Bill Gross: Great ideas for finding new energy

מתרגם: Shlomo Adam מבקר: Gad Amit

Right when I was 15 was when I first got interested in solar energy.

כבר בגיל 15 התחלתי להתעניין באנרגיה סולרית.

עברנו מפורט לי שבניו-ג'רזי לקליפורניה,

My family had moved from Fort Lee, New Jersey to California,

from the snow to lots of heat, and gas lines.

עברנו משלג להרבה חום ולצינורות נפט.

There was gas rationing in 1973.

ב-1973 הונהגה הקצבת דלק.

The energy crisis was in full bore.

משבר האנרגיה היה בעיצומו.

I started reading "Popular Science" magazine,

התחלתי לקרוא את כתב-העת "מדע פופולרי",

and I got really excited about the potential of solar energy

ומאד התלהבתי מפוטנציאל השימוש באנרגיית השמש לפתרון המשבר.

to try and solve that crisis.

I had just taken trigonometry in high school,

בדיוק התחלתי ללמוד טריגונומטריה בביה"ס התיכון,

I learned about the parabola

למדתי על הפרבולה ועל יכולתה לרכז קרני אור למוקד אחד.

and how it could concentrate rays of light to a single focus.

זה מאד הלהיב אותי.

That got me very excited.

And I really felt that there would be potential

ובאמת הרגשתי שעשוי להיות כאן פוטנציאל

to build some kind of thing that could concentrate light.

לבנות משהו שיוכל לרכז אור.

So, I started this company called Solar Devices.

אז יסדתי את חברת "מתקנים סולריים".

And this was a company where I built parabolas,

זו היתה חברה שבה בניתי פרבולות,

I took metal shop,

לקחתי מפעל מתכת, ואני זוכר

and I remember walking into metal shop building parabolas and Stirling engines.

שבניתי פרבולות ומנועי סטירלינג במפעל מתכת.

עסקתי בבניית מנוע סטירלינג על המחרטה,

And I was building a Stirling engine over on the lathe,

וכל האופנוענים התקרבו,

and all the motorcycle guys said, "You're building a bong, aren't you?"

ואמרו, "אתה בונה 'באנג' (לעישון חשיש), נכון?"

עניתי, "לא, זה מנוע סטירלינג. באמת."

And I said, "No, it's a Stirling engine." But they didn't believe me.

אבל הם לא האמינו לי.

I sold the plans for this engine

מכרתי את התכניות למנוע ולצלחת האלה להצגה בשער האחורי של "מדע פופולרי".

and for this dish in the back of "Popular Science" magazine,

for four dollars each.

הם שילמו לי עליהם 8 דולר.

And I earned enough money to pay for my first year of Caltech.

והרווחתי די כסף לממן את שנתי הראשונה ב"קאל-טק".

It was a really big excitement for me to get into Caltech.

התרגשתי מאד להתקבל ל"קאל-טק".

בשנתי הראשונה ב"קאל-טק" המשכתי את העסק.

And at my first year at Caltech, I continued the business.

But then, in the second year of Caltech, they started grading.

אך בשנה השניה ב"קאל-טק" התחילו לתת ציונים.

בשנה הראשונה הציון היה עובר/נכשל, אך בשניה החלו הציונים.

The whole first year was pass/fail, but the second year was graded.

לא יכולתי להמשיך לנהל את העסק,

I wasn't able to keep up with the business,

היה עלי להמתין 25 שנה.

and I ended up with a 25-year detour.

חלומי היה להמיר אנרגיה סולרית במחיר סביר מאד,

My dream had been to convert solar energy at a very practical cost,

אבל נאלצתי להמתין עם זה.

but then I had this big detour.

First, the coursework at Caltech.

ראשית, עבודות הבית ב"קאל-טק".

Then, when I graduated from Caltech, the IBM PC came out,

אח"כ, כשסיימתי את "קאל-טק", יצא המחשב האישי של יב"מ

and I got addicted to the IBM PC in 1981.

ב-1981 התמכרתי למחשב האישי של יב"מ

And then in 1983, Lotus 1-2-3 came out,

וב-1983 יצא "לוטוס 1-2-3" והוא שיגע אותי לגמרי.

and I was completely blown away by Lotus 1-2-3.

I began operating my business with 1-2-3, began writing add-ins for 1-2-3,

התחלתי להפעיל את העסק עם 1-2-3, לכתוב לו תוספים,

wrote a natural language interface to 1-2-3.

כתבתי ל-1-2-3 ממשק שפה טבעית.

I started an educational software company after I joined Lotus,

ייסדתי חברת תוכנה לימודית אחרי שהצטרפתי ללוטוס

and then I started Idealab so I could have a roof

וייסדתי את "אידיאלאב",

וכך היה לי גג שתחתיו יכולתי להקים מספר חברות ברצף.

under which I could build multiple companies in succession.

ואז, הרבה יותר מאוחר, ב-2000, ממש לאחרונה,

Much later -- in 2000, very recently -- the new California energy crisis --

משבר האנרגיה החדש בקליפורניה,

what was purported to be a big energy crisis -- was coming.

או מה שהתיימר להיות משבר אנרגיה גדול - התקרב.

ואני ניסיתי לבדוק אם יש דרך לבנות משהו שירוויח מזה

And I was trying to figure out

if we could build something that would capitalize on that

להשגת אנרגיית-גיבוי למקרה שהמשבר אכן יגיע.

and get people backup energy, in case the crisis really came.

התחלתי לבדוק איך נוכל לבנות מערכות-מצברים לגיבוי

And I started looking at how we could build battery backup systems

שייתנו לאנשים 4 שעות, 10 שעות, אפילו יום שלם,

that could give people five hours, 10 hours, maybe even a full day,

או שלושה ימים במונחי גיבוי חשמלי.

or three days' worth of backup power.

אני שמח ששמעתם מוקדם יותר היום

I'm glad you heard earlier today, batteries are unbelievably --

הדחיסות במצברים נמוכה בהרבה, מבחינת אנרגיה, בהשוואה לדלק.

lack density compared to fuel.

So much more energy can be stored with fuel than with batteries.

