Auf einem flachen Stück Land im Südosten von Minnesota baut Google eine neue Anlage, die als eines ihrer bisher technologisch anspruchsvollsten Rechenzentren gilt und fast vollständig auf erneuerbare Energien ausgelegt ist. Dieses auf Pine Island gelegene Rechenzentrum wird gemeinsam mit dem Energieversorger Xcel Energy eine unterstützende Windkraft- und Photovoltaik-Infrastruktur entwickeln. Es ist geplant, bis zu 19 GWh CO2-freien Strom zu beziehen, also insgesamt 1,9 GW, und ist mit einem langfristigen Energiespeichersystem mit „Rust“ als Kern ausgestattet.
Dies ist Googles erstes Rechenzentrumsprojekt in Minnesota. Es wird auf der von Form Energy entwickelten Eisen-Luft-Batterietechnologie basieren, um eine langfristige Energiespeicherung von bis zu 100 Stunden mit einer Gesamtenergiespeicherskala von bis zu 30 Gigawattstunden zu erreichen und so wetterunabhängige Cloud-Computing- und KI-Unternehmen zu unterstützen. In der Rechenzentrumsbranche war es schon immer ein Problem, Hochlastanlagen stabil mit Strom zu versorgen, ohne auf fossile Brennstoffe angewiesen zu sein. Google versucht, durch den groß angelegten Einsatz von Eisen-Luft-Batterien mehrtägige Stabilität für ein Netz mit hohem Anteil erneuerbarer Energien zu gewährleisten.
Im Gegensatz zu den aktuellen Lithium-Ionen-Batterien, die häufig in Mobiltelefonen, Elektrofahrzeugen und Energiespeichern auf Netzebene verwendet werden, verzichtet der technische Weg von Form Energy auf den Migrationsmechanismus von Lithiumionen im Elektrolyten und nutzt stattdessen reversible chemische Reaktionen zur „Rostreduzierung“ zur Speicherung und Freisetzung von Energie. Während der Entladephase erzeugt die Batterie Eisenoxid, indem sie Luftsauerstoff mit kleinen Eisenpartikeln oxidiert und dabei Elektronen freisetzt, um einen elektrischen Strom zu erzeugen; Während der Ladephase wird mit elektrischer Energie dieser Prozess umgekehrt und das „verrostete“ Eisenoxid wieder zu metallischem Eisen reduziert, wodurch ein Kreislauf geschlossen wird.
Unter dem Gesichtspunkt der Energieeffizienz weisen Eisen-Luft-Batterien einen Hin- und Rückwirkungsgrad von etwa 50–70 % auf, was deutlich unter den Werten von über 90 % liegt, die typischerweise bei Lithium-Ionen-Batterien zu finden sind. Der Vorteil liegt jedoch in den Kosten und der Dauer: Die Energiespeicherungskosten von etwa 20 US-Dollar pro Kilowattstunde betragen etwa nur ein Drittel der entsprechenden Lithium-Ionen-Lösung, was sie in groß angelegten, langfristigen Energiespeicherszenarien wirtschaftlicher macht und sich insbesondere für Stromnetze eignet, die von der Stromerzeugung aus Wind- und Solarenergie dominiert werden und Angebot und Nachfrage über mehrere Tage hinweg ausgleichen müssen.
Minnesota ist zu einem der Testgebiete für diese Technologie geworden. Neben dem Google-Projekt befindet sich derzeit auch ein kleineres Demonstrationsprojekt im Bau, das von Form Energy in Zusammenarbeit mit dem örtlichen Energieversorger Great River Energy durchgeführt wird. Das System verfügt über eine geplante Energiespeicherkapazität von 150 MWh und kann bis zu 100 Stunden lang kontinuierlich 1,5 MW liefern und so für einen langfristigen Spitzenausgleich und Notunterstützung für das örtliche Stromnetz sorgen. Auf dieser Grundlage wird der Energiespeichereinsatz des Google-Rechenzentrums Pine Island um mehrere Größenordnungen erweitert, mit dem Ziel, diese experimentelle Technologie auf einen echten industriellen Anwendungsmaßstab zu bringen.
Zusätzlich zum technischen Aspekt führt dieses Projekt auch eine Innovation in der Politik und im Geschäftsmodell ein: ein neues Design der Strompreisstruktur, das darauf abzielt, den Prozess der Investition in saubere Energie zu beschleunigen. Dieser Mechanismus heißt „Clean Energy Accelerator Charge (CEAC)“ und ist eine Erweiterung und Weiterentwicklung des „Clean Transition Tariff“ (Clean Transition Tariff), der von Google in Zusammenarbeit mit Nevada NV Energy pilotiert wurde.
Im Rahmen des CEAC-Mechanismus hat sich Google verpflichtet, 50 Millionen US-Dollar in das Capacity Connect-Programm von Xcel Energy zu investieren, um verteilte Energiespeicherprojekte zu unterstützen und kleinere Batteriesysteme im gesamten Netz einzusetzen, um die Gesamtzuverlässigkeit zu verbessern und die Schwankungen intermittierender erneuerbarer Energien abzufedern. Das Ziel dieser Art von Strukturentwurf besteht darin, den Versorgungsunternehmen „einen Kanal zu öffnen“, um die Entwicklung und den Bau sauberer Energiequellen und Energiespeicheranlagen schneller voranzutreiben, ohne die regulatorischen Beschränkungen der Strompreise zu durchbrechen oder die Belastung der Stromrechnungen der Bewohner zu erhöhen.
Google sagte, diese Zusammenarbeit zeige, wie große energieverbrauchende Unternehmen mit Versorgungsunternehmen zusammenarbeiten können, um nicht nur den Anteil erneuerbarer Energien im Stromnetz durch innovative Strompreise und Investitionsvereinbarungen zu erhöhen, sondern auch die neue Generation der Energiespeichertechnologie vom Experiment bis zur groß angelegten Anwendung zu fördern. Für Minnesota stellt dieses Projekt ein neues Paradigma für die industrielle Stromnutzung dar: Was den stabilen Betrieb von Cloud Computing und KI-Rechenzentren künftig an bewölkten Tagen und windstillen Nächten unterstützt, sind möglicherweise nicht mehr fossile Brennstoffe, sondern Batterien, die auf Basis der „Rostreaktion“ funktionieren.