Donald Sadoway: The missing link to renewable energy

Translator: Marie-Claude Bélanger Reviewer: Carolina Becerra Merino

The electricity powering the lights in this theater

L'électricité qui alimente les ampoules de cette salle,

was generated just moments ago.

a été générée il y a quelques instants.

Because the way things stand today,

Parce que de nos jours,

electricity demand must be in constant balance

la demande en électricité doit toujours être

with electricity supply.

en équilibre avec son approvisionnement.

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

Supposons que pendant que je me présentais sur scène

some tens of megawatts of wind power

quelques dizaines de mégawatts fournis par des éoliennes

stopped pouring into the grid,

arrêtaient d'approvisionner le réseau,

the difference would have to be made up

il faudrait générer l'équivalent en énergie

from other generators immediately.

immédiatement à partir d'autres génératrices .

But coal plants, nuclear plants

Mais les centrales au charbon, et les centrales nucléaires

can't respond fast enough.

ne peuvent répondre assez vite.

A giant battery could.

Une pile géante en serait capable.

With a giant battery,

Avec une pile géante,

we'd be able to address the problem of intermittency

nous serions capables de régler les problèmes de disponibilité

that prevents wind and solar

qui empêchent les énergies éoliennes et solaires

from contributing to the grid

de contribuer au réseau comme

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

le peuvent les centrales nucléaires, au charbon et au gaz.

You see, the battery

Vous voyez, la pile

is the key enabling device here.

devient la clé de voûte du système.

With it, we could draw electricity from the sun

Avec ça, nous pouvons produire de l'électricité

even when the sun doesn't shine.

avec le soleil même s'il ne brille pas.

And that changes everything.

Ça change toute la donne.

Because then renewables

Parce que les énergies renouvelables

such as wind and solar

comme l'éolienne et le solaire

come out from the wings,

partent des pales pour parvenir

here to center stage.

jusqu'à cette scène.

Today I want to tell you about such a device.

Aujourd'hui je veux vous parler de ce système.

It's called the liquid metal battery.

On l'appelle la pile au métal liquide.

It's a new form of energy storage

C'est une nouvelle forme de stockage de l'énergie

that I invented at MIT

que j'ai inventée au MIT

along with a team of my students

avec mon équipe d'étudiants

and post-docs.

et de post-doctorants.

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

Le thème de la conférence TED, cette année, est « Le spectre complet ».

The OED defines spectrum

Le Dictionnaire Oxford en donne cette définition:

as "The entire range of wavelengths

« La gamme complète des longueurs d'ondes

of electromagnetic radiation,

du spectre électromagnétique, en partant des ondes radio,

from the longest radio waves to the shortest gamma rays

très longues, jusqu'aux rayons gamma les plus courts

of which the range of visible light

duquel la plage de la lumière visible

is only a small part."

ne représente qu'une petite partie. »

So I'm not here today only to tell you

Bon, je ne suis pas ici juste pour vous dire

how my team at MIT has drawn out of nature

comment mon équipe du MIT a pu soutirer de la nature

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

la solution à l'un des plus grands problèmes sur terre.

I want to go full spectrum and tell you how,

Je veux vous montrer la vue d'ensemble et vous expliquer comment

in the process of developing

tout en développant

this new technology,

cette nouvelle technologie,

we've uncovered some surprising heterodoxies

nous avons découvert des anticonformismes surprenants

that can serve as lessons for innovation,

qui peuvent servir de leçon pour l'innovation,

ideas worth spreading.

des idées qui valent qu'on les partage.

And you know,

Vous savez,

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

si nous voulons sortir notre pays de son cul-de-sac énergétique,

we can't just conserve our way out;

on ne peut pas simplement réduire pour réussir;

we can't just drill our way out;

on ne peut pas juste forer des puits pour réussir;

we can't bomb our way out.

on ne peut pas dynamiter pour réussir.

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

Nous allons y arriver de la bonne vielle façon américaine,

we're going to invent our way out,

on va inventer pour réussir,

working together.

en travaillant ensemble.

(Applause)

(Applaudissements)

Now let's get started.

Alors, on y va.

The battery was invented about 200 years ago

La pile a été inventée il y a 200 ans environ

by a professor, Alessandro Volta,

par le professeur Alessandro Volta,

at the University of Padua in Italy.

à l'université de Padoue, en Italie.

His invention gave birth to a new field of science,

Son invention a donné naissance à une toute nouvelle

electrochemistry,

branche de la science, l'électrochimie,

and new technologies

et à de nouvelles technologies

such as electroplating.

comme l'électro galvanisation.

