Donald Sadoway: The missing link to renewable energy

Translator: Ugo A. De Riu Reviewer: Leo De Cooman

The electricity powering the lights in this theater

La elektron kiu funkciigas la lumojn de ĉi tiu teatro

was generated just moments ago.

oni ĵus produktis.

Because the way things stand today,

Ĉar laŭ la nuntempa tekniko

electricity demand must be in constant balance

la bezono de elektro devas ĉiam kompensiĝi

with electricity supply.

per la produktado de elektro.

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

Se dum la tempo kiun mi bezonis por aliri ĉi tiun scenejon

some tens of megawatts of wind power

kelkdek megaŭatoj da ventodevena energio

stopped pouring into the grid,

ĉesas atingi la elektran reton,

the difference would have to be made up

la mankon devus tuj anstataŭigi

from other generators immediately.

aliaj elektroproduktiloj.

But coal plants, nuclear plants

Sed karbocentraloj, atomcentraloj

can't respond fast enough.

ne povas reagi tiel rapide.

A giant battery could.

Tamen giganta baterio povus.

With a giant battery,

Per giganta baterio

we'd be able to address the problem of intermittency

ni kapablus alfronti la problemon de intermito.

that prevents wind and solar

kiu malebligas al suna kaj venta energio

from contributing to the grid

kontribui al la elektra reto

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

samkiel nuntempe faras karba, gasa kaj atoma.

You see, the battery

Vidu, baterio

is the key enabling device here.

estas la ĉefa ebliga aparato ĉi-rilate.

With it, we could draw electricity from the sun

Per ĝi, ni povus utiligi sundevenan elektron

even when the sun doesn't shine.

eĉ kiam la suno ne videblas.

And that changes everything.

Tio ŝanĝus la tutan aferon.

Because then renewables

Ĉar tiumaniere la renoveblaj energioj,

such as wind and solar

kiaj suna kaj venta,

come out from the wings,

ne plu estus flankaj

here to center stage.

kaj atingus la centran scenejon.

Today I want to tell you about such a device.

Hodiaŭ mi volas prezenti al vi tian aparaton

It's called the liquid metal battery.

Oni nomas ĝin likvometala baterio.

It's a new form of energy storage

Temas pri nova formo de energistokado

that I invented at MIT

kiun mi eltrovis ĉe MIT

along with a team of my students

kun teamo de miaj studentoj

and post-docs.

kaj postdoktoroj.

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

La temo de la ĉijara TED konferenco estas Tutampleksa Spektro.

The OED defines spectrum

La ODE (Oxford English Dictionary) difinas spektron kiel

as "The entire range of wavelengths

"La tuta amplekso de ondolongoj

of electromagnetic radiation,

de la elektromagneta radiado,

from the longest radio waves to the shortest gamma rays

de la plej longaj radiaj ondoj ĝis la plej mallongaj gamaradioj

of which the range of visible light

de kio la amplekso de videbla lumo

is only a small part."

estas nur eta parto."

So I'm not here today only to tell you

Do mi ne estas ĉi tie hodiaŭ nur por diri al vi

how my team at MIT has drawn out of nature

kiamaniere mia teamo ĉe MIT eltiris el la naturo

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

solvon de unu el la plej gravaj mondaj problemoj.

I want to go full spectrum and tell you how,

Mi volas laŭiri la tutan spektron kaj diri al vi kiel

in the process of developing

dum la evoluigo

this new technology,

de tiu ĉi nova teknoscienco,

we've uncovered some surprising heterodoxies

ni malkovris kelkajn surprizajn kontraŭtradiciaĵojn

that can serve as lessons for innovation,

kiuj povas instrui pri novigado,

ideas worth spreading.

ideojn diskonigindajn.

And you know,

Vidu, se ni celas eligi ĉi tiun landon

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

el ĝia nuna energia situacio,

we can't just conserve our way out;

ni ne povas pluteni nian elirvojon,

we can't just drill our way out;

ni ne povas trabori nian elirvojon,

we can't bomb our way out.

ni ne povas bombi nian elirvojon.

