隨著人工智慧（AI）技術快速發展，資料中心的用電需求呈現爆發式增長，如何在不增加碳排放的情況下為這些「吃電怪獸」供電，成為科技巨頭們必須面對的嚴峻挑戰。Google 近日宣布與美國公用事業公司 Xcel Energy 達成一項劃時代的協議，將在明尼蘇達州 Pine Island 興建一座全新的資料中心，而這座資料中心將由近 2GW（百萬千瓦）的清潔能源供電，其中包括目前全球已宣布最大的鐵-空氣電池儲能系統。
Google 透過風能、太陽能、鐵鏽電池打造100小時備援電網
這項協議的核心目標是支援 Google 核心服務的運作，包括 Google Search、Google Maps、YouTube 和 Google Workspace 等產品。根據協議內容，雙方計劃在電網中新增 1,900MW 的清潔能源，這個數字相當於一座大型發電廠的發電量，具體包括 1,400MW 的風力發電、200MW 的太陽能發電，以及 300MW 的長時儲能系統。
Form Energy 鐵-空氣電池技術 100 小時放電不是夢
這項計畫中最引人注目的亮點，是 Google 將採用 Form Energy 公司開發的鐵-空氣（iron-air）電池系統。這個 300MW / 30GWh 的多日儲能系統，將成為全球有史以來以能源容量計算最大的電池計畫。
鐵-空氣電池的運作原理相當獨特且有趣。根據 Form Energy 的說明，這種電池由充滿數千個鐵顆粒的電池芯組成，當這些鐵顆粒暴露在空氣中時會產生鏽蝕。透過控制這個化學反應過程，電池可以進行充電和放電。也就是說，這種電池 essentially 是利用「鐵生鏽」和「鏽還原成鐵」的可逆化學反應來儲存和釋放能量。
這項技術的設計放電時間長達約 100 小時，意味著在陽光不足或風力減弱的時期，這個巨大的電池系統可以持續供電長達四天以上。相較之下，目前主流的鋰離子電池雖然可以有效應付 4 小時左右的儲能需求，但卻無法處理長達數日的儲能場景。Form Energy 表示，鐵-空氣電池的系統成本與傳統發電廠相當，使其成為電網規模儲能應用的理想選擇。
技術規格與運作原理
根據 Form Energy 公佈的資料，每個鐵-空氣電池模組約與並排的洗衣機和烘乾機尺寸相當，內含約 50 個高度約一公尺的電池芯。每個電池芯都包含鐵和空氣電極，這是電池進行電化學反應以儲存和放電的關鍵元件。
值得注意的是，這些電池芯內填充的是水基、不可燃的電解質，與一般 AA 電池使用的電解質類似。這種設計使得鐵-空氣電池比鋰離子電池更加安全，發生過熱或燃燒的風險大幅降低。雖然鐵-空氣電池的能量密度不如鋰離子電池，但這反而使其更適合大規模的電網應用場景。
獨家負擔成本 不影響居民電費
這項協議的另一個重要特點是，現有的 Xcel Energy 客戶將不會因為這個計畫而面臨電費調漲。根據協議條款，Google 將承擔為資料中心供電所需的所有新基礎設施成本，這與明尼蘇達州對大型用電戶的規定一致。
Xcel Energy 表示，明尼蘇達州的居民電費在過去五年中一直比全美平均低約 27%，而自 2013 年以來，明尼蘇達州的住宅電費每年僅上漲約 1.55%，遠低於通膨率。此外，Google 還將向 Xcel 的 Capacity*Connect 計畫投資 5,000 萬美元，這筆資金將用於強化電網的可靠性。
這項計畫採用了名為「Clean Energy Accelerator」（清潔能源加速器）的創新監管框架，這是一種由 Google 和 Xcel Energy 共同開發的收費機制。根據 Xcel Energy 的說明，這個框架的設計目的是確保 100 小時長時儲能系統與 1,400MW 風力和 200MW 太陽能的搭配不會影響住宅用戶的電費費率。這個創新的合作模式可能成為未來公用事業與資料中心交易的模板，要求大型科技用戶資助與其用電增長相關的電網升級和發電設施。
為 AI 時代打造的可再生能源標竿
這項協議的時機至關重要。根據最近的市場數據，由於一般企業買家縮手，2025 年的企業 PPA（購電協議）交易量下降了 10%。然而，在 AI 驅動下，資料中心領域正積極填補這一缺口。
Form Energy 的鐵-空氣模組將在位於西維吉尼亞州 Weirton 的「Form Factory 1」工廠建造。該設施目前正在擴產，目標是達到每年 500MW 的產能，並受益於《降低通膨法案》（Inflation Reduction Act）中的國內內容獎勵。
這項計畫展現了 Google 在去碳化方面的「全方位」策略，結合龐大的太陽能容量與長時儲能硬體，確保在夜間也能持續供電。
對台灣的啟示
這項計畫對於正面臨 AI 資料中心用電挑戰的台灣而言，具有重要的參考價值。隨著越來越多 AI 伺服器在台灣落地，如何在供電穩定性和淨零排放目標之間取得平衡，成為政府和科技產業必須共同面對的課題。
Google 的模式證明了透過創新的公私合作機制，科技公司可以主導承擔清潔能源基礎設施的成本，同時確保一般消費者的用電權益不受影響。這種「大型用電戶買單」的概念，或許可以作為台灣未來類似計畫的參考方向。
此外，鐵-空氣電池技術的成熟，也為台灣這樣依賴再生能源但面臨間歇性供電挑戰的地區，提供了一種新的儲能解決方案。雖然這種技術目前仍處於早期部署階段，但隨著成本持續下降和技術更加成熟，未來有望在全球各地看到更多類似的應用。
資料來源：