Google a annoncé cette semaine qu’il développait un nouveau complexe de centres de données dans le sud de Minneapolis, qui serait alimenté par une utopie pratique d’énergie propre, comprenant des quantités massives d’énergie éolienne et solaire et, entre autres, le plus grand système de stockage par batterie au monde.
Le secteur des batteries est actuellement en plein essor, mais la plupart des systèmes de stockage d’énergie fournissent de l’énergie pendant quatre, voire huit heures. Cependant, la technologie Form Energy utilisée par Google vise à fournir de l’énergie jusqu’à 100 heures à la fois. La technologie de batterie air-fer de Form offre une durée de plusieurs jours, destinée à maintenir l’alimentation électrique pendant des événements météorologiques extrêmes prolongés, une demande estivale de pointe ou des semaines particulièrement nuageuses lorsque l’énergie solaire diminue.
L’idée est que l’électricité renouvelable, combinée à des batteries de courte et longue durée, pourrait enfin surmonter les préoccupations des critiques en matière de fiabilité et fournir une énergie comparable à l’énergie de base fournie par les combustibles fossiles et l’énergie nucléaire.
« Il s’agit du plus grand projet de stockage d’énergie annoncé au monde », a déclaré à Fortune le co-fondateur et PDG de Foam, Mateo Jaramillo. « Cela soutient de manière concluante l’analyse de rentabilisation du stockage dit sur plusieurs jours. »
Form, âgée de neuf ans, a ouvert cette année son centre de fabrication Form Factory 1 en Virginie occidentale et est maintenant prête à évoluer. Jaramillo, un ancien élève de Tesla, a déclaré que l’introduction en bourse de l’entreprise était « à relativement court terme », probablement l’année prochaine. « Le fait d’être une entreprise publique nous est avantageux compte tenu de la taille de notre entreprise en pleine croissance et des types de transactions que nous effectuons avec nos clients. »
Il est important de noter que l’accord de Form avec Google et la société d’électricité de Minneapolis, Xcel Energy, pour le complexe de centres de données de Pine Island pourrait constituer un tournant potentiel pour l’industrie naissante des batteries à long terme. Google est le premier hyperscaler à signer un contrat pour la technologie des batteries.
Les batteries lithium-ion standard à court terme progressent rapidement dans le réseau électrique américain. En 2020, la capacité totale de stockage des batteries installées était d’environ 1,5 gigawatts. Mais le ministère de l’Énergie prévoit d’installer 24,3 gigawatts de nouvelles batteries de stockage cette année seulement. Cela représente plus de deux fois la quantité de nouvelle production d’énergie éolienne et près de quatre fois la nouvelle capacité de production d’électricité au gaz.
Bien que la technologie lithium-ion ait été transférée de la chimie des véhicules électriques, la technologie de Foam se concentre plutôt sur les batteries fer-air, qui sont plus lourdes, moins efficaces et surtout beaucoup moins chères que le lithium-ion. Cette technologie est donc adaptée au stockage d’énergie à long terme, mais certainement pas aux véhicules électriques.
Cette technologie de batterie fonctionne selon un processus de rouille réversible. Fondamentalement, l’oxygène pompé dans les cellules provoque la rouille du fer par oxydation, libérant ainsi des électrons. Le coût de la batterie est environ un dixième de celui du lithium-ion et elle peut être utilisée pendant une longue période.
Le partenariat entre Google et Excel sur le projet de centre de données du Minnesota comprend la construction de 1,4 gigawatts d’énergie éolienne, de 200 mégawatts d’énergie solaire et d’un système de batterie à mousse de 300 mégawatts. Les 300 mégawatts qui devraient être installés en 2028 suffiront à alimenter plus de 200 000 foyers.
Google, Xcel et l’État travaillent sur un nouvel accord de tarification écologique appelé Clean Energy Accelerator Charge. Cela permet à Google de choisir son propre bouquet d’énergies renouvelables, à condition qu’il couvre le coût et ne le répercute pas sur les résidents du Minnesota. Le formulaire basé au Massachusetts recevra près d’un milliard de dollars de contributions, selon l’Information.
