Donald Sadoway: The missing link to renewable energy

Translator: Morten Kelder Skouboe Reviewer: Anders Finn Jørgensen

The electricity powering the lights in this theater

Den elektricitet, som giver kraft til lyset i dette teater,

was generated just moments ago.

blev produceret for øjeblikke siden.

Because the way things stand today,

For som tingenes tilstand er i dag,

electricity demand must be in constant balance

skal efterspørgslen på elektricitet være i konstant balance

with electricity supply.

med udbuddet af elektricitet.

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

Hvis der i den tid, det tager for mig at gå ud på scenen,

some tens of megawatts of wind power

er nogle megawatt el produceret af vindmøller,

stopped pouring into the grid,

som holder op med at blive tilført nettet,

the difference would have to be made up

skal forskellen øjeblikligt erstattes

from other generators immediately.

fra andre kilder.

But coal plants, nuclear plants

Men kulkraftværker, atomkraftværker

can't respond fast enough.

kan ikke reagere hurtigt nok.

A giant battery could.

Et gigantisk batteri kunne.

With a giant battery,

Med et gigantisk batteri

we'd be able to address the problem of intermittency

kunne vi være i stand til at gøre noget ved problemet med afbrydelser,

that prevents wind and solar

som forhindrer vind- og solenergi

from contributing to the grid

i at bidrage til el-nettet

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

på samme måde som kul, gas og kernekraft gør i dag.

You see, the battery

Ser I, batteriet

is the key enabling device here.

er det centrale anordning, som muliggør dette.

With it, we could draw electricity from the sun

Med det kunne vi trække elektricitet fra solen,

even when the sun doesn't shine.

selv når den ikke skinner.

And that changes everything.

Og det ændrer alting.

Because then renewables

Fordi så kan vedvarende energi

such as wind and solar

som vind og sol

come out from the wings,

komme direkte fra vingerne

here to center stage.

her til scenen.

Today I want to tell you about such a device.

I dag vil jeg tale om netop sådan en anordning.

It's called the liquid metal battery.

Det kaldes et flydende metal-batteri.

It's a new form of energy storage

Det er en ny form for energilagring,

that I invented at MIT

som jeg opfandt på MIT

along with a team of my students

sammen med et hold af mine studerende

and post-docs.

og postdoc'er.

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

Nu er temaet for dette års TED konference: Bredt spektrum.

The OED defines spectrum

Ordbogen definerer spektrum som

as "The entire range of wavelengths

"Det fulde område af bølgelængder

of electromagnetic radiation,

af elektromagnetisk udstråling,

from the longest radio waves to the shortest gamma rays

fra de længste radiobølger til de korteste gammastråler,

of which the range of visible light

hvoraf området med synligt lys

is only a small part."

kun er en lille del."

So I'm not here today only to tell you

Jeg er ikke her i dag for at fortælle jer,

how my team at MIT has drawn out of nature

hvordan mit hold på MIT har fravristet naturen

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

en løsning på et af verdens største problemer.

I want to go full spectrum and tell you how,

Jeg vil gå hele spektrumet igennem og fortælle jer,

in the process of developing

hvordan processen i udviklingen

this new technology,

af denne nye teknologi,

we've uncovered some surprising heterodoxies

afdækkede nogle højst forbavsende uortodokse ting,

that can serve as lessons for innovation,

som kan tjene som en lektion i innovation,

ideas worth spreading.

og ideer der bør spredes.

And you know,

Og I ved,

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

hvis vi skal få dette land ud af sin nuværende energisituation;

we can't just conserve our way out;

vi kan ikke bare bespare os ud af den;

we can't just drill our way out;

vi kan ikke bore os ud af den;

we can't bomb our way out.

vi kan ikke bombe os ud af den.

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

Vi er nødt til at gøre det den på den gammeldags amerikanske måde,

we're going to invent our way out,

vi må opfinde os ud af den,

working together.

gennem samarbejde.

(Applause)

(Bifald)

Now let's get started.

Lad os komme i gang.

The battery was invented about 200 years ago

Batteriet blev opfundet for ca. 200 år siden

by a professor, Alessandro Volta,

af en professor, Alessandro Volta,

at the University of Padua in Italy.

fra Universitetet i Padua i Italien.

His invention gave birth to a new field of science,

Hans opfindelse førte til starten på en helt ny slags videnskab,

electrochemistry,

elektrokemi,

and new technologies

og nye teknologier

such as electroplating.

som galvanisering.

