GM lao vào cuộc đua hạ tầng AI, bắt tay Peak Energy phát triển pin natri-ion quy mô lưới điện

General Motors (GM) đang mở rộng tham vọng vượt ra ngoài ngành ô tô khi công bố hợp tác với Peak Energy để phát triển pin natri-ion thế hệ mới cho lưu trữ năng lượng quy mô lưới điện. Đây là loại hệ thống pin cố định, không dùng để di chuyển như pin xe điện, mà được triển khai để tích trữ điện cho lưới điện quốc gia, trung tâm dữ liệu và các khách hàng tiêu thụ điện lớn. Theo thỏa thuận, GM sẽ sản xuất các cell pin natri-ion, còn Peak Energy sẽ tích hợp chúng vào các hệ thống lưu trữ năng lượng độc quyền của mình. GM đồng thời cũng đầu tư vào Peak, dù giá trị thương vụ chưa được công bố.

Sức hút từ làn sóng xây dựng trung tâm dữ liệu, đặc biệt là các cơ sở phục vụ AI, đang khiến nhiều tập đoàn Mỹ đổ tiền vào hạ tầng điện năng. Trung tâm dữ liệu là các tổ hợp máy chủ xử lý và lưu trữ dữ liệu khổng lồ, tiêu thụ điện liên tục ở mức rất cao. Khi nhu cầu điện tăng mạnh, các doanh nghiệp vận hành hạ tầng số cần thêm giải pháp lưu trữ để ổn định nguồn cung, giảm rủi ro gián đoạn và tối ưu chi phí. Đó là lý do GM xem pin cố định quy mô lớn là một hướng đi hấp dẫn hơn là chỉ tập trung vào pin cho xe điện.

Pin natri-ion là công nghệ pin sạc sử dụng ion natri thay cho ion lithium để lưu trữ và giải phóng năng lượng. Về mặt hóa học, nó có nhiều điểm tương đồng với pin lithium-ion, loại pin hiện thống trị từ điện thoại, tai nghe không dây cho tới xe điện. Tuy nhiên, khác biệt lớn nằm ở vật liệu và hiệu năng. Natri dồi dào hơn nhiều so với lithium và thường có chi phí nguyên liệu thấp hơn, nhưng đổi lại mật độ năng lượng thấp hơn. Mật độ năng lượng là chỉ số cho biết một viên pin có thể chứa bao nhiêu điện trong một khối lượng hoặc thể tích nhất định. Nói đơn giản, cùng một lượng điện lưu trữ, pin natri-ion thường phải lớn và nặng hơn pin lithium-ion.

Với các hệ thống lưu trữ điện đặt cố định trên mặt đất, kích thước và trọng lượng không còn là yếu tố sống còn như trên xe điện. Đây chính là lợi thế để pin natri-ion phát huy tác dụng. GM và Peak cho rằng công nghệ này có thể được thiết kế đơn giản hơn, đồng thời hoạt động ổn định trong dải nhiệt độ rộng hơn pin lithium-ion truyền thống. Điều đó có thể làm giảm nhu cầu dùng các hệ thống làm mát phức tạp và tốn điện. Trong ngành lưu trữ năng lượng, làm mát là một hạng mục đắt đỏ vì các cụm pin lớn thường phải duy trì nhiệt độ an toàn để tránh suy giảm hiệu suất hoặc rủi ro vận hành.

