Donald Sadoway: The missing link to renewable energy

Translator: Ina Stoycheva Reviewer: Darina Stoyanova

The electricity powering the lights in this theater

Захранването с електричество на лампите в този театър

was generated just moments ago.

беше генерирано само преди няколко минути.

Because the way things stand today,

При положението в момента,

electricity demand must be in constant balance

търсенето на електричество трябва да бъде в постоянен баланс

with electricity supply.

с доставянето на електричество.

If in the time that it took me to walk out here on this stage,

Ако по времето, за което дойдох тук, на тази сцена,

some tens of megawatts of wind power

няколко десетки мегавата енергия от вятъра

stopped pouring into the grid,

спрат да захранват мрежата,

the difference would have to be made up

разликата трябва да бъде незабавно

from other generators immediately.

компенсирана от други генератори.

But coal plants, nuclear plants

Но заводите, които обработват въглища, ядрените заводи

can't respond fast enough.

не могат да реагират достатъчно бързо.

A giant battery could.

Гигантска батерия може да реагира.

With a giant battery,

С гигантска батерия

we'd be able to address the problem of intermittency

ще можем да решим проблема за прекъсването на електрически ток,

that prevents wind and solar

който спира захранването на мрежата

from contributing to the grid

от вятъра и слънцето,

in the same way that coal, gas and nuclear do today.

по същия начин, по който въглищата, газа и ядрената енергия я захранват сега.

You see, the battery

Както виждате, тук батерията

is the key enabling device here.

е ключовото устройство.

With it, we could draw electricity from the sun

С нея можем да извличаме електричество от слънцето

even when the sun doesn't shine.

дори когато то не свети.

And that changes everything.

И това променя всичко.

Because then renewables

Поради това възобновяемата енергия,

such as wind and solar

като например вятъра и слънцето,

come out from the wings,

идва от крилата на вятърната мелница

here to center stage.

тук, на централната сцена.

Today I want to tell you about such a device.

Днес искам да ви разкажа за такова устройство.

It's called the liquid metal battery.

То се нарича течна метална батерия.

It's a new form of energy storage

Това е нова форма за съхранение на енергия,

that I invented at MIT

която изобретих в MIT

along with a team of my students

заедно с екип от мои студенти

and post-docs.

и докторанти.

Now the theme of this year's TED Conference is Full Spectrum.

Сега темата на конференцията на TED за тази година е Пълен спектър.

The OED defines spectrum

OED дефинира спектъра

as "The entire range of wavelengths

като "Целият обхват от дължини на вълни

of electromagnetic radiation,

елетромагнитно излъчване

from the longest radio waves to the shortest gamma rays

от най-дългите радио вълни до най-късите гама лъчи

of which the range of visible light

при които обхватът от видима светлина

is only a small part."

е само малка част."

So I'm not here today only to tell you

И така, не съм тук днес само за да ви кажа

how my team at MIT has drawn out of nature

как екипът ми в MIT намери в природата

a solution to one of the world's great problems.

решение за един от най-големите световни проблеми.

I want to go full spectrum and tell you how,

Искам да разгледам целия спектър и да ви разкажа как,

in the process of developing

в процеса на разработване на

this new technology,

тази нова технология

we've uncovered some surprising heterodoxies

открихме някои изненадващи различия,

that can serve as lessons for innovation,

които могат да служат като уроци за иновация,

ideas worth spreading.

идеи, които си струва да бъдат разпространени.

And you know,

И както знаете,

if we're going to get this country out of its current energy situation,

за да изведем тази страна от сегашната енергийна ситуация,

we can't just conserve our way out;

ние не можем просто да дискутираме извеждането й;

we can't just drill our way out;

не можем просто да я изкараме;

we can't bomb our way out.

не можем да бомбардираме извеждането й.

We're going to do it the old-fashioned American way,

Ще го направим по старомодния американски начин,

we're going to invent our way out,

ще изобретим, как да я изведем,

working together.

като работим заедно.

(Applause)

(Аплодисменти)

Now let's get started.

Сега нека да започнем.

The battery was invented about 200 years ago

Батерията беше изобретена преди около 200 години

by a professor, Alessandro Volta,

от професор, Алесандро Волта,

at the University of Padua in Italy.

в университета в Падуа в Италия.