Perhaps overlooked,

Måske overset,

Volta's invention of the battery

Voltas opfindelse af batteriet

for the first time also

viste også for første gang

demonstrated the utility of a professor.

nytten af en professor.

(Laughter)

(Latter)

Until Volta, nobody could imagine

Før Volta, kunne ingen forestille sig

a professor could be of any use.

at en professor kunne være nyttig.

Here's the first battery --

Her er det første batteri --

a stack of coins, zinc and silver,

en stabel mønter af zink og sølv,

separated by cardboard soaked in brine.

adskilt af pap vædet med saltvand.

This is the starting point

Dette var startpunktet

for designing a battery --

for udformningen af batteriet --

two electrodes,

to elektroder,

in this case metals of different composition,

i dette tilfælde metaller af forskellig sammensætning

and an electrolyte,

og en elektrolyt.

in this case salt dissolved in water.

I dette tilfælde salt opløst i vand.

The science is that simple.

Så simpelt er videnskab.

Admittedly, I've left out a few details.

Indrømmet, jeg har udeladt nogle få detaljer.

Now I've taught you

Nu har jeg lært jer at

that battery science is straightforward

batterividenskab er ligetil

and the need for grid-level storage

og at behovet for opbevaring på el-net niveau

is compelling,

er udfordrende,

but the fact is

men realiteten er

that today there is simply no battery technology

at der i dag simpelthen ikke er nogen batteriteknologi

capable of meeting

med evnen til at møde

the demanding performance requirements of the grid --

de krav om ydelse som el-nettet stiller

namely uncommonly high power,

nemlig usædvanlig meget kraft,

long service lifetime

lang levetid

and super-low cost.

og superlav pris.

We need to think about the problem differently.

Vi må forsøge at forestille os problemet anderledes.

We need to think big,

Vi skal tænke stort,

we need to think cheap.

vi skal tænke billigt.

So let's abandon the paradigm

Så lad os droppe paradigmet

of let's search for the coolest chemistry

om at forske i den mest avancerede kemi

and then hopefully we'll chase down the cost curve

for derefter forhåbentligt at kunne presse prisen ned

by just making lots and lots of product.

ved bare at lave masser af produktet.

Instead, let's invent

I stedet for, lad os opfinde

to the price point of the electricity market.

til de priser som er på elektricitetsmarkedet.

So that means

hvilket betyder

that certain parts of the periodic table

at visse dele af det periodiske system

are axiomatically off-limits.

er per definition udelukket.

This battery needs to be made

Batteriet skal laves af

out of earth-abundant elements.

almindeligt forekommende elementer.

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

Jeg siger, hvis du vil lave det skidebilligt,

make it out of dirt --

lav det af skidt.

(Laughter)

(Latter)

preferably dirt

Helst skidt

that's locally sourced.

som findes lokalt.

And we need to be able to build this thing

Og vi er nødt til at bygge denne ting

using simple manufacturing techniques and factories

ved at bruge simple fremstillingstekniker og fabrikker

that don't cost us a fortune.

som ikke koster os en formue.

So about six years ago,

Så for omkring seks år siden

I started thinking about this problem.

begyndte jeg at tænke over dette problem.

And in order to adopt a fresh perspective,

Og for at få en frisk synsvinkel på sagen

I sought inspiration from beyond the field of electricity storage.

søgte jeg inspiration udenfor faget om elektrisk lagring.

In fact, I looked to a technology

Faktisk kiggede jeg på en teknologi

that neither stores nor generates electricity,

som hverken lagrer eller skaber elektricitet,

but instead consumes electricity,

men i stedet bruger elektricitet,

huge amounts of it.

enorme mængder af det.

I'm talking about the production of aluminum.

Jeg taler om produktionen af aluminium.

The process was invented in 1886

Processen blev opfundet i 1886

by a couple of 22-year-olds --

af et par 22-årige --

Hall in the United States and Heroult in France.

Hall i USA og Heroult i Frankrig.

And just a few short years following their discovery,

Og blot få år efter deres opdagelse

aluminum changed

skiftede aluminium

from a precious metal costing as much as silver

fra at være et kostbart metal, der kostede det samme som sølv,

to a common structural material.

til et almindeligt anvendt materiale.

