Donald Sadoway: The missing link to renewable energy

Tłumaczenie: Marta Drabek Korekta: Jaroslaw Danilczuk

The electricity powering the lights in this theater

Prąd zasilający światła w tej sali

was generated just moments ago.

został wytworzony kilka chwil temu.

Because the way things stand today,

Obecna sytuacja

electricity demand must be in constant balance

wymaga, by zapotrzebowanie na elektryczność

with electricity supply.

było w równowadze z dostępnymi zasobami.

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

Jeśli w czasie, który zajęło mi wejście na tę scenę.

some tens of megawatts of wind power

kilkadziesiąt megawatów energii wiatrowej

stopped pouring into the grid,

przestałoby napływać do sieci,

the difference would have to be made up

różnicę trzeba by wyrównać natychmiast

from other generators immediately.

z innych generatorów.

But coal plants, nuclear plants

Jednak elektrownie węglowe i atomowe

can't respond fast enough.

nie mogą zareagować wystarczająco szybko.

A giant battery could.

Mógłby za to ogromny akumulator.

With a giant battery,

Mając do dyspozycji ogromny akumulator,

we'd be able to address the problem of intermittency

rozwiązalibyśmy problem braku ciągłości,

that prevents wind and solar

który sprawia, że energia wiatrowa i słoneczna

from contributing to the grid

nie jest w stanie zasilać sieci

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

tak, jak obecnie węglowa, gazowa i atomowa.

You see, the battery

Akumulator

is the key enabling device here.

to tutaj kluczowe urządzenie.

With it, we could draw electricity from the sun

Mając go, moglibyśmy korzystać z energii słonecznej,

even when the sun doesn't shine.

nawet w okresach, kiedy słońce nie świeci.

And that changes everything.

I to właśnie zmienia wszystko.

Because then renewables

Ponieważ energia odnawialna,

such as wind and solar

jak wiatr i słońce,

come out from the wings,

trafia wtedy z łopat wirnika

here to center stage.

tutaj do samego środka.

Today I want to tell you about such a device.

Chcę dziś opowiedzieć o takim urządzeniu.

It's called the liquid metal battery.

To akumulator z płynnych metali.

It's a new form of energy storage

Jest to nowy sposób magazynowania energii,

that I invented at MIT

który opracowałem na MIT

along with a team of my students

wraz z zespołem studentów

and post-docs.

i doktorantów.

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

Motywem przewodnim tegorocznej Konferencji TED jest Pełne Spektrum.

The OED defines spectrum

OED (Oxford English Dictionary) definiuje spektrum

as "The entire range of wavelengths

jako "Całkowity zakres długości fal

of electromagnetic radiation,

promieniowania elektromagnetycznego,

from the longest radio waves to the shortest gamma rays

od najdłuższych fal radiowych po najkrótsze promienie gamma,

of which the range of visible light

w którym zakres światła widzialnego

is only a small part."

jest tylko małą częścią".

So I'm not here today only to tell you

Dziś opowiem więc nie tylko o tym,

how my team at MIT has drawn out of nature

jak mój zespół na MIT zaczerpnął z natury

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

rozwiązanie jednego z największych problemów ludzkości.

I want to go full spectrum and tell you how,

Chcę w pełnym zakresie przedstawić wam

in the process of developing

jak w trakcie rozwijania

this new technology,

tej nowej technologii,

we've uncovered some surprising heterodoxies

odkryliśmy zaskakująco nietypowe rozwiązania,

that can serve as lessons for innovation,

które teraz mogą służyć jako lekcje innowacji,

ideas worth spreading.

pomysły warte rozpowszechniania.

And you know,

I jeśli mamy przyczynić się do rozwiązania problemów energetycznych naszego kraju

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

I jeśli mamy przyczynić się do rozwiązania problemów energetycznych naszego kraju,

we can't just conserve our way out;

nie możemy osiągnąć tego tylko na drodze oszczędności;

we can't just drill our way out;

nie możemy osiągnąć tego tylko wiertłami;

we can't bomb our way out.

i nie możemy osiągnąć tego tylko bombami.

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

Zrobimy to na stary amerykański sposób,

we're going to invent our way out,

osiągniemy to drogą wynalazku,

working together.

pracując wspólnie.

(Applause)

(Oklaski)

Now let's get started.

No to zaczynajmy.

The battery was invented about 200 years ago

Akumulator został wynaleziony ok. 200 lat temu

by a professor, Alessandro Volta,

przez profesora Alessandro Voltę

at the University of Padua in Italy.

na Uniwersytecie w Padwie we Włoszech.

His invention gave birth to a new field of science,

Jego wynalazek dał początek nowej dziedzinie nauki,

electrochemistry,

elektrochemii,

and new technologies

oraz nowym technologiom

such as electroplating.

jak np. galwanizacji.