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

Ni faros tion laŭ la malnovmoda usona maniero,

we're going to invent our way out,

ni eltrovos nian elirvojon,

working together.

laborante kune.

(Applause)

(aplaŭdoj)

Now let's get started.

Do ni komencu.

The battery was invented about 200 years ago

La baterion eltrovis antaŭ ĉ. 200 jaroj

by a professor, Alessandro Volta,

profesoro Alessandro Volta,

at the University of Padua in Italy.

ĉe la Universitato de Padovo en Italio.

His invention gave birth to a new field of science,

Lia eltrovo naskis novan sciencan fakon,

electrochemistry,

elektrokemion,

and new technologies

kaj novajn teknikarojn

such as electroplating.

kiel elektrotegado.

Perhaps overlooked,

Eble pretervidita

Volta's invention of the battery

la eltrovo de la baterio fare de Volta

for the first time also

unuafoje eĉ pruvis

demonstrated the utility of a professor.

la utilon de profesoro.

(Laughter)

(oni ridas)

Until Volta, nobody could imagine

Antaŭ Volta, neniu povis imagi

a professor could be of any use.

ke profesoro povus utili al io ajn.

Here's the first battery --

Jen la unua baterio -

a stack of coins, zinc and silver,

surmetaĵo de moneroj, zinkaj kaj arĝentaj,

separated by cardboard soaked in brine.

apartigitaj de papera tavolo trempita en sala akvo.

This is the starting point

Tiu estas la startpunkto

for designing a battery --

por projekti baterion.-

two electrodes,

du elektrodoj,

in this case metals of different composition,

ĉi-kaze malsamaj metaloj,

and an electrolyte,

kaj elektrokonduka fluidaĵo,

in this case salt dissolved in water.

ĉi-kaze salo solvita en akvon.

The science is that simple.

Tiel simpla estas la afero.

Admittedly, I've left out a few details.

Bone, mi preterlasis kelkajn detalojn.

Now I've taught you

Do, mi instruis al vi

that battery science is straightforward

ke la scienco pri baterioj estas simpla

and the need for grid-level storage

kaj la bezono de retnivela stokado

is compelling,

de elektro estas urĝa,

but the fact is

sed la fakto estas

that today there is simply no battery technology

ke ĝis nun simple ne ekzistas bateria teknikaro

capable of meeting

kiu povas plenumi la bezonon de elektra amasa stokado

the demanding performance requirements of the grid --

kiun la elektra reto ege bezonas -

namely uncommonly high power,

tio estas nekutime granda energio,

long service lifetime

longdaŭra funkciado

and super-low cost.

kaj ege malalta kosto.

We need to think about the problem differently.

Ni devas pripensi la problemon alimaniere

We need to think big,

Ni devas pensi grandskale

we need to think cheap.

ni devas pripensi malmultekoste.

So let's abandon the paradigm

Tial ni forlasu la kutiman paradigmon:

of let's search for the coolest chemistry

ni serĉu la plej brilan kemian procedon,

and then hopefully we'll chase down the cost curve

kaj poste ni klopodos malpliigi la koston

by just making lots and lots of product.

per produktado kiel eble plej amasa.

Instead, let's invent

Male, ni serĉu eltrovon

to the price point of the electricity market.

kiu ekde la komenco taŭgas por la merkataj prezoj.

So that means

Tio signifas

that certain parts of the periodic table

ke kelkajn partojn de la perioda tabelo

are axiomatically off-limits.

oni flankelasas laŭ difino.

This battery needs to be made

Ĉi tiun baterion oni faru

out of earth-abundant elements.

el elementoj abundaj en la tersurfaco.

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

Nu, mi diru, se vi volas produkti ion kio kostas kiel rubaĵo,

make it out of dirt --

faru ĝin el rubaĵoj!

(Laughter)

(oni ridas)

preferably dirt

kaj prefere rubaĵoj

that's locally sourced.

troveblaj surloke.