His invention gave birth to a new field of science,

Неговото изобретение даде началото на нова област от науката,

electrochemistry,

електрохимия,

and new technologies

и на нови технологии

such as electroplating.

като например електродекомпозиция.

Perhaps overlooked,

Може би незабелязано,

Volta's invention of the battery

изобретяването на батерията от Волта

for the first time also

също така за пръв път

demonstrated the utility of a professor.

демонстрира ползата от това, да бъдеш професор.

(Laughter)

(Смях)

Until Volta, nobody could imagine

Преди Волта, никой не можеше да си представи,

a professor could be of any use.

че един професор може да бъде полезен.

Here's the first battery --

Ето първата батерия -

a stack of coins, zinc and silver,

куп от монети, цинк и сребро,

separated by cardboard soaked in brine.

разделени от мукава, накисната в солен разтвор.

This is the starting point

Това е началото

for designing a battery --

на произвеждането на батерия -

two electrodes,

два електрода,

in this case metals of different composition,

в този случай от метал с различен състав,

and an electrolyte,

и електролит,

in this case salt dissolved in water.

в този случай сол разтворена във вода.

The science is that simple.

Науката е толкова проста.

Admittedly, I've left out a few details.

Извинете ме, пропуснах някои подробности.

Now I've taught you

Сега ви научих,

that battery science is straightforward

че науката за батерията е проста

and the need for grid-level storage

и че съхраняването в мрежа

is compelling,

е задължително,

but the fact is

но факт е,

that today there is simply no battery technology

че сега просто няма технология на батерия,

capable of meeting

която може да покрие

the demanding performance requirements of the grid --

големите изисквания за работа на мрежата -

namely uncommonly high power,

именно необикновено голяма енергия,

long service lifetime

дълъг живот на обслужване

and super-low cost.

и много ниска цена.

We need to think about the problem differently.

Трябва да мислим за проблема по различен начин.

We need to think big,

Трябва да мислим широкомащабно,

we need to think cheap.

трябва да мислим евтино.

So let's abandon the paradigm

И така, нека да излезем от парадигмата

of let's search for the coolest chemistry

да търсим най-великата химия

and then hopefully we'll chase down the cost curve

и да проследим кривата на цената

by just making lots and lots of product.

като просто правим повече и повече от даден продукт.

Instead, let's invent

Вместо това, нека намерим

to the price point of the electricity market.

оптималната цена на пазара на електричество.

So that means

И така, това значи,

that certain parts of the periodic table

че някои части от периодичната таблица

are axiomatically off-limits.

са по презумция извън границите.

This battery needs to be made

Тази батерия трябва да бъде направена

out of earth-abundant elements.

от земни елементи които са в изобилие.

I say, if you want to make something dirt cheap,

Казвам, че ако искате да направите нещо много евтино,

make it out of dirt --

направете го от пръст -

(Laughter)

(Смях)

preferably dirt

за предпочитане мърсотия,

that's locally sourced.

която може да бъде намерена наблизо.

And we need to be able to build this thing

И трябва да можем да построим това,

using simple manufacturing techniques and factories

като използваме производствени техники и заводи,

that don't cost us a fortune.

които не са скъпи.

So about six years ago,

И така, преди шест години

I started thinking about this problem.

започнах да мисля за този проблем.

And in order to adopt a fresh perspective,

И за да възприема свежа перспектива,

I sought inspiration from beyond the field of electricity storage.

потърсих въодушевление извън областта на съхранение на енергия.

In fact, I looked to a technology

Всъщност, разгледах технология,

that neither stores nor generates electricity,

която нито съхранява, нито генерира електричество,

but instead consumes electricity,

а вместо това, употребява електричество

huge amounts of it.

в голям размер.

I'm talking about the production of aluminum.

Говоря за производството на алуминий.

The process was invented in 1886

Процесът беше изобретен през 1886 г.

by a couple of 22-year-olds --

от двама 22 годишни момчета,

Hall in the United States and Heroult in France.

Хол в Съединените щати и Херолт във Франция.

And just a few short years following their discovery,

И точно няколко години след тяхното откритие,

aluminum changed

алуминият се измени

from a precious metal costing as much as silver

от скъп метал, който струва колкото среброто,

to a common structural material.

до прост структурен материал.

You're looking at the cell house of a modern aluminum smelter.

Гледате в клетъчната къща на модерна алуминиева топилня.

