Bill Gross: Great ideas for finding new energy

Vertaald door: Rik Delaet Nagekeken door: Bastiaan Schaap

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

Reeds op mijn vijftiende begon ik me voor zonne-energie te interesseren.

Mijn familie was net naar Californië verhuisd

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

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

en zo verhuisden we van de sneeuw naar de zon.

There was gas rationing in 1973.

In 1973 werd brandstof gerantsoeneerd.

The energy crisis was in full bore.

De energiecrisis ging voluit.

I started reading "Popular Science" magazine,

Ik begon "Popular Science Magazine" te lezen,

and I got really excited about the potential of solar energy

en ik werd enthousiast door het idee om met

to try and solve that crisis.

zonne-energie de crisis op te lossen.

I had just taken trigonometry in high school,

Ik kreeg net driehoeksmeting op school

I learned about the parabola

en leerde over de parabool

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

en hoe je hiermee licht kan concentreren.

Dat vond ik geweldig.

That got me very excited.

And I really felt that there would be potential

Ik voelde aan dat er mogelijkheden waren voor

to build some kind of thing that could concentrate light.

een toestel dat licht kon concentreren.

Ik startte een bedrijf: "Solar Devices".

So, I started this company called Solar Devices.

Daar maakte ik parabolische spiegels.

And this was a company where I built parabolas,

I took metal shop,

Ik volgde metaalbewerking en begon

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

parabolische spiegels en Stirling motoren te bouwen.

En terwijl ik bezig was aan een Stirling motor

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

kwamen er 'bikers' -- motorrijders -- rond me staan

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

en vroegen of ik een waterpijp aan het maken was.

Ik zei: "Nee, een Stirling motor. Echt waar."

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

Maar ze geloofden me niet.

I sold the plans for this engine

Ik verkocht de ontwerpen voor deze motor en deze schotel

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

op de achterzijde van Popular Science magazine, voor 4 dollar per stuk.

for four dollars each.

En daarmee verdiende ik genoeg geld om mijn eerste jaar aan Caltech te betalen.

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

Ik vond het buitengewoon aan Caltech te mogen studeren.

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

Tijdens mijn eerste jaar zette ik mijn bedrijf voort.

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

Maar tijdens het tweede jaar werd er gestart met het geven van cijfers.

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

Het hele eerste jaar kregen we voldoende/onvoldoende, maar het tweede jaar cijfers.

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

Het lukte me niet meer mijn bedrijf aan te houden,

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

wat resulteerde in een omweg van 25 jaar.

and I ended up with a 25-year detour.

Het was mijn droom om zonne-energie op een goedkope manier te winnen,

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

maar toen kwam dit lange uitstel.

but then I had this big detour.

First, the coursework at Caltech.

Eerst mijn cursussen in Caltech.

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

Daarna werd ik verslaafd

and I got addicted to the IBM PC in 1981.

aan de IBM PC in 1981.

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

En in 1983 kwam Lotus 1-2-3 op de markt,

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

waar ik ook weer helemaal weg van was.

Ik begon add-ins voor Lotus 1-2-3 te schrijven.

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

Ik schreef een natuurlijke-taalinterface voor 1-2-3.

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

I started an educational software company after I joined Lotus,

Na Lotus startte ik een bedrijf dat software voor het onderwijs maakte.

En toen begon ik met Idealab.

and then I started Idealab so I could have a roof

Dat was een paraplu van waaronder ik meerdere bedrijven opstartte.

under which I could build multiple companies in succession.

En, veel later, begon in 2000 de nieuwe Californische energiecrisis

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

of wat daarvoor moest doorgaan.

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

En ik zocht naar een manier

And I was trying to figure out

if we could build something that would capitalize on that

om iets te maken dat

energie kon opslaan

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

voor het geval de crisis echt zou toeslaan.

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

Ik begon te werken aan batterij back-up systemen

die mensen gedurende langere tijd,

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

tot zelfs voor drie dagen, van energie konden voorzien.

or three days' worth of backup power.

Batterijen hebben vergeleken met benzine

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

een zeer lage energiedensiteit.

lack density compared to fuel.

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

Voor dezelfde massa bevat benzine veel meer energie.

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

Men zou de hele parkeerruimte van een garage moeten gebruiken

om over vier uur energiereserve te beschikken.

just to give yourself four hours of battery backup.

