Eine künstlerische Darstellung des Batteriesystems von Form Energy.
Mit freundlicher Genehmigung von Form Energy
Ein geheimnisvolles Start-up namens Form Energy sagt, es entwickelt und skaliert die Produktion eines neuen Typs von wiederaufladbaren Batterien, die Strom für 100 Stunden speichern können.
Form hat seine Technologie weder öffentlich demonstriert noch einen Beweis dafür erbracht, dass es funktioniert. Nichtsdestotrotz hat das Unternehmen mehr als 360 Millionen US-Dollar an Finanzierungen bereitgestellt, darunter eine neue 240-Millionen-Dollar-Runde, die am Dienstag abgeschlossen wurde, und Partner und externe Experten sind hinsichtlich seines Potenzials optimistisch.
Die Kerntechnologie von Form Energy basiert auf drei billigen und leicht verfügbaren Materialien: Eisen, Luft und Wasser. Die Batterie arbeitet mit einem Verfahren, das das Unternehmen “reversibles Rosten” nennt, bei dem die Batterie aufgeladen und entladen wird, indem sie Eisen hin und her in Rost umwandelt. Durch die Verwendung dieser kostengünstigen Materialien strebt das Unternehmen an, dass seine Batterien weniger als 20 US-Dollar pro Kilowattstunde kosten, was laut Experten bis zu einem Zehntel der Kosten der heute gebräuchlicheren Lithium-Ionen-Batterien entspricht.
Damit die CO2-Emissionen bis Mitte des Jahrhunderts netto null erreichen, was bedeutet, dass die Welt so viele Treibhausgase absorbiert, wie noch emittiert werden, müssen sich die Solar- und Windkapazitäten vervierfachen und die Investitionen in erneuerbare Energien bis 2030 verdreifachen , nach Kommentaren des Generalsekretärs der Vereinten Nationen, António Guterres.
Dazu muss auch die Langzeitspeicherung der Batterie hochgefahren werden. Es muss einen Weg geben, Strom zu liefern, wenn die Sonne nicht scheint und der Wind nicht weht. Das ist der Markt, den Form Energy zu bedienen versucht.
Ein bemerkenswerter Geldgeber ist Breakthrough Energy Ventures, zu dem die Tech-Stars Jeff Bezos, Bill Gates, Reid Hoffman und Richard Branson als Investoren gehören. In einem seiner Blog-Posts wies Bill Gates auf die Bedeutung der Arbeit von Form Energy hin und schrieb, dass es „eine neue Klasse von Batterien schafft, die eine Langzeitspeicherung zu geringeren Kosten als Lithium-Ionen-Batterien bieten“.
Der erste Versorgungspartner, Great River Energy aus Minnesota, beschreibt ihre Zusammenarbeit als Pilotprojekt, das einen „wichtigen Beitrag zur Netzzuverlässigkeit und Erschwinglichkeit der Energieversorgung leisten könnte, falls sie kommerziellen Erfolg erzielen“, sagt ein Sprecher.
Keine öffentlichen Daten, viel Vertrauen
Bis vor kurzem agierte das Unternehmen unter dem Radar. Im Oktober 2019 bemerkte CEO Mateo Jaramillo, ein ehemaliger Tesla-Vizepräsident, seine eigene Zurückhaltung, mit den Medien zu sprechen.
„Wie Sie vielleicht gesehen haben, gibt es nicht viel Presse über uns. Und wir haben versucht, alles andere als das Notwendige zu unterdrücken“, sagte er damals gegenüber CNBC auf dem Tough Tech Summit in Boston. im Hinterhof des Firmensitzes in Somerville, Massachusetts. “Es gibt nur eine bewegte Geschichte mit Batterie-Startups in den letzten 15 Jahren. Deshalb diese Zurückhaltung im Allgemeinen. Die Branche ist ein wenig müde, würde ich sagen.”
