01.09.08 23:48:56 (kurz vor zwölf :-)
Die neue Zellfabrik von Arise Technologies ist vielleicht nur das erste von zehn weiteren Werken
Die Arise Technologies Corporation hat in Bischofswerda ihre erste Solarzellenfabrik eröffnet: 35 Megawatt Kapazität, ein geplanter Ausbau auf 80 und später 125 Megawatt – nichts Besonderes für die heutige Solarbranche. Aber diese Fabrik ist dennoch nicht ganz alltäglich. Sie gehört zu den modernsten ihrer Art, und sie soll nur der Anfang sein. Wenn Arise mit seinen Plänen Erfolg hat, wird in den nächsten vier Jahren eine sächsische Kleinstadt zum Solarstandort von Weltrang.
Sjouke Zijlstra ist ein erwachsener Mann, der einen sehr anspruchsvollen Job zu erledigen hat. Und dennoch: Wenn er Besuchern seinen Arbeitsplatz zeigt, könnte man sich den ausgebufften Technikmanager mit seinen mehr als 30 Jahren Berufserfahrung auch als kleinen Jungen vorstellen, der lange Reihen von Spielzeugautos nach Größe, Farbe und Typ anordnet. Irgendwo muss er schließlich herkommen, dieser ausgeprägte Sinn für die Ästhetik der Ordnung.
Einen solchen Sinn nämlich hat Zijlstra ohne jeden Zweifel. »Hier sollten Leitungen und Aggregate hin«, erzählt er beispielsweise beim Gang durch den im Erdgeschoss des 112 mal 42 Meter messenden Fabrikgebäudes untergebrachten Versorgungstrakt, »aber ich wollte über die gesamte Länge einen geraden Gang erhalten.« Das unterscheidet natürlich das Planen einer Fabrik vom Spiel mit Miniaturautos. Die Ordnung ist kein Selbstzweck, sondern soll dabei helfen, ein Ziel zu erreichen. Und das heißt: Effizienz.
Danach streben Solarzellenhersteller überall, trotzdem ist die Produktionslinie der Arise Technologies Deutschland GmbH etwas Besonderes. Die 100-prozentige Tochter der Arise Technologies Corporation aus Waterloo in der kanadischen Provinz Ontario setzt so konsequent auf Automatisierung, wie es nur sehr wenige in dieser Branche tun. Sämtliche Fertigungsschritte laufen »inline« oder, so der noch bildhaftere Terminus, als »flow production«. Etwas profaner formuliert also: in einem Rutsch.
Normal hingegen ist in der Zellproduktion bislang das Integrieren verschiedener »Batch«-Prozesse, bei denen die Produkte zu einer Station gebracht, dort bearbeitet und dann zur nächsten befördert werden. Dabei müssen sie zwangsläufig mehrmals aus Transportbehältern aus- und wieder eingepackt werden, was insbesondere bei so fragilen Gütern wie Silizium-Wafern – dem Vorprodukt der Solarzelle – ein Kardinalproblem ist: Hohe Bruchraten und Qualitätsmängel durch beschädigtes Material sind die Folge.
Beides lässt sich bei Flow-Produktion deutlich reduzieren. Der Preis hierfür ist freilich ein erhöhtes Stillstandsrisiko. Eine havarierte Maschine blockiert die gesamte Fertigungslinie, während sie sich bei Batch-Produktion zumindest zeitweise umgehen lässt. Und außerdem müssen die einzelnen Schritte vom Tempo her sehr genau aufeinander abgestimmt sein. Wenn ein Batch-Prozess langsamer vonstatten geht als die übrigen, kauft man die entsprechende Maschine einfach noch einmal dazu und hat den Engpass beseitigt. Bei Flow-Linien ist das weit weniger trivial. In einer Industrie, die noch jung ist und mit verschiedenen Prozessen herumexperimentiert, trauen sich deshalb nur wenige Unternehmen zu, ihre Produktion auf diese Art zu organisieren.
Sjouke Zijlstra hingegen kommt aus der Elektronikindustrie und hat das Prinzip Flow-Produktion verinnerlicht. Beim niederländischen Philips-Konzern hat er sich unter anderem mit optimierten Abläufen für die Produktion von Leiterplatten befasst. 1997 wechselte er dann zur Photovoltaik und baute für Shell Solar die Zellfabrik in Gelsenkirchen auf. Die war seinerzeit eine der wohl modernsten Zellproduktionen überhaupt. Als Erfolgsmodell gilt sie trotzdem nicht, weil sie unter der Ägide von Shell praktisch zu keinem Zeitpunkt die nominelle Kapazität von 25 Megawatt erreichte. Anfang 2006 wechselte sie dann den Besitzer, als der Solarworld-Konzern das Gros der Photovoltaikaktivitäten von Shell übernahm. Im September 2006 übertrug Solarworld seinerseits das Werk an die Scheuten Solar Cells GmbH.