En ik kwam tot het besluit, na elke andere technologie

And I concluded, after researching every other technology

waarmee we energie konden opslaan --

that we could deploy for storing energy --

vliegwielen, allerlei batterijsoorten -- onderzocht te hebben,

flywheels, different formulations of batteries --

it just wasn't practical to store energy.

dat het praktisch niet mogelijk was om energie op te slaan.

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

En hoe zat het dan met de energieproductie?

Misschien konden we wel energie maken.

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

Misschien was zonne-energie aantrekkelijker geworden.

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

Het was voor mij 25 jaar geleden dat ik mij ermee bezig hield.

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

Wat was er ondertussen veranderd?

De prijs was van 10 dollar per watt naar 4 à 5 dollar per watt gezakt,

And the price had gone down from 10 dollars a watt

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

maar had zich inmiddels gestabiliseerd.

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

Om echt kosteneffectief te worden moest hij nog een heel eind zakken.

Ik bestudeerde alle nieuwigheden op dat gebied

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

en zocht naar andere manieren om te innoveren

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

en zonnecellen goedkoper te maken.

A lot of new things are happening to do that,

Daartoe zijn er vele mogelijkheden,

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

maar de productie blijft immense hoeveelheden energie vereisen.

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

Sommigen zeggen zelfs dat het meer energie kost om een zonnecel

than it will give out in its entire life.

te maken dan dat ze in haar hele levensloop zal opbrengen.

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

Als we erin slagen die hoeveelheid energie omlaag te brengen

that will become more practical.

dan zullen ze praktischer worden.

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

Maar nu moet je daarvoor silicium

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

gedurende 17 uur op 900 °C houden.

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

Veel wetenschappers proberen dat te verminderen,

but I didn't have anything to contribute.

maar op dat gebied had ik niks tot te voegen.

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

Dus zocht ik naar een andere manier om zonne-energie rendabeler te maken.

to make cost-effective solar electricity.

Wat als we nu eens de zonnestraling met een grote collector zouden opvangen,

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

zoals ik indertijd op de middelbare school had bedacht

like I had been thinking about in high school,

en misschien konden we nu wel een veel grotere collector maken

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

en dat licht op een kleine omvormer concentreren

concentrate it to a small converter,

waardoor het apparaat veel goedkoper kan worden,

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

omdat het dan kleiner is vergeleken met zonnecellen.

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

Die namelijk dezelfde oppervlakte moeten bedekken als waar het zonlicht op valt.

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

Dit leek me nu haalbaar,

This seemed practical now,

omdat er veel nieuwe technologieën tot ontwikkeling kwamen.

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

since I had last looked at it.

Nieuwe fabricagemethoden,

There was a lot of new manufacturing techniques,

en vooral echt goedkope miniatuur motoren --

not to mention really cheap miniature motors --

borstelloze motoren, servomotoren, stappenmotoren,

brushless motors, servomotors, stepper motors,

zoals ze werden toegepast in printers, scanners en zo.

that are used in printers and scanners.

Dat was een doorbraak.

So, that's a breakthrough.

Of course, inexpensive microprocessors

En natuurlijk ook goedkope microprocessoren

and a very important breakthrough -- genetic algorithms.

en nog belangrijker: genetische algoritmen.

Daar moet ik even iets over zeggen.

I'll be very short on genetic algorithms.

Je kan er moeilijke problemen door natuurlijke selectie mee oplossen.

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

Men pakt er problemen mee aan die niet zuiver wiskundig op te lossen zijn,

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

en bouwt een evolutionair systeem van gissen en missen,

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

je voegt er seks aan toe --

you add sex --

where you take half of one solution and half of another

waarbij je halve oplossingen met elkaar combineert en je maakt nieuwe mutaties --

and then make new mutations --

en je gebruikt natuurlijke selectie om de minder goede oplossingen uit te dunnen.

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

Tegenwoordig kan zo'n programma op een hedendaagse computer

Usually, with a genetic algorithm on a computer today,

met een drie gigahertz processor

with a three gigahertz processor,

vroeger onoplosbare problemen

you can solve many formerly intractable problems

in enkele minuten oplossen.

in just a matter of minutes.

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

Dit gebruikten we om

to create a new type of concentrator.

een nieuw type concentrator te ontwerpen.

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

En ik zal laten zien wat we hebben verzonnen.

Traditionally, concentrators look like this.

Traditionele concentrators zien er zo uit.

