Donald Sadoway: The missing link to renewable energy

Překladatel: Robin Kamenický Korektor: Samuel Titera

The electricity powering the lights in this theater

Elektřina napájející světla tohoto divadla

was generated just moments ago.

byla vyrobena jen před malým okamžikem.

Because the way things stand today,

Což je způsob, jak se to dnes dělá,

electricity demand must be in constant balance

Spotřeba elektřiny musí být ve stálé rovnováze

with electricity supply.

s vyrobenou elektřinou.

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

Pokud, by v době, která uběhla, než jsem vyšel sem na jeviště,

some tens of megawatts of wind power

desítky megawatt větrné energie

stopped pouring into the grid,

přestaly proudit do rozvodné sítě,

the difference would have to be made up

rozdíl by musel být okamžitě pokryt

from other generators immediately.

z jiného zdroje.

But coal plants, nuclear plants

Uhelné elektrárny a jaderné elektrárny

can't respond fast enough.

nemohou reagovat dostatečně rychle.

A giant battery could.

Obrovské baterie by však mohly.

With a giant battery,

S obrovskou baterií,

we'd be able to address the problem of intermittency

bychom byli schopni řešit tento problém přerušovanosti,

that prevents wind and solar

čímž bychom předešli problému

from contributing to the grid

dodávek elektřiny z větru a slunce tak,

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

jako to v současnosti dělá energie z uhlí, zemního plynu a jádra.

You see, the battery

Vidíte, baterie

is the key enabling device here.

je to klíčové zařízení.

With it, we could draw electricity from the sun

S tímto bychom mohli vyrábět elektřinu ze slunce

even when the sun doesn't shine.

dokonce, i když nesvítí.

And that changes everything.

To všechno mění.

Because then renewables

Protože obnovitelné zdroje energie,

such as wind and solar

jako vítr a slunce,

come out from the wings,

tímto opouští postranní část jeviště

here to center stage.

a přicházejí sem na scénu.

Today I want to tell you about such a device.

Dnes vám chci říci o takovém zařízení.

It's called the liquid metal battery.

Je to baterie založená na tekutých kovech.

It's a new form of energy storage

Je to nový způsob ukládání energie,

that I invented at MIT

kterou jsem vynalezl na MIT

along with a team of my students

spolu s týmem svých studentů

a doktorandů.

and post-docs.

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

Letošní téma TEDu je Full Spectrum.

The OED defines spectrum

OED (Oxfordský slovník angličtiny), definuje spektrum

as "The entire range of wavelengths

jako: „Celý rozsah vlnových délek

of electromagnetic radiation,

elektromagnetického vlnění,

from the longest radio waves to the shortest gamma rays

od nejdelších radiových vln až po nejkratší gama záření,

of which the range of visible light

včetně viditelného světla,

is only a small part."

které je jen jeho malou částí."

So I'm not here today only to tell you

Nejsem zde jen proto, abych vám řekl,

how my team at MIT has drawn out of nature

jak můj tým z MIT vyřešil, za pomoci přírodních zákonů,

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

jeden z největších problémů světa.

I want to go full spectrum and tell you how,

Chci vám ukázat celé spektrum a říct vám,

in the process of developing

jak jsme v průběhu vynalézání

this new technology,

této nové technologie,

we've uncovered some surprising heterodoxies

odkryli překvapivé heterodoxie,

that can serve as lessons for innovation,

které mohou být brány jako lekce pro inovace,

ideas worth spreading.

Myšlenky, které stojí za to šířit.

And you know,

Vy víte,

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

že jestli chceme dostat tuto zemi z nynější energetické situace,

we can't just conserve our way out;

tak si nemůžeme svou únikovou cestu ven, jen tak "uchovat"

we can't just drill our way out;

nemůžeme si ji jen tak "natěžit",

we can't bomb our way out.

nemůžeme si ji "vybombardovat".

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

Uděláme to starým dobrým americkým způsobem,

we're going to invent our way out,

my naši cestu vynalezneme

working together.

společným úsilím.

(Applause)

(Potlesk)

Now let's get started.

Tak tedy začněme.

The battery was invented about 200 years ago

První baterii vynalezl učenec Alessandro Volta

by a professor, Alessandro Volta,

zhruba před 200 lety

at the University of Padua in Italy.

na italské univerzitě v Padově.

His invention gave birth to a new field of science,

Jeho vynález dal základ

electrochemistry,

nové vědní disciplíně, elektrochemii,

and new technologies

a také novým technologiím

such as electroplating.

jako je třeba galvanické pokovování.

