BÆREKRAFTIG SOLENERGI

Torgeir Ulset

June 19th 2019

REC Solar Norway – Fiskaa plant 8400 MT solar grade silicon capacity.

Innhold

1

2

3

4

Verdikjeden for solenergi

Miljømessig fotavtrykk ved Produksjon av solenergi

Hvordan dokumentere CO2 utslipp

Hva kan vi bruke kunnskapen til

5 Neste steg for renere produksjon

Verdikjeden for solenergi produksjon

3

1

• REC Singapore plant - 1.6 GW module capcity

Produksjon av metalurgisk silisium

4

Polysilisiumsproduksjon – ulike metoder:

Source: PolySilicon 2015-2018 ,GTM, 2014.Oct

Produksjons prosess: Siemens

• Den dominerende prosessen

• Høy renhet

• Høyt energi behov

• Høyt CO2 utslipp

mg-Si TCS Si

Solid → Gas Gas → Solid

SiHCl3 + H2 → Si + 3HCl

Produksjonsprosess: FBR

• Utviklet av REC Silicon I Moses lakes

• Kontinuerlig process

• Lavere energiforbruk

SiH4 → Si + 2H2

Gas → Solid

REC Solar Norway - oppgradert metalurgisk silisium

8

Silicon furnace

Solidi-fication

LeachingSlag

treatment

Post treatment Ingot Wafer

Elkem Solar Silicon®

REC Solar

2. CO2 avtrykk I verdikjeden

9

Globalt CO2 utslipp fra mg-silisium produksjon

10

Global silisiumproduksjon etter CO2-utslipp

Source : Elkem analysis

Energibruk for ulike Polysilisium produksjonsmetoder

(Kilde : REC Solar Norway analyse)

17.06.2019 11

* TCS referanse er Siemens dekomponering av TCS med resirkulering av STC.

** The TCS lav har ikke gjenvinning av STC – men STC blir brukt i andre prosesser –

f.eks. Wackers produksjon av silica produkter.

TCS = TriChloroSilane

STC = SiliconTetraChloride

CO2 fotavtrykk avhenger av lokalisering og teknologi

12

Hvordan dokumenteres CO2 utslipp?

3

Ulike metoder benyttes

14

• I Europa er det to vanlige metoder:

• Den Franske CRE metodikken

• EU – Lex / lovdata regler

• PEFCR = Product Environmental Footprint Category rules

Resultater fra den Franske CRE utlysningen

15

I Frankrike endres reglene ofte – LCA verdien endres også

16

Hvordan måle bærekraft?

17

Livssyklus – analyse (LCA)

LCA er den eneste metoden

som inkluderer alle aspekter

ved vår miljøpåvirkning fra

«krybbe-til-krybbe»

LCA danner grunnlaget for

såkalte Environment Product

Declarations (EPD)

LCA kan inkludere GHG,

toksisitet, utarming av

ressurser, osv.

Rammen for LCA evaluering – Europeisk metode

18

Life cycle flow chart of ESS™ - Japansk metode

Production & refining process

ESS™(Solar Grade

Silicon)

Indirect materials

PackagingPackaging

materials

Electricity &

waters

Quartz, coal,

indirect materials,

etc.

Transportation

Production of

ESS™ feedstock

(Special grade

of MG-Si)

Waste

Post

treatment

Special products

and recycled

materials

Refining

Removing

critical

elements

Production stage Use and maintenance

stage

Crystallization

(ingot & block)

Distribution

stage

Disposal

/recycling stage

Disposal

Cell processing

System integration

and installation (including inverters,

mounting, etc.)

Silicon wafer

Solar cell

Module (panel)

processing

Solar module

(panel)

Crystalline silicon

based solar system

Transportation

and storage

Not covered

Transportation

System boundary

CR-DL01-13001 Certified Oct 21, 2013

Future target of CFP C/V (OEM base) for demonstration

Next target for CFP V/C

CFP verification & cortication this time

LCA analysen må gjøres av en uavhengig instans.

20

REC gjorde en full LCA I 2016

Siden den gang er mye endret;

• Type og opprinnelse av silisium og wafere

• Celleprosessen

• Modul type og energi innhold .

Skal vi gjøre ny analyse hver gang dette endres?