And we need to be able to build this thing

Kaj ni konstruu ĉi tiun aĵon

using simple manufacturing techniques and factories

per simplaj konstruaj teknikoj kaj fabrikoj

that don't cost us a fortune.

kiuj ne kostos monamason.

So about six years ago,

Bone, antaŭ proksimume ses jaroj

I started thinking about this problem.

mi komencis pripensi ĉi tiun problemon.

And in order to adopt a fresh perspective,

Por pripensi el freŝa vidpunkto,

I sought inspiration from beyond the field of electricity storage.

mi serĉis inspiron ekster la fako de elektrostokado.

In fact, I looked to a technology

Fakte mi pritaksis teknikaron

that neither stores nor generates electricity,

kiu ne stokas kaj ne produktas elektron,

but instead consumes electricity,

male uzas elektron,

huge amounts of it.

amason da ĝi.

I'm talking about the production of aluminum.

Temas pri produktado de aluminio.

The process was invented in 1886

Tiun procedon eltrovis en 1866

by a couple of 22-year-olds --

du 22-jaruloj,

Hall in the United States and Heroult in France.

Hall en Usono kaj Heroult en Francio.

And just a few short years following their discovery,

Nur kelkajn jarojn post ilia eltrovo

aluminum changed

aluminio ŝanĝiĝis

from a precious metal costing as much as silver

de altvalora metalo samkosta kiel arĝento

to a common structural material.

al kutima struktura materialo.

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

Vi vidas nun la ĉelon de nuntempa produktejo de aluminio.

It's about 50 feet wide

Ĝi estas 15-metrojn larĝa.

and recedes about half a mile --

kaj longas proksimume 800 metrojn

row after row of cells

vico post vico estas ĉeloj,

that, inside, resemble Volta's battery,

kiuj interne similas al la baterio de Volta;

with three important differences.

estas tamen tri gravaj diferencoj.

Volta's battery works at room temperature.

La baterio de Volta funkcias je normala temperaturo.

It's fitted with solid electrodes

Ĝi enhavas solidajn elektrodojn

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

kaj la elektrolito estas solvaĵo de salo kaj akvo.

The Hall-Heroult cell

La ĉelo de Hall-Heroult

operates at high temperature,

funkcias je alta temperaturo

a temperature high enough

sufiĉe alta por ke

that the aluminum metal product is liquid.

la aluminio kiun oni produktas estu likva.

The electrolyte

La elektrokonduka fluidaĵo

is not a solution of salt and water,

ne estas solvaĵo de salo en akvon,

but rather salt that's melted.

male estas salo kiu fandiĝis.

It's this combination of liquid metal,

Estas tiu kombino de likva metalo,

molten salt and high temperature

fandiĝinta salo kaj alta temperaturo

that allows us to send high current through this thing.

kiu ebligas nin sendi intensan elektrokurenton tra ĝi.

Today, we can produce virgin metal from ore

Nuntempe ni povas produkti puran metalon el la mineralo

at a cost of less than 50 cents a pound.

je kosto de malpli ol unu dolaro por kilogramo.

That's the economic miracle

Jen la miraklo ekonomia

of modern electrometallurgy.

de la moderna elektrometalurgio.

It is this that caught and held my attention

Tiu procedo kaptis kaj retenis mian atenton

to the point that I became obsessed with inventing a battery

tiom ke mi urĝiĝis pri eltrovo de baterio

that could capture this gigantic economy of scale.

kiu povu ekspluati tiun gigantskalan ekonomion.

And I did.

Kaj mi faris tion.

I made the battery all liquid --

Mi faris la tutan baterion likva --

liquid metals for both electrodes

likvaj metaloj por ambaŭ elektrodoj

and a molten salt for the electrolyte.

kaj fandiĝinta salo por la elektrolito.

I'll show you how.

Nun mi montros kiel.

So I put low-density

Jen mi metas malpli densan

liquid metal at the top,

likvan metalon plej supren,

put a high-density liquid metal at the bottom,

pli densan likvan metalon malsupren,

and molten salt in between.

kaj inter ili fandiĝintan salon.