It's about 50 feet wide

Тя е широка около 50 фута

and recedes about half a mile --

и има дължина около половин миля -

row after row of cells

ред след ред клетки,

that, inside, resemble Volta's battery,

които отвътре наподобяват батерията на Волта,

with three important differences.

с три важни разлики.

Volta's battery works at room temperature.

Батерията на Волта работи при стайна температура.

It's fitted with solid electrodes

Тя има твърди електроди

and an electrolyte that's a solution of salt and water.

и електролит, който е разтвор на сол и вода.

The Hall-Heroult cell

Клетката на Хол - Херолт

operates at high temperature,

работи при висока температура,

a temperature high enough

температура, която е достатъчно висока,

that the aluminum metal product is liquid.

при което металът алуминий става течност.

The electrolyte

Електролитът

is not a solution of salt and water,

не е разтвор на сол и вода,

but rather salt that's melted.

а разтопена сол.

It's this combination of liquid metal,

Точно тази комбинация от течен метал,

molten salt and high temperature

разтопена сол и висока температура,

that allows us to send high current through this thing.

ни позволява да изпращаме ток с висока честота през това нещо.

Today, we can produce virgin metal from ore

Сега можем да произвеждаме чист метал от руда

at a cost of less than 50 cents a pound.

на цена по-малко от 50 цента от британска лира.

That's the economic miracle

Това е икономическото чудо

of modern electrometallurgy.

на съвременната електрометалургия.

It is this that caught and held my attention

То привлече и задържа вниманието ми

to the point that I became obsessed with inventing a battery

в тази област и започнах да мисля за изобретяване на батерия,

that could capture this gigantic economy of scale.

която може да обхване такова гигантско намаление на разходите.

And I did.

И го направих.

I made the battery all liquid --

Направих батерията изцяло течна -

liquid metals for both electrodes

течен метал за двата електрода

and a molten salt for the electrolyte.

и разтопена сол за електролита.

I'll show you how.

Ще ви покажа как.

So I put low-density

И така, отгоре сложих течен метал

liquid metal at the top,

с ниска концентрация,

put a high-density liquid metal at the bottom,

на дъното сложих течен метал с висока концентрация

and molten salt in between.

и между тях сложих разтопена сол.

So now,

И така, сега,

how to choose the metals?

как да изберем металите?

For me, the design exercise

За мен, моделирането

always begins here

винаги започва тук,

with the periodic table,

с периодичната таблица,

enunciated by another professor,

съставена от друг професор,

Dimitri Mendeleyev.

Димитри Менделеев.

Everything we know

Всичко, което знаем,

is made of some combination

е направено от някаква комбинация,

of what you see depicted here.

която виждате изобразена тук.

And that includes our own bodies.

И това включва телата ни.

I recall the very moment one day

Спомням си за момента,

when I was searching for a pair of metals

когато търсех няколко метала,

that would meet the constraints

които отговарят на нуждата

of earth abundance,

за земно изобилие и имат

different, opposite density

различна плътност

and high mutual reactivity.

и висока взаимна активност.

I felt the thrill of realization

Почувствах се въодушевен,

when I knew I'd come upon the answer.

когато разбрах, че ще намеря отговора.

Magnesium for the top layer.

Магнезий за горния слой.

And antimony

И антимон

for the bottom layer.

за слоя на дъното.

You know, I've got to tell you,

Както знаете, трябва да ви кажа

one of the greatest benefits of being a professor:

една от най-големите ползи от това, да бъдеш професор:

colored chalk.

цветен тебешир.

(Laughter)

(Смях)

So to produce current,

И така, за да произвежда ток,

magnesium loses two electrons

магнезият изгубва два електрона,

to become magnesium ion,

за да стане магнезиев йон,

which then migrates across the electrolyte,

който мигрира през електролита,

accepts two electrons from the antimony,

приема два електрона от антимона,

and then mixes with it to form an alloy.

и след това се съединява с него, за да образува смес.

The electrons go to work

Електроните работят

in the real world out here,

в реалния свят,

powering our devices.

като захранват устройствата ни.

Now to charge the battery,

Сега, за да заредим батерията,

we connect a source of electricity.

я свързваме с източник на електричество.

It could be something like a wind farm.

Това може да бъде нещо като ферма за вятър.

And then we reverse the current.

След това обръщаме тока.

