Automatisierung glänzt bei First Solar

Die Module der Serie 6 von First Solar werden mit weniger Energie, weniger Wasser und weniger Halbleitermaterial hergestellt als Konkurrenzmodule. Foto mit freundlicher Genehmigung von First Solar Inc.

Jeden Tag sind in mehr als 45 Ländern von First Solar entwickelte und hergestellte Photovoltaikmodule im Einsatz und wandeln Sonnenlicht in sauberen, zuverlässigen Strom um. First Solar ist das einzige amerikanische Unternehmen, das zu den zehn größten Solarherstellern der Welt zählt. Der Hauptsitz des Unternehmens befindet sich in Tempe, AZ, seine Wurzeln liegen jedoch in Ohio, wo das Unternehmen die größte Solarproduktionsstätte in der westlichen Hemisphäre betreibt. Mehr als die Hälfte der 2.700 US-Mitarbeiter von First Solar sind in Ohio ansässig.

Darüber hinaus wird die Produktionspräsenz von First Solar in den USA bald noch größer. Im August 2021 begann das Unternehmen mit dem Bau eines neuen Solarmodul-Montagewerks im Wert von 680 Millionen US-Dollar in der Nähe seines bestehenden Werks in Perrysburg, Ohio. Diese Fabrik – die dritte des Unternehmens – soll noch in diesem Jahr in Betrieb gehen. Und im November 2022 gab First Solar bekannt, dass es mehr als 1 Milliarde US-Dollar in den Bau eines vierten Montagewerks in Florence, Alabama, investieren wird. Die Fabrik soll voraussichtlich mehr als 700 Arbeitsplätze schaffen und ist Teil eines bereits angekündigten Plans, die Produktionskapazität von First Solar in den USA bis 2025 auf mehr als 10 Gigawatt zu erhöhen.

Das Alabama-Projekt wird die Gesamtinvestition des Unternehmens in die US-Fertigung auf über 4 Milliarden US-Dollar erhöhen.

Das Unternehmen betreibt auch Fabriken in Malaysia und bald auch in Indien.

Um mehr über diese Investitionen zu erfahren, haben wir uns mit Mike Koralewski, dem Chief Manufacturing Operations Officer von First Solar, zusammengesetzt.

MONTAGE:Warum produziert First Solar hier in den USA Photovoltaikmodule?

Koralewski: First Solar ist das einzige amerikanische Unternehmen unter den weltweit größten Solarherstellern. Seit Beginn unserer Produktion im Jahr 2002 produzieren wir Module in Ohio. Unsere Modultechnologie ist einzigartig amerikanisch: Sie wurde in unseren Forschungs- und Entwicklungseinrichtungen in Ohio und Kalifornien entwickelt.

Die USA sind auch unser größter Einzelmarkt. In den vergangenen Jahren hatte die US-amerikanische Solarindustrie mit verstärkten politischen und handelspolitischen Risiken infolge der Zölle zu kämpfen, mit denen unsere Märkte vor wettbewerbswidrigen Praktiken chinesischer Solarhersteller geschützt werden sollen. Darüber hinaus haben die schwierigen Bedingungen in der Seefracht in den letzten Jahren die Fähigkeit, Module rund um den Globus zu versenden, erheblich beeinträchtigt.

All dies hat zu einem Anstieg der Nachfrage nach im Inland hergestellten Modulen geführt, und wir passen unsere Produktionskapazitäten entsprechend an.

Alle großen Akteure der Solarindustrie denken jetzt über die Unzulänglichkeiten der Aufrechterhaltung eines einzigen globalen Zentrums für die Fertigung nach. Indem wir unsere Lieferkette und Produktion so nah wie möglich an jedem Kundenstamm ansiedeln, können wir viele der negativen Auswirkungen abmildern, die mit einer übermäßigen Abhängigkeit von der Überseeschifffahrt einhergehen. Dies ermöglicht es uns, mit unserer Preisgestaltung wettbewerbsfähig zu sein und unseren Kunden auch in Zukunft eine zuverlässige Versorgung zu bieten.

Die Fabrik von First Solar in Ohio kann eine Glasscheibe in nur viereinhalb Stunden durchgehend in ein voll funktionsfähiges Photovoltaikmodul verwandeln, alles unter einem Dach. Foto mit freundlicher Genehmigung von First Solar Inc.

MONTAGE: Die Fabrik von First Solar in Ohio kann eine Glasscheibe in nur viereinhalb Stunden durchgehend in ein voll funktionsfähiges Photovoltaikmodul verwandeln, alles unter einem Dach. Im Gegensatz dazu kann die Herstellung von Konkurrenzprodukten Tage dauern. Wie kann man Module so schnell produzieren?