So now,

Sed nun,

how to choose the metals?

kiel elekti la metalojn?

For me, the design exercise

Por mi la klopodo projekti

always begins here

ĉiam komenciĝas ĉi tie

with the periodic table,

ĉe la perioda tablo,

enunciated by another professor,

formulita de alia profesoro,

Dimitri Mendeleyev.

Dimitri Mendelevo.

Everything we know

Ĉio kion ni konas

is made of some combination

konsistas el iu kombino

of what you see depicted here.

de tio kion vi vidas listigitan ĉi tie.

And that includes our own bodies.

Tio eĉ inkluzivas niajn korpojn.

I recall the very moment one day

Mi memoras la momenton, iun tagon,

when I was searching for a pair of metals

kiam mi serĉis paron da metaloj

that would meet the constraints

kiuj respondas al la postuloj, t.e.

of earth abundance,

abundo en la tersurfaco,

different, opposite density

malsamaj kaj kontraŭaj densoj

and high mutual reactivity.

kaj forta reciproka reagemo.

I felt the thrill of realization

Mi perceptis eksciton pro trafo

when I knew I'd come upon the answer.

kiam mi komprenis ke mi trovis la respondon.

Magnesium for the top layer.

Magnezio por la supera tavolo

And antimony

kaj antimonio

for the bottom layer.

por la malsupera.

You know, I've got to tell you,

Vi sciu, mi diru al vi,

one of the greatest benefits of being a professor:

unu el la plej gravaj profitoj de profesora estado

colored chalk.

estas multkolora kreto.

(Laughter)

(oni ridas)

So to produce current,

Do, por produkti kurenton,

magnesium loses two electrons

magnezio perdas du elektronojn

to become magnesium ion,

iĝante jono magnezia,

which then migrates across the electrolyte,

kiu migras trans la elektrolito,

accepts two electrons from the antimony,

ricevas du elektronojn de antimonio

and then mixes with it to form an alloy.

kaj miksiĝas kun ĝi estigante alojon.

The electrons go to work

La elektronoj iras labori

in the real world out here,

al nia ĉiutaga mondo,

powering our devices.

kaj funkciigas niajn aparatojn.

Now to charge the battery,

Kaj nun, por ŝargi la baterion,

we connect a source of electricity.

ni konektas al ĝi fonton de elektro

It could be something like a wind farm.

kiel ekzemple venta elektrogenerilo.

And then we reverse the current.

Tiel ni inversas la kurenton

And this forces magnesium to de-alloy

kaj pro tio magnezio eliras el la alojo

and return to the upper electrode,

kaj migras reen al la supera elektrodo

restoring the initial constitution of the battery.

reestigante la komencan situacion de la baterio.

And the current passing between the electrodes

Kaj la fluo de kurento tra la elektrodoj

generates enough heat to keep it at temperature.

estigas sufiĉe da varmo por pluteni la temperaturon.

It's pretty cool,

Ege brila atingo,

at least in theory.

almenaŭ teorie.

But does it really work?

Sed ... ĉu vere ĝi funkcias?

So what to do next?

Bone, kaj poste?

We go to the laboratory.

Ni iras laborejon.

Now do I hire seasoned professionals?

Ĉu mi dungu profesian spertulon?

No, I hire a student

Ne, mi dungas studenton

and mentor him,

kaj instruas al li,

teach him how to think about the problem,

kiel pripensi la problemon,

to see it from my perspective

kiel vidi ĝin laŭ mia vidpunkto.

and then turn him loose.

kaj lasas lin libera serĉadi.

This is that student, David Bradwell,

Jen tiu studento, David Bradwell,

who, in this image,

kiu en ĉi tiu bildo

appears to be wondering if this thing will ever work.

ŝajne pridubas, ĉu tio povos funkcii.

What I didn't tell David at the time

Tiutempe mi ne diris al David

was I myself wasn't convinced it would work.

ke mi mem ne konvinkiĝis ke tio funkcios.