Trotz der frühen Tendenz des Unternehmens, das Rampenlicht zu umgehen, hatte es keine Probleme, Mittel zu beschaffen. Am Dienstag gab Form Energy bekannt, eine Finanzierungsrunde der Serie D in Höhe von 240 Millionen US-Dollar abgeschlossen zu haben, angeführt vom Dekarbonisierungsfonds XCarb des globalen Stahlherstellers ArcelorMittal. Form Energy und ArcelorMittal arbeiten zusammen, um Eisenmaterialien für Forms erste kommerzielle Batterietechnologie zu entwickeln, die “ArcelorMittal nicht exklusiv für die Batteriesysteme von Form liefern würde”, heißt es in einer Erklärung. Auch Breakthrough Energy Ventures nahm an der Runde teil.
Form hat jedoch keine öffentlichen Daten veröffentlicht, um die Leistung seiner langlebigen Batterietechnologie zu überprüfen. (Das Unternehmen bevorzugt den Begriff “Mehrtagesspeicher”, um es von anderen Unternehmen zu unterscheiden, die an Batterien mit kürzerer und längerer Lebensdauer arbeiten.)
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Die Form Energy-Batterie.
Foto mit freundlicher Genehmigung von Formular Energie
„Wir haben intern umfangreiche Tests durchgeführt. Aber Sie haben nach öffentlichen Daten gefragt. Es gibt keine öffentlichen Daten, wir veröffentlichen keine öffentlichen Daten. Wir sind ein privates Unternehmen, also müssen wir das nicht“, sagte Jaramillo gegenüber CNBC in ein Telefongespräch im August.
„Wir sind gegenüber unseren Partnern äußerst transparent … hinsichtlich der Tests, die wir haben, der Zellen, die wir bauen und testen … aber die gesamte Struktur unserer Experimente und genau das, was darin enthalten ist, ist ziemlich proprietär“, genannt.
CNBC hat mit mehreren dieser Geldgeber und Partner gesprochen, um zu erfahren, was sie in der Technologie des Unternehmens gesehen haben.
Great River Energy arbeitet mit Form Energy zusammen, um ein Pilotprojekt für 1-Megawatt-Batteriespeicher in Cambridge, Minnesota, umzusetzen. Die Batterietechnologie von Form Energy hängt vom Zugang zu Eisen ab, und ein Teil des nördlichen Minnesota wird wegen seiner umfangreichen Lagerstätten als Iron Range bezeichnet.
Das Management und die technischen Teams von Form Energy und Great River arbeiten seit mehr als drei Jahren zusammen, sagt Jon Brekke, Vice President und Chief Power Supply Officer des Energieversorgers.
„Während dieser Zeit hat Form uns Pläne, Maßnahmen und Ergebnisse ihrer Technologieentwicklungsarbeit mitgeteilt, die unser Pilotprojekt direkt unterstützen“, sagte Brekke gegenüber CNBC. “Eine gemeinsame Vision einer kostengünstigen Langzeitspeicherung hat uns zu diesem Pilotprojekt geführt. Wir sehen diese Bemühungen als einen wichtigen Beitrag zur Netzzuverlässigkeit und zur Erschwinglichkeit der Energie, sollten sie kommerziellen Erfolg haben.”
Während Great River Energy Berichten zufolge Beweise für die Funktionsfähigkeit der Batterietechnologie von Form Energy gesehen hat, hat die kalifornische Energiekommission, von der Form Energy einen Zuschuss in Höhe von 2 Millionen US-Dollar erhielt, dies nicht.
Im Juni 2020 hat die California Energy Commission, die staatliche Primärenergiepolitik und -planungsbehörde, Form Energy das Geld für die Entwicklung von Lithium-freien Energiespeichertechnologien zugesprochen. “Die Zuschüsse werden auf Wettbewerbsbasis vergeben, d. h. sie werden nach ihrem technischen Wert bewertet”, sagte Michael Ward, Sprecher der kalifornischen Energiekommission, gegenüber CNBC.
Allerdings hat die kalifornische Energiekommission “noch keine spezifischen Leistungsdaten zur Eisen-Luft-Technologie” erhalten, so der CEC-Forscher Mike Gravely. Es erwartet, “diese Daten zu erhalten, wenn das System gebaut und getestet wird” an einem Teststandort an der University of California in Irvine.