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

Her ser I produktionshallen i et moderne aluminiumsværk

It's about 50 feet wide

den er ca 15 meter bred

and recedes about half a mile --

og strækker sig ca 700 meter --

row after row of cells

den ene række af celler efter den anden,

that, inside, resemble Volta's battery,

som indvendigt ligner Voltas batteri

with three important differences.

med tre vigtige forskelle.

Volta's battery works at room temperature.

Voltas batteri fungerede ved stuetemperatur,

It's fitted with solid electrodes

det består af faste elektroder,

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

og elektrolytten var en opløsning af salt i vand.

The Hall-Heroult cell

Hall-Heroult cellen

operates at high temperature,

fungere ved høj temperatur,

a temperature high enough

en temperatur høj nok til

that the aluminum metal product is liquid.

at aluminiumsmetalet er smeltet.

The electrolyte

Elektrolytten

is not a solution of salt and water,

er ikke en opløsning af salt og vand

but rather salt that's melted.

men snarere smeltet salt.

It's this combination of liquid metal,

Det er kombinationen af flydende metal,

molten salt and high temperature

smeltet salt og høj temperatur

that allows us to send high current through this thing.

som tillader os at sende kraftig strøm igennem denne ting.

Today, we can produce virgin metal from ore

I dag kan vi producere frisk metal fra malm

at a cost of less than 50 cents a pound.

til en pris af 50 cent per. pund.

That's the economic miracle

Det er det økonomiske mirakel

of modern electrometallurgy.

af moderne elektrometallurgi.

It is this that caught and held my attention

Det var dette som fangede og fastholdt min opmærksomhed

to the point that I became obsessed with inventing a battery

til det punkt hvor jeg blev besat af tanken om at opfinde et batteri

that could capture this gigantic economy of scale.

som kunne genskabe disse gigantiske stordriftsfordele.

And I did.

Og jeg gjorde.

I made the battery all liquid --

Jeg lavede hele batteriet flydende --

liquid metals for both electrodes

flydende metal for begge elektroder

and a molten salt for the electrolyte.

og smeltet salt som elektrolyt.

I'll show you how.

Jeg viser jer hvordan.

So I put low-density

Så jeg putter et flydende

liquid metal at the top,

let metal på toppen,

put a high-density liquid metal at the bottom,

et flydende tungt metal på bunden

and molten salt in between.

og smeltet salt i mellem.

So now,

Så nu,

how to choose the metals?

hvordan skal vi vælge metallerne?

For me, the design exercise

For mig begynder udviklingsopgaven

always begins here

altid her med

with the periodic table,

det periodiske system,

enunciated by another professor,

formuleret af en anden professor,

Dimitri Mendeleyev.

Dimitri Mendeleyev.

Everything we know

Alt hvad vi ved

is made of some combination

er skabt af nogle kombinationer

of what you see depicted here.

af hvad du ser afbilledet her.

And that includes our own bodies.

Det omfatter også vores egne kroppe.

I recall the very moment one day

Jeg husker det øjeblik en dag

when I was searching for a pair of metals

hvor jeg søgte efter et par metaller

that would meet the constraints

der kunne opfylde kravene

of earth abundance,

om stor forekomst

different, opposite density

forskellig vægtfylde

and high mutual reactivity.

og høj gensidig reaktionsevne.

I felt the thrill of realization

Jeg følte en gnist af indsigt

when I knew I'd come upon the answer.

da jeg vidste jeg havde svaret.

Magnesium for the top layer.

Magnesium for toplaget.

And antimony

Og antimon

for the bottom layer.

for bundlaget.

You know, I've got to tell you,

Jeg bliver nødt til at fortælle jer

one of the greatest benefits of being a professor:

om en af de største fordele ved at være en professor:

colored chalk.

Farvekridt.

(Laughter)

(Latter)

So to produce current,

Så for at producerer strøm,

magnesium loses two electrons

magnesium mister 2 elektroner

to become magnesium ion,

for at blive en magnesiumion,

which then migrates across the electrolyte,

som derefter vandrer gennem elektrolytten,

accepts two electrons from the antimony,

får 2 elektroner fra antimon,

and then mixes with it to form an alloy.

for derefter at blande sig med det for at danne en legering.

The electrons go to work

Elektronerne går på arbejde

in the real world out here,

i den virkelige verden derude,

powering our devices.

driver vores apparater.

Now to charge the battery,

For at oplade batteriet

we connect a source of electricity.

vi forbinder det til en elektricitetskilde.