Perhaps overlooked,

On ignore pourtant que,

Volta's invention of the battery

l'invention de la pile par Volta

for the first time also

a réussi à démontrer, pour la première fois aussi,

demonstrated the utility of a professor.

l'utilité d'un professeur.

(Laughter)

(Rires)

Until Volta, nobody could imagine

Avant Volta, personne ne s'imaginait

a professor could be of any use.

qu'un professeur puisse servir à quoi que ce soit.

Here's the first battery --

Voici la première pile

a stack of coins, zinc and silver,

— un tas de monnaie, en zinc et en argent,

separated by cardboard soaked in brine.

séparés par du carton trempé dans la saumure. —

This is the starting point

C'est le point de départ

for designing a battery --

pour concevoir une pile

two electrodes,

— deux électrodes,

in this case metals of different composition,

dans ce cas-ci des métaux de composition différente,

and an electrolyte,

et un électrolyte,

in this case salt dissolved in water.

dans ce cas du sel dissout dans l'eau —

The science is that simple.

Cette science est aussi simple que ça.

Admittedly, I've left out a few details.

C'est vrai que j'ai omis quelques détails.

Now I've taught you

Bon, je vous ai montré

that battery science is straightforward

que la science de la pile est assez évidente

and the need for grid-level storage

et que le besoin d'avoir une capacité de

is compelling,

stockage en réseau est essentielle,

but the fact is

mais en fait

that today there is simply no battery technology

de nos jour il n'y a aucune technologie des piles

capable of meeting

capable de rencontrer

the demanding performance requirements of the grid --

les performances exigeantes du réseau

namely uncommonly high power,

c'est-à-dire une quantité d'énergie peu commune,

long service lifetime

une longue durée (de vie)

and super-low cost.

et à un coût vraiment bas.

We need to think about the problem differently.

Il faut penser au problème différemment.

We need to think big,

Nous devons élargir notre vision,

we need to think cheap.

et penser à des solutions bon marché.

So let's abandon the paradigm

Alors oublions le paradigme

of let's search for the coolest chemistry

qui demande à trouver la chimie la plus hot

and then hopefully we'll chase down the cost curve

pour éventuellement s'attaquer au coût de production

by just making lots and lots of product.

en le produisant en grande quantité.

Instead, let's invent

Inventons plutôt

to the price point of the electricity market.

au prix de rentabilité du marché de l'électricité.

So that means

Ça signifie

that certain parts of the periodic table

que certaines sections du tableau périodique

are axiomatically off-limits.

deviennent hors d'atteinte automatiquement.

This battery needs to be made

La pile doit être faite d'éléments

out of earth-abundant elements.

qui sont disponibles en abondance.

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

En fait si vous voulez produire à très faible coût,

make it out of dirt --

utilisez de la poussière

(Laughter)

(Rires)

preferably dirt

— Surtout de la poussière

that's locally sourced.

qui est produite localement —

And we need to be able to build this thing

Et il nous faut construire ce truc

using simple manufacturing techniques and factories

en utilisant des techniques facilement accessibles

that don't cost us a fortune.

dans des usines qui ne coûtent pas des fortunes.

So about six years ago,

Alors il y a six ans environ,

I started thinking about this problem.

j'ai commencé à penser à ce problème.

And in order to adopt a fresh perspective,

Et afin d'en obtenir une perspective complètement nouvelle

I sought inspiration from beyond the field of electricity storage.

j'ai cherché l'inspiration au-delà du stockage de l'électricité.

In fact, I looked to a technology

En fait, j'ai regardé une technologie

that neither stores nor generates electricity,

qui ne stocke pas et ne génère pas d'électricité,

but instead consumes electricity,

mais qui en consomme plutôt,

huge amounts of it.

d'énormes quantités.

I'm talking about the production of aluminum.

Je parle de la production d'aluminium.

The process was invented in 1886

Le procédé a été inventé en 1886

by a couple of 22-year-olds --

par un couple de deux jeunes de 22 ans

Hall in the United States and Heroult in France.

— un dénommé Hall aux États-Unis, et Héroult en France —

And just a few short years following their discovery,

Et quelques années après leur découverte,

aluminum changed

l'aluminium s'est transformé

from a precious metal costing as much as silver

d'un métal précieux au coût similaire à l'argent

to a common structural material.

à un matériau structurel très commun.

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

Voici la salle de la pile d'une fonderie d'aluminium moderne.