But David's young and he's smart

Sed David estas juna kaj lerta

and he wants a Ph.D.,

kaj volas atingi doktoriĝon,

and he proceeds to build --

kaj plu konstruadas--

(Laughter)

(oni ridas)

He proceeds to build

Li plu konstruadas

the first ever liquid metal battery

la unuan likvometalan baterion

of this chemistry.

laŭ ĉi tiu kemia procedo.

And based on David's initial promising results,

Kaj surbaze de la promesaj komencaj rezultoj de David

which were paid

pagitaj

with seed funds at MIT,

per sema mono ĉe MIT

I was able to attract major research funding

mi povis allogi gravan monsubtenon al serĉado

from the private sector

el privataj investantoj

and the federal government.

kaj el la federacia registaro.

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

Tio ebligis min etendi mian grupon ĝis 20 homoj,

a mix of graduate students, post-docs

miksaĵo de studentoj, postdoktoroj

and even some undergraduates.

kaj eĉ doktoriĝontoj.

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

Mi sukcesis altiri vere lertegajn homojn,

people who share my passion

homoj kiuj same emas kiel mi

for science and service to society,

al scienco kaj servo al la societo,

not science and service for career building.

ne scienco kaj servo por pluigi karieron.

And if you ask these people

Se vi demandas tiujn homojn

why they work on liquid metal battery,

kial ili laboras pri likvometalaj baterioj

their answer would hearken back

ilia respondo memorigos

to President Kennedy's remarks

tiun eldiron de Prezidanto Kennedy

at Rice University in 1962

ĉe Rice Universitato en 1962

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

kiam li diris - mi libere mencias -

"We choose to work on grid-level storage,

"Ni elektis labori pri amasa elektrostokado

not because it is easy,

ne ĉar estas facila tasko,

but because it is hard."

male ĉar ĝi estas malfacila."

(Applause)

(aplaŭdoj)

So this is the evolution of the liquid metal battery.

Jen la evoluo de likvometala baterio.

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

Ni komencis per senpretenda ĉelo sufiĉa por unu ŭathoro.

I called it the shotglass.

Mi nomis ĝin la glaseto.

We've operated over 400 of these,

Ni konstruis pli ol 400 da tiaj,

perfecting their performance with a plurality of chemistries --

kaj perfektigis ilian funkciadon per pluraj kemiaj procedoj --

not just magnesium and antimony.

ne nur magnezio kaj antimonio.

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

Dum tiu evoluigo ni pligrandigis ĝis ĉelo sufiĉa por 20 ŭathoroj

I call it the hockey puck.

kiun mi nomis la hokedisko.

And we got the same remarkable results.

Ni atingis la samajn promesajn rezultojn

And then it was onto the saucer.

kaj ni pluiris ĝis la 'telero'

That's 200 watt-hours.

kiu liveras 200 ŭathorojn.

The technology was proving itself

Tiu teknikaro montriĝis

to be robust and scalable.

fidinda kaj pligrandigebla.

But the pace wasn't fast enough for us.

Sed la progreso estis tro malrapida por ni.

So a year and a half ago,

Tiel antaŭ unu jaro kaj duono

David and I,

David kaj mi

along with another research staff-member,

kun alia staba esploristo

formed a company

starigis firmaon

to accelerate the rate of progress

por plirapidigi la evoluon de la procedo

and the race to manufacture product.

kaj la strebon al livero de komerca produkto.

So today at LMBC,

Kaj jen, ĉe nia LMBC

we're building cells 16 inches in diameter

ni nun produktas ĉelojn kun diametro de 38 cm

with a capacity of one kilowatt-hour --

kiuj kapablas liveri unu kiloŭatohoron.

1,000 times the capacity

t.e. miloble la enan energion

of that initial shotglass cell.

de la komenca glaseto.

We call that the pizza.

Ni nomas ĝin la pico.

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

Kaj ni antaŭvidas ĉelon por 4 kiloŭathoroj.

