Công nghệ dòng chảy - sắt từ ESS đang được triển khai trên quy mô lớn ở Hoa Kỳ.
Mạng lưới điện trên thế giới đang trở nên tồi tệ dưới áp lực của giá nhiên liệu hóa thạch biến động và yêu cầu buộc thế giới phải loại bỏ các nguồn năng lượng gây ô nhiễm. Có thể có một giải pháp trong tầm tay, nhờ một loại pin lưu trữ năng lượng cải tiến, một giải pháp thay thế rẻ hơn cho công nghệ lithium-ion.
SB Energy Corp., một công ty năng lượng tái tạo của Hoa Kỳ, một chi nhánh SoftBank Group Corp. của Nhật Bản, đang mua một số lượng pin lưu trữ kỷ lục do ESS Inc. sản xuất. Công ty Oregon cho biết họ có công nghệ mới có thể lưu trữ năng lượng tái tạo lâu hơn và giúp khắc phục một số vấn đề về độ tin cậy đã gây ra tình trạng mất điện ở California và giá năng lượng cao kỷ lục ở châu Âu.
Pin lưu trữ năng lượng của ESS Người chụp ảnh: Tojo Andrianarivo / Bloomberg
Các thiết bị này, dựa trên một thứ gọi là “hóa học dòng chảy - sắt”, sẽ được sử dụng trong các dự án điện năng lượng mặt trời quy mô nằm rải rác trên khắp Hoa Kỳ, cho phép các nhà máy điện đó cung cấp điện trong nhiều giờ sau khi mặt trời lặn. SB Energy sẽ mua đủ pin lưu trữ trong vòng 5 năm tới để cung cấp năng lượng cho 50.000 ngôi nhà ở Mỹ mỗi ngày.
Craig Evans Người chụp ảnh: Tojo Andrianarivo / Bloomberg
ESS được thành lập vào năm 2011 bởi Craig Evans, hiện là chủ tịch và Julia Song, giám đốc công nghệ. Họ nhận ra rằng trong khi pin lithium-ion sẽ đóng một vai trò quan trọng trong việc điện khí hóa phương tiện giao thông, việc lưu trữ năng lượng ở quy mô lưới với thời gian dài hơn cần một loại pin lưu trữ khác. Đó là bởi vì trong khi giá pin lithium-ion đã giảm 90% trong thập kỷ qua, các thành phần của chúng, đôi khi bao gồm các kim loại đắt tiền như coban và niken, hạn chế mức giá có thể giảm xuống thấp.
Theo ESS, thỏa thuận cho 2 GWh pin lưu trữ trị giá ít nhất 300 triệu USD. Rich Hossfeld, giám đốc điều hành của SB Energy, cho biết điểm đặc sắc của các thiết bị này nằm ở sự đơn giản của chúng.
Julia Song Người chụp ảnh: Tojo Andrianarivo / Bloomberg
Hossfeld nói: “Pin được làm từ muối sắt và nước“. “Không giống như pin lithium-ion, sản xuất pin dòng sắt thực sự rẻ.”
Mỗi pin lưu trữ đều có bốn thành phần: hai điện cực mà ở giữa các hạt mang điện sẽ xáo trộn khi pin được sạc và phóng điện, chất điện phân cho phép các hạt chảy trơn tru và một bộ phận ngăn cách để ngăn hai điện cực hình thành ngắn mạch.
Tuy nhiên pin dòng chảy trông không giống pin lưu trữ bên trong điện thoại thông minh hoặc ô tô điện. Đó là bởi vì chất điện phân cần được di chuyển vật lý bằng cách sử dụng máy bơm khi pin sạc hoặc phóng điện. Điều đó làm cho những viên pin này có dung lượng lớn, với sản phẩm chính của ESS được bán bên trong container.
Mặc dù chiếm nhiều không gian, chúng có thể bù đắp vào chi phí. Pin Lithium-ion để lưu trữ trên quy mô lưới có thể có giá lên tới 350 USD cho mỗi kWh. Nhưng ESS cho biết pin lưu trữ của họ có thể có giá 200 USD / kWh hoặc thấp hơn vào năm 2025.
Điều quan trọng, việc bổ sung dung lượng lưu trữ để bù đắp cho thời gian gián đoạn lâu hơn tại nhà máy điện năng lượng mặt trời hoặc điện gió có thể không yêu cầu mua pin lưu trữ hoàn toàn mới. Pin dòng chảy chỉ cần thêm chất điện phân, trong trường hợp của ESS có thể tốn ít nhất là 20 USD mỗi kWh.
Eric Toone, trưởng nhóm khoa học tại Breakthrough Energy Ventures, công ty đã đầu tư vào ESS, cho biết: “Đây là một vấn đề lớn, rất lớn“. “Chúng ta đã nói mãi về pin dòng chảy và bây giờ nó đang thực sự diễn ra”.