Perhaps overlooked,

Možná vám to trošku více přiblížím.

Volta's invention of the battery

Voltův vynález baterie

for the first time also

také poprvé ukázal,

demonstrated the utility of a professor.

jak jde využít učenec.

(Laughter)

(Smích)

Until Volta, nobody could imagine

Do té doby si nikdo nedokázal představit,

a professor could be of any use.

že učenec může mít nějaké využití.

Here's the first battery --

Toto je první baterie,

a stack of coins, zinc and silver,

hromada mincí ze zinku a stříbra

separated by cardboard soaked in brine.

oddělených lepenkou namočenou ve slané vodě.

This is the starting point

To je počáteční bod

for designing a battery --

vývoje baterie –

two electrodes,

dvě elektrody,

in this case metals of different composition,

v tomto případě dva kovy různého složení

and an electrolyte,

a elektrolyt,

in this case salt dissolved in water.

v tomto případě sůl rozpuštěná ve vodě.

The science is that simple.

Věda je opravdu takto jednoduchá.

Admittedly, I've left out a few details.

Nepopírám, že jsem vynechal pár detailů.

Now I've taught you

Naučil jsem vás,

that battery science is straightforward

že věda o baterii je přímočará

and the need for grid-level storage

a že potřeba skladu elektrické energie

is compelling,

je důležitá.

but the fact is

Pravda však je,

that today there is simply no battery technology

že dodnes nemáme technologii,

capable of meeting

která by byla schopna

the demanding performance requirements of the grid --

poskytnout požadované vlastnosti,

namely uncommonly high power,

jmenovitě netypicky velký výkon

long service lifetime

a dlouhou životnost

and super-low cost.

za malé peněžní náklady.

We need to think about the problem differently.

Potřebujeme se nad tímto problémem zamyslet odlišně.

We need to think big,

Potřebujeme myslet ve velkém

we need to think cheap.

a potřebujeme myslet levně.

So let's abandon the paradigm

Zanechme stávajícího paradigmatu

of let's search for the coolest chemistry

v podobě hledání nejlepšího chemického postupu v naději,

and then hopefully we'll chase down the cost curve

že dosáhneme požadovaného snížení nákladů

by just making lots and lots of product.

vytvořením mnoha a mnoha výrobků.

Instead, let's invent

Místo toho vynalézejme tak,

to the price point of the electricity market.

aby to odpovídalo ceně na trhu elektřiny.

So that means

To znamená,

that certain parts of the periodic table

že některé části periodické tabulky prvků

are axiomatically off-limits.

jsou axiomaticky nepřípustné.

This battery needs to be made

Tato baterie musí být vytvořena

out of earth-abundant elements.

z prvků, které se na zemi hojně vyskytují.

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

Jestli chcete vytvořit něco levného jako prach,

make it out of dirt --

vytvořte to z prachu.

(Laughter)

(Smích)

preferably dirt

– nejlépe z prachu,

that's locally sourced.

který je regionálně dostupný.

And we need to be able to build this thing

Potřebujeme být schopni vybudovat tuto věc

using simple manufacturing techniques and factories

použitím jednoduchých výrobních technologií a postupů,

that don't cost us a fortune.

které nestojí jmění.

So about six years ago,

Před šesti lety

I started thinking about this problem.

jsem začal přemýšlet o tomto problému.

And in order to adopt a fresh perspective,

Za účelem získání nového pohledu,

I sought inspiration from beyond the field of electricity storage.

jsem hledal inspiraci za hranicí elektrického skladování.

In fact, I looked to a technology

V podstatě jsem zkoumal technologie,

that neither stores nor generates electricity,

které ani neskladují, ale ani negenerují elektrickou energii,

but instead consumes electricity,

místo toho ji spotřebovávají

huge amounts of it.

ve velkém množství.

I'm talking about the production of aluminum.

Mluvím o výrobě hliníku.

The process was invented in 1886

Tento proces byl vynalezen v roce 1886

by a couple of 22-year-olds --

dvěma dvaadvacetiletými muži

Hall in the United States and Heroult in France.

Hallem ve Spojených státech a Heroultem ve Francii.

And just a few short years following their discovery,

Což za pouhých několik let

aluminum changed

způsobilo změnu,

from a precious metal costing as much as silver

ze vzácného hliníku, stejně drahého jako stříbro,

to a common structural material.

se stal běžný konstrukční materiál.

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

Díváte se na dům plný moderních elektrolyzních pecí.

