Wird die 100-Stunden-Energiespeicherung, die Google für eine Milliarde US-Dollar erworben hat, die Energiespeicher-Roadmap für AIDC ändern?
Rostiges Eisen senkt die Energiespeicherkosten um 70 %?
Während des chinesischen Neujahrs hat eine Nachricht aus einem Google - Datenzentrumsprojekt plötzlich die sozialen Medien in Brand gesteckt.
Google hat angekündigt, dass es in einem neuen Datenzentrum in Minnesota (USA) ein Eisen - Luft - Batteriespeichersystem mit einer Kapazität von 300 Megawatt / 30 Gigawattstunden (GWh) installieren wird.
Das Bild zeigt eine schematische Darstellung des System für erneuerbare Energie des Google - Datenzentrums in Minnesota. Quelle: fast company
Warum fällt dieses Projekt so auf?
Zunächst einmal sind es drei gigantische Zahlen: Eine Investition von 1 Milliarde US - Dollar, eine außerordentlich lange Entladezeit von 100 Stunden und eine Gesamtkapazität von 30 Millionen Kilowattstunden (30 GWh).
Dies bedeutet, dass es sich um das weltweit größte Batteriespeicherprojekt handeln wird. Noch interessanter ist jedoch die Frage nach den Kosten.
Eine einfache Umrechnung zeigt, dass die Kosten dieses Projekts ungefähr 33,33 US - Dollar pro kWh betragen.
Was bedeutet 33 US - Dollar?
Wir können einen Vergleich mit den gegenwärtig gängigen Energiespeicherlösungen anstellen:
Vergleich mit Lithium - Batteriespeichersystemen: Laut einer Statistik von Bloomberg New Energy Finance (BNEF) wird der durchschnittliche Preis eines Lithium - Batteriesystems für Netzspeicher im Jahr 2025 zwischen 125 und 165 US - Dollar pro kWh liegen. Die Eisen - Luft - Batterie ist damit um mehr als 70 % billiger.
Vergleich mit dem Tesla Megapack: Derzeit liegt der Preis des Megapack bei etwa 280 - 327 US - Dollar pro kWh. Die Kosten des Google - Projekts betragen nur ein Zehntel davon.
Vergleich mit chinesischen Energiespeichern: Das derzeit am besten entwickelte und kostengünstigste Lithium - Batteriespeichersystem in China kostet zwischen 70 und 97 US - Dollar pro kWh.
Form Energy hat sogar verkündet, dass ihr langfristiges kommerzielles Ziel 20 US - Dollar pro kWh ist.
Obwohl dieses Projekt derzeit eher wie ein experimentelles Pilotprojekt aussieht, sendet es ein Signal, das die gesamte Lithium - Batterie - Branche beunruhigen kann:
Im Szenario von AIDC (AI - Datenzentren), in dem der Bedarf an Energiespeicherung am schnellsten wächst und die Anforderungen an die Energieversorgungssicherheit am höchsten sind, wird die Nachfrage nach einer "langfristigen Stromversorgung" immer größer. Wird sich die zukünftige Technologiestrategie für Energiespeicherung von der Lithium - Batterie abwenden und sich in Richtung billigerer und langlebigerer Lösungen entwickeln?
01 Ein Auftrag von Google lässt die Energiespeicherbranche über "Eisen" sprechen
Schauen wir uns das Projekt, das als eines der weltweit größten Batterieprojekte gilt, genauer an. Es gibt drei Hauptbeteiligte: Google zahlt die Kosten, das amerikanische Versorgungsunternehmen Xcel Energy übernimmt die Installation und den Anschluss an das Netz, und Form Energy liefert die Eisen - Luft - Technologie.
Nach Informationen liegt die Gründung von Form Energy im Jahr 2017. Das Unternehmen hat seinen Sitz in Massachusetts (USA) und wurde von Mateo Jaramillo, dem ehemaligen Leiter der Energieabteilung von Tesla, gegründet. Seit seiner Gründung hat das Unternehmen mehr als 1,2 Milliarden US - Dollar an Kapital beschafft. Zu den Investoren gehört Breakthrough Energy Ventures, das von Bill Gates unterstützt wird.
Bildquelle: Form energy
Es ist wichtig zu beachten, dass Form Energy einen anderen Ansatz verfolgt als herkömmliche Batterieunternehmen.
Lithium - Batterieunternehmen streben in der Regel eine höhere Energiedichte und schnellere Ladezeiten an, während Form Energy das Ziel hat, kostengünstige Massenspeicherlösungen zu entwickeln.
