Form Energy đang phát triển pin sắt có thể lưu điện trong 100 giờ, tương đương hơn bốn ngày. Công nghệ này được thiết kế để bổ sung điện khi sản lượng điện gió và điện mặt trời suy giảm kéo dài. Khả năng thương mại hóa vẫn phụ thuộc vào chi phí thực tế, tốc độ tăng sản lượng và diện tích triển khai.
Theo MIT Technology Review, Form Energy đã bắt đầu sản xuất pin cho dự án thương mại đầu tiên. Tổng dung lượng trong các thỏa thuận đã ký lớn hơn nhiều năng lực sản xuất hiện tại. Công ty là một trường hợp đáng chú ý trong nhóm công ty công nghệ khí hậu năm 2026.
Điện mặt trời và điện gió mới đã rẻ hơn điện từ nhiên liệu hóa thạch tại phần lớn khu vực. Tuy nhiên, sản lượng thay đổi theo mùa, thời điểm trong ngày và thời tiết. Các đơn vị điện lực vì thế đang đầu tư vào hệ thống có thể nạp điện khi nguồn cung dồi dào rồi phát điện lúc lưới thiếu điện.
Nội dung chính: Pin sắt giải bài toán mà pin lithium-ion khó đáp ứng
Pin sắt của Form Energy hướng đến những đợt thiếu điện tái tạo kéo dài nhiều ngày, thay vì chỉ cân bằng cung cầu trong vài giờ. Hệ thống dùng sắt, một vật liệu phổ biến và rẻ hơn các kim loại cần cho pin lithium-ion, để đạt thời gian lưu trữ 100 giờ.
Pin lithium-ion hiện là công nghệ lưu trữ tăng trưởng nhanh nhất. Loại pin này nhẹ và có mật độ năng lượng cao, nhưng cần những kim loại đắt tiền nên tốn kém khi mở rộng quy mô. MIT Technology Review cho biết chỉ một số ít hệ thống pin lithium-ion công nghiệp cỡ lớn được thiết kế để lưu điện lâu hơn 4 đến 6 giờ.
Khoảng lưu trữ 100 giờ của Form Energy tương đương hơn bốn ngày. Thời lượng này phù hợp với những giai đoạn nguồn điện gió hoặc mặt trời suy giảm kéo dài, thay vì chỉ bù điện trong một phần của ngày.
Form Energy gọi nguyên lý vận hành là quá trình “gỉ sét thuận nghịch”. Khi pin phát điện, oxy trong không khí biến sắt kim loại thành gỉ và giải phóng electron. Khi nạp điện, dòng điện chuyển gỉ trở lại thành sắt kim loại.
Từ nhà máy West Virginia đến các dự án tại Minnesota
Form Energy đã chuyển từ phát triển công nghệ sang sản xuất pin và chuẩn bị các dự án thương mại tại Minnesota. Dự án đầu tiên có dung lượng 150 megawatt-giờ. Thỏa thuận lớn nhất đã công bố gồm 30 gigawatt-giờ pin cho nguồn điện phục vụ một trung tâm dữ liệu của Google.
Theo MIT Technology Review, Form Energy bắt đầu sản xuất pin tại nhà máy ở West Virginia cho hệ thống 150 megawatt-giờ của nhà cung cấp điện Great River Energy. Dự án tại Minnesota dự kiến hoạt động vào năm 2027.
Dự án lớn nhất đã được công bố là thỏa thuận với Xcel Energy, một đơn vị điện lực khác ở Minnesota. Điện gió và điện mặt trời sẽ cấp điện cho một trung tâm dữ liệu mới của Google, với sự hỗ trợ của 30 gigawatt-giờ pin Form Energy. Theo MIT Technology Review, dự án sẽ đi vào hoạt động theo từng giai đoạn. Thời gian dự kiến kéo dài từ năm 2028 đến năm 2031.
Nếu hoàn thành, hệ thống 30 gigawatt-giờ có thể trở thành dự án pin lớn nhất thế giới xét theo dung lượng năng lượng. Quy mô này cũng phản ánh nhu cầu điện lớn của các trung tâm dữ liệu. Hạ tầng trí tuệ nhân tạo và cách vận hành quyết định cách các trung tâm này sử dụng điện, thiết bị tính toán và hệ thống làm mát.
Pin sắt có thể giảm nhu cầu dùng nhà máy điện khí
Pin lưu điện nhiều ngày có thể giảm nhu cầu huy động nhà máy điện khí khi sản lượng điện gió và điện mặt trời giảm trong thời gian dài. Khả năng này phụ thuộc vào việc Form Energy đạt được chi phí mục tiêu và chứng minh hệ thống có thể vận hành ở quy mô lưới điện.
Điện gió và điện mặt trời góp phần hạn chế mức tăng phát thải carbon dioxide toàn cầu. Tuy nhiên, nhiều đơn vị vận hành lưới điện vẫn phải dùng các nhà máy nhiên liệu hóa thạch, đặc biệt là nhà máy điện khí, khi nguồn tái tạo giảm hoặc nhu cầu tăng cao.