אפשר לאחסן הרבה יותר אנרגיה בדלק מאשר במצברים.

You'd have to fill your entire parking space of one garage space

תצטרכו למלא את כל מרחב החניה שלכם

just to give yourself four hours of battery backup.

רק כדי לקבל 4 שעות של גיבוי מצברים.

And I concluded, after researching every other technology

לכן הסקתי, אחרי שחקרתי את כל הטכנולוגיות האחרות

שאנו יכולים להיערך לאיחסון אנרגיה -

that we could deploy for storing energy --

- גלגלי-תנופה, פריסות שונות של מצברים -

flywheels, different formulations of batteries --

it just wasn't practical to store energy.

כל אלה פשוט לא פרקטיים לאיחסון אנרגיה.

So what about making energy? Maybe we could make energy.

אז מה עם ייצור אנרגיה? אולי נוכל לייצר אנרגיה?

I tried to figure out -- maybe solar's become attractive.

ניסיתי לבדוק אם האנרגיה הסולרית נעשית אטרקטיבית.

It's been 25 years since I was doing this,

כבר 25 שנה שאני עושה זאת,

let me go back and look at what's been happening with solar cells.

הבה נחזור לאחור ונבדוק מה קרה עם תאים סולריים.

המחיר ירד מ-10 דולר לוואט ל-4 או 5 דולר לוואט,

And the price had gone down from 10 dollars a watt

to about four or five dollars a watt, but it stabilized.

אך הוא התייצב.

And it needed to get much lower to be cost-effective.

והוא היה צריך לרדת יותר מבחינת יחס עלות-תועלת.

התעדכנתי בכל מה שקרה בתחום התאים הסולריים

I studied all the new things that had happened in solar cells,

וניסיתי לחפש דרכים בהן נוכל לחדש

and was looking for ways we could make solar cells more inexpensively.

ולייצר תאים סולריים יותר בזול.

A lot of new things are happening to do that,

קרו הרבה דברים חדשים שאיפשרו זאת,

but fundamentally, the process requires a tremendous amount of energy.

אך ביסודו של דבר התהליך דורש כמות אנרגיה עצומה.

Some people say it takes more energy to make a solar cell

יש האומרים שנחוצה יותר אנרגיה לייצור תא סולרי,

than it will give out in its entire life.

מכל מה שהוא יפיק בכל תקופת חייו.

If we reduce the amount of energy it takes to make the cells,

קיווינו שאם נצמצם את האנרגיה שנחוצה לייצור התאים,

that will become more practical.

זה ייעשה יותר מעשי.

But right now, you pretty much have to take silicon,

אך כרגע, צריך לקחת סיליקון,

put it in an oven at 1600 F for 17 hours, to make the cells.

לחממו 17 שעות ב-1600 מעלות פרנהייט כדי לייצר תאים.

A lot of people are working to try and reduce that,

המון אנשים מנסים בדרכים שונות לצמצם זאת,

but I didn't have anything to contribute.

אך לא היה לי מה לתרום בתחום זה.

So I tried to figure out what other way could we try

אז חיפשתי דרך אחרת לייצר חשמל סולרי ביחס עלות-תועלת טוב.

to make cost-effective solar electricity.

עלה בי רעיון, לרכז את השמש ברפלקטור גדול-

What if we collect the sun with a large reflector --

כמו זה שחשבתי עליו כשהייתי בתיכון -

like I had been thinking about in high school,

ואולי בטכנולוגיה המודרנית נוכל לייצר אוסף זול וגדול יותר,

but maybe with modern technology we could make it cheaper --

לרכז את זה לממיר קטן,

concentrate it to a small converter,

ואז מתקן ההמרה לא יצטרך להיות יקר,

and then the conversion device wouldn't have to be as expensive,

כי הוא הרבה יותר קטן יחסית לתאים סולריים,

because it's much smaller, rather than solar cells,

שצריכים לכסות את כל השטח שממנו רוצים לאסוף שמש.

which have to cover the entire surface that you want to gather sun from.

כעת זה נראה מעשי,

This seemed practical now,

כי המון טכנולוגיות חדשות הופיעו ב-25 השנים מאז בדקתי זאת לאחרונה.

because a lot of new technologies had come in the 25 years

since I had last looked at it.

ראשית כל, היו המון טכניקות ייצור חדשות,

There was a lot of new manufacturing techniques,

שלא לציין מנועים זעירים זולים מאד -

not to mention really cheap miniature motors --

מנועים ללא מברשות, מנועי סרוו, מנועי פסיעה,

brushless motors, servomotors, stepper motors,

כמו במדפסות ובסורקים וכדומה.

that are used in printers and scanners.

כך שזו פריצת דרך.

So, that's a breakthrough.

כמובן, גם מעבדים זעירים זולים

Of course, inexpensive microprocessors

ועוד פריצת דרך חשובה ביותר: אלגוריתמים גנטיים.

and a very important breakthrough -- genetic algorithms.

אלגוריתמים גנטיים, בקיצור נמרץ:

I'll be very short on genetic algorithms.

זו דרך רבת-עוצמה לפתרון בעיות עקשניות בעזרת ברירה טבעית.

It's a powerful way of solving intractable problems using natural selection.

לוקחים בעיה שלא מצליחים למצוא לה פתרון מתמטי טהור,

You take a problem that you can't solve with a pure mathematical answer,

בונים מערכת אבולוציונית שמבצעת הרבה נסיונות ניחוש,

you build an evolutionary system to try multiple tries at guessing,

you add sex --

מוסיפים מין -

where you take half of one solution and half of another

לוקחים חצי של פתרון אחד וחצי של אחר ויוצרים מוטציות חדשות -

and then make new mutations --

ומשתמשים בברירה טבעית לביטול פתרונות לא מוצלחים.

and you use natural selection to kill off not-as-good solutions.

בד"כ, בעזרת אלגוריתם גנטי במחשב של היום

Usually, with a genetic algorithm on a computer today,

with a three gigahertz processor,

ועם מעבד של 3 ג'יגה-הרץ,

you can solve many formerly intractable problems

ניתן לפתור הרבה מאד בעיות

שהיו בעבר בלתי-פתירות, בתוך כמה דקות.

in just a matter of minutes.