Alte Bekannte
Ungefähr zu dieser Zeit besuchte auch Ian MacLellan das Gelsenkirchener Werk. Der Gründer und heutige Technikvorstand von Arise Technologies hielt Ausschau nach einem Vorbild, an dem sich die eigenen Pläne orientieren könnten. Ungefähr 20 Zellproduktionen hatte er bereits abgeklappert, berichtet Zijlstra, »bis er zu uns kam und sagte, so will er‘s haben«. Arise übernahm nicht nur das Konzept aus Gelsenkirchen, sondern auch den führenden Kopf. Anfang 2007 wechselte Zijlstra den Arbeitgeber und ist nun Geschäftsführer von Arise Technologies Deutschland. Mit MacLellan verstand er sich wohl auch deshalb so gut, weil dieser ebenfalls aus der Elektronikindustrie stammt. Vor der Gründung von Arise 1997 hatte er unter anderem bei Motorola, Hewlett Packard und Oracle seine Brötchen verdient.
Die Person von Sjouke Zijlstra ist nicht die einzige Parallele zwischen den Zellfabriken in Bischofswerda und Gelsenkirchen. Die Planung von Gebäude und Infrastruktur übernahm hier wie dort die auf Industriebauten spezialisierte niederländische Firma DHV BV. Sie zeichnet insbesondere verantwortlich für das »2-Layer Facility Design«, also die Anlage auf zwei Etagen: Ver- und Entsorgung im Erdgeschoss, darüber die Produktionslinie. Das Gebäude als solches – errichtet vom Essener Baukonzern Hochtief AG – wird dadurch natürlich teurer, dafür spart man Grundstückkosten und gewinnt an Gestaltungsmöglichkeiten, weil im ersten Stock eine große Halle ohne Träger und vor allem ohne quer laufende Rohr- und Leitungsstränge entsteht. Die nämlich gehen direkt durch den Fußboden in die jeweiligen Produktionsmaschinen hinein.
Deren Auswahl, Aufstellung und Optimierung übernahm mit OTB Solar BV ein weiterer Bekannter aus Gelsenkirchen, ebenfalls mit Sitz in den Niederlanden. OTB liefert Transport- und Handling-Maschinen sowie den Prozess für die Beschichtung der Wafer mit Siliziumnitrid im PECVD-Verfahren (Plasma Enhanced Chemical Vapour Deposition) und zeichnet für die schlüsselfertige Übergabe einschließlich Einarbeitung des Personals verantwortlich. Weitere Komponenten kommen von der Rena GmbH aus Gütenbach (Nasschemie), der italienischen Baccini SpA. (Siebdruck) und der US-amerikanischen Firma Despatch Industries (Diffusionsofen).
Seit April ist die Linie in Betrieb, am 6. Juni wurde sie offiziell eingeweiht. Am 22. Juli meldete Arise »24/7«, also die Aufnahme der Produktion rund um die Uhr und sieben Tage pro Woche. Die von OTB zugesagten 15 Prozent Wirkungsgrad seien ebenso eingehalten worden wie die sonstigen vereinbarten Ziele. Die Kapazität ist mit 35 Megawatt jährlich veranschlagt.
Dies wäre aber nur der erste Schritt für den Solarstandort Bischofswerda. Die zweite Linie ist schon bestellt und soll um die Jahreswende den Testbetrieb aufnehmen. Sie wird monokristalline Zellen produzieren. Eine dritte Linie, wiederum für multikristalline Zellen, findet in der riesigen Halle auf jeden Fall auch noch Platz und soll 2009 installiert werden. Auch eine vierte Linie ließe sich unterbringen, die Aufstellung ist für 2010 geplant. Und das im August 2007 erworbene Firmengrundstück misst rund 13 Hektar, so Zijlstra: »Da können wir wohl zehn solcher Hallen draufstellen.«
Nicht nur Standardzellen
Interessanter noch als die eines Tages erreichte Zahl der Hallen ist indes die Frage, was genau dort produziert wird. Denn ursprünglich war Arise nicht angetreten, um in Bischofswerda multi- und monokristalline Standardzellen herzustellen. Als im September 2006 der Plan für die Ansiedlung in Sachsen bekannt gegeben wurde, war zwar, wie heute, von einer Fabrik mit 80 Megawatt Jahreskapazität und 50 Millionen Euro Investitionssumme die Rede. Aber damals hieß es noch, für die Produktion werde »die patentierte ›DC Saddle-Field‹-Dünnschichttechnologie der Firma Arise angewandt«. Dieses Verfahren für eine sogenannte »Hetero junction«-Solarzelle aus einem monokristallinen Wafer und Dünnschichtsilizium ähnelt vom Prinzip her der »HIT«-Zelle der japanischen Sanyo Corp. Es wurde von Arise gemeinsam mit der Universität Toronto und der Komag Inc. aus San Jose, Kalifornien, einem Hersteller von Computerfestplatten, entwickelt. Im Juni letzten Jahres wurde Komag indes vom Branchenriesen Western Digital Corporation aufgekauft.