Those shapes are parabolas.

Dit zijn parabolen.

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

Ze concentreren parallel invallende stralen naar één punt.

They have to track the sun,

Ze moeten de zon volgen omdat ze recht naar de zon moeten gericht zijn.

because they have to point directly at the sun.

Ze mogen een afwijking van één graad hebben, wat betekent

They usually have a one degree acceptance angle --

dat als ze meer dan één graad afwijken,

once they're more than a degree off,

het zonlicht niet meer op één punt geconcentreerd wordt.

none of the sunlight rays will hit the focus.

We zochten dus naar een collector die de zon niet hoeft te volgen,

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

eentje die meer dan één graad mocht afwijken,

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

zonder bewegende delen.

We ontwierpen een genetisch algoritme om dit uit te proberen

So we created a genetic algorithm to try this out,

en bouwden een model van een reflector met meer oppervlakken,

we made a model in Excel of a multisurface reflector,

en zo ontstond door evolutie, letterlijk evolutie, dit verbazende ding,

and an amazing thing evolved, literally,

na een miljard pogingen,

from trying a billion cycles, a billion different attempts,

met een fitnessfunctie die bepaalde hoe je het meeste licht inving

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

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

vanuit de meeste hoeken gedurende één dag.

En dit is de vorm die daaruit evolueerde.

And this is the shape that evolved.

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

Het is een niet bewegende vorm met zes tuba-achtige hoorns,

en iedere trechter verzamelt licht op de volgende manier --

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

als het licht hier invalt

if the sunlight strikes right here,

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

wordt het recht naar het centrum, de hotspot, weerkaatst,

maar als het licht zijdelings invalt,

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

kan het op twee plaatsen gereflecteerd worden.

it might hit two places and take two bounces.

So for direct light, it takes only one bounce,

Dus voor direct invallend licht één weerkaatsing,

voor schuin invallend licht twee,

for off-axis light it might take two,

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

en voor zeer schuin invallend licht misschien wel drie.

Your efficiency goes down with more bounces,

De efficiëntie zakt met iedere weerkaatsing,

because you lose about 10 percent with each bounce,

omdat je voor elke weerkaatsing 10% verlies hebt.

Maar zo konden we licht binnen een hoek van ongeveer 25° inzamelen.

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

Daarmee konden we per dag gedurende 2,5 uur licht inzamelen.

So, about two and a half hours of the day

we could collect with a stationary component.

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

Maar zonnecellen kunnen dat gedurende 4,5 uur.

On an average adjusted day, a solar cell --

Op een gemiddelde dag varieert het vermogen van een zonnecel --

because the sun's moving across the sky,

omdat de zon door de hemel beweegt --

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

als een sinusfunctie

in de hoeken buiten de as.

at the off-axis angles.

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

Ze verzamelt ongeveer 4,5 uur licht per dag.

Daarom was dit idee, interessant doordat het geen bewegende onderdelen had --

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

we konden er hoge temperaturen mee bereiken -- toch ontoereikend.

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

Het ging erom het beter te doen dan de zonnecellen.

We needed to beat solar cells.

Daarom onderzochten we ook nog een ander idee.

So we took a look at another idea.

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

We zochten een manier om de paraboloïde in aparte, meevolgende bladen op te splitsen.

Hier zien jullie 12 aparte bladen,

So what you see here is 12 separate petals

die door individuele microprocessoren worden aangestuurd

that each could be controlled with individual microprocessors

die elk slechts één dollar kosten.

that would only cost a dollar.

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

Je kan tegenwoordig voor twee dollar een twee megahertz processor kopen.

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

En er zijn praktisch onverslijtbare stappenmotoren te koop

because they have no brushes,

borstelloos, en ook voor één dollar.

for a dollar.

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

We besturen dus al deze bladen voor minder dan 50 dollar

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

en daardoor hoeft de focus niet meer te veranderen,

but only move the petals.

maar alleen de bladen zelf.

The whole system would have a much lower profile,

Het hele systeem was wezenlijk eenvoudiger

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

en we konden bovendien 6,5 uur licht per dag inzamelen.

Nu we beschikken over dat geconcentreerd zonlicht,

Now that we have concentrated sunlight,

wat gaan we nu gebruiken om het om te zetten in elektriciteit?

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

We liepen eens alle mogelijke warmtemachines na die

So we tried to look at all the different heat engines

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

werden gebruikt om zonlicht, of warmte, om te zetten in elektriciteit.