So we tried to come up with a way to use genetic algorithms

ניסינו למצוא דרך להשתמש באלגוריתמים גנטיים

to create a new type of concentrator.

כדי ליצור סוג חדש של יחידת ריכוז.

And I'll show you what we came up with.

אראה לכם למה הגענו.

Traditionally, concentrators look like this.

באופן מסורתי, יחידות ריכוז נראות כך.

Those shapes are parabolas.

הצורות האלה הן פרבולות.

הן ממקדות את כל הקרניים המקבילות הנכנסות בנקודה אחת.

They take all the parallel incoming rays and focus it to a single spot.

They have to track the sun,

עליהן לעקוב אחרי השמש, כי עליהן להיות מכוונות ישר אל השמש.

because they have to point directly at the sun.

יש להן בד"כ זווית קליטה של עד מעלה אחת,

They usually have a one degree acceptance angle --

כלומר, שכאשר הן מוסטות ביותר ממעלה,

once they're more than a degree off,

שום קרן שמש לא תפגע במוקד.

none of the sunlight rays will hit the focus.

ניסינו למצוא דרך ליצירת אוסף לא עוקב,

So we tried to come up with a non-tracking collector

אוסף שיוכל לאסוף הרבה יותר ממעלה אחת של אור,

that would gather much more than one degree of light, with no moving parts.

וללא חלקים נעים.

אז יצרנו לשם כך את האלגוריתם הגנטי הזה,

So we created a genetic algorithm to try this out,

יצרנו דגם גדול של מחזיר-אור רב-פנים,

we made a model in Excel of a multisurface reflector,

ואירעה אבולוציה מדהימה, פשוטו כמשמעו,

and an amazing thing evolved, literally,

from trying a billion cycles, a billion different attempts,

מנסיון של מיליארד מחזורים, מיליארד נסיונות שונים,

with a fitness function that defined how can you collect the most light,

עם פונקציית כשירות שקבעה איך לאסוף את מירב האור,

from the most angles, over a day, from the sun.

ממירב הזוויות, ביום אחד מן השמש.

וזו הצורה שהתפתחה.

And this is the shape that evolved.

It's this non-tracking collector with these six tuba-like horns,

זהו אוגר לא-עוקב עם 6 קרניים דמויות-טובה,

and each of them collect light in the following way --

וכל אחת מהן אוספת אור בדרך הבאה -

אם אור השמש פוגע בדיוק כאן,

if the sunlight strikes right here,

it might bounce right to the center, the hot spot, directly,

הוא מוחזר מיד למרכז, ישירות לנקודה החמה,

but if the sun is off axis and comes from the side,

אך אם השמש אינו ישיר ומגיע מן הצד,

הוא עשוי לפגוע בשני מקומות ולבצע שני החזרים.

it might hit two places and take two bounces.

So for direct light, it takes only one bounce,

כך שלאור ישיר נדרש רק החזר אחד,

for off-axis light it might take two,

ולאור מוסט עשויים להידרש שניים,

and for extreme off-axis, it might take three.

ולאור בהסטה קיצונית עשויים להידרש שלושה.

Your efficiency goes down with more bounces,

הנצילות יורדת ככל שמתרבים ההחזרים,

because you lose about 10 percent with each bounce,

כי בכל החזר מאבדים 10%.

but this allowed us to collect light from a plus or minus 25-degree angle.

אך זה מאפשר לנו לאסוף אור מזווית של כ-25 מעלות.

So, about two and a half hours of the day

כך שהצלחנו לאסוף במשך כשעתיים וחצי ביום בעזרת רכיב נייח.

we could collect with a stationary component.

Solar cells collect light for four and a half hours though.

אך תאים סולריים אוספים אור במשך ארבע וחצי שעות.

On an average adjusted day, a solar cell --

ביום ממוצע, תא סולרי, מכיוון שהשמש נעה בשמיים

because the sun's moving across the sky,

the solar cell is going down with a sine wave function of performance

ביצועי התא הסולרי יורדים בפונקציית גל סינוס

בזוויות הבלתי-ישירות.

at the off-axis angles.

It collects about four and a half average hours of sunlight a day.

הוא אוסף במשך כ-4.5 שעות אור-שמש ביום.

אז אפילו כך, שזה נפלא ובלי חלקים נעים,

So even this, although it was great with no moving parts --

ושיכולנו להגיע לטמפרטורות גבוהות, זה לא הספיק.

we could achieve high temperatures -- wasn't enough.

היינו צריכים להתעלות על התאים הסולריים.

We needed to beat solar cells.

אז בדקנו רעיון אחר.

So we took a look at another idea.

We looked at a way to break up a parabola into individual petals that would track.

בדקנו דרך לשבור פרבולה לעלי-כותרת נפרדים שיעקבו.

וכאן אתם רואים 12 עלי-כותרת נפרדים,

So what you see here is 12 separate petals

שכל אחד נשלט ע"י מעבד-זעיר נפרד

that each could be controlled with individual microprocessors

that would only cost a dollar.

שמחירו דולר אחד בלבד.

You can buy a two-megahertz microprocessor for a dollar now.

אפשר היום לקנות מעבד-זעיר של 2 מגה-הרץ בדולר אחד.

And you can buy stepper motors that pretty much never wear out

ואפשר לקנות מנועי-פסיעה שבעצם לעולם לא מתבלים,

because they have no brushes,

מפני שאין בהם מברשות, בדולר אחד.

for a dollar.

So we can control all 12 of these petals for under 50 dollars

אפשר לשלוט בכל 12 עלי הכותרת בפחות מ-50 דולר,

and what this would allow us to do is not have to move the focus any more,

ומבחינתנו זה מבטל את הצורך להזיז את המוקד,

but only move the petals.

אלא להזיז רק את עלי הכותרת.

The whole system would have a much lower profile,

לכל המערכת יהיה פרופיל הרבה יותר נמוך,

but also we could gather sunlight for six and a half to seven hours a day.

ובנוסף, נוכל לאסוף אור-שמש במשך 7-6.5 שעות ביום.