Koralewski: Unsere Fabriken gehören zu den fortschrittlichsten in der Solarbranche und nutzen Technologien und Prozessoptimierungen, die effektiv mit in China hergestellten Solarmodulen konkurrieren, die nur deshalb billig sind, weil sie stark von der Regierung subventioniert werden. Um mit den Chinesen konkurrieren zu können, mussten wir ihre Technologie mit amerikanischem Einfallsreichtum und Innovation übertreffen.

Deshalb treiben wir die Zykluszeit und den Durchsatz wirklich voran. Der Schlüssel liegt in unserem Dünnschicht-Abscheidungsprozess, der sich völlig von dem unserer Mitbewerber unterscheidet. Unser Verfahren ähnelt tatsächlich eher der Herstellung eines Flachbildfernsehers als der Herstellung eines kristallinen Silizium-Solarmoduls.

Wir sind vertikal integriert, was auch zur Geschwindigkeit beiträgt. Wir gehen von Anfang bis Ende. Wir verfügen nicht über mehrere Fabriken, in denen einzelne Komponenten hergestellt werden. Wir beginnen mit dieser rohen Glasscheibe und enden mit einem Solarmodul, indem wir einen kontinuierlichen Prozess anstelle eines Batch-Prozesses wie bei unseren Mitbewerbern verwenden.

MONTAGE:Was ist der Unterschied zwischen einem kontinuierlichen Prozess und einem Batch-Prozess?

Koralewski: Nehmen wir an, der erste Schritt in Ihrem Herstellungsprozess ist ein Waschvorgang. In einem Batch-Prozess können Sie möglicherweise 100 Module gleichzeitig waschen. Anschließend legen Sie diese in einen Behälter und verschieben diese Charge in den nächsten Vorgang des Prozesses.

Unser Herstellungsprozess ist kontinuierlich. Stellen Sie sich das wie eine Autobahn vor, auf der einem Auto immer ein anderes folgt. Alle unsere Vermögenswerte sind durch ein Förderband miteinander verbunden. Sie gelangen von einem Prozess direkt zum nächsten. Es erfolgt keine Stapelung. Sie wechseln einfach ständig von einem Prozess zum nächsten.

MONTAGE:Was ist die größte Herausforderung bei der Herstellung eines Photovoltaikmoduls?

Koralewski: Einer der größten Herausforderungen, zumindest für US-amerikanische Hersteller, besteht darin, gleiche Wettbewerbsbedingungen für unsere Produkte sicherzustellen. Acht der zehn größten Hersteller von Solarmodulen sind chinesische Unternehmen, die von unfairen Subventionen und anderen Formen staatlicher Unterstützung profitieren, die gegen die Regeln der Welthandelsorganisation zum fairen Handel verstoßen. Beispielsweise praktizieren viele chinesische Unternehmen eine unfaire Handelspolitik, indem sie beispielsweise Photovoltaikmodule zu Preisen verkaufen, die darauf abzielen, die internationale Konkurrenz zu dezimieren. Andere Hersteller umgehen Handelszölle, indem sie Produkte über Südostasien weiterleiten, obwohl sie tatsächlich in China hergestellt werden.

Wir entwickeln ein wettbewerbsfähiges, verantwortungsvoll hergestelltes und qualitativ hochwertiges Produkt, haben jedoch enorm viel Zeit und Ressourcen für den Kampf um Fairness aufgewendet.

MONTAGE: Die Module der Serie 6 von First Solar werden mit weniger Energie, weniger Wasser und weniger Halbleitermaterial hergestellt als Konkurrenzmodule. Können Sie mehr über das Engagement Ihres Unternehmens für verantwortungsvolle Solarenergie sagen?

Koralewski: Unsere Vision, die nachhaltige Energiezukunft der Welt voranzutreiben, ist uns wichtig. Nachhaltigkeit stand von Anfang an im Mittelpunkt unseres Handelns. Der Fokus liegt nicht auf der Einhaltung von Industriestandards. Ziel ist es, sie zu übertreffen und neue zu schaffen, denen andere folgen können. Wir sind stolz darauf, Solartechnologie herzustellen, die den Kampf gegen den Klimawandel sinnvoll unterstützt. Und wir berücksichtigen sowohl die sozialen als auch die ökologischen Auswirkungen unseres Betriebs und arbeiten hart daran, das Leben der Menschen jetzt und in Zukunft gesünder zu machen.

Unsere Dünnschichtmodule haben einen CO2-Fußabdruck, der zweieinhalb Mal geringer ist als der von kristallinem Silizium. Unsere Module sind recycelbar und verfügen tatsächlich über eine Rückgewinnungsrate von etwa 90 Prozent ihres Wertes, der den Halbleiter, das Glas, die Kapsel und mehrere andere Materialien umfasst. Tatsächlich enthalten die neuen Module, die wir heute herstellen, tatsächlich etwa 10 Prozent recycelte Halbleiter, was heute einzigartig in der Photovoltaikindustrie ist.