And one of the great ones of all time,

En als een van de knapste ooit was de stoommachine

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

van James Watt uit 1788 baanbrekend.

Eigenlijk had hij ze niet uitgevonden maar verder ontwikkeld.

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

Zijn verbeteringen waren verbluffend.

But his refinements were incredible.

Hij voorzag de zuigers van nieuwe lineaire geleidingen,

He added new linear motion guides to the pistons,

hij voegde een condensor toe om de stoom buiten de cilinder af te koelen,

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

hij maakte de machine dubbelwerkend waardoor het vermogen verdubbelde.

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

Dat waren belangrijke doorbraken.

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

Door al die verbeteringen die hij bedacht

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

is het terecht dat de eenheid van vermogen, de watt, naar hem werd genoemd.

today is named after him.

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

We keken naar deze motor, en vonden dat hij mogelijkheden had.

Maar stoommachines zijn gevaarlijk,

Steam engines are dangerous,

and they had tremendous impact on the world --

en ze hadden, zoals u weet, een geweldige impact op onze wereld -

industrial revolution and ships and locomotives.

de industriële revolutie, schepen en locomotieven.

Maar door hun aard zijn ze omvangrijk

But they're usually good to be large,

so they're not good for distributed power generation.

zodat ze niet erg geschikt zijn voor verdeelde vermogensproductie.

Ook werken ze onder hoge druk, wat ze gevaarlijk maakt.

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

Another type of engine is the hot air engine.

Een ander type machine is de hete-luchtmotor.

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

Ook die werd niet door Robert Stirling uitgevonden,

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

maar hij verbeterde hem in 1816 radicaal.

This engine, because it was so interesting --

Het interessante eraan is dat hij met lucht werkt,

it only worked on air, no steam --

has led to hundreds of creative designs over the years

er ontstonden honderden creatieve ontwerpen,

that use the Stirling engine principle.

die allemaal gebruik maakten van het Stirlingmotorprincipe.

But after the Stirling engine, Otto came along,

Daarna kwam Otto,

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

ook hij heeft de verbrandingsmotor niet uitgevonden, maar wel verder ontwikkeld.

he just refined it.

Hij toonde hem in Parijs in 1867

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

en het was een groot succes,

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

omdat de vermogensdichtheid enorm toenam met deze machine.

Je kon nu veel vermogen krijgen in een kleine ruimte,

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

waardoor mobiele toepassingen mogelijk werden.

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

En zodra je mobiliteit hebt,

So, once you have mobility,

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

kan je er meer van gaan maken omdat je meer plek hebt om ze te bewaren,

as opposed to steam ships or big factories,

in tegenstelling tot stoomschepen en grote fabrieken, waarvan je er niet zoveel kwijt kan.

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

Op die manier kan je profiteren van massaproductie,

where all the other engines didn't.

wat met die andere machines niet mogelijk was.

So, because it went into mass production,

Door de massaproductie

costs were reduced, 100 years of refinement,

konden de kosten dalen en door 100 jaren verfijning

emissions were reduced, tremendous production value.

kon de uitstoot worden verminderd, een grote productiewaarde.

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

Honderden miljoenen verbrandingsmotoren werden gemaakt

vergeleken met duizenden Stirling machines.

compared to thousands of Stirling engines built.

Ook kleine stoommachines worden bijna niet meer gebouwd,

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

alleen hele grote voor grote toepassingen.

only large ones for big operations.

So after looking at these three, and 47 others,

Na onderzoek van deze drie mogelijkheden en nog 47 andere,

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

besloten we dat de Stirlingmotor de beste was.

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

Ik geef jullie een korte uitleg hoe we daartoe kwamen en hoe hij werkt.

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

We probeerden de Stirlingmotor in een nieuw licht te bekijken,

omdat bij deze toepassing gewicht niet meer zo belangrijk was.

because it was practical --

weight no longer mattered for our application.

Voor de verbrandingsmotor was dat wel zo omdat men naar een

The internal combustion engine took off because weight mattered,

lichtgewicht toestel zocht, omdat het tenslotte mee vervoerd moest worden.

because you were moving around.

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

Maar om ter plekke zonne-energie op te wekken

is gewicht minder belangrijk.

the weight doesn't matter so much.

Ook efficiëntie was minder van belang, ontdekten we,

We also discovered that efficiency doesn't matter so much

als de energiebron gratis is.

if your energy source is free.