It could be something like a wind farm.

Det kunne f.eks. være en vindmøllepark.

And then we reverse the current.

Så vi vender strømmen.

And this forces magnesium to de-alloy

Og dette tvinger magnesium ud af legeringen

and return to the upper electrode,

og vende tilbage til den øverste elektrode,

restoring the initial constitution of the battery.

og gendanner batteriets starttilstand.

And the current passing between the electrodes

Og strømmen som passerer mellem elektroderne

generates enough heat to keep it at temperature.

skaber nok varme til at holde dets temperatur.

It's pretty cool,

Det er ret cool,

at least in theory.

i det mindste i teorien.

But does it really work?

Men virker det i praksis?

So what to do next?

Så hvad går vi nu?

We go to the laboratory.

Vi går i laboratoriet.

Now do I hire seasoned professionals?

Ansatte jeg en erfaren ekspert?

No, I hire a student

Nej, jeg ansatte en student og

and mentor him,

vejledte ham,

teach him how to think about the problem,

lærte ham hvordan han skulle tænke over problemet,

to see it from my perspective

se det fra mit perspektiv

and then turn him loose.

og slap ham løs.

This is that student, David Bradwell,

Her har vi studenten, David Bradwell,

who, in this image,

som på dette billede,

appears to be wondering if this thing will ever work.

ser ud til at tvivle på om denne ting nogensinde vil virke.

What I didn't tell David at the time

Hvad jeg ikke fortalte på det tidspunkt fortalte David,

was I myself wasn't convinced it would work.

var at jeg ikke var overbevidst om at det ville virke.

But David's young and he's smart

men David er ung og han er smart

and he wants a Ph.D.,

og han ønskede et Ph. D-stipendium

and he proceeds to build --

og han fortsatte med at bygge --

(Laughter)

(Latter)

He proceeds to build

Han fortsatte med at bygge

the first ever liquid metal battery

det allerførste flydende metal batteri

of this chemistry.

med denne kemi.

And based on David's initial promising results,

Og baseret på Davids første lovende resultater

which were paid

som var betalt

with seed funds at MIT,

med udviklingsmidler fra MIT,

I was able to attract major research funding

var jeg istand til at tiltrække store forskningsbevillinger

from the private sector

fra den private sektor

and the federal government.

og fra staten.

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

Som tillod mig at udvide min gruppe til 20 personer.

a mix of graduate students, post-docs

En blanding af kandidater, post-docs

and even some undergraduates.

og endda nogle bachelorer.

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

Og jeg kunne tiltrække nogle rigtig, rigtig dygtige folk,

people who share my passion

folk som delte min passion

for science and service to society,

for videnskab og for at tjene samfundet,

not science and service for career building.

ikke videnskab og tjeneste for karrierens skyld.

And if you ask these people

Og hvis du spørger disse folk

why they work on liquid metal battery,

hvorfor de arbejder med flydende metal batterier,

their answer would hearken back

deres svar vil være et ekko

to President Kennedy's remarks

fra Præsident Kennedys bemærkning

at Rice University in 1962

på Rice Universitet i 1962

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

da han sagde -- jeg tager mig friheder her --

"We choose to work on grid-level storage,

"Vi valgte at arbejde med lagring på el-netsniveau,

not because it is easy,

ikke fordi det er nemt,

but because it is hard."

men fordi det er svært."

(Applause)

(Bifald)

So this is the evolution of the liquid metal battery.

Så her er udviklingen af flydende metal batteriet.

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

Vi starter her med vores arbejdshest en watt-time celle.

I called it the shotglass.

Jeg kalder det snapseglasset.

We've operated over 400 of these,

Vi har afprøvet over 400 af disse.

perfecting their performance with a plurality of chemistries --

perfektioneret deres ydelse med en vifte af kemikalier --

not just magnesium and antimony.

ikke bare magnesium og antimon.

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

Undervej skalerede vi op til en 20 watt-time celle.

I call it the hockey puck.

Jeg kalder den ishockeypucken.

And we got the same remarkable results.

Og vi fik de samme bemærkelsesværdige resultater.

And then it was onto the saucer.

Derfra videre til tallerkenen.

That's 200 watt-hours.

Det er 200 watt-timer.

The technology was proving itself

Teknologien har vist sig

to be robust and scalable.

at være robust og skalerbar.

But the pace wasn't fast enough for us.

