На этой неделе компания Google объявила, что разрабатывает новый комплекс центров обработки данных к югу от Миннеаполиса, который будет питаться от практической утопии чистой энергии: большого количества энергии ветра, солнца и, что особенно важно, крупнейшей в мире системы хранения аккумуляторов.
В то время как аккумуляторный бизнес процветает, большинство систем хранения обеспечивают питание в течение четырех или, все чаще, восьмичасовых периодов. Но технология Form Energy, которую будет использовать Google, направлена на передачу до 100 часов энергии за раз. Технология железно-воздушных батарей Form обеспечивает многодневную продолжительность работы, предназначенную для поддержания питания во время длительных суровых погодных явлений, пикового летнего спроса или просто особенно облачной недели, которая ослабляет солнечную энергию.
Идея состоит в том, что возобновляемая энергия (в сочетании с батареями меньшей и большей продолжительности работы) может, наконец, развеять опасения критиков по поводу надежности и предложить мощность, эквивалентную базовой нагрузке, обеспечиваемую выработкой ископаемого топлива и ядерной энергетикой.
«Это крупнейший анонсированный проект по хранению энергии в мире», — сказал Fortune соучредитель и генеральный директор Form Матео Харамильо. «Это определенно подтверждает экономическое обоснование того, что мы называем многодневным хранилищем».
Компания Form, основанная девять лет назад, в этом году откроет производственный центр Form Factory 1 в Западной Вирджинии и теперь готова к расширению. По словам Джарамилло, выпускника Tesla, план состоит в том, чтобы вывести компанию на биржу «в относительно ближайшем будущем», вероятно, в следующем году. «Из-за масштаба компании, которой мы становимся, из-за типа соглашений, которые мы заключаем с нашими клиентами, нам выгодно быть публичной компанией».
Важно отметить, что сделка Form с Google и миннеаполисской коммунальной компанией Xcel Energy по комплексу центров обработки данных Pine Island потенциально может стать переломным моментом для зарождающейся индустрии аккумуляторов с длительным сроком службы. Google — первый гиперскейлер, заключивший контракт на технологию аккумуляторов.
Стандартные литий-ионные батареи с коротким сроком службы быстро прошли долгий путь в энергосистеме США. В 2020 году общая установленная емкость аккумуляторов составляла около 1,5 гигаватт. Но только в этом году Министерство энергетики планирует построить 24,3 гигаватта новых аккумуляторных установок, что более чем вдвое превысит количество новых ветровых электростанций и почти в четыре раза увеличит количество новых газовых генерирующих мощностей.
В то время как литий-ионные технологии заимствованы из химии электромобилей, технология Форма ориентирована на более тяжелые и менее эффективные железо-воздушные батареи, которые, прежде всего, намного дешевле, чем литий-ионные. Это делает технологию совместимой с долговременным хранением электроэнергии, но определенно не с электромобилями.
Технология изготовления аккумуляторов основана на обратимом процессе окисления. По сути, кислород, нагнетаемый в клетки, окисляет железо посредством окисления, высвобождая электроны. Стоимость аккумуляторов составляет примерно одну десятую стоимости литий-ионных, что обеспечивает более длительный срок службы.
Партнерство Google-Xcel по проекту центра обработки данных в Миннесоте включает строительство ветроэнергетической установки мощностью 1,4 гигаватта, солнечной энергии мощностью 200 мегаватт и аккумуляторной системы Form мощностью 300 мегаватт. 300-мегаваттной мощности, установку которой запланировано на 2028 год, после сдачи в эксплуатацию будет достаточно для обеспечения электроэнергией более 200 000 домов.
По данным The Information, Google, штат Массачусетс, получит почти 1 миллиард долларов за свой вклад.
как все работает
Джарамилло, эксперт по аккумуляторным батареям и вице-президент Tesla, ушел из компании в 2017 году, потому что чувствовал, что завершил свою карьеру там, хотел оставаться на «переднем крае» технологий и вести здоровую семейную жизнь.
«Возможно, вы слышали, что это довольно напряженное место для работы», — пошутил он.
Джарамилло и его коллеги начали экспериментировать с концепциями технологии «железо-воздух» и решили, что существует потенциал для работы аналогичным образом на более крупной газовой электростанции. Батареи экологически чистой энергии будут конкурировать с так называемыми пиковыми газовыми установками, которые быстро включаются и выключаются по мере необходимости для удовлетворения растущего спроса на энергию.
Это привело к Форме. Технологии аккумуляторов постепенно развивались от 15 минут до одного часа до сегодняшних четырех- и восьмичасовых решений.
«Мы никогда не разделяли эту точку зрения», — сказал Харамильо. «Мы основали компанию с предпосылкой, что если вы сможете определить достаточно дешевое химическое вещество, у вас будет гораздо более длительный срок хранения, около четырех или пяти дней».
Аккумуляторы с коротким сроком службы сочетаются с возобновляемыми источниками энергии, чтобы покрыть временные интервалы, когда не светит солнце для получения солнечной энергии или не дует ветер; Часто ветровая и солнечная энергия хорошо сочетаются друг с другом, поскольку энергия ветра обычно наиболее сильна ночью. Аккумуляторы с длительным сроком службы от компании Form и ее более мелких конкурентов предназначены для многодневных погодных условий или событий, которые не могут обеспечить литий-ионные батареи.
«Эти 100 часов кажутся простыми и похожими на красивое, привлекательное круглое число, но на самом деле они очень подкреплены математикой», — сказал Харамильо. «Подумайте о полярном вихре, тепловом насосе, урагане или песчаной буре. В любой точке мира этому способствуют четырех-пятидневные погодные сигналы. Они распределены по нескольким событиям в течение года — периоды продолжительностью примерно 100 часов».
Он утверждал, что включение батарей Form в возобновляемые источники энергии может обеспечить одобрение проектов центров обработки данных гораздо быстрее, поскольку коммунальным предприятиям и регулирующим органам не придется учитывать перебои в выработке электроэнергии, которые создают нагрузку на сеть, поскольку все по сути автономно.
«Эта 100-часовая продолжительность — это то, что необходимо для обеспечения настоящей и надежной производительности системы», — сказал Харамильо. Без этого проекты центров обработки данных потребуют создания избыточных возобновляемых источников энергии и батарей с коротким сроком службы для сверхкомпенсации, пояснил он.
Завод Form в Западной Вирджинии откроется позднее в этом году и к концу 2028 года достигнет уровня производства аккумуляторов мощностью 500 мегаватт в год. По словам Харамилло, предварительный план заключается в дальнейшем расширении.
Между тем, в конце прошлого года компания Form начала установку своих первых 100-часовых батарей в сети в рамках небольшого проекта мощностью 1,5 мегаватт совместно с Great River Energy в Миннесоте.
В период до 2028 года у Form запланировано строительство еще нескольких небольших проектов, в том числе еще одного проекта мощностью 10 мегаватт в Миннесоте с Xcel, проекта мощностью 10 мегаватт с Xcel.
«В то же время мы знали, что развитие рынка займет столько же времени, сколько и технология», — сказал Харамильо. По его словам, рыночный спрос, технологии и производственные возможности сейчас синхронизируются.
