90% celkové domácí spotřeby a rozdíl mezi oběma místy je znatelný. Díky rychlému rozšíření firem na výrobu fólií a kabelů ve východní Číně je spotřeba fotovoltaických materiálů a kabelových materiálů vyšší. V oblasti materiálů je hlavní spotřeba pěny a horkotavných lepidel.

V posledních letech, s rozsáhlým rafinováním a rozvojem technologií přeměny uhlí na olefiny, se soukromé firmy postupně vrhly na trh EVA a subjekt dodávek se rozšířil. Vznikla trojí situace státních, joint-venture a soukromých firem.

V současnosti mohou ve Číně fotovoltaické průhledné EVA vyrábět pouze tři společnosti. Od roku 2021 do 2022, ačkoli bude zavedeno do výroby mnoho souborů zařízení, nedošlo k žádnému efektivnímu nárůstu fotovoltaických materiálů a aktuální nabídka zůstává stejná. S firmy Sailbond, Lianhong, Formosa Plastics a zahraničními dodavateli jako hlavními zdroji jsou současná zařízení schopná vyrábět fotovoltaické materiály ve svém celkovém provozu; přeměna jiných zařízení na fotovoltaické materiály je složitá a viskozita je vysoká. Dlouhodobá výroba by blokovala potrubí a stará zařízení budou převedena na výrobu. Fotovoltaické materiály musí být často zastavovány kvůli čištění potrubí. Co se týče nových výrobních kapacit: Sinochem Quanzhou, Yangzi Petrochemical a Yanchang Yulin fotovoltaické materiály nevyrobily; v roce 2022 bude nárůst fotovoltaických materiálů zejména z továren Zhejiang Petrochemical a LG, Dushanzi 200 000 tun EVA bude nedávno předáno a očekává se jeho uvedení do provozu v 9:30.

V dlouhodobém horizontu má Čína EVA stále mnoho plánů nových výrobních kapacit, ale pokud bude vyrábět fotovoltaické materiály, stále bude potřebovat dlouhý výrobní proces: období výstavby projektu je asi tři roky; po zahájení výroby bude trvat 0,5–1 rok, než se vyprodukuje LDPE a pak se přejde na výrobu EVA; po stabilní produkci kvalitních produktů potřebují dolní filmaři 3–6 měsíců na zkoušky, celkový cyklus projektu trvá asi čtyři roky, a ne všechny fotovoltaické materiály lze vyrobit – horní limit výnosu trubkového fotovoltaického materiálu je 80%-100 %, horní limit fotovoltaického materiálu metodou krytí je 10%-30%.

Mezinárodní obchod s produkty EVA není aktivní a je založen převážně na intraregionálním oběhu. Severovýchodní Asie je hlavním obchodním centrem světa a existuje mnoho obchodních výměn s významnými regiony. V roce 2018 byl celkový objem mezinárodního obchodu 850 000 tun. Severní Amerika, severovýchodní Asie a západní Evropa jsou netto exportními oblastmi EVA, z nichž Spojené státy mají netto exportní objem 90 000 tun, severovýchodní Asie 88 000 tun a západní Evropa 90 000 tun – hlavní importéři EVA. Severovýchodní Asie má aktivní obchod a Čína je největším světovým importérem. V současnosti je čínská výrobní kapacita EVA nedostatečná a Čína je silně závislá na dovozu. Za posledních pět let zůstala závislost na dovozu nad 50%. V roce 2021 dosáhne čínský dovoz EVA 1 116 700 tun; tyto tři místa tvoří 70% čínského dovozu.

Díky rychlému rozvoji fotovoltaiky a dalších odvětví rychle roste spotřeba EVA v Číně. V roce 2021 dosáhne čínská spotřeba EVA 2,053 milionu tun s kombinovanou růstovou sazbou 9,52% za posledních pět let. EVA se hojně používá především ve fotovoltaice, textilních obuvnických materiálech, elektrotechnice a dalších oborech; struktura dolní spotřeby: fotovoltaický materiál 37%, pěnový materiál 28%, kabelový materiál 17%, lepidlo na tavení 7%, nátěr 7%, zemědělská fólie 1%. Jako největší spotřebitel v dolním řetězci se očekává, že fotovoltaické materiály budou i v budoucnu expandovat.

Podle prognózy CPIA globální instalované fotovoltaické kapacity, v kombinaci s trendem změny podílu filmových materiálů, se vypočítá budoucí poptávka po EVA. V průměrném scénáři:

1. Z hlediska dat o instalované kapacitě dosáhne růst globální fotovoltaické instalace vrcholu v letech 2021–2023 a poté růstová míra relativně klesne.

2. V průměrném stavu dosáhne nárůst poptávky po EVA pryskyřici 240 000 tun (2021), 210 000 tun (2022), 150 000 tun (2023) a 100 000 tun (2024). Co se týče výrobních kapacit fotovoltaických materiálů, v roce 2022 budou fotovoltaické materiály stále v nedostatku a očekává se, že prosperity bude pokračovat.

3. S urychlením domácí výroby EVA postupně vzroste míra soběstačnosti EVA, ale stále bude zachovávat vysokou závislost na dovozu.

Současná situace a výhled trhu s POE Současná situace a výhled trhu s POE

Surovina POE pro čínské plastové extruzní stroje, polyolefinový elastomer, je druh polyolefinového materiálu, který se kopolymerizuje z ethylenu a propylenu nebo jiných α-olefinů (např. 1-buten, 1-hexen, 1-okten atd.). Ve srovnání s polyolefinovými plastikami je obsah komonomerů v molekulárním řetězci vyšší a hustota nižší. Polyolefinové elastomery zahrnují především ethylen-propylenové kopolymerizáty a ethylen/α-olefinové kopolymerizáty, přičemž ethylen-propylenové elastomery zahrnují dva druhy ethylen-propylenové pryže (EPM) a ethylen-propylen-propylenové pryže (EPDM); ethylen/α-olefinové elastomery zahrnují především ethylen/α-olefinový náhodný kopolymer (POE) a ethylen/α-olefinový blokový kopolymer (OBC).

