Análise da cadeia inteira da indústria de EVA/POE

Prefácio

Nos últimos anos, com o rápido desenvolvimento da indústria fotovoltaica, a demanda por matérias-primas para partículas de filme fotovoltaico (EVA/POE) aumentou rapidamente. A demanda por máquinas de extrusão plástica na China também vem crescendo. Segundo estatísticas, quase toda a capacidade global de produção de filmes está concentrada na China. Ao mesmo tempo, a EVA e a POE são os materiais de embalagem centrais, e a China ainda depende muito das importações. Em 2021, a dependência chinesa de importação de EVA ainda superará 50%, e fabricantes estrangeiros monopolizarão a POE. As importações, a rápida expansão da demanda na cadeia descendente e a baixa taxa de produção doméstica têm criado um amplo espaço de mercado para o desenvolvimento dos materiais EVA e POE.

Tipos de filmes fotovoltaicos e comparação

A indústria fotovoltaica da China começou cedo, tem alto grau de desenvolvimento e alta capacidade produtiva em muitos elos da cadeia industrial. Tornou-se promotora e líder do desenvolvimento da indústria fotovoltaica global, especialmente da indústria de filmes fotovoltaicos. Após a reorganização do setor, empresas estrangeiras se retiraram do mercado. Segundo dados anuais da Foster, cerca de 90% do custo de produção das empresas de filmes fotovoltaicos correspondem ao custo das matérias-primas diretas.

A EVA/POE, matéria-prima da máquina de extrusão plástica na China, também é a matéria-prima central dos filmes fotovoltaicos, e o grau de localização é baixo. Até 2021, a capacidade de produção chinesa de EVA totalizará 1,772 milhão de toneladas, representando 27% do total mundial; enquanto a capacidade global de produção de POE/POP ultrapassa 1 milhão de toneladas devido ao processo de polimerização, catalisadores metallocenos, α-olefinas e outros elos que apresentam barreiras tecnológicas elevadas, a capacidade de produção de POE está concentrada principalmente nas mãos da Dow, Mitsui, LG e outras empresas; a China ainda não conseguiu realizar a aplicação industrial em larga escala da POE.

Existem quatro tipos principais de filmes fotovoltaicos no mercado: máquina de extrusão de plástico da China filme transparente de EVA, filme branco de EVA, filme de POE e filme coextrudado de EPE. O filme transparente de EVA tornou-se o material de embalagem dominante no mercado atual devido à sua vantagem de preço e desempenho de processamento, representando cerca de 52%; o filme branco de EVA tem uma certa quantidade de dióxido de titânio e outros preenchimentos brancos adicionados à resina de EVA para melhorar a luz secundária. A refletividade é usada principalmente para a embalagem traseira de módulos de vidro simples e duplo. Quando o filme branco de EVA é usado em vez do filme transparente de EVA, o ganho de potência dos módulos de vidro duplo pode chegar a 7-10W, e o ganho de potência dos módulos de vidro simples é de 1-3W.

A máquina de extrusão plástica na China, o filme de POE é a matéria-prima de embalagem dominante para módulos de vidro duplo devido ao seu desempenho único contra PID, alta resistividade e dificuldade de hidrolisar; o processo de coextrusão produz o filme EPE a partir da extrusão de resinas de EVA e POE; ele possui tanto o excelente desempenho de processamento da EVA quanto as boas propriedades anti-PID e resistência ao vapor d'água da POE. Segundo a previsão da CPIA, a participação de mercado dos filmes transparentes de EVA e branco de EVA diminuirá nos próximos anos, e a participação de mercado do filme EPE aumentará significativamente. A demanda por máquinas de extrusão plástica na China também aumentará substancialmente.

Situação atual e perspectiva do mercado de EVA

A EVA está nas partes média e inferior da cadeia industrial química, e suas matérias-primas diretas são etileno e acetato de vinila. Com a rápida expansão da capacidade de produção de EVA, a demanda por acetato de vinila à base de etileno aumentou significativamente. Em contraste, o acetato de vinila à base de etileno não se expandiu efetivamente nos últimos cinco anos. A contradição entre oferta e demanda tornou-se cada vez mais pronunciada.

A EVA da máquina de extrusão plástica na China tem quatro processos de produção: polimerização em solução, polimerização em emulsão, polimerização em suspensão e polimerização contínua em massa sob alta pressão. A produção industrial atual é feita pelo método de polimerização contínua em massa sob alta pressão, que pode ser dividida em método tubular ou em caldeira. A tecnologia tubular da Basel e a tecnologia autoclave da ExxonMobil são atualmente as principais para a produção de materiais fotovoltaicos. O método tubular da Basel está equipado com uma válvula de pulso, que pode lavar a parede interna do reator durante o processo de reação, reduzir a aderência do polímero e diminuir a cristalinidade. A formação de pontos pode produzir materiais fotovoltaicos de forma sustentável e em altas proporções. O método em caldeira não está equipado com válvula de pulso. Sob estado de ultra-alta pressão, a EVA dissolve-se em etileno e VA e precipita-se na parede do tubo quando esfriada, resultando na aderência à parede. O método em caldeira exige limpeza frequente do reator ao produzir materiais fotovoltaicos, e a proporção de materiais fotovoltaicos é relativamente baixa.