Normally, efficiency is crucial

Normalerwijze is efficiëntie essentieel,

because the fuel cost of your engine over its life

omdat de brandstofkosten de aanschafkosten veruit overstijgen.

dwarfs the cost of the engine.

But if your fuel source is free,

Als de brandstof echter gratis is

then the only thing that matters

dan zijn alleen de aanschafkosten van belang.

is the up-front capital cost of the engine.

Het komt er dus niet op aan om de efficiëntie te optimaliseren,

So you don't want to optimize for efficiency,

maar wel het vermogen per dollar.

you want to optimize for power per dollar.

Vanuit deze invalshoek konden we

So using that new twist, with the new criteria,

de Stirlingmotor opnieuw bekijken en er

we thought we could relook at the Stirling engine,

ook onze genetische algoritmen op loslaten.

and also bring genetic algorithms in.

Robert Stirling had Gordon Moore niet ter beschikking

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

to get us three gigahertz of processor power.

met drie gigahertz processor vermogen.

So we took the same genetic algorithm

We gebruikten opnieuw dat genetisch algoritme dat we eerder toepasten

that we used earlier to make that concentrator,

om onze concentrator te maken, die voor ons niet voldeed,

which didn't work out for us,

om daarmee de Stirlingmotor te optimaliseren.

to optimize the Stirling engine,

We zochten voor zijn grootte en al zijn dimensies

and make its design sizes and all of its dimensions

het exacte optimum om het meest vermogen per dollar te krijgen,

the exact optimum to get the most power per dollar,

ongeacht het gewicht en ongeacht de grootte,

irrespective of weight, irrespective of size,

just to get the most conversion of solar energy,

om de beste omzetting van zonne-energie te krijgen, omdat de zon voor niks is.

because the sun is free.

Laat me jullie tonen hoe het werkt.

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

De eenvoudigste warmtemachine, of hete-luchtmachine, aller tijden

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

zou er zo uitzien -- neem een stalen cilinder met een zuiger.

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

Put a flame under it, the piston moves up.

Zet er een vlam onder en de zuiger gaat omhoog.

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

Neem de vlam weg en giet er water over of laat het afkoelen en de zuiger daalt.

the piston moves down.

That's a heat engine.

Da's een warmtemachine.

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

De meest eenvoudige mogelijk.

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

Het probleem is dat de efficiëntie maar 0,01 % bedraagt.

because you're heating all the metal of the chamber

Omdat je al dat metaal van de cilinder moet meeverwarmen

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

en afkoelen.

Het gewonnen vermogen komt alleen van de verhitte lucht,

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

de rest van de warmte gaat verloren.

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

Iemand had echter een knap idee:

So someone came up with a very clever idea.

in plaats van de hele cilinder te verwarmen en af te koelen

Instead of heating and cooling the whole cylinder,

plaats je vanbinnen een verdringer --

what about if you put a displacer inside --

een dingetje dat de lucht heen en weer schuift.

a little thing that shuttles the air back and forth.

Je beweegt die op en neer met een beetje energie

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

maar nu schuif je de lucht omlaag naar het warme einde en omhoog naar het koude,

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

dan weer omlaag naar de warme kant en omhoog naar de koude.

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

Nu verwarm en koel je het metaal niet meer,

maar verwarm en koel je alleen maar de lucht.

That allows you to get the efficiency up

Daardoor stijgt de efficiëntie van 0,01 %

from a hundredth of a percent to about two percent.

naar ongeveer 2 %.

En dan kreeg Robert Stirling dat ingenieuze idee

And then Robert Stirling came along with this genius idea,

dat erin bestond dat hij zich realiseerde dat hij nu wel geen metaal meer verhitte

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

with this kind of engine,

maar dat hij nog altijd de lucht telkens opnieuw moest verhitten.

but I'm still reheating all the air.

"Ik verwarm en koel de lucht elke keer weer.

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

Wat als ik nu in het midden een thermische spons zou aanbrengen,

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

waar de lucht telkens door moet passeren?"

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

Uit dunne draden en versplinterd glas en

So he made fine wires, and cracked glass,

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

allerlei andere materialen maakte hij zo'n warmtespons.

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

Als dan de lucht van het warme naar het koude gedeelte gaat

it puts some heat into the sponge.

laat ze wat warmte achter in de spons.