Díky své unikátní molekulární struktuře má POE dobré reologické vlastnosti, mechanické vlastnosti, protiultravioletové vlastnosti, dobrou nízkoteplotní houževnatost a dobrou afinitu s polyolefiny. Je široce používán v oblastech modifikace a přípravy folií.

Z hlediska koncových aplikací dominuje čínský trh automobilovým průmyslem, jehož spotřeba činí 68%, modifikace polymerů 19%, dráty a kabely 9% a další oblasti kolem 4%. Můj trh s POE je závislý na dovozu a spotřebitelský trh ještě potřebuje rozvíjet, což může v budoucnu nahradit některé pryže a plasty.

Zahraniční společnosti monopolizují globální výrobní kapacity POE a Čína dosud nedosáhla průmyslového použití. Celková globální výrobní kapacita POE/POP přesahuje 1 milion tun ročně; Dow Dow je lídrem v oblasti POE a jeho výrobní kapacita má nejvyšší podíl; existuje více než 20 druhů stupňů; index tavení je široce rozšířen, 1–30 g/10 min; Silná vývojová schopnost a vynikající kvalita produktů. Exxon je první společností na světě, která realizovala průmyslovou výrobu POE s kapacitou 170 000 tun ročně. Kromě toho Mitsui, LG, SK a další společnosti také vyvinuly své katalyzátorské systémy, zabírají místo na trhu s POE a vysoko koncentrovaném průmyslu POE.

V současnosti několik domácích společností pracuje na technologii POE. Mezi nimi Wanhua Chemical dosáhla nejrychlejšího pokroku a dokončila pilotní test. Očekává se, že 200 000 tunová továrna na POE bude uvedena do provozu v roce 2024. Kromě toho Maoming Petrochemical, Sierbang, Satellite Petrochemical a Huizhou All engineering projekty navrhly plánovat POE nebo jsou již ve fázi pilotního testu, a lokalizace procesu výroby POE by se měla zrychlit.

Srovnání vlastností EVA a POE

Ve fotovoltaice mají EVA a POE své výhody i nevýhody. EVA je levná, snadno se zpracovává, dobře se skladuje, rychle se sílí a má dobré adhezní vlastnosti ke sklu a zadním deskám; výhody POE spočívají především v dobrých materiálových vlastnostech a proti-PID vlastnostech. Vynikající odpor, vysoká rychlost barier proti vodní páře, odolnost v nízkých teplotách a proti žloutnutí.

Hlavní nevýhodou EVA je, že acetát vinylu se snadno hydrolyzuje ve světle, kyslíku a vlhkém a teplém prostředí, což produkuje kyselinu octovou, která eroduje povrch článku, pásky atd., a také reaguje s Na ve skle, což může vyvolat velké množství volně mobilních iontů Na, které způsobují úbytek výkonu; zároveň je EVA náchylná k žloutnutí ve světle a teplém prostředí, což ovlivňuje průhlednost světla a způsobuje celkový úbytek výkonu modulu.

Nevýhodou POE je: nízká polarita POE a to, že polární pomocný rozpouštědlo se při zpracování fólie vylučuje na jejím povrchu, což vedlo k hladkému povrchu a snadnému posunutí; obtíže při zpracování jsou příliš výrazné a okraje fólie se snadno zavěšují; celková cena částic POE je vyšší než u EVA. Nákladné. Obecně se věří, že v následujících několika letech se bude rozšiřovat podíl částic POE ve fóliových částicích, zejména díky následujícím faktorům:

1. Buněka typu N: současná účinnost fotovoltaické konverze buněk typu P se blíží horní hranici 24,5%, zatímco horní hranice účinnosti buněk typu N je vyšší; dopovaný bor-oxidový komplex v křemíkovém platu buněk typu P způsobí zrychlení poklesu potenciálu; baterie typu N s dopováním škálou mají dobrou odolnost proti vyblednutí. PID efekt baterií typu N je citlivější na světelný povrch, a modul typu N s výrazným PID útlumem může po obnově osvětlení způsobit i nevratná poškození. Proto volba fólie POE pro balení může snížit celkovou rychlost průniku vodní páry do modulu a prodloužit životnost modulu. Proto může propagace baterií typu N zvýšit objem použití POE.

2. Velkokapacitní baterie: V posledních letech se výkon různých typů bateriových komponentů významně zlepšil, tepelná generace vzrostla a teplota bude mít významnější vliv na elektrické vlastnosti baterie, jako je maximální výkon a napětí za otevřeného obvodu. Požadavky na elektrické vlastnosti budou vyšší.

3. Ztenčování krycího skla a zvyšování počtu dvojsklených komponentů: Podle dat CPIA jsou současné tloušťky skel především <2,5 mm, 2,8 mm a 3,2 mm; z toho podíl krycích skel s tloušťkou <2,5 mm činí 32%. Očekává se, že do roku 2025 se tento podíl zvýší na asi 50%. Ztenčování skel zvýší požadavky na vlastnosti balících materiálů, a POE má dobrý mechanický pevnost a houževnatost.

Fólie EPE může spojit výhody EVA a POE a je významným směrem budoucího vývoje fólií. Kromě toho mají vynikající materiálové vlastnosti POE obrovský aplikační potenciál v automobilovém průmyslu, v druzích, kabelech, strojírenství, podrážkách obuvi, hotmeltových lepidlech atd. S urychlením procesu chinizace bude POE pěstovat ještě významnější tržní prostor.