וכעת, משריכזנו את אור השמש,

Now that we have concentrated sunlight,

מה נציב במרכז כדי להמיר את אור השמש לחשמל?

what are we going to put at the center to convert sunlight to electricity?

So we tried to look at all the different heat engines

ניסינו לבדוק כל מיני מנועי-חום שהיו בשימוש בעבר

that have been used in history to convert sunlight or heat to electricity,

כדי לנסות להמיר אור-שמש לחשמל, או חום לחשמל.

And one of the great ones of all time,

ואחד המעולים בכל הזמנים,

James Watt's steam engine of 1788 was a major breakthrough.

מנוע הקיטור של ג'יימס וואט מ-1788, היה פריצת-דרך חשובה.

ג'יימס וואט לא המציא את מנוע הקיטור אלא רק שיפר אותו.

James Watt didn't actually invent the steam engine, he just refined it.

אך השיפורים שלו היו מדהימים.

But his refinements were incredible.

הוא הוסיף מנחי-תנועה-קווית לבוכנות,

He added new linear motion guides to the pistons,

הוסיף מעבה לצינון הקיטור מחוץ לצילינדר,

he added a condenser to cool the steam outside the cylinder,

הפך את המנוע לבעל פעולה כפולה, כך שכוחו הוכפל.

he made the engine double-acting, so it had double the power.

אלו היו פריצות-דרך חשובות.

Those were major breakthroughs. All of the improvements he made --

כולמר, כל השיפורים שהוא הכניס...

and it's justifiable that our measure of energy, the watt,

שיחידת האנרגיה שלנו היום - וואט - קרויה בצדק על שמו.

today is named after him.

So we looked at this engine, and this had some potential.

אז בדקנו את המנוע הזה, והיה בו פוטנציאל מסוים.

מנועי קיטור הם מסוכנים,

Steam engines are dangerous,

and they had tremendous impact on the world --

והיתה להם השפעה עצומה על העולם, כידוע לכם -

industrial revolution and ships and locomotives.

המהפכה התעשייתית, האוניות והקטרים.

אך הם בד"כ טובים כשהם גדולים,

But they're usually good to be large,

so they're not good for distributed power generation.

אך אינם טובים כל-כך בהפקת כוח מפוצלת.

They're also very high-pressure, so they're dangerous.

ויש בהם גם לחץ גבוה מאד, כך שהם מסוכנים.

Another type of engine is the hot air engine.

סוג מנוע אחר הוא מנוע האוויר החם.

And the hot air engine also was not invented by Robert Stirling,

גם מנוע האוויר החם לא הומצא ע"י רוברט סטירלינג,

but Robert Stirling came along in 1816 and radically improved it.

אך רוברט סטירלינג בא ב-1816 ושיפר אותו באורח קיצוני.

This engine, because it was so interesting --

מנוע זה היה מעניין מאד ופעל רק על אוויר, ללא קיטור,

it only worked on air, no steam --

has led to hundreds of creative designs over the years

והוביל למאות עיצובים יצירתיים במשך השנים,

that use the Stirling engine principle.

שניצלו את עקרון מנוע סטירלינג.

But after the Stirling engine, Otto came along,

אבל אחרי מנוע סטירלינג, הגיע אוטו.

and also, he didn't invent the internal combustion engine,

שגם לא המציא את מנוע הבעירה הפנימית אלא רק שכלל אותו.

he just refined it.

הוא הציגו בפריס ב-1867,

He showed it in Paris in 1867, and it was a major achievement

וזה היה הישג עצום

because it brought the power density of the engine way up.

כי הוא העלה בהרבה את דחיסות הכוח של המנוע.

זה איפשר לקבל הרבה יותר כוח בחלל הרבה יותר קטן

You could now get a lot more power in a lot smaller space,

וזה איפשר להשתמש במנוע ליישומים ניידים.

and that allowed the engine to be used for mobile applications.

אז ברגע שיש לכם ניידות,

So, once you have mobility,

you're making a lot of engines because you've got lots of units,

אתם מייצרים המון מנועים כי יש לכם המון יחידות,

as opposed to steam ships or big factories,

לעומת אניות קיטור או מפעלים גדולים, שעבורם לא מייצרים יחידות כה רבות,

so this was the engine that ended up benefiting from mass production

כך שזה המנוע שבסופו של דבר יצא נשכר מן הייצור ההמוני

where all the other engines didn't.

בניגוד לכל יתר המנועים.

So, because it went into mass production,

אז בגלל שהוא נכנס לייצור המוני,

costs were reduced, 100 years of refinement,

המחירים ירדו, 100 שנים של שכלול,

emissions were reduced, tremendous production value.

פליטת הגזים צומצמה, ערך ייצור מצוין.

There have been hundreds of millions of internal combustion engines built,

נבנו מאות מליוני מנועי בעירה פנימית,

compared to thousands of Stirling engines built.

בהשוואה לאלפי מנועי הסטירלינג.

וכמעט שלא בונים כבר הרבה מנועי קיטור קטנים,

And not nearly as many small steam engines being built anymore,

אלא רק גדולים, לעבודות גדולות.

only large ones for big operations.

So after looking at these three, and 47 others,

אחרי שבדקנו את שלושת אלה ו-47 נוספים,

we concluded that the Stirling engine would be the best one to use.

הגענו למסקנה שהכי כדאי לנו להשתמש במנוע סטירלינג.

I want to give you a brief explanation of how we looked at it and how it works.

ברצוני להסביר לכם בקצרה איך בדקנו אותו וכיצד הוא פועל.

So we tried to look at the Stirling engine in a new way,

ניסינו לבדוק את מנוע הסטירלינג בדרך חדשה,

because it was practical --

כי זה היה פרקטי- המשקל כבר לא היווה שיקול.

weight no longer mattered for our application.

מנוע הבעירה הפנימית הצליח בגלל חשיבות נושא המשקל

The internal combustion engine took off because weight mattered,

because you were moving around.

בגלל נושא הניידות.

But if you're trying to generate solar energy in a static place

אך אם מנסים להפיק אנרגיה סולרית במיקום נייח

המשקל לא כל-כך חשוב.

the weight doesn't matter so much.