Die Luftelektrode von Form Energy, eine Komponente der Batterietechnologie.
Foto mit freundlicher Genehmigung von Formular Energie
Ein Co-Vorsitzender des Investitionsausschusses bei Breakthrough Energy Ventures, Carmichael Roberts, sagte, das Unternehmen werde sich nicht zur Leistung der Technologie von Form Energy äußern. Er sagte jedoch gegenüber CNBC, dass das Kaliber des Personals dem Breakthrough-Team das Vertrauen gegeben habe, zu investieren.
„Als wir Breakthrough Energy Ventures gründeten, wussten wir, dass langfristige Energiespeicherung ein wichtiger Teil des Portfolios sein würde. Als wir erfuhren, dass Yet-Ming und Mateo jeweils ein neues Batterieunternehmen gründen, sahen wir darin die perfekte Gelegenheit um zwei der weltweit führenden Experten zusammenzubringen, und Form wurde ins Leben gerufen”, sagte Roberts gegenüber CNBC. Yet-Ming Chiang ist Mitbegründer und leitender Wissenschaftler von Form Energy und seit 1985 Professor am Massachusetts Institute of Technology.
“Wir wussten, dass die Kerntechnologie großes Potenzial hatte, aber noch wichtiger war, dass wir an das Team glaubten, das sie liefern kann”, sagte Roberts.
Die wiederaufladbare Eisen-Luft-Batterie Form Energy ist nicht die einzige Technologie, die das Unternehmen verfolgt.
Im Jahr 2018, Form Energy erhielt 3,8 Millionen US-Dollar vom Energieministerium der Bundesregierung als Teil der Advanced Research Projects Agency for Energy (abgekürzt als ARPA-E). Aber das war für eine andere Batterie, die auf “wässriger Schwefelbatteriechemie” basiert, sagte Form gegenüber CNBC.
“Wir haben uns entschieden, uns auf eine Eisen-Luft-Batterie als unser erstes kommerzielles Angebot zu konzentrieren, sowohl wegen ihrer vielversprechenden Leistung im Labor als auch weil uns die Eisen-Luft-Chemie in die Lage versetzt, die bereits bestehende globale Eisenlieferkette zur Unterstützung der Stahlherstellung zu erschließen. “, sagte das Unternehmen.
So funktioniert die Eisen-Luft-Batterietechnologie
Die wesentlichen Bestandteile der Batterie von Form sind Eisen, Luft und Wasser, die alle leicht verfügbar und kostengünstig sind.
Zum Aufladen wandelt ein elektrischer Strom Rost wieder in Eisen um und die Batterie atmet Sauerstoff aus. Zum Entladen nimmt die Batterie Sauerstoff aus der Luft auf und wandelt das Bügeleisen in Rost um.
Jede Batterie ist mit einer nicht brennbaren Elektrolytflüssigkeit gefüllt, ähnlich dem Elektrolyt, der in AA-Batterien verwendet wird, und hat etwa die Größe einer Waschmaschine, sagt Form Energy. Tausende der waschmaschinengroßen Batteriemodule sind zu Stromblöcken gebündelt und je nach Bedarf können Dutzende bis Hunderte von Stromblöcken an das Stromnetz angeschlossen werden.
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Ein Diagramm der Form Energy Eisen-Luft-Batterietechnologie.
Formenergie
Die Idee hinter der Technologie ist nicht neu. “Man kann natürlich etwas zum Rosten bringen. Rost passiert die ganze Zeit”, sagte Jaramillo gegenüber CNBC. “Um diesen Prozess besser und zu möglichst geringen Kosten zu kontrollieren, sind die meisten Leistungspunkte eine ganz andere Sache.”
Experten sind sich einig, dass die Technologie vielversprechend ist.
„Es besteht ein offensichtliches wirtschaftliches Potenzial, wenn Eisen teure Edelmetalle wie Kobalt, Nickel und Lithium ersetzen kann“, sagt Stefan Reichelstein, Professor für Rechnungswesen an der Stanford Graduate School of Business Lösungen.