It's about 50 feet wide

C'est 50 pieds de large

and recedes about half a mile --

et ça contient environ un demi-mille

row after row of cells

— en mettant les cellules bout à bout —

that, inside, resemble Volta's battery,

de ce qui ressemble à la pile de Volta,

with three important differences.

avec trois différences importantes.

Volta's battery works at room temperature.

La pile de Volta fonctionnait à la température de la pièce.

It's fitted with solid electrodes

Elle est entourée d'électrodes solides

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

et d'un électrolyte qui est une solution de sel et d'eau.

The Hall-Heroult cell

La pile Hall-Héroult

operates at high temperature,

fonctionne à une température plus grande,

a temperature high enough

une température tellement élevée

that the aluminum metal product is liquid.

que l'aluminium qu'il produit est liquide.

The electrolyte

L'électrolyte

is not a solution of salt and water,

n'est pas une solution de sel et d'eau,

but rather salt that's melted.

mais plutôt du sel qui est fondu.

It's this combination of liquid metal,

C'est une combinaison de métal liquide,

molten salt and high temperature

et de sel fondu à haute température

that allows us to send high current through this thing.

qui nous permettent de faire circuler un courant intense à travers ce truc.

Today, we can produce virgin metal from ore

Aujourd'hui nous pouvons produire du métal pur à partir du minerai

at a cost of less than 50 cents a pound.

pour aussi peu que 50 cents la livre.

That's the economic miracle

Voilà le miracle économique

of modern electrometallurgy.

de l'électro-métallurgie moderne.

It is this that caught and held my attention

Voilà ce qui a attiré mon attention

to the point that I became obsessed with inventing a battery

au point que je suis devenu obsédé par l'invention de cette pile

that could capture this gigantic economy of scale.

qui pouvait capter cette immense économie d'échelle.

And I did.

Et je l'ai fait.

I made the battery all liquid --

J'ai créé cette pile 100% liquide

liquid metals for both electrodes

— des métaux liquides provenant d'électrodes

and a molten salt for the electrolyte.

et du sel fondu pour l'électrolyte —

I'll show you how.

Je vais vous montrer comment.

So I put low-density

Bon, j'ai mis un métal à faible densité

liquid metal at the top,

sur le dessus

put a high-density liquid metal at the bottom,

puis un métal liquide à haute densité en bas,

and molten salt in between.

et du sel fondu entre les deux.

So now,

Alors maintenant,

how to choose the metals?

comment choisir les métaux?

For me, the design exercise

Pour ma part je débute toujours

always begins here

l'exercice de conception ici

with the periodic table,

avec le tableau périodique,

enunciated by another professor,

rédigé par un autre professeur,

Dimitri Mendeleyev.

Dimitri Mendeleiev.

Everything we know

Tout ce que nous connaissons

is made of some combination

est créé à partir d'une combinaison

of what you see depicted here.

de ce que vous voyez décrit ici.

And that includes our own bodies.

Et ça comprend nos propres corps.

I recall the very moment one day

Je me souviens d'un moment bien précis

when I was searching for a pair of metals

lorsque je cherchais une paire de métaux

that would meet the constraints

qui rencontrerait les containtes

of earth abundance,

de l'abondance et de la disponibilité

different, opposite density

des densités différentes, opposées,

and high mutual reactivity.

et d'une réactivité mutuelle très grande.

I felt the thrill of realization

J'ai ressenti le frisson de l'accomplissement

when I knew I'd come upon the answer.

lorsque j'ai su que j'avais trouvé la réponse.

Magnesium for the top layer.

Du magnésium pour la couche du haut.

And antimony

Et de l'antimoine

for the bottom layer.

pour la couche du bas.

You know, I've got to tell you,

Vous savez, il faut que je vous dise,

one of the greatest benefits of being a professor:

un des plus grands avantages de devenir professeur:

colored chalk.

c'est la craie colorée.

(Laughter)

(Rires)

So to produce current,

Alors pour produire du courant,

magnesium loses two electrons

le magnésium perd deux électrons

to become magnesium ion,

pour devenir l'ion magnésium,

which then migrates across the electrolyte,

qui migre ensuite à travers l'électrolyte,

accepts two electrons from the antimony,

pour accepter les deux électrons fournis par l'antimoine,

and then mixes with it to form an alloy.

et qui ensuite s'y fixe pour former un alliage.

The electrons go to work

Les électrons partent travailler

in the real world out here,

dans le monde réel qui nous entoure,

powering our devices.

afin de fournir l'énergie à nos appareils.

Now to charge the battery,

Pour charger une pile,

we connect a source of electricity.

nous nous connectons à une source d'électricité.