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

En als de lucht dan terugkomt na afgekoeld te zijn

pikt ze die warmte weer op.

it picks up that heat again.

Daardoor hergebruik je die energie vijf tot zes maal,

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

wat de efficiëntie omhoog brengt tot 30 à 40%.

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

Dat is een weinig bekende, maar briljante, uitvinding van Robert Stirling,

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

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

die van de nogal onpraktische warmtemachine -

die ik in zijn primitieve vorm op school leerde kennen -

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

een veelbelovende mogelijkheid maakt, eens dat de efficiëntie

to very potentially possible,

hoog genoeg en de kosten laag genoeg kunnen worden gemaakt.

once you get the efficiency up,

if you can design this to be low enough cost.

We zochten naar minimale productiekosten.

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.

We maakten een uitgebreid model van de werking van een Stirlingmotor.

We pasten een genetisch algoritme toe.

We applied the genetic algorithm.

Met die resultaten vonden we de optimale machine.

We got the results from that for the optimal engine.

We built engines --

In de loop van de laatste twee jaren bouwden we ongeveer 100 machines.

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

We deden daaraan metingen en pasten daarmee onze modellen aan

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

om te komen tot ons huidige prototype.

and then we led that to the current prototype.

Het werd een zeer compacte, goedkope machine.

It led to a very compact, inexpensive engine,

Zo ziet ze eruit.

and this is what the engine looks like.

Laat me jullie het echte model tonen.

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

Hier is de machine.

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

Het is alleen maar een kleine cilinder met een generator en de bedrading

which holds the generator inside and all the linkage,

en hier zie je de warmtekap -- de hete cilinder vanboven --

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

dit wordt warm, dit hier koud,

this part gets hot, this part is cool,

and electricity comes out.

en hier komt de elektriciteit uit.

The exact converse is also true.

Omgekeerd werkt het ook.

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

als je elektriciteit ingeeft dan wordt dit uiteinde heet en dat koud,

je krijgt koeling.

you get refrigeration.

So it's a complete reversible cycle,

Het is een perfect omkeerbare kringloop,

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

en wel een zeer efectieve, en eenvoudig om maken.

Die twee zaken brengen we samen.

So now you put the two things together.

Daar heb je dan de machine,

So you have the engine.

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

en wat gebeurt er als je dit combineert?

De bladen volgen de zon en de machine ontvangt geconcentreerd zonlicht,

The petals track and the engine gets the concentrated sunlight,

en gebruikt die energie om elektriciteit op te wekken.

takes that heat and turns it into electricity.

Zo zag ons eerste prototype eruit

This is what the first prototype of our system looked like

met de bladen en de machine in het midden.

with the petals and the engine in the center.

Het wordt in de zon gezet

This is being run out in the sun,

en nu wil ik jullie het echte ding tonen.

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

(Applause)

(Applaus)

Thank you.

Dank u.

Dit is een eenheid met 12 bladen.

So this is a unit with the 12 petals.

These petals cost about a dollar each --

Deze bladen kosten ongeveer één dollar per stuk --

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

ze zijn van licht, injectiegevormd plastic, gealuminiseerd.

The mechanism to control each petal is below there,

Elk blad wordt door zijn eigen microprocessor bestuurd.

with a microprocessor on each one.

Op de motor zitten thermokoppels - kleine sensoren

There are thermocouples on the engine --

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

die de warmte detecteren als het zonlicht erop valt.

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

Elk blad corrigeert zich onafhankelijk, om de hoogste temperatuur te behouden.

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

Als de zon 's morgens opgaat dan beginnen de bladen de zon te zoeken

find it by searching for the highest temperature.

en vinden ze door de hoogste temperatuur te zoeken.

Na ongeveer twee minuten nadat de stralen de warmtekap bereiken

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

is de motor warm genoeg om te starten

and then the engine will generate electricity

en de motor zal dan zo'n 6,5 uur per dag stroom leveren --

for about six and a half hours a day --

terwijl de zon over de hemel beweegt.

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

Belangrijk hierbij is dat we

A critical part that we can take advantage of

beschikken over die goedkope microprocessoren

is that we have these inexpensive microprocessors

en dat elk van deze bladen autonoom is,

and each of these petals is autonomous,

waardoor elk van deze bladen zelfstandig zijn ideale positie zoekt.

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,

Je hoeft dus geen coördinaten in te geven.