הדבר השני שגילינו הוא שהנצילות לא חשובה כל-כך

We also discovered that efficiency doesn't matter so much

אם מקור האנרגיה הוא בחינם.

if your energy source is free.

Normally, efficiency is crucial

בד"כ, נושא הנצילות הוא מכריע.

because the fuel cost of your engine over its life

כי עלות הדלק במשך חיי המנוע מגמדת את מחיר המנוע.

dwarfs the cost of the engine.

But if your fuel source is free,

אך אם מקור הדלק הוא בחינם,

then the only thing that matters

אז הדבר היחיד שחשוב הוא מחירו המיידי של המנוע.

is the up-front capital cost of the engine.

אז אינך רוצה להשיג מיטוב של נצילות,

So you don't want to optimize for efficiency,

אלא מיטוב של כוח לדולר.

you want to optimize for power per dollar.

אז הודות לתפנית חדשה זו, לאמת-מידה חדשה זו,

So using that new twist, with the new criteria,

חשבנו שאנו יכולים לבחון מחדש את מנוע הסטירלינג,

we thought we could relook at the Stirling engine,

ולשלב גם אלגוריתמים גנטיים.

and also bring genetic algorithms in.

עקרונית, לרוברט סטירלינג לא קדם גורדון מור

Basically, Robert Stirling didn't have Gordon Moore before him

to get us three gigahertz of processor power.

שיספק לנו 3 ג'יגה-הרץ של כוח עיבוד.

So we took the same genetic algorithm

אז לקחנו את אותו אלגוריתם גנטי בו השתמשנו קודם

that we used earlier to make that concentrator,

כדי ליצור את יחידת הריכוז, מה שלא הצליח לנו,

which didn't work out for us,

כדי לייעל את מנוע הסטירלינג.

to optimize the Stirling engine,

ולהביא את כל התכנון שלו מבחינת גדלים ומידות

and make its design sizes and all of its dimensions

the exact optimum to get the most power per dollar,

לייעול אופטימלי, כדי לקבל את מירב החשמל לדולר,

irrespective of weight, irrespective of size,

בלי להתחשב במשקל, בלי להתחשב בגודל

just to get the most conversion of solar energy,

העיקר להמיר את מירב אנרגיית השמש, כי השמש בחינם.

because the sun is free.

והתהליך שבחרנו - הבה ואראה לכם איך המנוע פועל.

And that's the process we took -- let me show you how the engine works.

מנוע החום הכי פשוט, או מנוע האוויר החם,

The simplest heat engine, or hot air engine, of all time

הוא כזה: לוקחים תיבה, מיכל מתכת, עם בוכנה.

would be this -- take a box, a steel canister, with a piston.

Put a flame under it, the piston moves up.

מדליקים מתחתיו אש, הבוכנה עולה.

Take it off the flame and pour water on it, or let it cool down,

מסירים אותו מהאש ושופכים עליו מים או מניחים לו להצטנן, והבוכנה יורדת.

the piston moves down.

That's a heat engine.

זהו מנוע חום הכי בסיסי שיכול להיות.

That's the most fundamental heat engine you could have.

The problem is the efficiency is one hundredth of one percent,

הבעיה היא שהנצילות היא מאית האחוז.

because you're heating all the metal of the chamber

כי מחממים את כל המתכת של התא

and then cooling all the metal of the chamber each time.

ואחר מקררים את כל המתכת של התא, בכל פעם ופעם.

ומקבלים חשמל רק מהאוויר שמתחמם באותה פעם,

And you're only getting power from the air that's heating at the same time,

אך מבזבזים אנרגיה לצורך חימום וקירור המתכת

but you're wasting energy heating and cooling the metal.

אז למישהו היה רעיון חכם ביותר:

So someone came up with a very clever idea.

במקום לחמם את כל הצילינדר ולקרר את כל הצילינדר,

Instead of heating and cooling the whole cylinder,

מה אם נשים מסוט קטן בפנים -

what about if you put a displacer inside --

משהו קטן שמזיז את האוויר קדימה ואחורה.

a little thing that shuttles the air back and forth.

מניעים את זה למעלה ולמטה בעזרת מעט אנרגיה

You move that up and down with a little bit of energy

אך כעת רק מזיזים את האוויר למטה, לצד החם ולמעלה, לצד הקר,

but now you're only shifting the air down to the hot end and up to the cold end.

למטה, לצד החם ולמעלה, לצד הקר.

So, now you're not alternately heating and cooling the metal, just the air.

אז כעת לא מחממים ומקררים לחילופין את המתכת,

אלא רק מחממים ומקררים לחילופין את האוויר.

That allows you to get the efficiency up

זה מאפשר להעלות את הנצילות ממאית האחוז

from a hundredth of a percent to about two percent.

לכ-2 אחוז.

ואז לרוברט סטירלינג היה הרעיון הגאוני הזה,

And then Robert Stirling came along with this genius idea,

which was, well, I'm still not heating the metal now,

והוא, שעדיין לא מחממים את המתכת,

with this kind of engine,

בסוג מנוע זה, אלא אני עדיין מחמם שוב את כל האוויר.

but I'm still reheating all the air.

אני עדיין מחמם את האוויר בכל פעם ומקרר אותו בכל פעם.

I'm still heating the air every time and cooling the air every time.

מה אם אניח ספוג תרמי באמצע,

What about if I put a thermal sponge in the middle,

in the passageway between where the air has to move between hot and cold?

במעבר, היכן שעל האוויר לנוע כדי לעבור בין חום לקור?

So he made fine wires, and cracked glass,

אז הכנו תיילים דקיקים, שברי זכוכית

and all different kinds of materials to be a heat sponge.

וכל יתר החומרים שיוצרים ספוג-חום.

So when the air pushes up to go from the hot end to the cold end,

אז כשהאוויר נדחף למעלה כדי לעבור מהצד החם לקר

it puts some heat into the sponge.

הוא משאיר קצת חום בספוג.

And then when the air comes back after it's been cooled,

וכשהאוויר חוזר, אחרי שהתקרר, הוא אוסף שוב את החום.

it picks up that heat again.

וכך מנצלים את האנרגיה פי חמש או שש.