It could be something like a wind farm.

Il pourrait s'agir d'un parc d'éoliennes.

And then we reverse the current.

Et ensuite on inverse le courant.

And this forces magnesium to de-alloy

Ce qui force le magnésium à sortir de l'alliage

and return to the upper electrode,

et à retourner dans l'électrode supérieure,

restoring the initial constitution of the battery.

en restituant la constitution initiale de la pile.

And the current passing between the electrodes

Et le courant qui passe entre les électrodes

generates enough heat to keep it at temperature.

génère assez de chaleur pour la maintenir à la bonne température.

It's pretty cool,

C'est vraiment hot,

at least in theory.

du moins en théorie.

But does it really work?

Mais est-ce que ça fonctionne?

So what to do next?

Que faire ensuite?

We go to the laboratory.

Nous entrons dans le laboratoire.

Now do I hire seasoned professionals?

Est-ce qu'il faut engager des professionnels reconnus?

No, I hire a student

Non, j'embauche un étudiant

and mentor him,

et je lui sert de mentor,

teach him how to think about the problem,

en lui montrant comment je vois le problème,

to see it from my perspective

pour qu'il le voit avec ma perspective

and then turn him loose.

et ensuite je le laisse aller.

This is that student, David Bradwell,

Voici cet étudiant, David Bradwell,

who, in this image,

qui, sur cette photo,

appears to be wondering if this thing will ever work.

se demande si ce truc va bien fonctionner un jour.

What I didn't tell David at the time

Ce que je n'ai pas dit à David

was I myself wasn't convinced it would work.

c'est que je n'étais pas convaincu que ça pouvait marcher.

But David's young and he's smart

Mais David est jeune et il est rusé

and he wants a Ph.D.,

et il veut son Ph.D.,

and he proceeds to build --

et il commence la construction

(Laughter)

(Rires)

He proceeds to build

Il commence à construire

the first ever liquid metal battery

la première pile liquide jamais inventée

of this chemistry.

en chimie.

And based on David's initial promising results,

Et suite aux résultats initiaux de David, assez prometteurs,

which were paid

qui ont été rétribués

with seed funds at MIT,

avec les fonds de démarrage du MIT,

I was able to attract major research funding

j'ai pu attirer des fonds de recherche majeurs

from the private sector

du secteur privé

and the federal government.

et du gouvernement fédéral.

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

Ça m'a permis d'accroître l'équipe jusqu'à 20 personnes,

a mix of graduate students, post-docs

un mélange de diplômés, de post-doctorants

and even some undergraduates.

et même de quelques bacheliers.

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

Et j'ai pu attirer des gens vraiment, vraiment capables,

people who share my passion

des gens qui partageaient ma passion

for science and service to society,

de la science et du service à la société,

not science and service for career building.

non pas pour la science et le développement de carrière.

And if you ask these people

Et si vous demandez à ces gens

why they work on liquid metal battery,

pourquoi ils ont travaillé sur la pile au métal liquide,

their answer would hearken back

leur réponse résonnerait avec celle

to President Kennedy's remarks

de la présentation du Président Kennedy

at Rice University in 1962

à l'université Rice en 1962

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

lorsqu'il a dit — et j'interprète librement ici —

"We choose to work on grid-level storage,

« Nous choisissons de travailler sur le stockage en réseau,

not because it is easy,

pas parce que c'est facile,

but because it is hard."

mais parce que c'est difficile. »

(Applause)

(Applaudissements)

So this is the evolution of the liquid metal battery.

Donc voici l'évolution de la pile au métal liquide.

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

Nous avons commencé avec notre « cheval-vapeur » d'un watt-heure.

I called it the shotglass.

Je l'ai nommé le shooter.

We've operated over 400 of these,

Nous en avons fait fonctionner plus de 400,

perfecting their performance with a plurality of chemistries --

en perfectionnant leurs performances avec une pléthore d'éléments chimiques

not just magnesium and antimony.

— pas juste le magnésium et l'antimoine —

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

En progressant nous avons créé la pile de 20 watt-heure.

I call it the hockey puck.

Je l'appelle la rondelle de hockey.

And we got the same remarkable results.

Et nous avons obtenu le même résultat remarquable.

And then it was onto the saucer.

Ensuite ce fut le tour de la soucoupe.

That's 200 watt-hours.

C'est 200 watt-heures.

The technology was proving itself

La technologie commençait à devenir

to be robust and scalable.

robuste et extensible.

But the pace wasn't fast enough for us.

Mais on ne progressait pas assez vite à notre goût.