Arise verfügt über ein Patent für den Produktionsprozess, doch dessen praktische Umsetzung geriet trotzdem offenkundig aus dem Terminplan. An der Zellfabrik in Bischofswerda hielt man dennoch fest – schließlich lagen seit Dezember 2006 die Zusagen für insgesamt 24,5 Millionen Euro Fördermittel vor. Die Sächsische Aufbaubank garantierte 12,4 Millionen Euro als Zuschuss, weitere 12,1 Millionen sind in Form von Steuervergünstigungen zugesagt. Drei Jahre – also bis Dezember 2009 – wurden als Zeitrahmen für das Projekt vereinbart.
Obwohl nunmehr die ersten Produktionslinien für multi- und monokristalline Standardzellen ausgelegt wurden, hält Arise aber an dem Ziel von insgesamt 80 Megawatt Kapazität auf zwei Fertigungslinien fest. Dies versichert nicht nur Sjouke Ziljstra, sondern auch Firmenpräsident und Vorstandschef Bart Tichelman. Nachdem zwei Lieferverträge aus dem Jahr 2007 sowie vier weitere im März 2008 abgeschlossene Kontrakte die Verfügbarkeit der benötigten Mengen an Wafern sicherstellten, habe man eine verbindliche Order für die zweite Linie aufgegeben. Diese werde »Zellen mit bis zu 18 Prozent Wirkungsgrad produzieren und unsere Kapazität um weitere 45 Megawatt erhöhen«, schreibt Tichelman in dem Ende März veröffentlichten Jahresbericht 2007 seines Unternehmens. Dies wird auch mit monokristallinen Zellen konventioneller Machart möglich sein. Als Ziel für seine »DC Saddle-Field«-Zellen nennt Arise ohnehin nicht 18, sondern 20 Prozent Wirkungsgrad.
Wann diese Marke erreicht sein und wie lange es wohl dauern wird, bis das Grundstück in Bischofswerda tatsächlich komplett mit Fabrikhallen vollgestellt ist, möchte derzeit niemand prognostizieren. Es geht jedenfalls gut voran. Tichelman bekannte sich bei der Vorlage der 2007er-Zahlen zu dem Ziel, bis Ende 2012 acht Linien mit zusammen 360 Megawatt Kapazität im Einsatz zu haben. Nur wenig später, am 10. April, korrigierte das Unternehmen deutlich nach oben, auf insgesamt zwölf Linien mit 560 Megawatt.
Eigenes Silizium
Von den Fortschritten bei der Saddle-Field-Technologie wird der weitere Ausbau der Produktion wohl nur in zweiter Linie abhängen. Wichtiger ist, ob die von Arise verfolgten Pläne für eine eigene Siliziumproduktion aufgehen. Auch hier hat das Unternehmen ein eigenes technisches Konzept, wiederum entwickelt in Kooperation mit der Universität Toronto sowie der Universität Waterloo, der Ebner Industrieofenbau GmbH aus dem österreichischen Leonding und der dänischen Firma Topsil Semiconductors Materials A/S. Eine Demonstrationsanlage läuft seit Dezember 2007, Ende dieses Jahres soll in Waterloo die Pilotfertigung beginnen. Für 2009 sind zunächst 50 Tonnen Jahresproduktion angepeilt, für 2010 stehen 400 Tonnen im Plan.
Wie die Forscher und Ingenieure in Kanada mit ihrem Projekt vorankommen, dürfte direkte Auswirkungen auf die ökonomische Zukunft der 12.000-Einwohner-Stadt Bischofswerda haben. Denn wenn alles gut läuft, soll 2011 in Ontario die Massenproduktion anlaufen, das Ausbauziel lautet 10.000 Tonnen Silizium pro Jahr. Das würde bei den angestrebten hohen Zellwirkungsgraden für gut und gerne 1.500 Megawatt Jahresproduktion reichen, also mehr als genug für die jetzigen Pläne.