So you're reusing your energy five or six times,

and that brings the efficiency up to between 30 and 40 percent.

וזה מעלה את הנצילות עד 30-40 אחוז.

It's a little known, but brilliant, genius invention of Robert Stirling

זו המצאה לא מוכרת, אך מבריקה, של רוברט סטירלינג

that takes the hot air engine from being somewhat impractical --

שהופכת את מנוע האוויר החם ממשהו לא הכי מעשי -

like I found out when I made the real simple version in high school --

כפי שגיליתי כשיצרתי את הגרסה הפשוטה הראשונה בתיכון -

לדבר מעשי ובעל פוטנציאל רב,

to very potentially possible,

once you get the efficiency up,

מרגע שמעלים את הנצילות, אם מתכננים כך שיהיה זול מספיק.

if you can design this to be low enough cost.

כך שהתחלנו באמת לעבוד בכיוון של הוזלת העלות ככל האפשר

So we really set out on a path to try and make the lowest cost possible.

We built a huge mathematical model of how a Stirling engine works.

בנינו דגם מתמטי ענק של אופן פעולת מנוע סטירלינג.

We applied the genetic algorithm.

הוספנו את האלגוריתם הגנטי.

We got the results from that for the optimal engine.

קיבלנו מזה את התוצאות של המנוע המיטבי.

We built engines --

בנינו מנועים- בנינו 100 מנועים שונים בשנתיים האחרונות.

so we built 100 different engines over the last two years.

מדדנו כל אחד, התאמנו מחדש את הדגם למה שמדדנו,

We measured each one, we readjusted the model to what we measured,

וזה הוביל לאבטיפוס הנוכחי.

and then we led that to the current prototype.

זה הוביל למנוע מאד קומפקטי ולא יקר

It led to a very compact, inexpensive engine,

וכך נראה המנוע.

and this is what the engine looks like.

הבה ואראה לכם איך הוא נראה במציאות.

Let me show you what it looks like in real life.

So this is the engine. It's just a small cylinder down here,

אז זהו המנוע.

זה פשוט גליל קטן כאן למטה שבתוכו המחולל וכל החיווט

which holds the generator inside and all the linkage,

and it's the hot cap -- the hot cylinder on the top --

וזו הכיפה החמה - הצילינדר החם למעלה -

this part gets hot, this part is cool,

חלק זה מתחמם, חלק זה קר,

and electricity comes out.

ויוצא מזה חשמל.

The exact converse is also true.

גם ההיפך המדויק נכון.

If you put electricity in, this will get hot and this will get cold,

אם מכניסים חשמל, זה יתחמם וזה יתקרר,

you get refrigeration.

מקבלים קירור.

So it's a complete reversible cycle,

כך שזה מחזור לגמרי הפיך,

a very efficient cycle, and quite a simple thing to make.

מחזור מאד יעיל, ודבר מאד פשוט לייצור.

So now you put the two things together.

עכשיו מחברים את שני הדברים.

לוקחים את המנוע,

So you have the engine.

What if you combine the petals and the engine in the center?

ואם אתם משלבים את עלי-הכותרת עם המנוע שבמרכז,

עלי-הכותרת עוקבים והמנוע מקבל את אור השמש המרוכז,

The petals track and the engine gets the concentrated sunlight,

לוקח את החום הזה והופך אותו לחשמל.

takes that heat and turns it into electricity.

כך נראה האבטיפוס הראשון של המערכת שלנו

This is what the first prototype of our system looked like

יחד עם עלי-הכותרת והמנוע במרכז.

with the petals and the engine in the center.

זהוי ניסוי בחוץ, בשמש,

This is being run out in the sun,

וכעת אני רוצה להראות לכם איך נראה הדבר האמיתי.

and now I want to show you what the actual thing looks like.

(Applause)

(מחיאות כפיים)

Thank you.

תודה רבה.

זאת יחידה בעלת 12 עלי-כותרת

So this is a unit with the 12 petals.

These petals cost about a dollar each --

עלי-כותרת אלה עולים כדולר כ"א -

they're lightweight, injection-molded plastic, aluminized.

קלי-משקל, מפלסטיק מוזרק מחוזק באלומיניום

The mechanism to control each petal is below there,

המנגנון ששולט בכל עלה הוא שם למטה, עם מעבד-זעיר בכל אחד

with a microprocessor on each one.

יש צמדים תרמיים בכל מנוע - חיישנים קטנים

There are thermocouples on the engine --

little sensors that detect the heat when the sunlight strikes them.

שמאתרים את החום כשהשמש פוגעת בהם.

Each petal adjusts itself separately to keep the highest temperature on it.

כל עלה מתכוונן מעצמו כך שהטמפרטורה שעליו תהיה מירבית.

When the sun comes out in the morning, the petals will seek the sun,

כשהשמש זורחת בבוקר, עלי-הכותרת מחפשים את השמש,

find it by searching for the highest temperature.

מוצאים אותה ע"י חיפוש הטמרפטורה הכי גבוהה

כדקה וחצי או שתיים אחרי שהקרניים פוגעות בכיפה החמה

About a minute and a half or two minutes after the rays are striking the hot cap

the engine will be warm enough to start

המנוע חם מספיק כדי להתניע

and then the engine will generate electricity

ואז המנוע יפיק חשמל במשך כשש וחצי שעות ביום -

for about six and a half hours a day --

six and a half to seven hours as the sun moves across the sky.

שש וחצי עד שבע שעות כשהשמש נעה בשמיים

A critical part that we can take advantage of

חלק קריטי שאנו יכולים לנצל

הוא שיש לנו המעבדים הזעירים הזולים האלה

is that we have these inexpensive microprocessors

וכל אחד מעלי-כותרת אלה הוא אוטונומי,

and each of these petals is autonomous,

וכל אחד מהם יודע מתי אין לשמש הגדרת-משתמש.

and each of these petals figures out where the sun is with no user setup.

So you don't have to tell what latitude, longitude you're at,

אז לא צריך לציין באיזה קו רוחב ואורך נמצאים,

לא צריך לציין את זווית השיפוע של הגג,

what your roof slope angle is, or what orientation.