Im Fokus dieses Projekts: Zusätzlich zum Energiespeichersystem werden 1400 Megawatt Windkraft und 200 Megawatt Photovoltaik installiert, um gemeinsam das Datenzentrum mit Strom zu versorgen.
In der Energiespeicherbranche ist nicht die Leistung, sondern die "Zeit" der entscheidende Faktor.
In den letzten zehn Jahren war die Netzenergiespeicherung fast vollständig von Lithium - Ionen - Batterien dominiert. Die meisten Systeme können jedoch nur 4 bis 8 Stunden lang Energie speichern.
Diese Speicherlösungen können die täglichen Stromschwankungen ausgleichen, haben aber Schwierigkeiten, mit mehreren Tagen an niedriger Stromerzeugung umzugehen.
Genau dieses Problem steht Google gegenüber.
Mit dem starken Anstieg des Rechenleistungsbedarfs in der Künstlichen Intelligenz wächst der Stromverbrauch von Datenzentren großer Technologieunternehmen rapide. Gleichzeitig versprechen diese Unternehmen, ein 24/7 - Kohlenstofffreies Energieziel zu erreichen.
Das Problem ist, dass Windkraft und Solarenergie nicht immer stabil Strom liefern können, um den Bedarf der Datenzentren zu decken.
Bei mehreren Tagen an bewölktem Himmel oder Windstille kann die Leistung der erneuerbaren Energiequellen deutlich sinken. In der Vergangenheit hat das Stromnetz in solchen Fällen oft auf Gas - Kraftwerke zurückgegriffen. Für Technologieunternehmen, die auf eine kohlenstoffarme Energieversorgung setzen, ist diese Lösung jedoch nicht ideal.
Deshalb sucht die Energiebranche nach neuen Lösungen:
Eine Batterie, die mehrere Tage lang Strom speichern kann.
Genau in diesem Kontext rückt die Eisen - Luft - Batterie wieder in den Fokus.
Tatsächlich hat das niederländische Startup Ore Energy bereits im vergangenen Juli eine Eisen - Luft - Batterie entwickelt, die über 100 Stunden lang Energie speichern kann. Diese Batterie wurde erfolgreich in das Stromnetz der Technischen Universität Delft integriert und ist damit die weltweit erste in Betrieb befindliche Eisen - Luft - Batterie.
Das Eisen - Luft - Batteriesystem ist in einem standardmäßigen 12 - Meter - Container installiert. Bildquelle: Website der britischen Zeitschrift "New Scientist"
Damals berichteten auch ausländische Medien, dass Form Energy an einem ähnlichen Projekt arbeitete und vorhatte, diese Technologie zunächst in New England und im Mittleren Westen zu installieren.
Darüber hinaus zeigt eine Studie, dass ein 100 - Stunden - Energiespeicher es Datenzentren ermöglicht, auch bei mehreren Tagen an bewölktem Himmel oder Windstille ohne Gas - Kraftwerke Strom zu liefern. Dies ist für das Ziel einer "rund - um - die - Uhr - sauberen Stromversorgung" von entscheidender Bedeutung.
Im Gegensatz zu herkömmlichen Diesel - Generatoren oder Gas - Notstromversorgungen benötigt die Eisen - Luft - Batterie keine Brennstoffzufuhr und hat während des Betriebs fast keine Emissionen. Dadurch kann die CO2 - Emission und die Betriebsverschmutzung von Datenzentren erheblich reduziert werden.
Wir können daher sicher sein, dass die globale Energienachfrage die Batterieunternehmen dazu zwingt, mehr Technologielösungen zu entwickeln.
Wird die Lithium - Batterie von der Eisen - Luft - Batterie ersetzt? Wird die Eisen - Luft - Batterie die Struktur der Energiespeicherbranche verändern?
02 Warum wird eine "rostige" Batterie neu entdeckt?
Um diese beiden Fragen zu beantworten, müssen wir zunächst das Funktionsprinzip der Eisen - Luft - Batterie verstehen:
Beim Entladen der Batterie reagiert Eisen mit Sauerstoff aus der Luft und bildet Eisenoxid, also Rost. Dabei werden Elektronen freigesetzt und es fließt ein Strom. Beim Laden der Batterie fließt der Strom in die entgegengesetzte Richtung, und das Eisenoxid wird wieder in metallisches Eisen umgewandelt.
Mit anderen Worten, diese Batterie steuert den "Rost - Entrost" - Zyklus von Eisen.