It's about 50 feet wide

Je okolo 15,3 m široký

and recedes about half a mile --

a 0,8 km dlouhý.

row after row of cells

Řada za řadou skládající se z buněk,

that, inside, resemble Volta's battery,

které uvnitř připomínají Voltovu baterii

with three important differences.

se třemi důležitými rozdíly.

Volta's battery works at room temperature.

Voltova baterie pracuje při pokojové teplotě.

It's fitted with solid electrodes

Má vestavěné pevné elektrody

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

a elektrolyt je roztok soli a vody.

The Hall-Heroult cell

Hall-Heroultův elektrolyzér

operates at high temperature,

pracuje při vysoké teplotě.

a temperature high enough

Tato teplota je tak vysoká,

that the aluminum metal product is liquid.

že hliníkový produkt je v tekuté fázi.

The electrolyte

Elektrolyt

is not a solution of salt and water,

není roztok soli a vody,

but rather salt that's melted.

nýbrž spíše sůl, která je roztavena.

It's this combination of liquid metal,

Je to ta kombinace tekutého kovu,

molten salt and high temperature

tavené soli a vysoké teploty,

that allows us to send high current through this thing.

která nám umožňuje nechat protékat vysoký proud.

Today, we can produce virgin metal from ore

V současnosti můžeme produkovat čistý kov z rudy

at a cost of less than 50 cents a pound.

za cenu menší než 50 centů za 0,23 kg.

That's the economic miracle

Je to ekonomický zázrak

of modern electrometallurgy.

moderní elektrometalurgie.

It is this that caught and held my attention

Toto si získalo moji pozornost

to the point that I became obsessed with inventing a battery

až do té míry, že jsem se stal posedlým výzkumem baterie,

that could capture this gigantic economy of scale.

která by mohla dosáhnout takovéto obrovské úspory.

And I did.

Zvládl jsem to.

I made the battery all liquid --

Vytvořil jsem tu baterii,

liquid metals for both electrodes

v které jsou obě elektrody z tekutého kovu

and a molten salt for the electrolyte.

a elektrolyt je roztavená sůl.

I'll show you how.

Ukáži vám, jak jsem to udělal.

So I put low-density

Do horní vrstvy

liquid metal at the top,

jsem dal tekutý kov o malé hustotě

put a high-density liquid metal at the bottom,

a do spodní vrstvy tekutý kov s velkou hustotou,

and molten salt in between.

roztavená sůl je mezi nimi.

So now,

Tedy,

how to choose the metals?

jak vybrat tyto kovy?

For me, the design exercise

Pro mě začíná návrhářská rozcvička

always begins here

vždy zde,

with the periodic table,

u periodické soustavy prvků,

enunciated by another professor,

kterou formuloval jiný učenec,

Dimitri Mendeleyev.

Dmitrij Mendělejev.

Everything we know

Vše, co známe,

is made of some combination

je vytvořeno nějakou kombinací toho,

of what you see depicted here.

co tu vidíte zobrazeno.

And that includes our own bodies.

Včetně našich těl.

I recall the very moment one day

Vybavuji si ten den,

when I was searching for a pair of metals

kdy jsem hledal kovy,

that would meet the constraints

které by splňovaly omezení jako

of earth abundance,

hojnost pozemského výskytu,

different, opposite density

rozdílnost hustot

and high mutual reactivity.

a vysokou vzájemnou reaktivitu.

I felt the thrill of realization

Vzrušilo mě,

when I knew I'd come upon the answer.

když jsem zjistil, že jsem přišel na odpověď.

Magnesium for the top layer.

Hořčík pro horní vrstvu

And antimony

a antimon

for the bottom layer.

pro spodní vrstvu.

You know, I've got to tell you,

Musím vám něco říci.

one of the greatest benefits of being a professor:

Jedním z největších benefitů toho, že jste lektor,

colored chalk.

jsou barevné křídy.

(Laughter)

(Smích)

So to produce current,

Aby se vytvořil proud,

magnesium loses two electrons

hořčík ztrácí dva elektrony

to become magnesium ion,

a stává se z něj iont,

which then migrates across the electrolyte,

který putuje přes elektrolyt,

accepts two electrons from the antimony,

pohlcuje dva elektrony od antimonu,

and then mixes with it to form an alloy.

slučují se a vytvářejí slitinu.

The electrons go to work

Elektrony jdou do práce

in the real world out here,

v reálném vnějším světě,

powering our devices.

poskytují energii našim zařízením.

Now to charge the battery,

K dobytí

we connect a source of electricity.

připojíme baterii ke zdroji elektřiny,

It could be something like a wind farm.

například k větrné elektrárně,

And then we reverse the current.

a otočíme cestu proudu.