לא צריך לציין את הכיוון.

It doesn't really care.

למערכת לא איכפת מכל זה. היא רק מחפשת את הנקודה הכי חמה,

What it does is it searches to find the hottest spot,

it searches again a half an hour later, a day later, a month later.

היא מחפשת שוב אחרי חצי שעה, מחפשת שוב אחרי יום

ושוב אחרי חודש

It basically figures out where on Earth you are

ובעצם מוצאת את המיקום הגאוגרפי לפי כיוון תנועת השמש

by watching the direction the sun moves,

כך שלא צריך להגדיר לה דבר מהבחינה הזאת.

so you don't have to actually enter anything about that.

The way the unit works is,

היחידה פועלת כך שכשהשמש זורחת המנוע מופעל ומקבלים מכאן חשמל:

when the sun comes out, the engine will start

and you get power out here.

We have AC and DC, get 12 volts DC,

זרם-חילופין, זרם ישר, זרם ישר 12 וולט,

so that could be used for certain applications.

כך שזה יכול לשמש ליישומים מסוימים.

יש לנו כאן ממיר שנותן 117 וולט זרם-חילופין

We have an inverter in there, so you get 117 volts AC.

ומקבלים גם מים חמים.

And you also get hot water. The hot water's optional.

המים החמים הם אופציונאליים.

You don't have to use it, it will cool itself.

אין הכרח להשתמש במים החמים. זה מתקרר בעצמו.

But you can use it to optionally heat hot water

אך יש אפשרות לחמם מים חמים

and that brings the efficiency up even higher

וזה מעלה עוד יותר את הנצילות

because some of the heat that you'd normally be rejecting,

כי חלק מהחום שבד"כ משוחרר

ניתן לנצל כאנרגיה מועילה, אם לבריכה או למים חמים.

you can now use as useful energy, whether it's for a pool or hot water.

הבה ואראה לכם סרטון קצר איך זה נראה בפעולה.

Let me show you a quick movie of what this looks like running.

This is the first test where we took it outside

אז זה הניסוי הראשון שביצענו בחוץ

and each of the petals were individually seeking.

וכל אחד מעלי-הכותרת מחפש באופן עצמאי.

בהתחלה הם נעים בפסיעות גסות,

And what they do is step, very coarsely at first,

and very finely afterward.

ובצורה מאד עדינה בהמשך.

Once they get a temperature reading on the thermocouple

מיד כשבצמד התרמי יש קריאת טמפרטורה שמציינת שהם מצאו את השמש,

indicating they found the sun,

they slow down and do a fine search.

הם מאיטים ומבצעים חיפוש עדין,

Then the petals will move into position, and the engine will start.

ואז כל עלי-הכותרת נעים למקומם והמנוע מופעל.

We've been working on this for the last two years.

עבדנו על זה במשך השנתיים האחרונות.

אנו מאד שמחים על ההתקדמות, אך יש לנו עוד דרך ארוכה,

We're very excited about the progress, we have a long way to go though.

הבה אספר לכם מעט על כך.

This is how we envision it would be in a residential installation:

כך אנו רואים את המערכת בהתקנה ביתית.

you'd probably have more than one unit on your roof.

תהיה לכם ודאי יותר מיחידה אחת על הגג.

זה יכול להיות על הגג, בחצר האחורית או בכל מקום אחר

It could be on your roof, your backyard, or somewhere else.

אין צורך בכמות יחידות כדי לספק חשמל לכל הבית,

You don't have to have enough units to power your entire house,

אתם פשוט חוסכים כסף עם כל יחידה שאתם מוסיפים.

you just save money with each incremental one you add.

So you're still using the grid potentially,

כך שעדיין אפשר להשתמש ברשת החשמל בהתקנה כזו,

in this type of application, to be your backup supply --

כאספקת הגיבוי שלכם-- מובן שאי-אפשר להשתמש בהם בלילה,

of course, you can't use these at night, and you can't use these on cloudy days.

ולא בימים מעוננים.

But by reducing your energy use, pretty much at the peak times --

אך ע"י צמצום השימוש באנרגיה, בעיקר בשעות העומס-

usually when you have your air conditioning on,

בד"כ שהמזגן פועל, או בזמנים דומים -

or other times like that --

this generates the peak power at the peak usage time,

זה מפיק את אספקת השיא בשעות העומס,

so it's very complementary in that sense.

כך שזו מערכת מאד משלימה.

This is how we would envision a residential application.

כך אנו רואים יישום במגורים.

אנו גם רואים בכך פוטנציאל גדול בחוות אנרגיה

We also think there's very big potential for energy farms,

במיוחד בשטחים מרוחקים מוצפי שמש.

especially in remote land where there happens to be a lot of sun.

It's a really good combination of those two factors.

זהו באמת שילוב טוב של שני הגורמים האלה.

It turns out there's a lot of powerful sun all around the world, obviously,

מסתבר שיש המון שמש חזקה בכל העולם,

אך יש מקומות מיוחדים, שבהם התברר שזול יחסית למקם אותם

but in special places

where it happens to be relatively inexpensive to place these

ובהרבה מקומות נוספים שבהם יש כוח-רוח חזק.

and also in many more places where there is high wind power.

So an example of that is, here's the map of the United States.

בתור דוגמה, הנה מפה של ארה"ב

Pretty much everywhere that's not green or blue is a really ideal place,

ולמעשה כל מקום ללא ירוק או כחול הוא אידאלי,

but even the green or blue areas are good,

אך אפילו האזורים הירוקים או הכחולים הם טובים,

just not as good as the places that are red, orange and yellow.

לא כמו האזורים באדום, כתום או צהוב.

אך הנקודה החמה סביב לאס וגאס, עמק המוות ואזור זה

But the hot spot right around Las Vegas and Death Valley is very good.

היא טובה מאד.

And is only affects the payback period,

וכל זה משפיע על משך תקופת החזר ההשקעה,

it doesn't mean that you couldn't use solar energy;

לא שאי אפשר להשתמש באנרגיה סולרית,

אפשר להשתמש בה בכל מקום בעולם.

you could use it anywhere on Earth.

זה רק משפיע על תקופת ההחזר בהשוואה לחשמל מן הרשת.