Til nå er ikke det opplagt

Det er “ nice to have “, men dyrt og tidkrevende

De fleste kunder velger leverandør ut I fra andre kriterier

Hvordan kan vi bruke LCA informasjonen

21

3

Visualisering og informasjon

22

14kgElkem Solar Silicon®

Metallurgical route

◆ CFP 2.0g/kWh ESS™

◆ CPT 6.1 days(Carbon Payback Time) CFP is paid back in 6.1 days of operation in Japan

CO2 Visualization

Carbon Footprint

http://www.cfp-japan.jp

CR-DL01-13001

• Eksempel : Lav Carbon marking fra Japan:

Andre mulige anvendelser

23

Effekten av karbonprising:

Silisum bruk pr 300 Wp modul : 1 KG

24

USD/kg

Next step for lower carbon footprint5

5

25

LIFE CYCLE ASSESSMENT OF PRODUCTION AND USE OF BIOCARBON IN THE MELTING INDUSTRY

«EYDE – LIFECYCLE»

Methods, assumptions, scenarios and results / discussions

Gaute Finstad (AT Biovarme)

Per Arne Kyrkjeeide (Teknova)

Christian Solli, Alexander Borg (Asplan Viak / MISA)

Ronny Gløckner (for NCE Eyde)NCE

Thanks to Innovation Norway for financial support through the

«EYDE – LifeCycle» - project

Changing from coal to biocarbon in Silicon production

27

• Global average process emissions for silicon production:

• Stage 1: 40% by 2030Elkems emissions would drop by 500.000 tonnes per year

• Stage 2: closed furnace and 100% replacementElkem could reduce emissions by 1,3 mill tonnes per year

and electricity consumption by 5TWh

BENEFITS

• Higher raw material cost from bio than from fossil sources

• Long term access to sustainable biomass at predictable prices

• No market demand for «green» silicon means investment will not be covered by increased product price

• Significant technological risk remains for all R&D stages towards piloting and commercialisation

• High costs for near-industrial size pilots (TRL 6-8)

BARRIERS

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

kg C

O2

per

to

nn

sili

siu

m

GLOBAL POTENTIAL IS IMMENSE

Recycling of waste heat makes the production process more energy effective

28

Elkem BremangerDistrict heating

Elkem BjølvefossenDistrict heating, exhaust gas boiler and turbine for el. production

200 GWh

Elkem Chicoutimi, CanadaDelivers energy in the form of steam to nearby aluminium plant

190 GWh

Elkem ThamshavnDistrict heating, exhaust gas boiler and turbine for el. production

195 GWh

8 GWh

Elkem SaltenDistrict heating

35 GWh

628 GWh

recycled

annually

Energy saved equivalent to

yearly power consumption of:

30,000 Norwegian households

125,000 European households

315,000 Chinese households

REC Solar Norway – circular by design

Silicon Slag treatment Leaching Solidification Post treatment Ingot(Blokk)

solidification

ELKEM SOLAR FISKAA ELKEM SOLAR HERØYA

ELKEM SOLAR SILICON (ESS)

REC Solar

Singapore

REC Solar

Singapore

REC Solar

Singapore

Cut-offs

Other

sources

«Changing the world»

40% = 150 000 tonn av all silisium som går til

solcelleproduksjon kuttes til finstoff / støv

Elkem Solar har lykkes i å ta tilbake støvet og

lage mer solcellerent silisium !!!

Bruk av Silicon KERF som råstoff for ESS®

• Prosjekt P5: Benytte wafer-fines (kerf) som råmateriale for produksjon av ESS®

• Miljøpåvirkning:

o Prosjektet vil redusere energiforbruket med ytterligere 1/3 og CO2-fotavtrykk med 2/3

o CO2-fotavtrykk vil bli ca 1/30 sammenlignet med Siemens-prosessen

Energiforbruk CO2-fotavtrykk

REC Singapore manufacturing and R&D center

REC Wafer Plant

• P-type multi-crystalline

• 2 wafer factories, 30 operators/factoryN-Peak Cell Fab

• Industry 4.0

• New cell capacity 600 MW

REC Cell Plant

• mc-Si cell type

• 8 cell lines

• 8 operators/line

REC Module Plant

• 6 Module lines

• Highly automated assembly

• 25 operators/line

Production Capacity

1.6 GW146k sqm of production space

3

2

Energy Monitoring Center

• R&D laboratories

• Global field monitoring