Máquina de extrusão plástica na China De acordo com o teor de VA, a EVA pode ser dividida em três categorias: resina de EVA (teor de VA de 5%-40%), elastômero de EVA (teor de VA de 40%-70%) e emulsão de EVA (teor de VA de 70%-95%); todas as categorias discutidas abaixo são resinas de EVA.

Segundo estatísticas da IHS, em 2021, a capacidade global de produção de EVA será de 6,5 milhões de toneladas, e as três regiões da Ásia Nordeste, América do Norte e Europa Ocidental responderão por 88%. Coreia do Sul 1,18 milhão de toneladas (representando 18%), Japão 640.000 toneladas (representando 10%), Taiwan, China 510.000 toneladas (representando 8%)

De 2017 a 2020, a taxa de crescimento da capacidade global de produção de EVA foi relativamente lenta. Em 2021, impulsionada pelo pico de carbono e pela neutralidade de carbono, a indústria fotovoltaica global entrou numa nova fase de desenvolvimento, e a EVA também abriu novas oportunidades de desenvolvimento. Em 2021, a nova capacidade global de produção de EVA atingiu 1,1 milhão de toneladas, sendo que a nova capacidade da China é de 800.000 toneladas e da Coreia do Sul de 300.000 toneladas. Nos próximos anos, a nova capacidade global ainda estará concentrada principalmente nos fabricantes chineses. Segundo nossas estimativas, de 2022 a 2024, a nova capacidade global de produção de EVA deverá atingir 1,08 milhão de toneladas, com uma taxa média de crescimento anual de 5,3%.

A capacidade de produção de EVA da máquina de extrusão plástica na China está distribuída principalmente nas bases petroquímicas costeiras e interiores. A capacidade de produção de EVA na China Oriental representa até 66%, enquanto as regiões da China Setentrional e Noroeste respondem por 17% e 17%, respectivamente. A terra responde por 90% do consumo doméstico total, e a diferença entre as duas regiões é notável. Devido à rápida expansão das empresas de filmes e cabos na China Oriental, o consumo de materiais fotovoltaicos e materiais para cabos representa uma proporção maior. No campo dos materiais, o principal é o consumo de espuma e adesivo hot melt.

Nos últimos anos, com o grande desenvolvimento da refinação e da conversão de carvão em olefinas, empresas privadas têm entrado sucessivamente na área da EVA, diversificando o corpo de fornecimento. Formou-se uma situação tríplice de empresas estatais, joint-ventures e privadas.

Atualmente, apenas três empresas na China conseguem produzir EVA transparente de grau fotovoltaico. De 2021 a 2022, embora muitos conjuntos de equipamentos sejam colocados em produção, não houve um aumento efetivo nos materiais fotovoltaicos, e a atual oferta ainda é limitada. Com Sailbond, Lianhong, Formosa Plastics e fontes estrangeiras como principais fornecedores, os atuais equipamentos capazes de produzir materiais fotovoltaicos já estão em plena produção, e a conversão de outros equipamentos para materiais fotovoltaicos é complexa e apresenta alta viscosidade. A produção prolongada pode obstruir as tubulações, e equipamentos antigos serão convertidos para a produção. Materiais fotovoltaicos precisam ser interrompidos frequentemente para limpar as tubulações. Em termos de nova capacidade produtiva: Sinochem Quanzhou, Yangzi Petrochemical e Yanchang Yulin ainda não produziram materiais fotovoltaicos; em 2022, o aumento de materiais fotovoltaicos virá principalmente das plantas da Zhejiang Petrochemical e LG, sendo que Dushanzi entregará 200 mil toneladas de EVA em breve, com previsão de entrada em operação às 9h30.

A longo prazo, a China ainda possui um grande número de planos de novas capacidades produtivas de EVA, mas, caso produza materiais fotovoltaicos, ainda necessitará de um longo período de produção: o prazo de construção do projeto é de cerca de três anos; após a produção, levará de 0,5 a 1 ano para produzir primeiro LDPE e depois mudar para a produção de EVA; após a produção estável de produtos qualificados, fabricantes downstream de filmes precisarão de 3 a 6 meses para testes, o ciclo total do projeto leva cerca de quatro anos, e nem todos os materiais fotovoltaicos poderão ser produzidos — o limite superior de rendimento de materiais fotovoltaicos tubulares é de 80%-100 %, enquanto o limite superior dos materiais fotovoltaicos por método de cobertura é de 10%-30%.