It's going to be 36 inches in diameter.

Ĝi havos diametron de 91 cm.

We call that the bistro table,

Ni nomas ĝin la trinkeja tableto.

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

sed ankoraŭ ni ne povas antaŭmontri ĝin.

And one variant of the technology

Unu variaĵo de tiu teknologio

has us stacking these bistro tabletops into modules,

ebligos nin surmeti tiujn tabletojn atingonte modulojn

aggregating the modules into a giant battery

kaj kunigi la modulojn en gigantan baterion

that fits in a 40-foot shipping container

kiu eniros en 12-metran transportujon

for placement in the field.

laŭbezone lokeblan.

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

Tiu havos nominalan entenkapablon de 2 megaŭathoroj -

two million watt-hours.

du milionoj da ŭathoroj.

That's enough energy

Tiu energio sufiĉas

to meet the daily electrical needs

por la ĉiutaga elektra bezono

of 200 American households.

de 200 usonaj familioj.

So here you have it, grid-level storage:

Jen do ĝi disponeblas, retnivela elektrostokado

silent, emissions-free,

senbrua, ne malpuriga,

no moving parts,

sen moviĝantaj partoj,

remotely controlled,

defore regebla,

designed to the market price point

planita por taŭga kosto surmerkate.

without subsidy.

sen iu subvencio.

So what have we learned from all this?

Kaj kion finfine ni eklernis el la tuta afero?

(Applause)

(aplaŭdoj)

So what have we learned from all this?

Do kion finfine ni eklernis el la tuta afero?

Let me share with you

Mi montru al vi

some of the surprises, the heterodoxies.

iomajn surprizojn, kontraŭtradiciaĵojn.

They lie beyond the visible.

Ili ne videblas kutime.

Temperature:

Temperaturo

Conventional wisdom says set it low,

Saĝeco tradicia diras 'ĝi estu malalta

at or near room temperature,

proksima al temperaturo de medio.

and then install a control system to keep it there.

kaj estu kontrolsistemo por pluteni ĝin tioma.

Avoid thermal runaway.

Evitu ŝanĝojn de temperaturo.

Liquid metal battery is designed to operate at elevated temperature

La likvometala baterio estas projektita por funkcii je alta temperaturo

with minimum regulation.

kun malmulte da kontrolo.

Our battery can handle the very high temperature rises

Nia baterio povas toleri la tre altajn temperaturojn

that come from current surges.

kiuj okazas pro kurentaj pintoj.

Scaling: Conventional wisdom says

Kvanto da produktado: tradicia saĝeco konsilas

reduce cost by producing many.

malpliigu la koston per amasproduktado.

Liquid metal battery is designed to reduce cost

La likvometala baterio estas projektita por malpliigi la koston

by producing fewer, but they'll be larger.

per produktado de malmultaj ekzempleroj, tamen ili pliiĝos.

And finally, human resources:

Kaj finfine, la homa faktoro.

Conventional wisdom says

Tradicia saĝeco diras,

hire battery experts,

dungu spertulojn pri baterioj,

seasoned professionals,

maturajn profesiulojn

who can draw upon their vast experience and knowledge.

kiuj povas profiti pro sia ampleksa sperto kaj scio.

To develop liquid metal battery,

Por evoluigi la likvometalan baterion,

I hired students and post-docs and mentored them.

mi dungis studentojn kaj postdoktorojn kaj instruis ilin.

In a battery,

En baterio,

I strive to maximize electrical potential;

mi klopodas maksimumigi elektran potencialon;

when mentoring,

instruante,

I strive to maximize human potential.

mi klopodas maksimumigi homan potencialon.

So you see,

Do vi vidas,

the liquid metal battery story

la historio de likvometala baterio

is more than an account

ne nur temas

of inventing technology,

pri eltrovo de teknologio,

it's a blueprint

estas modelo

for inventing inventors, full-spectrum.

por evoluigi eltrovistojn, tutspektre.

(Applause)

(aplaŭdoj)