Die scheinbar locker hingeworfene Bemerkung von den zehn Hallen, für die in Bischofswerda noch Platz ist, könnte damit schon recht bald konkrete Züge annehmen. Es spricht nicht viel dagegen, am jetzigen Standort zu expandieren. Die Personalkosten jedenfalls spielen keine allzu große Rolle, erläutert Sjouke Zijlstra: Sie liegen »in der Größenordnung von vier Prozent«, obwohl Arise bislang ausschließlich staatlich geprüfte Techniker einstellt, also Absolventen einer Technikerschule mit einem zwischen Meisterbrief und Ingenieursdiplom angesiedelten Abschluss. Und diese gut qualifizierten Leute, versichert der Chef, werden auch als solche bezahlt »und nicht als Facharbeiter, wie es hier in Sachsen doch häufiger passiert«. Noch wichtiger ist vielleicht, dass nur Festanstellungen vergeben werden; einzige Ausnahme ist der Bereich Verpackung, weil dort nur vorübergehend Leute gebraucht werden. Langfristig will man auch hier automatisieren.
Doch obwohl alle Verträge auf nur 32 Wochenstunden laufen, was erstens die Belastungen durch Schichtarbeit verringern und zweitens insgesamt mehr Arbeitsplätze schaffen soll, kommt die erste Fertigungslinie mit 65 Kräften aus. Wenn die zweite Linie steht, sollen auch etwas geringer qualifizierte Mitarbeiter, namentlich Facharbeiter, eingestellt werden, die dann Teams mit den erfahreneren Kollegen bilden. Insgesamt rund 100 Leute werden dann voraussichtlich einen Job in der Produktion haben, bei Vollbetrieb der dritten Linie dürften es ungefähr 150 sein – bei einer dann angestrebten Jahresproduktion von rund 125 Megawatt und einem entsprechenden Umsatz, der selbst bei drastisch sinkenden Preisen für Solarzellen immer noch in der Region um 200 Millionen Euro liegen dürfte. Da spielen Personalkosten in der Tat nicht die erste Geige.
Wichtiger sind da die Laufzeiten der Maschinen. Nur wenn die »Uptime«, in der das Gerät und die mit seiner Bedienung betrauten Menschen tatsächlich Produktion abliefern, auf einem konstant hohen Wert bleibt, geht auch die Rechnung mit dem geringen Personalkostenanteil auf. Die typische, leicht perfide Rationalisierungslogik also: Je weniger Arbeitsplätze in der Produktion entstehen, desto höher die Chancen, dass zumindest diese wenigen in Deutschland bleiben und nicht an Orte mit geringeren Lohnkosten verlegt werden. Geht es nach Zijlstras Planung, werden die Maschinen nach dem Einfahren 24 Stunden am Tag und 358 Tage im Jahr laufen. Sechs Stillstandstage sind eingeplant – nicht etwa für Weihnachten oder Ostern, sondern zur Jahresinspektion und Optimierung. Außerdem wird es eine Schicht pro Woche für regelmäßige Wartungsarbeiten geben. Daraus ergibt sich ein »geplanter« Stillstand von 6,7 Prozent.
Auch solch ein niedriger Wert ist einem Rationalisierungsprofi natürlich noch zu hoch. Was wirklich wurmt, sind jedoch die »unerwarteten« Stillstandszeiten. Der größte Feind ist hier die Bruchrate. Jeder kaputte Wafer bedeutet nicht nur einen Verlust an teurem Material. Schwerer noch wiegt die Gefährdung des Produktionsablaufs. Aber Zijlstra ist optimistisch, »dass wir eine der niedrigsten Bruchraten haben werden«. Und dass sich die unerwarteten Ausfallzeiten auf unter drei Prozent drücken lassen, die »Uptime« also bei 91 Prozent oder mehr liegt. Damit die Ordnung in Bischofswerda so wenig wie möglich gestört wird.
Jedem der das gelesen hat dürfte/sollte klar sein der Entwicklungsprozess zum Ziel mit unerwarteten Problemen gepflastert sein kann
Jeder sollte sich seine eigene Meinung dazu bilden, & je nach Meinungsfindung ein abgesichertes kontrolliertes Langinvest in Erwägung ziehen, oder es bleiben lassen.
Keine Kaufempfehlung jeder handelt nach eigenem Gewissen
Bericht stand in der Photon September 08
gruß sillus