O comércio inter-regional de produtos EVA não é ativo e baseia-se principalmente na circulação intra-regional. O Nordeste Asiático é o núcleo comercial global, com muitas trocas comerciais com regiões significativas. Em 2018, o volume total de comércio inter-regional mundial foi de 850 mil toneladas. América do Norte, Nordeste Asiático e Europa Ocidental são áreas exportadoras líquidas de EVA, das quais os Estados Unidos têm um volume líquido de exportação de 90 mil toneladas, o Nordeste Asiático tem 88 mil toneladas e a Europa Ocidental tem 90 mil toneladas — principais importadores de EVA. O Nordeste Asiático tem um comércio ativo, e a China é o maior importador mundial. Atualmente, a capacidade produtiva de EVA da China é insuficiente e depende fortemente das importações. Nos últimos cinco anos, a dependência das importações permaneceu acima de 50%. Em 2021, as importações chinesas de EVA chegarão a 1.116.700 toneladas; essas três regiões respondem por 70% das importações da China.

Graças ao rápido desenvolvimento das indústrias fotovoltaica e outras, o consumo de EVA na China cresceu rapidamente. Em 2021, o consumo chinês de EVA alcançará 2,053 milhões de toneladas, com uma taxa de crescimento composto de 9,52% nos últimos cinco anos. O EVA é amplamente utilizado, principalmente em fotovoltaica, materiais têxteis para calçados, eletricidade e outros setores; a estrutura de consumo downstream é a seguinte: material fotovoltaico 37%, material espumante 28%, material para cabos 17%, adesivo hot melt 7%, revestimento 7%, filme agrícola 1%. Como maior consumidor downstream, os materiais fotovoltaicos ainda devem expandir-se no futuro.

Segundo a previsão da capacidade instalada fotovoltaica global da CPIA, combinada com a tendência de mudança na participação dos materiais de filme, calcula-se a demanda futura por EVA. No cenário médio:

1. Do ponto de vista dos dados de capacidade instalada, a taxa de crescimento das instalações fotovoltaicas globais atingirá o pico entre 2021 e 2023 e, em seguida, a taxa de crescimento diminuirá relativamente.

2. Na condição média, o aumento na demanda por resina EVA chegará a 240 mil toneladas (2021), 210 mil toneladas (2022), 150 mil toneladas (2023) e 100 mil toneladas (2024). Em termos de capacidade produtiva de materiais fotovoltaicos, os materiais fotovoltaicos ainda estarão em escassez em 2022, e espera-se que a prosperidade continue.

3. Com a aceleração da produção doméstica de EVA, a taxa de autoabastecimento de EVA aumentará gradualmente, mas ainda manterá um alto grau de dependência das importações.

Situação Atual e Perspectiva do Mercado POE Situação Atual e Perspectiva do Mercado POE

A matéria-prima POE para máquinas de extrusão plástica da China, o elastômero de poliolefina, é um tipo de material poliolefínico copolimerizado por etileno e propileno ou outras α-olefinas (como 1-buteno, 1-hexeno, 1-octeno, etc.). Comparado aos plásticos poliolefínicos, o conteúdo de comonômeros na cadeia molecular é maior e a densidade é menor. Os elastômeros de poliolefina incluem principalmente copolímeros de etileno-propileno e copolímeros de etileno/α-olefina; entre eles, os elastômeros de copolímero de etileno-propileno incluem dois tipos de borracha de etileno-propileno (EPM) e borracha de etileno-propileno-propileno (EPDM); os elastômeros de copolímero de etileno/α-olefina incluem principalmente copolímero aleatório de etileno/α-olefina (POE) e copolímero em bloco de etileno/α-olefina (OBC).

Devido à sua estrutura molecular única, o POE possui boas propriedades reológicas, mecânicas, anti-ultravioleta, boa tenacidade a baixas temperaturas e boa afinidade com poliolefinas. É amplamente utilizado nas áreas de modificação e preparação de filmes.

Do ponto de vista das aplicações finais, o mercado chinês é dominado pela indústria automotiva, com consumo correspondendo a 68%, modificação de polímeros correspondendo a 19%, fios e cabos 9% e outros setores em torno de 4%. O POE do meu país depende de importações, e o mercado consumidor ainda precisa ser cultivado, podendo substituir parte da borracha e dos plásticos no futuro.

