Công ty khởi nghiệp Form Energy được Gates và Bezos hậu thuẫn là một trong những công ty thú vị nhất trong lĩnh vực lưu trữ năng lượng tái tạo ở cấp độ lưới điện, với hệ thống pin sắt-không khí sử dụng được nhiều ngày chỉ bằng 10% chi phí của lithium. Hệ thống demo 10 MW/1 GWh hiện đã được phê duyệt.
Để các lưới điện lớn hướng tới sử dụng 100% năng lượng tái tạo, các nhà vận hành lưới điện cần những cách thông minh, giá cả phải chăng, thiết thực và thân thiện với môi trường để lưu trữ năng lượng được tạo ra vào những thời điểm bất tiện và sau đó giải phóng nó khi nhu cầu vượt xa nguồn cung.
Điều này cần phải xảy ra ở những khoảng thời gian khác nhau; một số công việc làm trơn lưới điện này cần phải diễn ra hàng ngày và đó là lĩnh vực mà các dự án “pin lớn” lithium đang hoạt động rất tốt. Nhưng lithium ít phù hợp hơn với việc lưu trữ lâu dài; nó không thích sạc đầy trong nhiều ngày hoặc nhiều tháng, vì vậy, các tùy chọn lưu trữ số lượng lớn, chậm hơn, khác đang được phát triển để đệm lưới năng lượng chống lại các đợt thời tiết xấu kéo dài nhiều ngày và thời gian tạm lắng theo mùa trong thế hệ tái tạo.
Công suất sản xuất năng lượng mặt trời tạm lắng trong nhiều ngày là lúc các loại pin như của Form sẽ tỏa sáng
Form Energy đang hoạt động trong không gian nhiều ngày, thương mại hóa giải pháp pin mô-đun tương đối đơn giản dựa trên chu trình rỉ sét của sắt. Việc sạc các mô-đun pin có kích thước bằng chiếc máy giặt này sẽ sử dụng điện để chuyển đổi rỉ sét hoặc oxit sắt thành sắt kim loại và giải phóng oxy dưới dạng sản phẩm phụ. Việc xả pin đòi hỏi phải đưa oxy trở lại hệ thống và biến sắt kim loại thành rỉ sét, giải phóng năng lượng trong quá trình này.
Rõ ràng, phản ứng này chậm hơn so với sự phóng điện tức thời, công suất cao của pin lithium. Nhưng nó nhanh hơn bạn nghĩ; một chu kỳ xả đầy đủ mất khoảng 100 giờ, hoặc hơn bốn ngày một chút. Điều đó đúng về điểm phù hợp cho loại pin sử dụng nhiều ngày mà các thành phố sẽ cần để chống chọi với thời tiết xấu. Vâng, ở một số nơi. Xin lỗi, Luân Đôn.
Ưu điểm của pin sắt-không khí rất đơn giản và rõ ràng. Sắt hoàn nguyên trực tiếp là dạng sắt rẻ nhất hiện có và trước đây chủ yếu được sử dụng trong sản xuất thép. Nó cực kỳ phong phú và hoàn toàn an toàn. Nước và không khí, hai thành phần chính còn lại cũng vậy.
Pin sạc và xả sử dụng chu trình rỉ sét của sắt
Những tế bào này có thể chiếm một số thể tích – bạn cần khoảng một mẫu Anh (0,4 ha) đất để phát điện 3 MW, nhưng chúng tồn tại rất lâu và chúng hoàn toàn có thể tái chế; bạn có thể rút bàn ủi ra một lần nữa và dễ dàng bán nó đi. Kết quả là Chi phí lưu trữ được phân cấp (LCoS) chiếm khoảng 10% mảng pin lithium lớn trên mỗi kilowatt giờ được lưu trữ và giải phóng.
Sau khi công bố một nhà máy sản xuất trị giá 760 triệu USD ở Tây Virginia vào đầu năm nay, Form Energy hiện đã công bố một dự án trình diễn ấn tượng: hệ thống 10 megawatt/1 gigawatt giờ được xây dựng trên khu đất rộng 5 mẫu Anh (2 ha) gần Trạm phát điện hạt Sherburne ở Becker, Minnesota.
Vị trí này nằm ở vị trí thuận tiện gần Sherco Solar, một trong những địa điểm sản xuất năng lượng mặt trời lớn nhất đang được phát triển ở Hoa Kỳ, với tổng công suất 710 MW khi hoàn thành. Pin sẽ được xây dựng trên địa điểm thuộc sở hữu của Xcel Energy, một công ty điện lực vận hành một số nhà máy đốt than, nhưng công ty đó đã chuyển hơn một nửa công suất phát điện sang các nguồn tái tạo.
Các cơ sở sản xuất thử nghiệm và thí điểm đã sẵn sàng. Một cơ sở sản xuất quy mô lớn trị giá 750 triệu USD ở Tây Virginia đã bị động thổ vào tháng 5 năm nay
Pin trình diễn này là thí điểm cho một chương trình trong đó Xcel sẽ bắt đầu sử dụng pin sắt-không khí để thay thế các nhà máy điện đốt than của mình, theo cách tận dụng cơ sở hạ tầng truyền tải hiện có, nhưng điều đó cũng sẽ giúp giảm chi phí giải phóng năng lượng xuống còn khoảng những gì lưới điện địa phương đã trả cho lượng điện củng cố lưới điện đốt than.
Bria Shea, Phó chủ tịch cấp cao của Xcel, cho biết trong một thông cáo báo chí: “Bộ lưu trữ pin nhiều ngày có khả năng giúp chúng tôi khai thác tốt hơn năng lượng tái tạo mà chúng tôi tạo ra đồng thời đảm bảo lưới điện vẫn đáng tin cậy cho khách hàng của chúng tôi”. “Chúng tôi mong muốn đưa hệ thống này lên mạng tại địa điểm Sherco của chúng tôi và tìm hiểu thêm về vai trò của nó trong nỗ lực lớn hơn của chúng tôi nhằm đạt được 100% điện không có carbon.”
Việc xây dựng dự kiến bắt đầu vào năm tới và pin dự kiến sẽ đi vào hoạt động vào năm 2025. Đây sẽ không phải là dự án kết nối lưới điện đầu tiên của Form; một hệ thống 1,5 megawatt nhỏ hơn đang được lên kế hoạch với Great River Energy , cũng ở Minnesota. Tìm hiểu thêm trong video dưới đây.