Một công nhân tại cơ sở ESS ở Wilsonville, Ore. Người chụp ảnh: Tojo Andrianarivo / Bloomberg
Cơ quan Hàng không và Vũ trụ Quốc gia Hoa Kỳ đã chế tạo một loại pin dòng chảy vào đầu năm 1980. Vì những loại pin này sử dụng nước nên chúng đưa ra một lựa chọn an toàn hơn nhiều cho các ứng dụng không gian so với pin lithium-ion được phát triển vào khoảng thời gian đó, vốn nổi tiếng là bắt lửa. Hossfeld cho biết anh ta có thể xin giấy phép cho pin lưu trữ ESS, ngay cả ở California, nơi dễ xảy ra cháy rừng, giấy phép sẽ không được cấp cho các phiên bản pin lithium-ion.
Tuy nhiên, có một vấn đề với pin dòng chảy sắt. Trong quá trình sạc, pin có thể tạo ra một lượng nhỏ hydro, đây là một triệu chứng của các phản ứng mà nếu không được kiểm soát, sẽ làm giảm tuổi thọ của pin lưu trữ. Song nói, đổi mới chính của ESS là một cách giữ bất kỳ hydro nào được tạo ra trong hệ thống và do đó kéo dài tuổi thọ của nó.
Viswanathan cho biết: “Ngay sau khi giải quyết vấn đề hydro, bạn đột nhiên biến một nguyên mẫu trong phòng thí nghiệm thành một lựa chọn pin lưu trữ khả thi về mặt thương mại“. Hossfeld cho biết pin dòng chảy sắt của ESS có thể chịu đựng hơn 20 năm sử dụng hàng ngày mà không bị giảm nhiều hiệu suất.
Các tấm nhựa được xử lý bằng plasma tại cơ sở sản xuất ESS ở Wilsonville, Oreg.
Người chụp ảnh: Tojo Andrianarivo / Bloomberg
Tại nhà máy của công ty gần Portland, những con rô bốt màu vàng phủ các tấm nhựa bằng hóa chất và dính chúng lại với nhau để tạo thành lõi pin lưu trữ. Bên trong các container vận chuyển, các thùng chứa đầy chất điện phân được đưa vào từng điện cực thông qua các máy bơm - cho phép pin thực hiện công việc hấp thụ năng lượng tái tạo khi mặt trời chiếu sáng và giải phóng khi trời tối.
Đó là bước đầu tiên đầy hứa hẹn. Pin lưu trữ của ESS là một giải pháp giá rẻ hiện có thể cung cấp khoảng 12 giờ lưu trữ, nhưng các công ty điện cuối cùng sẽ cần pin có thể kéo dài thời lượng hơn nữa khi nhiều năng lượng tái tạo được thêm vào lưới điện. Ví dụ, vào đầu tháng này, việc thiếu bộ pin lưu trữ đã góp phần khiến giá điện trên toàn Vương quốc Anh tăng vọt kỷ lục khi tốc độ gió vẫn ở mức thấp trong nhiều tuần. Các công ty khởi nghiệp như Form Energy Inc. cũng đang sử dụng sắt, một nguyên liệu dồi dào và rẻ tiền, để chế tạo các dạng pin lưu trữ mới hơn có thể đánh bại ESS về giá.
Cho đến nay, ESS đã triển khai thương mại pin dòng chảy sắt 8 MWh. Tuần trước, sau 6 tháng đánh giá, công ty điện Enel Green Power SpA của Tây Ban Nha đã ký một thỏa thuận với ESS để sản xuất sản phẩm với một số tiền tương đương. Hossfeld của SB Energy, người cũng nằm trong hội đồng quản trị của ESS, cho biết công ty có thể sẽ mua thêm dung lượng pin lưu trữ từ ESS trong 5 năm tới.
Ngay cả khi các đơn đặt hàng đã đầy ắp, ESS phải đối mặt với một con đường đầy thử thách phía trước. Đưa pin lưu trữ mới ra thị trường nổi tiếng là khó và lĩnh vực này có rất nhiều công ty khởi nghiệp thất bại. Điều quan trọng, công nghệ lithium-ion đã có một bước khởi đầu và khách hàng đã quen thuộc hơn với những ưu và nhược điểm của nó. ESS sẽ phải chứng minh rằng pin lưu trữ của họ có thể đáp ứng nhu cầu khắt khe của các nhà vận hành nhà máy điện.
Các đơn đặt hàng mới sẽ giúp ESS vì nó có vẻ sẽ được niêm yết trong vòng vài tuần thông qua một công ty mua lại có mục đích đặc biệt với mức định giá 1,07 tỷ USD. Việc niêm yết sẽ mang lại cho công ty 465 triệu USD, số tiền mà công ty dự định sử dụng để mở rộng quy mô hoạt động của mình.
- Với sự hỗ trợ của Tom Metcalf
Nguồn: Iron Battery Breakthrough Could Eat Lithium’s Lunch
Tin cùng chuyên mục
.png&w=200&h=200&q=80 "Hùng Việt - Nhìn lại năm 2021")