Perhaps overlooked,

Prawdopodobnie przeoczonym zostało,

Volta's invention of the battery

że wynalezienie akumulatora przez Voltę

for the first time also

po raz pierwszy także

demonstrated the utility of a professor.

potwierdziło użyteczność profesorów.

(Laughter)

(Śmiech)

Until Volta, nobody could imagine

Do czasów Volty, nikt nie wyobrażał sobie,

a professor could be of any use.

że mógłby być jakikolwiek pożytek z profesora.

Here's the first battery --

Oto pierwszy akumulator,

a stack of coins, zinc and silver,

stos monet, cynk i srebro,

separated by cardboard soaked in brine.

oddzielone tekturą nasiąkniętą solanką.

This is the starting point

To pierwszy krok

for designing a battery --

do stworzenia akumulatora,

two electrodes,

dwie elektrody,

in this case metals of different composition,

w tym przypadku, metale o różnej strukturze,

and an electrolyte,

i elektrolit,

in this case salt dissolved in water.

tu akurat sól rozpuszczona w wodzie.

The science is that simple.

Nauka jest taka prosta.

Admittedly, I've left out a few details.

Wprawdzie pominąłem tu kilka szczegółów.

Now I've taught you

Nauczyłem was już,

that battery science is straightforward

że nauka związana z akumulatorami jest prosta

and the need for grid-level storage

i istnieje potrzeba magazynowania energii na dużą skalę

is compelling,

i istnieje potrzeba magazynowania energii na dużą skalę,

but the fact is

ale prawda jest taka,

that today there is simply no battery technology

że obecnie nie mamy takiej technologii akumulatorów

capable of meeting

która byłaby zdolna sprostać

the demanding performance requirements of the grid --

wymaganiom czynnościowym sieci elektrycznej,

namely uncommonly high power,

a więc: niespotykanie duża moc,

long service lifetime

długa żywotność

and super-low cost.

i super niskie koszty.

We need to think about the problem differently.

Musimy spojrzeć na ten problem inaczej:

We need to think big,

musimy myśleć w kategoriach dużej skali,

we need to think cheap.

a jednocześnie niskich kosztów.

So let's abandon the paradigm

Porzućmy więc typowe podejście

of let's search for the coolest chemistry

polegające na szukaniu najbardziej imponującej chemii

and then hopefully we'll chase down the cost curve

z nadzieją, że uda nam się potem zminimalizować koszty

by just making lots and lots of product.

wciąż zwiększając i zwiększając produkcję.

Instead, let's invent

Zamiast tego, wynajdźmy coś,

to the price point of the electricity market.

kierując się akceptowalną ceną na rynku energii.

So that means

To oznacza,

that certain parts of the periodic table

że pewne części układu okresowego pierwiastków

are axiomatically off-limits.

z zasady nie wchodzą w rachubę.

This battery needs to be made

Ten akumulator musi zostać wykonany

out of earth-abundant elements.

z elementów obficie występujących na Ziemi.

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

Mówię, że jeśli chcesz zrobić coś, co jest tanie jak barszcz,

make it out of dirt --

zrób to z barszczu --

(Laughter)

(Śmiech)

preferably dirt

i to najlepiej

that's locally sourced.

z lokalnie zgromadzonych składników.

And we need to be able to build this thing

Musimy być w stanie zbudować tą rzecz

using simple manufacturing techniques and factories

przy użyciu prostych technik produkcji i fabryk

that don't cost us a fortune.

które nie kosztują zbyt dużo.

So about six years ago,

Około 6 lat temu

I started thinking about this problem.

zacząłem zastanawiać się nad tym problemem.

And in order to adopt a fresh perspective,

Starając się przyjąć świeżą perspektywę,

I sought inspiration from beyond the field of electricity storage.

szukałem inspiracji poza dziedziną magazynowania energii.

In fact, I looked to a technology

Właściwie to przyjrzałem się technologii,

that neither stores nor generates electricity,

która nie ma nic wspólnego ani z magazynowaniem, ani z wytwarzaniem energii elektrycznej,

but instead consumes electricity,

a za to zużywa jej ogromne ilości.

huge amounts of it.

a za to zużywa jej ogromne ilości.

I'm talking about the production of aluminum.

Mam na myśli produkcję aluminium.

The process was invented in 1886

Proces ten został wynaleziony w 1886 r.

by a couple of 22-year-olds --

przez dwójkę 22-latków --

Hall in the United States and Heroult in France.

Halla ze Stanów Zjednoczonych i Heroult z Francji.

And just a few short years following their discovery,

I w ciągu tylko kilku lat od ich odkrycia,

aluminum changed

aluminium,

from a precious metal costing as much as silver

z metalu równie cennego jak srebro, zmieniło się

to a common structural material.

w popularny materiał budowlany.

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

Oto komórka nowoczesnej huty aluminium.

