La technologie de flux de fer d'ESS est déployée à grande échelle aux États-Unis
Les réseaux électriques mondiaux craquent sous la pression de la volatilité des prix des combustibles fossiles et de l'impératif de sevrer le monde des sources d'énergie polluantes. Une solution peut être à portée de main, grâce à une batterie innovante qui est une alternative moins chère à la technologie lithium-ion.
SB Energy Corp., une entreprise américaine d'énergie renouvelable qui est une branche de SoftBank Group Corp. du Japon, effectue un achat record de batteries fabriquées par ESS Inc. La société de l'Oregon affirme qu'elle dispose d'une nouvelle technologie qui peut stocker l'énergie renouvelable plus longtemps et aider à surmonter certains des problèmes de fiabilité qui ont causé des pannes d'électricité en Californie et des prix de l'énergie record en Europe.
Les unités, qui reposent sur ce qu'on appelle la «chimie du flux de fer», seront utilisées dans des projets solaires à grande échelle disséminés aux États-Unis, permettant à ces centrales électriques de fournir de l'électricité pendant des heures après le coucher du soleil. SB Energy achètera suffisamment de batteries au cours des cinq prochaines années pour alimenter 50,000 XNUMX foyers américains pendant une journée.
"Le stockage d'énergie de longue durée, comme cette batterie à flux de fer, est essentiel pour ajouter plus d'énergies renouvelables au réseau", a déclaré Venkat Viswanathan, expert en batteries et professeur agrégé de génie mécanique à L'université de Carnegie Mellon.
ESS a été fondée en 2011 par Craig Evans, aujourd'hui président, et Julia Song, directrice de la technologie. Ils ont reconnu que si les batteries lithium-ion joueront un rôle clé dans l'électrification des transports, le stockage d'énergie à plus longue durée à l'échelle du réseau nécessitait une batterie différente. En effet, alors que le prix des batteries lithium-ion a baissé de 90 % au cours de la dernière décennie, leurs ingrédients, qui comprennent parfois des métaux coûteux tels que le cobalt et le nickel, limitent la baisse du prix.
L'accord pour 2 gigawattheures de batteries vaut au moins 300 millions de dollars, selon ESS. Rich Hossfeld, PDG de SB Energy, a déclaré que le génie des unités réside dans leur simplicité.
"La batterie est faite de sel de fer et d'eau", a déclaré Hossfeld. « Contrairement aux batteries lithium-ion, les batteries à flux de fer sont vraiment bon marché à fabriquer. »
Chaque batterie a quatre composants : deux électrodes entre lesquelles les particules chargées se mélangent lorsque la batterie est chargée et déchargée, un électrolyte qui permet aux particules de s'écouler facilement et un séparateur qui empêche les deux électrodes de former un court-circuit.
Les batteries Flow, cependant, ne ressemblent en rien à la batterie des smartphones ou des voitures électriques. C'est parce que l'électrolyte doit être physiquement déplacé à l'aide de pompes lorsque la batterie se charge ou se décharge. Cela rend ces batteries volumineuses, le produit principal d'ESS étant vendu dans un conteneur d'expédition.
Ce qu'ils occupent dans l'espace, ils peuvent le compenser en coût. Les batteries lithium-ion pour le stockage à l'échelle du réseau peuvent coûter jusqu'à 350 $ par kilowattheure. Mais ESS affirme que sa batterie pourrait coûter 200 $ le kWh ou moins d'ici 2025.
Surtout, l'ajout de capacité de stockage pour couvrir des interruptions plus longues dans une centrale solaire ou éolienne peut ne pas nécessiter l'achat d'une batterie entièrement neuve. Les batteries Flow ne nécessitent que de l'électrolyte supplémentaire, ce qui, dans le cas d'ESS, peut coûter aussi peu que 20 $ par kilowattheure.
"C'est une grosse affaire", a déclaré Eric Toone, responsable scientifique de Breakthrough Energy Ventures, qui a investi dans ESS. « Nous parlons de batteries à flux depuis toujours et maintenant, cela se produit réellement. »
La US National Aeronautics and Space Administration a construit une batterie à flux dès 1980. Parce que ces batteries utilisaient de l'eau, elles présentaient une option beaucoup plus sûre pour les applications spatiales que les batteries lithium-ion développées à cette époque, qui étaient réputées pour prendre feu. Hossfeld dit qu'il a pu obtenir des permis pour les batteries ESS, même en Californie sujette aux incendies de forêt, qui n'auraient pas été accordés aux versions lithium-ion.
Pourtant, il y avait un problème avec les batteries à flux de fer. Pendant la charge, la batterie peut produire une petite quantité d'hydrogène, ce qui est un symptôme de réactions qui, si elles ne sont pas contrôlées, raccourcissent la durée de vie de la batterie. La principale innovation d'ESS, a déclaré Song, était un moyen de conserver tout l'hydrogène produit dans le système et de prolonger ainsi considérablement sa durée de vie.
"Dès que vous fermez la boucle sur l'hydrogène, vous transformez soudainement un prototype de laboratoire en une option de batterie commercialement viable", a déclaré Viswanathan. La batterie à flux de fer d'ESS peut supporter plus de 20 ans d'utilisation quotidienne sans perdre beaucoup de performances, a déclaré Hossfeld.
Dans l'usine de l'entreprise près de Portland, des robots jaunes recouvrent des feuilles de plastique avec des produits chimiques et les collent ensemble pour former les noyaux de la batterie. À l'intérieur des conteneurs d'expédition, des cuves pleines d'électrolyte alimentent chaque électrode via des pompes, ce qui permet à la batterie d'absorber l'énergie renouvelable lorsque le soleil brille et de la libérer lorsqu'il fait noir.
C'est un premier pas prometteur. La batterie d'ESS est une solution bon marché qui peut actuellement fournir environ 12 heures de stockage, mais les services publics auront finalement besoin de batteries qui peuvent durer beaucoup plus longtemps à mesure que davantage d'énergies renouvelables sont ajoutées au réseau. Plus tôt ce mois-ci, par exemple, le manque de stockage a contribué à une flambée record des prix de l'électricité à travers le Royaume-Uni lorsque la vitesse du vent est restée faible pendant des semaines. Des startups telles que Form Energy Inc. utilisent également du fer, un matériau abondant et bon marché, pour construire de nouvelles formes de batteries qui pourraient battre ESS en termes de prix.
Jusqu'à présent, ESS a déployé commercialement 8 mégawattheures de batteries à flux de fer. La semaine dernière, après une évaluation de six mois, le service public espagnol Enel Green Power SpA a signé un accord unique pour ESS afin de construire un montant équivalent. Hossfeld de SB Energy, qui siège également au conseil d'administration d'ESS, a déclaré que la société achèterait probablement encore plus de capacité de batterie à ESS au cours des cinq prochaines années.
Même si ses carnets de commandes se remplissent, ESS fait face à une route difficile. La mise sur le marché de nouvelles batteries est notoirement difficile et le secteur regorge de startups en échec. Surtout, la technologie lithium-ion a pris une longueur d'avance et les clients connaissent mieux ses avantages et ses inconvénients. ESS devra prouver que ses batteries peuvent répondre aux exigences rigoureuses des exploitants de centrales électriques.
La nouvelle commande devrait aider ESS alors qu'elle cherche à devenir publique dans quelques semaines par le biais d'une société d'acquisition ad hoc à une valorisation de 1.07 milliard de dollars. L'inscription rapportera à la société 465 millions de dollars, qu'elle prévoit d'utiliser pour intensifier ses opérations.
Contributions de Tom Metcalf
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