And this forces magnesium to de-alloy

И това принуждава магнезия да излезе от сместа

and return to the upper electrode,

и да се върне към горния електрод,

restoring the initial constitution of the battery.

при което се възстановява първоначалния състав на батерията.

And the current passing between the electrodes

Токът, който протича между електродите,

generates enough heat to keep it at temperature.

генерира достатъчно топлина, за да запази необходимата температура.

It's pretty cool,

Това е много хубаво,

at least in theory.

поне на теория.

But does it really work?

Но дали действително работи?

So what to do next?

И така, какво да направим след това?

We go to the laboratory.

Отиваме в лабораторията.

Now do I hire seasoned professionals?

Сега, да наема ли сезонни служители?

No, I hire a student

Не, наемам студент

and mentor him,

и го обучавам,

teach him how to think about the problem,

как да мисли за проблема,

to see it from my perspective

да го види от моята гледна точка

and then turn him loose.

и след това го оставям.

This is that student, David Bradwell,

Това е този студент, Дейвид Брадуел,

who, in this image,

който на тази снимка

appears to be wondering if this thing will ever work.

мисли, дали това нещо някога ще проработи.

What I didn't tell David at the time

Но това, което тогава не казах на Дейвид,

was I myself wasn't convinced it would work.

беше че аз не бях убеден, че то ще работи.

But David's young and he's smart

Но Дейвид е млад и е умен,

and he wants a Ph.D.,

и иска професорска титла,

and he proceeds to build --

и той започна да конструира -

(Laughter)

(Смях)

He proceeds to build

Той започна да конструира

the first ever liquid metal battery

първата батерия от течен метал

of this chemistry.

от тази химия.

And based on David's initial promising results,

И въз основа на първоначалните обещаващи резултати на Дейвид,

which were paid

които бяха платени,

with seed funds at MIT,

с пари от MIT,

I was able to attract major research funding

можах да привлека голямо финансиране за изследване

from the private sector

от частния сектор

and the federal government.

и федералното правителство.

And that allowed me to expand my group to 20 people,

И това ми позволи да разширя групата до 20 човека,

a mix of graduate students, post-docs

която се състои от завършили студенти, аспиранти

and even some undergraduates.

и дори някои студенти.

And I was able to attract really, really good people,

И можах да привлека наистина, наистина способни хора,

people who share my passion

хора, които споделят страстта ми

for science and service to society,

към наука и служба на обществото,

not science and service for career building.

а не наука и служба за изграждане на кариера.

And if you ask these people

И ако попитате тези хора,

why they work on liquid metal battery,

защо те разработват батерия от течен метал,

their answer would hearken back

отговорът им ще ви върне

to President Kennedy's remarks

към бележките на президента Кенеди

at Rice University in 1962

в университета в Райс през 1962 г.,

when he said -- and I'm taking liberties here --

когато той каза - и тук преразказвам свободно -

"We choose to work on grid-level storage,

"Избираме да разработваме съхранение на енергия в мрежа

not because it is easy,

не защото е лесно,

but because it is hard."

а защото е трудно."

(Applause)

(Аплодисменти)

So this is the evolution of the liquid metal battery.

И така, това е еволюцията на батерията от течен метал.

We start here with our workhorse one watt-hour cell.

Започваме с работна клетка с един ват - час.

I called it the shotglass.

Нарекох го измервателната колба.

We've operated over 400 of these,

Разработихме над 400 клетки,

perfecting their performance with a plurality of chemistries --

като усъвършенствахме работата им с множество химически вещества -

not just magnesium and antimony.

не само магнезий и антимон.

Along the way we scaled up to the 20 watt-hour cell.

В процеса на разработка измерихме клетка с до 20 ват - часа.

I call it the hockey puck.

Наричам това хокейна шайба.

And we got the same remarkable results.

И получихме същите забележителни резултати.

And then it was onto the saucer.

И тогава резултатът беше на лице.

That's 200 watt-hours.

Това са 200 ват - часа.

The technology was proving itself

Технологията се оказа

to be robust and scalable.

издръжлива и стабилна.

But the pace wasn't fast enough for us.

Но скоростта ни не беше достатъчно голяма.

So a year and a half ago,

И така, преди година и половина,

David and I,

Дейвид и аз,

along with another research staff-member,

и още един член на изследователския екип,

formed a company

създадохме компания,

to accelerate the rate of progress

която да ускори напредъка

and the race to manufacture product.