Ook niet de helling van het dak.

what your roof slope angle is, or what orientation.

Je hoeft niet eens de oriëntatie van je huis te kennen.

It doesn't really care.

Daar geeft dit apparaat helemaal niet om.

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

Het zoekt eenvoudigweg naar het heetste punt,

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

zoekt een half uur later nog eens, een dag later nog eens,

een maand later nog eens.

It basically figures out where on Earth you are

In feite zoekt het uit waar je je op aarde bevindt door de beweging van de zon te volgen

by watching the direction the sun moves,

zodat je helemaal niets hoeft in te geven.

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

Het schakelt zich automatisch in

The way the unit works is,

when the sun comes out, the engine will start

als de zon opkomt. Daar komt de stroom ut.

and you get power out here.

We hebben wissel- en gelijkstroom, 12 volt gelijkstroom

We have AC and DC, get 12 volts DC,

so that could be used for certain applications.

die voor bepaalde toepassingen kan worden gebruikt.

Door deze ingebouwde omvormer krijgen we 117 V wisselstroom

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

en ook warm water.

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

Dat laatste is optioneel.

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

Je hoeft het niet te gebruiken, het koelt zichzelf.

But you can use it to optionally heat hot water

Maar als je het gebruikt

and that brings the efficiency up even higher

wordt je efficiëntie uiteraard hoger

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

omdat men die nuttige warmte-energie dan

ook benut, bijvoorbeeld voor een zwembad of voor warm water.

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

Even een film waarbij je dit alles in werking kan zien.

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

Dit was de eerste test buiten

This is the first test where we took it outside

and each of the petals were individually seeking.

en elk blad zoekt naar de beste stand.

Eerst grof, daarna

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

and very finely afterward.

steeds fijner.

Once they get a temperature reading on the thermocouple

Wanneer ze met hun thermokoppel de zon hebben gevonden,

indicating they found the sun,

they slow down and do a fine search.

beginnen ze langzamer aan de fijnregeling.

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

Als alle bladen hun positie hebben ingenomen zal de machine starten.

Hier hebben we de twee laatste jaren aan gewerkt.

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

Alhoewel we zeer enthousiast zijn over onze vooruitgang, hebben we toch nog een lange weg te gaan.

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

Laat me daar wat over vertellen.

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

Hier zien we de installatie op een woonhuis.

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

Je zal er waarschijnlijk meer dan één nodig hebben.

Het kan op je dak, in je achtertuin of nog ergens anders.

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

Je hoeft niet genoeg toestellen te hebben om je hele huis van energie te voorzien,

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

maar met elk bijkomend apparaat bespaar je meer geld.

you just save money with each incremental one you add.

So you're still using the grid potentially,

Je hebt het electriciteitsnet nog altijd nodig

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

al was het maar omdat deze dingen 's nachts geen stroom leveren.

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

Ze werken ook niet op bewolkte dagen.

Maar door de vermindering van het stroomverbruik vooral dan op de piekmomenten -

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

usually when you have your air conditioning on,

als de airco draait of zo -

or other times like that --

dan geeft dit hier piekvermogen op de piekverbruikstijd,

this generates the peak power at the peak usage time,

so it's very complementary in that sense.

zodat het op die manier zeer complementair is.

This is how we would envision a residential application.

Op die manier denken we aan de toepassing voor woonhuizen.

Er is ook een groot potentieel voor energieparken

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

vooral in afgelegen gebieden met veel zonneschijn.

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

Daar heb je dan een prima combinatie van beide factoren.

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

We weten dat er op aarde plaatsen zijn met veel zonneschijn

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

waar het relatief goedkoop zou zijn deze apparaten op te stellen

but in special places

where it happens to be relatively inexpensive to place these

en ook op andere plaatsen met veel windenergie.

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.

Hier een kaart van de Verenigde Staten.

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

Overal waar het niet groen of blauw is is ideaal als locatie,

but even the green or blue areas are good,

maar ook op de groene en blauwe gebieden is het nog rendabel,

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

alleen niet zo rendabel als op de overige plaatsen.

Maar deze plek rond Las Vegas en Death Valley en omgeving

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

is natuurlijk heel erg goed.

And is only affects the payback period,

Dit beïnvloedt allemaal de terugverdientijd,

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

maar dat betekent niet dat je geen zonne-energie kan gebruiken,

you could use it anywhere on Earth.

dat kan overal ter wereld.