And this forces magnesium to de-alloy

Tyto síly nutí slitinu k rozpadu

and return to the upper electrode,

a vrací hořčík k horní elektrodě,

restoring the initial constitution of the battery.

obnovují počáteční stav baterie.

And the current passing between the electrodes

Průchod proudu mezi elektrodami

generates enough heat to keep it at temperature.

vytváří dostatek tepla k udržení požadované teploty.

It's pretty cool,

Je to docela dobré,

at least in theory.

aspoň teoreticky.

But does it really work?

Funguje to však?

So what to do next?

Co dělat dál?

We go to the laboratory.

Přesunuli jsme se do laboratoře.

Now do I hire seasoned professionals?

Najal jsem ostřílené profesionály?

No, I hire a student

Ne, najal jsem studenta

and mentor him,

a vedl jsem ho,

teach him how to think about the problem,

učil jsem ho, jak přemýšlet o problému,

to see it from my perspective

aby jej viděl z mojí perspektivy

and then turn him loose.

a potom jsem ho nechal pracovat.

This is that student, David Bradwell,

To je ten student, David Bradwell,

who, in this image,

který se na tomto obrázku

appears to be wondering if this thing will ever work.

zdá být zvědavý, jestli to bude někdy fungovat.

What I didn't tell David at the time

Co jsem však Davidovi neřekl, bylo,

was I myself wasn't convinced it would work.

že jsem si také nebyl zcela jistý, že to bude fungovat.

But David's young and he's smart

David je však mladý, chytrý

and he wants a Ph.D.,

a chce Ph.D.

and he proceeds to build --

Tedy on začal výzkum...

(Laughter)

(Smích)

He proceeds to build

Začal výzkum

the first ever liquid metal battery

první baterie založené na tekutých kovech

of this chemistry.

daného chemického složení.

And based on David's initial promising results,

Na základě Davidových počátečních slibných výsledků,

which were paid

které byly placeny

with seed funds at MIT,

z fondu MIT, který poskytuje počáteční investice,

I was able to attract major research funding

jsem dokázal získat největší část prostředků pro výzkum

from the private sector

z privátní sféry

and the federal government.

a od federální vlády.

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

Což mi dovolilo rozšířit skupinu pracovníků na 20 lidí

a mix of graduate students, post-docs

ve složení doktorandů a postdoktorandů

and even some undergraduates.

a dokonce i některých studentů.

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

Povedlo se mi získat velmi, velmi dobré lidi,

people who share my passion

lidi kteří ukazovali vášeň

for science and service to society,

pro vědu a službu společnosti,

not science and service for career building.

ne pro vědu a vlastní kariérní růst.

And if you ask these people

Pokud byste se zeptali těchto lidí,

why they work on liquid metal battery,

proč pracují na vývoji baterie s tekutými kovy,

their answer would hearken back

tak by se jejich odpověď odkazovala na

to President Kennedy's remarks

slova prezidenta Kennedyho,

at Rice University in 1962

kterou vyslovil v roce 1962 na Riceově univerzitě.

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

Tady si dovolím trochu parafrázovat.

"We choose to work on grid-level storage,

„Vybrali jsme si práci na skladu energie,

not because it is easy,

ne však proto, že je to lehké,

but because it is hard."

ale proto, že je to těžké."

(Applause)

(Potlesk)

Toto je evoluce baterie s tekutými kovy.

So this is the evolution of the liquid metal battery.

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

Začali jsme zde, s dříčem o výkonu jedné watt-hodiny.

I called it the shotglass.

Nazývám jej panák.

We've operated over 400 of these,

Těchto panáků jsme provozovali kolem 400.

perfecting their performance with a plurality of chemistries --

Zlepšovali jsme jejich výkon mnohými chemikáliemi,

not just magnesium and antimony.

ne jen hořčíkem a antimonem.

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

Během své cesty jsme zvýšili výkon na 20 watt-hodin.

I call it the hockey puck.

Nazývám jej hokejový puk.

And we got the same remarkable results.

Dostali jsme stejně skvělé výsledky.

And then it was onto the saucer.

Pokračování se nabízelo jako na podnose.

That's 200 watt-hours.

200 watt-hodinové zařízení.

The technology was proving itself

Technologie dokázala,

to be robust and scalable.

že může dosáhnout velkých výkonů.

But the pace wasn't fast enough for us.

Tempo pro nás však nebylo dostatečné.