Comment tout cela fonctionne
Jaramillo, expert en stockage de batteries et vice-président de Tesla, a quitté l’entreprise en 2017 parce qu’il sentait que sa carrière s’était arrêtée là et qu’il voulait rester à la « frontière » de la technologie et maintenir une vie de famille saine.
« Comme vous l’avez peut-être entendu, il s’agit d’un lieu de travail relativement intense », a-t-il plaisanté.
Jaramillo et ses collègues ont commencé à expérimenter le concept de technologie fer-air et ont déterminé qu’il avait également le potentiel de fonctionner dans de plus grandes centrales électriques au gaz. Les batteries à énergie propre entreront en concurrence avec les centrales à gaz dites de pointe, qui sont allumées et éteintes rapidement selon les besoins pour répondre à la demande croissante d’électricité.
Cela a conduit au formulaire. La technologie des batteries a évolué progressivement, passant de 15 minutes à 1 heure jusqu’aux solutions actuelles de 4 et 8 heures.
« Nous n’avons jamais été d’accord avec ce point de vue », a déclaré Jaramillo. « Nous avons fondé l’entreprise en partant du principe que si nous parvenions à identifier un produit chimique suffisamment bon marché, nous pourrions couvrir une période beaucoup plus longue, environ quatre à cinq jours. »
Les batteries de courte durée, combinées à l’énergie renouvelable, couvrent le décalage horaire lorsque le soleil ne brille pas ou que le vent ne souffle pas. L’éolien et le solaire fonctionnent souvent bien ensemble, car l’énergie éolienne est généralement plus forte la nuit. Les batteries longue durée de Form et de ses petits concurrents sont conçues pour des conditions météorologiques de plusieurs jours ou des événements à forte demande que les batteries lithium-ion ne peuvent pas gérer.
« Bien que 100 heures semble être un nombre rond simple et attrayant, il est en réalité très bien étayé par les mathématiques », explique Jaramillo. « Pensez aux vortex polaires, aux bombes thermiques, aux ouragans, aux tempêtes de sable. Chaque endroit dans le monde a environ quatre à cinq jours de signatures météorologiques qui les provoquent. Elles sont réparties sur plusieurs événements, ou par incréments de 100 heures, tout au long de l’année. »
Il a fait valoir que l’intégration d’énergies renouvelables dans les batteries de la mousse pourrait aider les projets de centres de données à obtenir une approbation plus rapidement, car les services publics et les régulateurs n’ont pas à tenir compte des écarts de production qui mettent à rude épreuve le réseau, étant donné que tout est essentiellement autonome.
« Cette durée de 100 heures est nécessaire pour fournir une capacité réelle et stable au système », a déclaré Jaramillo. Sans cela, a-t-il expliqué, les projets de centres de données nécessiteraient la construction d’un excédent d’énergie renouvelable et de batteries de courte durée pour compenser cet excès.
L’usine de Form en Virginie occidentale devrait être mise en service plus tard cette année et atteindre une capacité de production annuelle de batteries de 500 mégawatts d’ici la fin de 2028. Le plan provisoire est de poursuivre son expansion à partir de là, a déclaré Jaramillo.
Pendant ce temps, à la fin de l’année dernière, Form a commencé à installer sa première batterie d’une autonomie de 100 heures sur le réseau dans le cadre d’un petit projet de 1,5 mégawatt avec Great River Energy dans le Minnesota.
Form prévoit d’installer plusieurs autres projets plus petits d’ici 2028. Parmi eux figurent un projet de 10 mégawatts au Minnesota avec Xcel, un projet de 10 mégawatts avec Xcel au Colorado, un projet californien avec PG&E, un projet de 15 mégawatts avec Georgia Power, un projet de 5 mégawatts avec Dominion Energy en Virginie et le deuxième plus grand projet après un projet de 10 mégawatts à New York. Google : 85 mégawatts dans le Maine.
« En même temps, nous savions que le développement du marché prendrait autant de temps que la technologie », a déclaré Jaramillo. La demande du marché, la technologie et les capacités de fabrication se rejoignent désormais, a-t-il déclaré.