Das Bild zeigt die Struktur eines Eisen - Luft - Batteriemoduls. Bildquelle: Form energy
Wie bekannt ist, ist Eisen eines der am häufigsten vorkommenden Metalle auf der Erde. Sein Preis ist weit niedriger als der von Lithium, Nickel oder Kobalt, die in Batterien verwendet werden. Form Energy hat angegeben, dass ihr langfristiges Ziel ist, die Energiespeicherkosten auf etwa ein Zehntel der Kosten von Lithium - Batterien zu senken.
Aber diese Technologie hat auch deutliche Nachteile.
Zunächst einmal das Problem der Effizienz.
Die Branche geht davon aus, dass die Round - Trip - Effizienz einer Eisen - Luft - Batterie nur 40 % bis 50 % beträgt, was deutlich niedriger ist als die Effizienz von Lithium - Batterien, die über 80 % liegt.
Dann die Energiedichte.
Die Eisen - Luft - Batterie ist sehr groß und daher für Elektromobile oder Konsumelektronik fast ungeeignet.
Außerdem muss die Reife der Industrialisierung noch bewiesen werden.
Obwohl die FC1 - Fabrik von Form Energy bereits mit der Vorproduktion begonnen hat und bis 2028 eine Jahresproduktion von 500 MW anstrebt, müssen die Massenproduktion, die Qualitätssicherheit und die lange Zyklenlebensdauer noch bestätigt werden.
Schließlich die Komplexität der Wartung.
Die Gasmanagement, die Temperaturkontrolle und die Feuchtigkeitskontrolle sind besondere Herausforderungen bei der Wartung von Eisen - Luft - Batteriesystemen. Für die Massenanwendung dieser neuen Technologie muss noch ein Wartungssystem aufgebaut werden.
Deshalb glauben viele Energieanalysten, dass die Eisen - Luft - Batterie die Lithium - Batterie nicht ersetzen wird, sondern eine andere Rolle in der Energiespeicherstruktur spielen wird.
Ein Fachmann hat einmal gesagt: "Das zukünftige Stromnetz wird wahrscheinlich mehrere Batterietechnologien gleichzeitig nutzen. Lithium - Batterien werden für die kurzfristige Energiespeicherung eingesetzt, während die Eisen - Luft - Batterie möglicherweise für eine Stromversorgung über mehrere Tage verantwortlich sein wird."
03 Wird die Eisen - Luft - Batterie die Lithium - Batterie - Branche beeinträchtigen?
Nach der Ankündigung des Auftrags durch Google ist die häufigste Frage auf dem Markt:
Wird die Eisen - Luft - Batterie die Lithium - Batterie ersetzen?
Derzeit geben die meisten Branchenvertreter eine negative Antwort.
Der Grund liegt darin, dass die beiden Batterietypen unterschiedliche Probleme lösen.
Die Stärken der Lithium - Batterie liegen in der hohen Leistungsdichte, der hohen Effizienz und der schnellen Reaktionszeit. Sie eignet sich daher hervorragend für Elektromobile, Konsumelektronik und die Netzfrequenzregulierung. Die Eisen - Luft - Batterie hingegen zeichnet sich durch eine sehr lange Speicherzeit und niedrige Kosten aus und eignet sich besser für die Netz - Energiespeicherung.
In gewisser Weise ergänzen sich beide Batterietypen.
Tatsächlich ist die Eisen - Luft - Batterie nur eine von vielen Technologien im globalen Wettbewerb um Energiespeicherung. Andere vielversprechende Technologien für die langfristige Energiespeicherung sind unter anderem Flüssigkeitsbatterien, Druckluftspeicher und Wasserstoffspeicher.
Flüssigkeitsbatterien erweitern die Speicherkapazität durch die Speicherung von Elektrolyten. Es gibt bereits mehrere kommerzielle Projekte in China und Europa. Druckluftspeicher nutzen unterirdische Höhlen zur Speicherung von Druckluft und zur Stromerzeugung. In Deutschland und China gibt es bereits große Demonstrationskraftwerke. Wasserstoffspeicher werden als Möglichkeit für eine noch längere Energiespeicherung angesehen.
Im Vergleich zu diesen Technologien hat die Eisen - Luft - Batterie den Vorteil, dass sie einfach aufgebaut ist, billige Materialien verwendet und direkt an das Stromnetz angeschlossen werden kann wie eine herkömmliche Batterie.
Die Reaktionen auf dem Kapitalmarkt deuten in die gleiche Richtung.
Nach der Ankündigung von Google, Eisen - Luft - Batterien zu kaufen, hat sich der Aktienkurs von Alphabet nur geringfügig bewegt. Es gab keine deutlichen Steigungen oder Rückg