So a year and a half ago,

Proto jsme David a já,

David and I,

před rokem a půl,

along with another research staff-member,

spolu s dalšími výzkumníky,

formed a company

založili společnost

to accelerate the rate of progress

za účelem zrychlení tempa vývoje

and the race to manufacture product.

a rychlosti výroby.

So today at LMBC,

V současnosti v LMBC

we're building cells 16 inches in diameter

vyrábíme elektrolyzéry o průměru 40 cm

with a capacity of one kilowatt-hour --

s kapacitou jedné kilowatt-hodiny.

1,000 times the capacity

To je 1000 násobek kapacity

of that initial shotglass cell.

počátečního panáku.

We call that the pizza.

Pracovní název tohoto zařízení je pizza.

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

Brzy již budeme dokonce vyrábět čtyř kilowatt-hodinové zařízení.

It's going to be 36 inches in diameter.

Bude o průměru 91 cm.

We call that the bistro table,

Nazýváme jej bistro stolek,

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

zatím však není připraven na prvotní zhlédnutí.

And one variant of the technology

Jedna varianta technologie

has us stacking these bistro tabletops into modules,

je vrstvení těchto bistro stolků do modulů,

aggregating the modules into a giant battery

čímž by moduly tvořily obrovskou baterii,

that fits in a 40-foot shipping container

která by se vešla do 12 metrového kontejneru

for placement in the field.

situovaného v terénu.

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

Jmenovitá kapacita celého zařízení má dvě megawatt-hodiny,

two million watt-hours.

tedy dva miliony watt-hodin.

That's enough energy

To je dostatek energie

to meet the daily electrical needs

k pokrytí denní poptávky elektrické energie

of 200 American households.

200 amerických domácností.

So here you have it, grid-level storage:

Zde vidíte, síťový sklad elektrické energie.

silent, emissions-free,

Je tichý, bez emisí,

no moving parts,

bez pohybujících se částí,

remotely controlled,

řízený na dálku,

designed to the market price point

navržený dle cen trhu

without subsidy.

bez nutnosti dotace k výstavbě.

So what have we learned from all this?

Co jsme se dnes z toho všeho naučili?

(Applause)

(Potlesk)

So what have we learned from all this?

Co jsme se dnes z toho všeho naučili?

Let me share with you

Chci vám prozradit

some of the surprises, the heterodoxies.

pár překvapení, těch heterodoxů.

They lie beyond the visible.

Leží za hranicí viditelnosti.

Temperature:

Teplota:

Conventional wisdom says set it low,

obecné povědomí nám říká, že má být nízká,

at or near room temperature,

na nebo okolo pokojové teploty,

and then install a control system to keep it there.

přičemž je potřeba použít kontrolní, řídící systém a udržovat ji.

Avoid thermal runaway.

Vyhnout se nekontrolovatelné změně.

Liquid metal battery is designed to operate at elevated temperature

Baterie s tekutými kovy pracuje za vysokých teplot

with minimum regulation.

s minimální regulací.

Our battery can handle the very high temperature rises

Naše baterie si umí poradit s velmi vysokým teplotními růsty,

that come from current surges.

které jsou způsobeny prudkými výkyvy tekoucího proudu.

Scaling: Conventional wisdom says

Škálování: obecné povědomí říká,

reduce cost by producing many.

že cenu snížíme početnou produkcí.

Liquid metal battery is designed to reduce cost

Baterie s tekutými kovy je navržena pro snížení ceny

by producing fewer, but they'll be larger.

produkcí menšího počtu s velkým výkonem.

And finally, human resources:

Nakonec lidské zdroje.

Conventional wisdom says

obecné povědomí říká,

hire battery experts,

najmi dav expertů,

seasoned professionals,

ostřílených profesionálů,

who can draw upon their vast experience and knowledge.

kteří mohou čerpat z ohromného množství zkušeností a znalostí.

To develop liquid metal battery,

K vývoji baterii s tekutými kovy

I hired students and post-docs and mentored them.

jsem najal studenty a post-doktorandy, které jsem dále vedl.

In a battery,

U baterie

I strive to maximize electrical potential;

jsem se snažil maximalizovat elektrický potenciál.

when mentoring,

Když jsem byl mentorem, snažil jsem se

I strive to maximize human potential.

maximalizovat lidský potenciál.

So you see,

Nakonec vidíte,

the liquid metal battery story

že příběh o baterii s tekutými kovy

is more than an account

je více než zpráva

of inventing technology,

o vynalézání technologie.

it's a blueprint

Je to detailní plán

for inventing inventors, full-spectrum.

pro vynalézání vynálezců, v celém spektru.

(Applause)

(Potlesk)