Pin của Form Energy được thiết kế để bù chênh lệch cung cầu kéo dài nhiều ngày, chẳng hạn trong đợt nắng nóng, rét sâu hoặc những khoảng thời gian ít nắng và gió. Công ty chưa công bố chi phí hiện tại của hệ thống, nhưng nói với MIT Technology Review rằng mục tiêu là đạt 20 USD mỗi kilowatt-giờ. Theo Form Energy, mức này có thể cạnh tranh với phương án dùng khí tự nhiên.
Công nghệ lưu trữ giá thấp cũng có thể giảm phát thải liên quan đến làn sóng xây dựng trung tâm dữ liệu trí tuệ nhân tạo. Nhu cầu điện của lĩnh vực này đã góp phần làm chậm kế hoạch đóng cửa một số nhà máy điện than cũ, thúc đẩy xây thêm nhà máy điện khí và làm giá điện của người tiêu dùng tăng lên. Nếu pin nhiều ngày hoạt động đúng như thiết kế, điện tái tạo có thể đáp ứng phần lớn hơn trong mức tăng nhu cầu này.
Form Energy vẫn phải chứng minh năng lực thương mại
Trở ngại chính của Form Energy là khoảng cách giữa năng lực sản xuất và dung lượng đã cam kết. Công ty hiện có thể sản xuất 2 gigawatt-giờ mỗi năm, trong khi các thỏa thuận thương mại đã ký tương ứng 80 gigawatt-giờ dung lượng lưu trữ.
Lưu trữ điện dài ngày vẫn là một thị trường non trẻ. Công nghệ sắt và không khí của Form Energy phải cạnh tranh với thủy điện tích năng, khí nén, pin nhiên liệu, thiết bị dùng trọng lực và pin dòng chảy lưu năng lượng trong chất lỏng.
Bài toán kinh tế cũng chưa đơn giản. Các hệ thống pin nhiều ngày cần vốn đầu tư lớn nhưng có thể phải nằm chờ trong thời gian dài, chỉ vận hành khi lưới điện gặp một đợt thiếu hụt kéo dài. Giá trị của chúng phụ thuộc vào khả năng bù đắp đúng những thời điểm hiếm gặp nhưng có tác động lớn.
MIT Technology Review cho biết năng lực sản xuất hiện tại của Form Energy chỉ bằng một phần nhỏ so với dung lượng công ty đã cam kết. Nguồn vốn từ các nhà phát triển trung tâm dữ liệu có thể hỗ trợ quá trình mở rộng, nhưng Form Energy vẫn phải chứng minh rằng công ty có thể giao hàng ở quy mô đã hứa.
Diện tích triển khai là một giới hạn đáng kể
Pin sắt dùng vật liệu phổ biến nhưng không phải là giải pháp lưu trữ nhỏ gọn. Theo MIT Technology Review, hệ thống của Form Energy cần một mẫu Anh đất cho mỗi 2 đến 3 megawatt công suất, khiến việc bố trí mặt bằng trở thành một phần quan trọng của quy hoạch dự án.
Các khối pin được xếp trong những vỏ có kích thước tương đương container vận tải. Với mật độ triển khai được công bố, cụm pin phục vụ trung tâm dữ liệu Google sẽ chiếm diện tích tương đương ít nhất 75 sân bóng bầu dục Mỹ.
Quy mô mặt bằng cho thấy chi phí vật liệu không phải là yếu tố duy nhất quyết định tính khả thi. Mỗi dự án còn phải tìm được diện tích phù hợp để đặt hệ thống pin và kết nối với lưới điện.
Bước tiếp theo của Form Energy là tăng sản lượng
Form Energy đang lắp đặt thêm thiết bị tại nhà máy để xử lý lượng đơn hàng đã ký. Kết quả thương mại của công nghệ pin sắt 100 giờ sẽ phụ thuộc vào việc công ty tăng công suất sản xuất, kiểm soát chi phí và triển khai các hệ thống lớn đúng tiến độ.
MIT Technology Review cho biết đợt huy động vốn được công bố vào tháng 8 đã đưa tổng số tiền Form Energy huy động lên hơn 2 tỷ USD, chưa kể các khoản hỗ trợ từ bang West Virginia và chính phủ liên bang Mỹ.
Theo MIT Technology Review, Form Energy được thành lập năm 2017. Công ty đặt trụ sở tại Somerville, bang Massachusetts. Công nghệ 100 giờ đã có các dự án cụ thể, nhưng khoảng cách giữa năng lực sản xuất 2 gigawatt-giờ mỗi năm và 80 gigawatt-giờ đã cam kết vẫn là phép thử trực tiếp nhất.
Hãy tiếp tục theo dõi Sine để cập nhật cách các công nghệ lưu trữ dài ngày chuyển từ nhà máy sang lưới điện thực tế.
