全球最大規模「鐵空氣電池」來了 Google將為美國資料中心部署鐵生鏽儲能技術

經濟適用的清潔能源

AI摘要

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Google與Crusoe相繼採用Form Energy鐵空氣電池,為資料中心提供低成本、長時儲能方案,以支撐AI時代龐大電力需求。

迎戰AI時代資料中心的電力需求,科技大廠展開新的能源策略,鐵空氣電池(iron-air battery)憑藉低成本、長時間儲能的優勢崛起。隨著Google、AI基礎設施供應商Crusoe等接連簽下大單,發展備受矚目。

鐵空氣電池達商業規模,獲得資料中心大廠青睞。 圖/Form Energy
鐵空氣電池達商業規模,獲得資料中心大廠青睞。 圖/Form Energy

用「生鏽」原理做成電池

一般來說,氧化生鏽不算優點,鐵空氣電池卻能利用這個電化學反應來發電。電力過剩時,對電池充電,讓鐵鏽還原成鐵,將能量先儲存下來。需要電力時,再讓鐵與空氣中的氧產生作用,生鏽的同時會釋放出電子,產生電力。

研發鐵空氣電池多年的新創公司Form Energy解釋,每個電池單元(cell)由鐵粒、電極、電解液組成。將電池單元堆疊組合,就能成為電池模組(module),可依需要擴大規模。如今已能以高效率的方式儲存電能,可長達100小時。

Form Energy表示,鐵空氣電池主材料是鐵、水和空氣,都是地球上最安全、便宜、豐富的資源,容易取得。這套系統已達商業規模,可提高電網的安全性和彈性。

鐵空氣電池原理是鐵鏽還原成鐵,以儲存能量,待需要用電時,鐵與氧接觸產生鐵鏽的化學反應就能釋出電力。 圖/Form Energy
鐵空氣電池原理是鐵鏽還原成鐵,以儲存能量,待需要用電時,鐵與氧接觸產生鐵鏽的化學反應就能釋出電力。 圖/Form Energy

搭上資料中心潮流

Form Energy成立於2017年,由出身台灣的麻省理工學院(MIT)教授蔣業明等五人共同創辦,近日接連拿下資料中心的大單。

2月,Google宣布在明尼蘇達州興建資料中心,將利用鐵空氣電池儲存再生能源,供資料中心使用。緊接著在3月,Form Energy宣布與AI基礎設施大廠Crusoe達成協議。

Google規劃由Xcel Energy建造1400MW的風電和200MW的太陽光電,Form Energy打造300MW/30GWh的鐵空氣電池。風電和光電過多時,電力可存在電池,供電力不足時候使用,如此,就能延長資料中心使用再生能源的時間。根據Xcel,這套電池將是全球容量最大的電池。

美國在去(2025)年1月公布總投資高達5千億美元的超大型AI基礎建設計畫「星際之門計畫」(Stargate Project)。其中,第一個資料中心的開發商與營運商就是Crusoe。Crusoe與Form Energy達成12GWh的鐵空氣電池的協議,以因應2027年以後的資料中心電力需求。

資料中心耗用大量電力,Form Energy的鐵空氣電池接連獲得大單。 圖/Form Energy
資料中心耗用大量電力,Form Energy的鐵空氣電池接連獲得大單。 圖/Form Energy

資料中心自籌電力 推升儲能需求

資料中心耗電過多,導致美國電網不堪負荷。今年3月,美國總統川普與科技巨頭簽下「電費繳納者保護承諾」(Rate Payer Protection Pledge),要求科技公司興建資料中心,時,有義務自行滿足電力需求,並承擔電網升級所需費用,以避免電價上揚,讓一般家戶承受AI的能源成本。

彭博》報導,Form Energy執行長哈拉米洛(Mateo Jaramillo)表示,與Crusoe的合作強調了市場需要穩定、快速(電池)容量的趨勢。Crusoe也指出,此協議展示了建置AI基礎設施不一定要依賴當地電網的做法。

鋰電池是目前電網級儲能的主流,但鐵空氣電池也有優勢。根據《Tech Crunch》,Form Energy鐵空氣電池每度(kWh)儲能成本約20美元,比鋰離子電池便宜3倍以上。其次是儲能時間,鋰電池適合約4小時的儲能調度,而鐵空氣電池則可儲存4天以上。

鐵空氣電池的缺點是轉換效率(Round trip efficiency,RTE),這是指輸出能量與輸入能量的比值,越高代表損耗越少。鋰電池通常可達90%以上,鐵空氣電池的RTE卻僅50%至70%。此外,鐵空氣電池重,占地面積也大,但專家認為,在電網級儲能應用上,占地面積不是主要因素,成本與儲能時間更重要。

參考資料

本文授權轉載自《環境資訊中心》(原文標題:全球最大規模「鐵空氣電池」來了 Google將為美國資料中心部署鐵生鏽儲能技術

精華 FAQ

  • 它利用鐵生鏽與還原的電化學反應儲電,材料主要是鐵、水和空氣,成本低且原料充足,特別適合需要長時間、低成本備援的資料中心。

  • Google計畫在明尼蘇達州資料中心搭配風電、太陽能與300MW/30GWh儲能;Crusoe則與Form Energy簽下12GWh協議,用於2027年後的AI基礎設施供電。

  • 鐵空氣電池儲能成本約每度20美元,且可支撐數天;但往返效率僅50%至70%,低於鋰電池九成以上,且體積與重量較大。


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