It just affects the payback period

Het is alleen van invloed op de terugverdientijd vergeleken met het electriciteitsnet.

if you're comparing to grid-supplied electricity.

Maar waar je niet over een electriciteitsnet beschikt

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

is de kwestie van de terugverdientijd helemaal anders.

then the question of payback is a different one entirely.

Dan gaat het erom hoeveel watt je krijgt per dollar

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

en op welke manier je dat vermogen kan benutten

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

om je leven wat te verbeteren.

Hier een kaart van de Verenigde Staten.

This is the map of the whole Earth,

En hier een kaart van de hele wereld

and you can see a huge swathe in the middle

en weer zie je dat grote gebied in het midden

where a large part of the population is,

waar zich een groot deel van de wereldbevolking bevindt.

there's tremendous chances for solar energy.

Dat houdt enorme beloften in voor zonne-energie.

And of course, look at Africa.

En natuurlijk, Afrika.

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

Ongelooflijk wat je daar aan zonne-energie kan winnen.

Ik droom ervan om daaraan te kunnen werken.

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

Samenvattend kan ik zeggen dat mijn reis

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

heeft aangetoond dat je oude ideeën nieuw leven kan inblazen

that you can revisit old ideas in a new light,

and sometimes ideas that have been discarded in the past

en dat ideeën die in het verleden van tafel werden geveegd

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

toch hun nut kunnen hebben als je ze combineert met nieuwe technologie.

We denken dat we dicht in de buurt zitten van iets praktisch en betaalbaars.

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

Ons doel op korte termijn is half zo duur te zijn als zonnecellen

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

en op lange termijn te komen tot een terugverdienperiode van minder dan vijf jaar.

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

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

Met minder dan vijf jaar terugverdientijd wordt dit allemaal zeer economisch.

Je hoeft dus niet alleen principiële redenen zoals het klimaat te hebben,

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

to want to have one of these.

om een van deze apparaten te willen hebben.

It just makes economic sense.

Het heeft ook economisch zin.

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

Nu is de terugverdientijd nog tussen de 30 en 50 jaar.

If you get it down below five years,

Als je dat tot vijf jaar kan terugbrengen hoef je er bijna niet eens meer over na te denken,

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

alleen maar uit eigenbelang. Als iemand het voor je financiert

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

kan je al vanaf de eerste dag geld verdienen.

Dat is de doelstelling waar we met ons bedrijf op mikken.

So that's our real powerful goal

that we're really shooting for in the company.

Ik heb ook twee dingen geleerd die me erg hebben verwonderd.

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

Het eerste is hoe onnadenkend we met energie omspringen.

one was how casual we are about energy.

Ik kwam van de lift naar hier,

I was walking from the elevator over here,

and even just looking at the stage right now --

en zelfs hier op het toneel rondkijkend -

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

er hangen hier ongeveer 20 vijfhonderd watt lampen.

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

10.000 watt aan licht valt hier op het podium.

one horsepower is 746 watts, at full power.

Eén paardenkracht is 756 watt.

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

Dus: vijftien paarden in galop om dit podium te verlichten.

Om nog niet te spreken van de 200 paarden om de airco

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

aan de gang te houden.

to keep the air-conditioning going.

Ongelooflijk toch dat in de lift het licht niet wordt gedoofd als er niemand is.

And it's just amazing,

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

Ik let er thuis op dat de lichten niet onnodig blijven branden.

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

Overal rondom zien we een onverzadigbaar energieverbruik

But, everywhere around us we have insatiable use for energy

omdat het zo goedkoop is.

because it's so cheap.

En ze is zo goedkoop omdat we gesubsidieerd worden

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

door zonne-energie die voor ons werd opgeslagen.

that's been concentrated by the sun.

In feite is olie geconcentreerde zonne-energie.

Basically, oil is solar-energy concentrate.

Miljarden jaren lang werd het

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

to make it have all that energy contained in it.

in de bodem opgeslagen.

And we don't have a birthright

Dat zo snel opgebruiken is niet ons geboorterecht, denk ik.

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

Het zou fantastisch zijn als we ons energieverbruik hernieuwbaar konden maken,

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

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

zodat we alleen maar die energie benutten die we opvangen.

Ik hoop werkelijk dat we ooit zover zullen geraken.

and I really hope we can get there.

Zeer bedankt, jullie waren een fantastisch publiek.

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

(Applaus)