и да участва в конкуренцията за създаване на продукт.

So today at LMBC,

И така, сега, в LMBC,

we're building cells 16 inches in diameter

изграждаме клетки с 16-инчов диаметър

with a capacity of one kilowatt-hour --

с капацитет един киловат - час -

1,000 times the capacity

1 000 пъти повече от капацитета

of that initial shotglass cell.

на първоначалната клетка измервателна колба.

We call that the pizza.

Наричаме това пицата.

And then we've got a four kilowatt-hour cell on the horizon.

И тогава получихме четири киловат - часа клетка на хоризонта.

It's going to be 36 inches in diameter.

Тя е 36 инча в диаметър.

We call that the bistro table,

Наричаме това масата в бистрото,

but it's not ready yet for prime-time viewing.

но това все още не е готово за разглеждане в прайм - тайм.

And one variant of the technology

Един вариант на технологията

has us stacking these bistro tabletops into modules,

ни накара да съберем купчината от неща на масата в модули,

aggregating the modules into a giant battery

като събрахме модулите в гигантска батерия,

that fits in a 40-foot shipping container

която се побира в 40-футов контейнер за доставки,

for placement in the field.

за да я сложим на полето.

And this has a nameplate capacity of two megawatt-hours --

Това има капацитет от два мегават - часа -

two million watt-hours.

два милиона ват - часа.

That's enough energy

Това е достатъчна енергия,

to meet the daily electrical needs

за да се покрие дневната нужда от електричество

of 200 American households.

на 200 американски домакинства.

So here you have it, grid-level storage:

И така, имаме съхранение на електричество в мрежа:

silent, emissions-free,

тихо, без емисии,

no moving parts,

без движещи се части,

remotely controlled,

управлявано дистанционно,

designed to the market price point

предназначено за оптималната пазарна цена

without subsidy.

без субсидия.

So what have we learned from all this?

И така, какво научихме от всичко това?

(Applause)

(Аплодисменти)

So what have we learned from all this?

И така, какво научихме от всичко това?

Let me share with you

Нека споделя с Вас

some of the surprises, the heterodoxies.

някои от изненадите, различията.

They lie beyond the visible.

Те са извън видимото.

Temperature:

Температура:

Conventional wisdom says set it low,

Една мъдрост гласи: установете ниска температура,

at or near room temperature,

на или близо до стайната

and then install a control system to keep it there.

и инсталирайте система за управление, която да я поддържа.

Avoid thermal runaway.

Избягвайте намаляване на температурата.

Liquid metal battery is designed to operate at elevated temperature

Батерията от течен метал е предназначена да работи при еднаква температура

with minimum regulation.

с минимално регулиране.

Our battery can handle the very high temperature rises

Батерията ни може да работи при голямо повишаване на температура,

that come from current surges.

което е предизвикано от електрически вълни.

Scaling: Conventional wisdom says

Измерване: Една мъдрост гласи:

reduce cost by producing many.

Цената се намалява, като се произвежда повече.

Liquid metal battery is designed to reduce cost

Батерията от течен метал е предназначена да намали цената,

by producing fewer, but they'll be larger.

като се произвежда по-малко, но батериите ще бъдат по-големи.

And finally, human resources:

И накрая, човешки ресурси:

Conventional wisdom says

Една мъдрост гласи:

hire battery experts,

наемете експерти по батерии,

seasoned professionals,

сезонни работници,

who can draw upon their vast experience and knowledge.

които могат да предоставят своят голям опит и знания.

To develop liquid metal battery,

За да разработя батерията от течен метал,

I hired students and post-docs and mentored them.

наех студенти и аспиранти и ги обучавах.

In a battery,

В една батерия

I strive to maximize electrical potential;

се стремя да максимизирам електрическия потенциал;

when mentoring,

когато обучавам,

I strive to maximize human potential.

се стремя да максимизирам човешкия потенциал.

So you see,

И така, виждате,

the liquid metal battery story

че историята за батерията от течен метал

is more than an account

е повече от история

of inventing technology,

за изобретяване на технология,

it's a blueprint

тя е модел

for inventing inventors, full-spectrum.

за изобретяване на изобретатели, пълен спектър.

(Applause)

(Аплодисменти)