Trong khi các loại năng lượng tái tạo đang phát triển ngày càng phổ biến hơn, một lỗ hổng trong việc phát triển các loại hình năng lượng này là chúng thường thiếu ổn định, trong khi các hệ thống pin lưu trữ điện lại khá đắt đỏ. Là một người luôn quan tâm đến các nguồn năng lượng sạch, tỷ phú Bill Gates cũng quan tâm không kém đến các startup về hệ thống lưu trữ điện có chi phí thấp.

Một trong số đó là startup Form Energy, một nhà phát triển hệ thống lưu trữ năng lượng quy mô lớn đủ để cung cấp cho điện lưới. Mới đây startup này vừa thông báo sẽ triển khai hệ thống pin trữ điện bằng công nghệ pin sắt với công suất 1.500 MWh cho công ty điện Georgia Power. Hệ thống pin này dự kiến sẽ đi vào hoạt động từ đầu năm 2026 khi được các nhà quản lý chấp thuận.

Thỏa thuận này là một phần trong kế hoạch của Georgia Power nhằm triển khai một dự án lưu trữ năng lượng trong thời gian dài – có thể lên đến nhiều ngày – kết hợp với các nguồn năng lượng sạch hiệu quả năng lượng nhằm duy trì độ tin cậy và mức độ ổn định của mạng lưới điện.

"Khi chúng tôi tiếp tục xây dựng tương lai năng lượng sạch cho Georgia, hệ thống pin lưu trữ điện đóng một vai trò tối quan trọng để chúng tôi có thể mang đến cho khách hàng của mình nguồn năng lượng sạch, đáng tin cậy trong nhiều thập kỷ tới. Đó là lý do tại sao việc hợp tác với các nhà sáng tạo như Form Energy lại quan trọng với chiến lược dài hạn của chúng tôi đến như vậy." Kim Greene, Chủ tịch Georgia Power cho biết.

Thay vì sử dụng pin Lithium cho hệ thống lưu trữ điện của mình, công nghệ pin của Form Energy sử dụng các cell pin sắt khí (iron-air) tấm lớn, diện tích khoảng 1m2 mỗi tấm. 50 tấm cell pin này sẽ được đặt trong một module có kích thước bằng cái máy giặt và được nhúng trong dung dịch điện phân. Khối pin này hoạt động theo chu kỳ làm rỉ sắt: khi được sạc điện, các tấm oxit sắt trong module sẽ điện phân thành sắt kim loại, và khi cần sản sinh ra điện năng, oxy sẽ được đưa vào module, biến sắt kim loại thành dạng oxit và xả điện ra ngoài.

Trong khi Lithium vốn đắt đỏ và khó khai thác, sắt lại là nguyên tố rẻ tiền và phổ biến ở khắp mọi nơi, do vậy pin sắt khí này có chi phí thấp hơn nhiều so với pin Lithium. Bên cạnh đó, chúng còn dễ tái chế, khi đến thời hạn bạn chỉ cần tháo chúng ra và thay bằng tấm sắt khác để tiếp tục sử dụng. Form Energy cho biết, hệ thống pin của họ sẽ có giá thành khoảng 20 USD/kWh, bằng ½ chi phí cho pin Lithium-Ion.

Được Bill Gates tài trợ vốn thông qua Quỹ Năng lượng Đột phá (Breakthrough Energy Ventures), Form Energy hiện đang là một trong các startup nghiên cứu và phát triển công nghệ pin sắt này. Trong vòng gọi vốn mới nhất, startup này huy động được 450 triệu USD, đưa tổng số vốn huy động được lên con số 800 triệu USD, từ quỹ của Bill Gates, công ty thép ArcelorMittal của Luxembourg và các nhà đầu tư khác.

Form Energy cho biết, sản phẩm thương mại đầu tiên của công ty sẽ là pin sắt dạng nạp sạc và có thể duy trì điện năng trong vòng 100 giờ sử dụng với chi phí hệ thống cạnh tranh ngang bằng với các nhà máy điện truyền thống và chỉ bằng 1/10 chi phí của pin Lithium-Ion khi tính theo chi phí lưu trữ theo cấp độ (Levelized Cost of Storage).

Nhưng loại pin này cũng có nhược điểm, chúng không thể có tốc độ nạp và sạc nhanh như pin Lithium thông thường. Tuy vậy chúng có thể được sử dụng kết hợp với pin Lithium trong một hệ thống tổng thể. Khi đó pin sắt sẽ đảm nhiệm các nhu cầu tải chậm trong thời gian dài, trong khi các khối pin Lithium đảm nhiệm các khối lượng tải đột xuất.

Kết hợp với các nguồn năng lượng tái tạo, một hệ thống pin lưu trữ điện như trên sẽ là giải pháp tối ưu cho nhu cầu sử dụng điện sạch. Các hệ thống năng lượng tái tạo có tiếng là không ổn định, chúng biến đổi thất thường theo điều kiện tự nhiên, do vậy cần phải có hệ thống lưu trữ năng lượng để ổn định mạng lưới điện cũng như đáp ứng nhu cầu sử dụng trong các điều kiện thời tiết khắc nghiệt.