Men fremskridtene var ikke hurtige nok for os.

So a year and a half ago,

Så for halvanden år siden,

David and I,

skabte David og jeg,

along with another research staff-member,

sammen med andre fra forskningsteamet,

formed a company

et firma

to accelerate the rate of progress

for at accelerere udviklingen

and the race to manufacture product.

og modne det til massefremstilling.

So today at LMBC,

Så i dag hos LMBC

we're building cells 16 inches in diameter

bygger vi en celle 40 cm i diameter

with a capacity of one kilowatt-hour --

med kapacitet på en kilowatttime --

1,000 times the capacity

1.000 gange kapaciteten af

of that initial shotglass cell.

den oprindelige snapseglas celle.

We call that the pizza.

Vi kaldet den pizzaen.

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

Og nu har vi en fire kilowatttime celle i horisonten.

It's going to be 36 inches in diameter.

Den bliver 90 cm i diameter.

We call that the bistro table,

Vi kalder den cafebordet,

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

men den er ikke klar til at blive vist frem endnu.

And one variant of the technology

Og som en variant af teknologien

has us stacking these bistro tabletops into modules,

vil vi stable disse cafeborde i moduler,

aggregating the modules into a giant battery

og samle disse moduler til et gigantisk batteri

that fits in a 40-foot shipping container

som passer ind i en 40 fods container,

for placement in the field.

for placering i marken.

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

Og denne har en beregnet kapacitet på to megawatttimer.

two million watt-hours.

To megawatttimer.

That's enough energy

Det er nok energi

to meet the daily electrical needs

til at dække det daglige elektricitetsforbrug

of 200 American households.

hos 200 amerikanske husholdninger.

So here you have it, grid-level storage:

Så her er det. lagring på El-netsniveau:

silent, emissions-free,

Lydløst, ingen udslip,

no moving parts,

ingen bevægelige dele,

remotely controlled,

fjernstyret,

designed to the market price point

skabt til at markedspriser

without subsidy.

uden tilskud.

So what have we learned from all this?

Så hvad har vi lært fra dette?

(Applause)

(Bifald)

So what have we learned from all this?

Så had har vi lært af alt dette?

Let me share with you

Lad mig dele med jer

some of the surprises, the heterodoxies.

nogle af de overraskelser, kætterske tanker.

They lie beyond the visible.

De ligger under det synlige.

Temperature:

Temperatur:

Conventional wisdom says set it low,

Konventionel visdom siger den skal holdes nede,

at or near room temperature,

på eller nær stuetemperatur,

and then install a control system to keep it there.

derefter installere et kontrolsystem til at holde den der.

Avoid thermal runaway.

Undgå overophedning.

Liquid metal battery is designed to operate at elevated temperature

Flydende metal batteriet er designed til at fungere ved forhøjede temperaturer

with minimum regulation.

med et minimum af styring.

Our battery can handle the very high temperature rises

Vores batterier kan håndtere de meget store temperaturstigninger

that come from current surges.

som kommer fra pludselige strømme.

Scaling: Conventional wisdom says

Skalering: Konventionel visdom siger

reduce cost by producing many.

reducer omkostninger ved at producere mange.

Liquid metal battery is designed to reduce cost

Flydende metal batteri er designed til at reducere omkostninger

by producing fewer, but they'll be larger.

ved at producere færre, men større.

And finally, human resources:

Og endelig, ansatte:

Conventional wisdom says

Konventionel visdom siger

hire battery experts,

ansæt batterieksperter,

seasoned professionals,

erfarne professionelle,

who can draw upon their vast experience and knowledge.

som kan trække på deres store erfaring og viden.

To develop liquid metal battery,

For at udvikle det flydende metal batteri,

I hired students and post-docs and mentored them.

ansatte jeg studerende og post-docs og vejledte dem.

In a battery,

I et batteri,

I strive to maximize electrical potential;

stræber jeg efter at maksimere det elektriske potentiale;

when mentoring,

i vejledning,

I strive to maximize human potential.

stræber jeg efter at maksimeret det menneskelige potentiale.

So you see,

Som I ser,

the liquid metal battery story

historien om det flydende metal batteri

is more than an account

er mere end en beretning

of inventing technology,

om at opfinde teknologi,

it's a blueprint

det er et skoleeksempel på

for inventing inventors, full-spectrum.

at opfinde opfindere, bredspektret.

(Applause)

(Bifald)