Unser Ansatz für verantwortungsvolle Solarenergie ist nach wie vor ein bedeutendes Reputationsmerkmal in der Solarfertigungsbranche, nicht nur unter dem Gesichtspunkt der Nachhaltigkeit, sondern im wahrsten Sinne des Wortes Verantwortung. Es gibt Berichte über Zwangsarbeit in der Lieferkette für kristallines Silizium in Xinjiang, China. Das unterstützen wir nicht.

Im Mai 2021 sind wir der Responsible Business Alliance beigetreten, der weltweit größten Branchenkoalition, die sich für die Rechte und das Wohlergehen von Arbeitnehmern und Gemeinschaften in der globalen Lieferkette einsetzt. Wir sind der erste der zehn größten Solarhersteller der Welt, der der Allianz beigetreten ist. Für uns ist Nachhaltigkeit also nicht nur ein Slogan; Es ist tatsächlich die Art und Weise, wie wir unser Geschäft in jeder Hinsicht führen.

MONTAGE: Im vergangenen August hat First Solar den Grundstein für sein drittes Werk in Ohio gelegt. Herzlichen Glückwunsch dazu. Wie läuft das Projekt? Werden Sie mit der neuen Anlage etwas anders machen als mit den ersten beiden?

Koralewski: Die Fabrik ist auf Kurs. Seine Mauern stehen. Dach ist montiert. Die Ausrüstung wird jetzt in die Anlage geliefert. Wir werden auf jeden Fall im ersten Halbjahr 2023 bereit sein.

Diese dritte Fabrik wird hochqualifizierte Arbeitskräfte und eine Industrie-4.0-Architektur vereinen, die auch die Maschine-zu-Maschine-Kommunikation umfasst. Wir eliminieren menschliche Entscheidungen und sorgen dafür, dass unsere Vermögenswerte tatsächlich miteinander kommunizieren. Künstliche Intelligenz wird einen Großteil des Herstellungsprozesses steuern. Dies wird es uns ermöglichen, Solarmodule mit einem höheren Grad an Automatisierung, Präzision und kontinuierlicher Verbesserung herzustellen.

Auf unserer Fläche im Nordwesten von Ohio wird etwa alle drei Sekunden ein Modul vom Band gehen. Das ist ziemlich phänomenal, wenn man darüber nachdenkt. Der Produktionsaufbau in der neuen Fabrik ist bahnbrechend und stellt für uns eine bedeutende Weiterentwicklung in der Solarfertigung dar. Wenn Sie beispielsweise auf das Jahr 2012 zurückgehen, hätte eine typische Solarfabrik von First Solar etwa 1.200 Mitarbeiter beschäftigt und etwa 250 Megawatt pro Jahr produziert. Die neue Fabrik in Ohio produziert mit 700 Mitarbeitern 3,3 Gigawatt pro Jahr.

Dieser Grad an fortschrittlicher Fertigung ist natürlich auch für die amerikanischen Arbeitnehmer von Vorteil, da wir uns so auf die Weiterqualifizierung unserer Mitarbeiter konzentrieren können. Wir schaffen Menschen, die in der Lage sind, Fehler in unserem Prozess zu beheben, anstatt am Band zu arbeiten und Teile und Teile zu bewegen.

MONTAGE:Welche Rolle spielen Menschen in den Produktionslinien von First Solar?

Koralewski: Wir glauben an die Weiterentwicklung unserer Mitarbeiter. Es ist uns sehr wichtig. Wir möchten, dass unsere Mitarbeiter das Gefühl haben, in einer High-Tech-Umgebung zu arbeiten, die sicher und sauber ist. Wir bieten gute Löhne und Sozialleistungen, Gesundheitsversorgung, Studiengebührenerstattung, interne Karriereentwicklung und Wellnessprogramme.

Wir arbeiten auch mit örtlichen Community Colleges, Universitäten und Berufsschulen zusammen, um unsere Mitarbeiter effektiv auszubilden, damit sie in diese Rollen hineinwachsen. Mit dem Fortschritt unserer Technologie möchten wir, dass sich auch unsere Mitarbeiter weiterentwickeln.

Anmerkung der Redaktion:

Dieser Artikel basiert auf einem Interview, das wir für ASSEMBLY Audible aufgezeichnet haben. Dieser Podcast untersucht die Menschen, Prozesse und Technologien für den Zusammenbau von Teilen zu fertigen Produkten. Ganz gleich, ob Sie große Produkte in kleinen Mengen oder kleine Produkte in großen Mengen herstellen, unser Ziel ist es, Einblicke, Ideen und Inspirationen bereitzustellen, die Sie in die Tat umsetzen können. Um den neuesten ASSEMBLY Audible-Podcast zu hören, klicken Sie hier.

Jennifer Pierce, ASSEMBLY Magazine