Một điểm đáng chú ý là Peak Energy cho biết họ đã phát triển hệ thống lưu trữ natri-ion làm mát thụ động. Làm mát thụ động nghĩa là hệ thống không phụ thuộc nhiều vào thiết bị cơ khí như máy nén, quạt công suất lớn hay mạch điều hòa nhiệt chuyên dụng, mà tận dụng thiết kế vật lý và đặc tính vật liệu để kiểm soát nhiệt. Theo Peak, cách tiếp cận này có thể giúp giảm khoảng 20% chi phí lưu trữ năng lượng so với các hệ thống lithium-ion thông thường. Công ty thậm chí ước tính Mỹ có thể tránh lãng phí khoảng 2 terawatt-giờ điện mỗi năm nếu chuyển từ các hệ thống lithium iron phosphate sang giải pháp natri-ion làm mát thụ động của họ. Terawatt-giờ là đơn vị đo điện năng rất lớn, thường dùng để mô tả sản lượng hoặc mức tiêu thụ điện ở quy mô quốc gia hoặc ngành công nghiệp.

GM cho rằng họ có vị thế thuận lợi để thương mại hóa pin natri-ion nhờ kinh nghiệm sẵn có với pin lithium-ion. Theo lãnh đạo mảng pin và phát triển bền vững của hãng, cấu trúc kiến trúc giữa hai loại cell có nhiều điểm tương đồng, giúp GM tận dụng năng lực thiết kế cell, chế tạo mẫu thử và công nghiệp hóa sản phẩm. Trong sản xuất pin, cell là đơn vị cơ bản tạo ra điện năng; còn công nghiệp hóa là quá trình đưa công nghệ từ phòng thí nghiệm sang sản xuất hàng loạt với chi phí và chất lượng ổn định. Đây là bước mà rất nhiều công nghệ pin mới thất bại dù có kết quả nghiên cứu hứa hẹn.

Dù triển vọng được đánh giá tích cực, pin natri-ion vẫn còn nhiều thách thức. Hạn chế lớn nhất là hệ sinh thái sản xuất chưa trưởng thành bằng lithium-ion, từ chuỗi cung ứng vật liệu đến năng lực nhà máy. GM cũng thừa nhận rằng dù pin natri-ion tiên tiến có thể chịu được nhiều chu kỳ sạc hơn, tức số lần nạp-xả trước khi pin xuống cấp có thể cao hơn, công nghệ này từ lâu vẫn phải đánh đổi bằng mật độ năng lượng thấp hơn. Một số nhóm nghiên cứu từng tuyên bố thiết kế pin natri của họ đã vượt pin lithium-ion ở vài tiêu chí, nhưng trên thực tế lithium-ion vẫn đang áp đảo cả thị trường lưu trữ điện lẫn thiết bị di động.

Một thách thức khác là năng lực sản xuất pin natri-ion hiện tập trung chủ yếu ở Trung Quốc. Điều này khiến bất kỳ tham vọng nào của các công ty Mỹ, bao gồm GM, đều phải đối mặt với câu hỏi lớn về khả năng mở rộng quy mô đủ nhanh để cạnh tranh quốc tế. Trong ngành pin, mở rộng quy mô không chỉ là xây thêm nhà máy, mà còn là bảo đảm nguồn nguyên liệu, quy trình sản xuất ổn định, tỷ lệ lỗi thấp và giá thành đủ cạnh tranh. Hiện GM chưa công bố mốc thời gian cụ thể cho dự án với Peak Energy, nên vẫn còn quá sớm để khẳng định liên minh này có thể tạo ra đối trọng thực sự trên thị trường pin lưu trữ quy mô lớn.

Dù còn nhiều ẩn số, động thái của GM cho thấy cuộc đua AI không chỉ diễn ra ở chip hay máy chủ mà đang lan sang cả hạ tầng điện. Những khách hàng như công ty điện lực, nhà cung cấp năng lượng và hyperscaler, tức các tập đoàn vận hành hạ tầng đám mây siêu lớn như những nhà cung cấp cloud toàn cầu, đều cần nguồn điện ổn định, rẻ và bền bỉ hơn là pin nhẹ hay nhỏ gọn. Nếu pin natri-ion chứng minh được hiệu quả trong thực tế, công nghệ này có thể trở thành một mảnh ghép quan trọng trong việc nuôi các trung tâm dữ liệu thế hệ mới.