„Aber die bisher veröffentlichten Informationen lassen die Schlüsselfrage offen: Wie hoch sind die Stückkosten für die Speicherung (und Entladung) von Strom in relativ wenigen – und nicht täglichen – Zyklen pro Jahr?“ er fügte hinzu.
Die Kostenfrage
Form Energy strebt an, dass seine Batterie weniger als 20 US-Dollar pro Kilowattstunde kostet, teilt das Unternehmen CNBC mit. Wenn das Unternehmen dieses Kostenziel erreichen kann, wäre dies ein bedeutender Fortschritt, sagen Experten.
„Aus wirtschaftlicher Sicht entspricht das angekündigte Kostenziel von Form von 20 US-Dollar pro Kilowattstunde dem, was wir in unserer in Nature Energy veröffentlichten Studie als Kostenniveau festgestellt haben, das erforderlich ist, damit die Langzeitspeicherung von Energie eine bedeutende Rolle spielt Dekarbonisierung von Energiesystemen”, Nestor Sepulveda, der einen Ph.D. vom Massachusetts Institute of Technology bei der Entwicklung von Methoden, die Betriebsforschung und Analytik kombinieren, um die Energiewende und die Cleantech-Entwicklung zu leiten, sagte CNBC.
Im Vergleich dazu kosten Lithium-Ionen-Batterien zwischen 100 und 200 US-Dollar pro Kilowattstunde, erklärte Mark Z. Jacobson, Professor für Bau- und Umweltingenieurwesen in Stanford.
Die Eisenanode von Form Energy, eine Komponente der Batterietechnologie.
Foto mit freundlicher Genehmigung von Formular Energie
„Wenn die Kosten tatsächlich 20 US-Dollar pro Kilowattstunde betragen, wäre das ein Durchbruch und würde die schnelle und groß angelegte Umwandlung aller Elektrizität weltweit in sauberen, erneuerbaren (Wind-Wasser-Solar-)Strom ermöglichen“, sagte Jacobson.
Batterietechnologie zum Preis von 20 US-Dollar pro Kilowattstunde „würde den Bedarf an Erdgas oder anderen Verbrennungskraftstoffen für die Notstromversorgung überflüssig machen“, sagte Jacobson gegenüber CNBC. “Es würde jede Chance der Atomkraft in einer Energiezukunft zunichte machen. Es würde Kohle, Heizöl und Erdgas als Brennstoffe für die Stromerzeugung beenden.”
Sepulveda, der derzeit als Berater tätig ist, ist etwas konservativer, was 20 Dollar pro Kilowattstunde bedeutet.
Er sagte, der Schwellenwert sei “mit einer sehr hohen Durchdringung erneuerbarer Energien (nicht unserem aktuellen Niveau)” sinnvoll. Damit 20 US-Dollar pro Kilowattstunde für das Streben nach CO2-Reduzierung sinnvoll sind, muss es also mehr erneuerbare Energieerzeugung vor Ort geben. „Da stellt sich die Frage, ob es für diese Technologien in naher Zukunft einen Markt gibt? langfristig groß.”
Auch wenn „20 US-Dollar pro Kilowattstunde sehr günstig sind“, stellten Sepulveda und seine Co-Autoren fest, dass der Preis für Langzeitbatteriespeicher weniger als 10 US-Dollar pro Kilowattstunde betragen müsste, um andere Formen fester Energie „sinnvoll zu verdrängen“. Energieerzeugung, die sich auf Energietechnologien bezieht, auf die man sich verlassen kann, um den Bedarf zu jeder Jahreszeit und über Wochen oder länger zu decken.
Die Nachfrage nach Mehrtagesbatterietechnik hängt auch von der Entwicklung anderer Technologien ab.
„Während es plausibel erscheint, dass Eisen-Luft-Batterien günstiger sind als Lithium-Ionen-Batterien, wird der Vergleich mit anderen saisonalen Speichertechnologien, beispielsweise der Wasserstoffumwandlung, interessanter sein“, sagte Reichelstein gegenüber CNBC.
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