So a year and a half ago,

Alors il y a un an et demi,

David and I,

David et moi

along with another research staff-member,

ainsi qu'un autre membre de l'équipe de recherche,

formed a company

avons fondé une compagnie

to accelerate the rate of progress

pour accélérer le taux de progression

and the race to manufacture product.

et la course au produit manufacturé.

So today at LMBC,

Alors aujourd'hui chez LMBC,

we're building cells 16 inches in diameter

nous construisons des piles de 16 pouces de diamètre

with a capacity of one kilowatt-hour --

avec une capacité de un kilowatt-heure

1,000 times the capacity

— 1 000 fois la capacité

of that initial shotglass cell.

du shooter d'origine —

We call that the pizza.

Nous l'appelons la pizza.

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

Et nous avons maintenant une pile de quatre kilowatt-heure dans les plans.

It's going to be 36 inches in diameter.

Elle aura 36 pouces de diamètre.

We call that the bistro table,

Nous l'appelons la table de bistro,

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

mais elle n'est pas encore prête pour être présentée publiquement.

And one variant of the technology

Et une variante de la technologie

has us stacking these bistro tabletops into modules,

nous fait mettre ces tables de bistro en modules

aggregating the modules into a giant battery

en les rassemblant en modules dans une pile géante

that fits in a 40-foot shipping container

qui remplit un conteneur de 40 pieds

for placement in the field.

pour placement à l'extérieur.

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

Et la capacité nominale du système est de deux mégawatts-heures

two million watt-hours.

— deux millions de watt-heure —

That's enough energy

C'est l'énergie suffisante

to meet the daily electrical needs

pour rencontrer les besoins journaliers

of 200 American households.

de 200 foyers américains.

So here you have it, grid-level storage:

Alors je vous le présente, le stockage en réseau:

silent, emissions-free,

silencieux, sans émissions polluantes,

no moving parts,

sans parties mobiles,

remotely controlled,

contrôlé à distance,

designed to the market price point

et conçu pour rencontrer le prix du marché

without subsidy.

sans subvention.

So what have we learned from all this?

Qu'avons-nous appris de cette expérience?

(Applause)

(Applaudissements)

So what have we learned from all this?

Qu'avons-nous appris de cette expérience?

Let me share with you

Laissez-moi partager avec vous

some of the surprises, the heterodoxies.

quelques surprises, les anticonformismes.

They lie beyond the visible.

Elles se cachent derrière le visible.

Temperature:

La température:

Conventional wisdom says set it low,

La sagesse nous dit : laissez-la basse,

at or near room temperature,

près de la température de la pièce,

and then install a control system to keep it there.

et ensuite installer un système de contrôle pour qu'elle y reste.

Avoid thermal runaway.

Évitez l'emballement thermique.

Liquid metal battery is designed to operate at elevated temperature

La pile au métal liquide est conçue pour fonctionner à haute température

with minimum regulation.

avec un contrôle minimal.

Our battery can handle the very high temperature rises

Notre pile peut supporter les grandes hausses de température

that come from current surges.

qui proviennent des pointes de la demande actuelle.

Scaling: Conventional wisdom says

Extensible: La sagesse nous dicte

reduce cost by producing many.

de réduire les coûts en produisant beaucoup.

Liquid metal battery is designed to reduce cost

La pile au métal liquide est conçue pour réduire les coûts

by producing fewer, but they'll be larger.

en en produisant peu, mais de plus grandes.

And finally, human resources:

Et finalement, les ressources humaines:

Conventional wisdom says

La sagesse dicte

hire battery experts,

qu'il faut embaucher des experts des piles,

seasoned professionals,

des professionnels chevronnés,

who can draw upon their vast experience and knowledge.

qui peuvent compter sur leur expérience et leur savoir.

To develop liquid metal battery,

Pour développer la pile au métal liquide,

I hired students and post-docs and mentored them.

j'ai embauché un étudiant et des post-doctorants

In a battery,

et je leur ai montré. Dans une pile,

I strive to maximize electrical potential;

j'essaie de maximiser le potentiel électrique;

when mentoring,

lorsque je mentore,

I strive to maximize human potential.

j'essaie de maximiser le potentiel humain.

So you see,

Alors vous voyez,

the liquid metal battery story

l'histoire de la pile au métal liquide

is more than an account

est plus qu'un récit

of inventing technology,

sur le développement des technologies,

it's a blueprint

c'est un plan

for inventing inventors, full-spectrum.

pour inventer des inventeurs, de tous les domaines.

(Applause)

(Applaudissements)