It just affects the payback period

if you're comparing to grid-supplied electricity.

אך אם אין לכם אספקה מרשת החשמל,

But if you don't have grid-supplied electricity,

אז כל סוגיית החזר ההשקעה שונה לגמרי.

then the question of payback is a different one entirely.

זה פשוט כמה וואטים אתם מקבלים לכל דולר,

It's just how many watts do you get per dollar,

ואיך באפשרותכם להרוויח מהשימוש בחשמל זה

and how could you benefit from that to change your life in some way.

כדי לשנות איכשהו את חייכם.

זוהי מפת ארה"ב.

This is the map of the whole Earth,

זוהי מפת העולם

and you can see a huge swathe in the middle

ושוב, אפשר לראות ריכוז ענק במרכז

where a large part of the population is,

היכן שנמצא חלק גדול מהאוכלוסיה,

there's tremendous chances for solar energy.

ושם יש הזדמנויות אדירות לאנרגיה הסולרית.

And of course, look at Africa.

וכמובן, ראו את אפריקה.

The potential to take advantage of solar energy there is unbelievable,

לא יאומן איזה פוטנציאל יש שם לניצול אנרגיה סולרית,

ואשמח מאד לדבר עוד על מציאת דרכים שנוכל לסייע בכך.

and I'm really excited to talk more about finding ways we can help with that.

אז לסיכום, הייתי אומר

So, in conclusion, I would say my journey has shown me

שהמסע שלי הראה לי שניתן לבחון רעיונות ישנים באור חדש,

that you can revisit old ideas in a new light,

and sometimes ideas that have been discarded in the past

ולעתים, רעיונות שנפסלו בעבר

can be practical now if you apply some new technology or new twists.

יכולים להפוך למעשיים אם מיישמים שיפורים טכנולוגיים או חידושים.

אנו מאמינים שאנו מתקרבים למשהו מאד מעשי וזול.

We believe we're getting very close to something practical and affordable.

לטווח הקצר מטרתנו להקטין בחצי את עלות התאים הסולריים

Our short-term goal for this is to be half the price of solar cells

and our longer-term goal is to be less than a five-year payback.

ולטווח הארוך: להחזיר את ההשקעה בפחות מ-5 שנים

And at less than a five-year payback, this becomes very economic.

והחזר השקעה בפחות מ-5 שנים הופך זאת לכלכלי מאד,

So you don't have to just have a feel-good attitude about energy

כך שאינכם צריכים להסתפק בגישה של תחושה טובה לגבי נושא האנרגיה

to want to have one of these.

כדי לרצות מערכת כזאת: זה פשוט הגיוני מבחינה כלכלית.

It just makes economic sense.

כרגע, תקופת ההחזר של אנרגיה סולרית היא 30-50 שנה.

Right now, solar paybacks are between 30 and 50 years.

If you get it down below five years,

אם זה יורד לפחות מ-5 שנים, אין מה לחשוב על זה

then it's almost a no-brainer because the interest to own it --

כי האינטרס הוא לרכוש - מישהו אחר יממן זאת עבורך,

someone else will finance it for you and you can just make money from day one.

ואתה יכול להתחיל לעשות כסף כבר מהיום הראשון.

זו בעצם המטרה הרצינית שאנו בחברה מכוונים אליה.

So that's our real powerful goal

that we're really shooting for in the company.

Two other things that I learned that were very surprising to me --

למדתי שני דברים נוספים שמאד הפתיעו אותי -

האחד, כמה אנו מתייחסים בקלילות לנושא האנרגיה.

one was how casual we are about energy.

I was walking from the elevator over here,

יצאתי כאן מהמעלית,

and even just looking at the stage right now --

ורק מלהסתכל על הבמה כרגע -

so there's probably 20,500-watt lights right now.

יש כאן אולי 20 פנסי תאורה של 500 וואט.

There's 10,000 watts of light pouring on the stage,

שזה 10,000 וואט תאורה לכיוון הבמה,

one horsepower is 746 watts, at full power.

כוח-סוס אחד הוא 756 וואט, בעוצמה מלאה.

So there's basically 15 horses running at full speed just to keep the stage lit.

אז בעצם יש 15 סוסים שדוהרים בשיא המהירות רק כדי להאיר את הבמה.

Not to mention the 200 horses that are probably running right now

שלא להזכיר את 200 הסוסים שכנראה דוהרים בזה הרגע

כדי שמיזוג האוויר יפעל.

to keep the air-conditioning going.

And it's just amazing,

וזה פשוט מדהים. נכנסים למעלית, ויש בה אור.

walk in the elevator, and there's lights on in the elevator.

מובן שכעת אני מאד רגיש להשארת אור דולק בטעות בבית.

Of course, now I'm very sensitive at home when we leave the lights on by mistake.

אך בכל מקום מסביבנו יש שימוש מתמיד באנרגיה

But, everywhere around us we have insatiable use for energy

כי היא כה זולה.

because it's so cheap.

והיא זולה כי מסבסדים אותנו באנרגיה שהופקה באמצעות מהשמש.

And it's cheap because we've been subsidized by energy

that's been concentrated by the sun.

Basically, oil is solar-energy concentrate.

נפט, ביסודו, הוא אנרגיית שמש מרוכזת.

It's been pounded for a billion years with a lot of energy

הוא נטען במשך מיליארד שנים בהמון אנרגיה

to make it have all that energy contained in it.

ולכן הוא מכיל את כל האנרגיה שלו.

And we don't have a birthright

ולדעתי אין לנו זכות-מלידה סתם לנצלו הכי מהר שאפשר.

to just use that up as fast as we are, I think.

And it would be great if we could make our energy usage renewable,

וזה יהיה נהדר אם נמצא דרך להשתמש באנרגיה מתחדשת,

where as we're using the energy, we're creating it at the same pace,

כך שכאשר נשתמש באנרגיה גם ניצור אותה באותה מהירות,

ואני באמת מקווה שנגיע לכך.

and I really hope we can get there.

Thank you very much, you've been a great audience.

תודה רבה לכם, הייתם קהל נהדר.

(מחיאות כפיים)