Empresas estrangeiras monopolizam a capacidade global de produção de POE, e a China ainda não alcançou a aplicação industrial. A capacidade total global de produção de POE/POP ultrapassa 1 milhão de toneladas por ano; a Dow Dow é líder no segmento de POE, e sua capacidade de produção representa a maior parcela; há mais de 20 variedades de grades; o índice de fusão é amplamente distribuído, de 1 a 30g/10min; forte capacidade de desenvolvimento e excelente qualidade de produto. A Exxon é a primeira empresa no mundo a realizar a produção industrial de POE, com capacidade de 170 mil toneladas por ano. Além disso, Mitsui, LG, SK e outras empresas também desenvolveram seus sistemas catalíticos, ocupando lugar no mercado de POE e na indústria altamente concentrada de POE.

Atualmente, várias empresas nacionais têm trabalhado na tecnologia POE. Entre elas, a Wanhua Chemical fez os progressos mais rápidos e concluiu o teste piloto. Espera-se que a planta de 200 mil toneladas de POE entre em operação em 2024. Além disso, Maoming Petrochemical, Sierbang, Satellite Petrochemical e Huizhou All Engineering projetaram planos para produzir POE ou já estão em fase piloto, e o processo de localização do POE deverá acelerar.

Comparação de desempenho entre EVA e POE

Na fotovoltaica, o EVA e o POE possuem vantagens e desvantagens. O EVA é barato, fácil de processar, resistente ao armazenamento, rápido na reticulação e apresenta boa performance de adesão com vidro e painéis traseiros; as vantagens do POE estão principalmente nas boas propriedades do material e na performance anti-PID. Excelente resistividade, alta taxa de barreira a vapor d'água, resistência a baixas temperaturas e amarelecimento.

A principal desvantagem do EVA é que o acetato de vinila é facilmente hidrolisado em ambientes de luz, oxigênio e úmidos e quentes, produzindo ácido acético, que corrói a superfície da célula, a fita, etc., além de reagir com o Na no vidro, podendo gerar uma grande quantidade de íons Na livres e móveis, causando atenuação de potência; ao mesmo tempo, o EVA tende a amarelar em ambientes de luz e calor, afetando a transmissão de luz e provocando perda geral de potência do módulo.

A desvantagem do POE é: o POE possui baixa polaridade, e o solvente auxiliar polar precipita-se na superfície do filme durante o processamento do filme, resultando em uma superfície lisa e fácil deslocamento; a dificuldade de processamento é demasiado significativa, e o bordo do filme tende a ficar facilmente pendurado; o preço geral das partículas de POE é mais alto que o da EVA. É caro. Acredita-se geralmente que, nos próximos anos, a proporção de aplicação das partículas de POE nas partículas para filmes irá se expandir, principalmente devido aos seguintes fatores:

1. Célula tipo N: a eficiência atual de conversão fotoelétrica das células tipo P está próxima do limite superior de 24,5%, enquanto o limite superior da eficiência de conversão das células tipo N é maior; o complexo dopado boro-oxigênio na placa de silício da célula tipo P fará com que a degradação do potencial se acelere; as baterias tipo N dopadas com escala apresentam um bom desempenho anti-desbotamento. O efeito PID da bateria tipo N é mais sensível à superfície receptora de luz, e o módulo tipo N com atenuação significativa do PID também causará danos irreversíveis após a restauração da luz. Portanto, a escolha do filme POE para embalagem pode reduzir a taxa geral de transmissão de vapor d'água do módulo e prolongar a vida útil do mesmo. Por isso, a promoção das baterias tipo N pode aumentar a quantidade de POE.

2. Potência de baterias em larga escala: Nos últimos anos, a potência dos diferentes tipos de componentes de baterias melhorou significativamente, o calor gerado aumentou, e a temperatura terá um impacto ainda mais significativo nas propriedades elétricas da bateria, como a potência de pico e a tensão em circuito aberto. As exigências de desempenho elétrico serão mais elevadas.

3. Afinamento do vidro de cobertura e aumento dos componentes de vidro duplo: Segundo dados da CPIA, as espessuras atuais do vidro são principalmente <2,5mm, 2,8mm e 3,2mm; entre elas, a participação de mercado do vidro de cobertura com espessura <2,5mm é de 32%. Espera-se que essa proporção aumente para cerca de 50% até 2025. O afinamento do vidro aumentará as exigências de desempenho dos materiais de embalagem, e o POE possui boa resistência mecânica e tenacidade.

O filme EPE pode combinar as vantagens da EVA e do POE e representa uma importante direção de desenvolvimento futuro para os filmes. Além disso, as excelentes propriedades materiais do POE possuem um colossal potencial de aplicação em automóveis, fios, cabos, maquinaria, solas de sapatos, adesivos termofusíveis, etc. Com a aceleração do processo de sinização, o POE cultivará um espaço de mercado ainda mais significativo.