It's about 50 feet wide

Ma ok. 15 m szerokości

and recedes about half a mile --

i ciągnie się przez ok. 800 m --

row after row of cells

rząd za rzędem komórek,

that, inside, resemble Volta's battery,

które w środku przypominają akumulator Volty,

with three important differences.

z trzema istotnymi różnicami.

Volta's battery works at room temperature.

Akumulator Volty pracuje w temperaturze pokojowej.

It's fitted with solid electrodes

Jest zaopatrzony w stałe elektrody

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

i elektrolit w formie roztworu wodnego soli.

The Hall-Heroult cell

Z kolei komórka Halla-Heroulta

operates at high temperature,

pracuje w wysokiej temperaturze,

a temperature high enough

wysokiej na tyle,

that the aluminum metal product is liquid.

że aluminium jako produkt jest metalem płynnym.

The electrolyte

Elektrolitem

is not a solution of salt and water,

nie jest wodny roztwór soli,

but rather salt that's melted.

lecz sól która została stopiona.

It's this combination of liquid metal,

To ta kombinacja płynnego metalu,

molten salt and high temperature

stopionej soli i wysokiej temperatury

that allows us to send high current through this thing.

pozwala nam na przesyłanie przez nie prądu o wysokich natężeniach.

Today, we can produce virgin metal from ore

W dzisiejszych czasach, uzyskanie metali z rud,

at a cost of less than 50 cents a pound.

kosztuje nas nie więcej niż dolara za kilogram.

That's the economic miracle

To cud ekonomiczny

of modern electrometallurgy.

współczesnej elektrometalurgii.

It is this that caught and held my attention

Właśnie to przyciągnęło i skupiło moją uwagę

to the point that I became obsessed with inventing a battery

do tego stopnia, że ogarnęła mnie obsesja na punkcie wynalezienia akumulatora,

that could capture this gigantic economy of scale.

który uchwyciłby tę gigantyczną ekonomię skali.

And I did.

No i udało się.

I made the battery all liquid --

Zbudowałem akumulator w całości w stanie płynnym --

liquid metals for both electrodes

obie elektrody z płynnych metali

and a molten salt for the electrolyte.

i elektrolit ze stopionej soli.

I'll show you how.

Pokażę wam jak.

So I put low-density

Na górze umieściłem płynny metal o małej gęstości,

liquid metal at the top,

Na górze umieściłem płynny metal o małej gęstości,

put a high-density liquid metal at the bottom,

na dole płynny metal o dużej gęstości,

and molten salt in between.

a w środku stopioną sól.

So now,

Pytanie,

how to choose the metals?

jak wybrać właściwe metale?

For me, the design exercise

Dla mnie, każdy projekt

always begins here

zawsze zaczyna się tutaj,

with the periodic table,

na tablicy okresowej pierwiastków,

enunciated by another professor,

ogłoszonej przez kolejnego profesora,

Dimitri Mendeleyev.

Dmitrija Mendelejewa.

Everything we know

Wszystko co znamy

is made of some combination

składa się z jakiejś kombinacji

of what you see depicted here.

tego, co mamy tu przedstawione.

And that includes our own bodies.

Łącznie z naszymi własnymi organizmami.

I recall the very moment one day

Pamiętam dokładnie moment,

when I was searching for a pair of metals

gdy pewnego dnia poszukiwałem pary metali,

that would meet the constraints

która spełniałaby narzucone warunki

of earth abundance,

powszechnego występowania na Ziemi,

different, opposite density

skrajnie różnej gęstości,

and high mutual reactivity.

i wykazywałyby wysoką wzajemną reaktywność.

I felt the thrill of realization

Przeszedł mnie dreszcz ekscytacji,

when I knew I'd come upon the answer.

kiedy uświadomiłem sobie, że znalazłem odpowiedź.

Magnesium for the top layer.

Magnez na górną warstwę.

And antimony

I antymon

for the bottom layer.

na dolną warstwę.

You know, I've got to tell you,

Wiecie, muszę wam powiedzieć,

one of the greatest benefits of being a professor:

że jedną z największych zalet bycia profesorem

colored chalk.

jest kolorowa kreda.

(Laughter)

(Śmiech)

So to produce current,

Więc żeby wytworzyć prąd,

magnesium loses two electrons

magnez traci dwa elektrony

to become magnesium ion,

i staje się jonem magnezu,

which then migrates across the electrolyte,

który z kolei migruje przez elektrolit,

accepts two electrons from the antimony,

przyłącza 2 elektrony od antymonu,

and then mixes with it to form an alloy.

i miesza się z nim tworząc stop.

The electrons go to work

Elektrony idą pracować

in the real world out here,

tutaj, w prawdziwym świecie,

powering our devices.

napędzając nasze urządzenia.

Now to charge the battery,

Żeby naładować akumulator,

we connect a source of electricity.

podłączamy źródło energii elektrycznej.

It could be something like a wind farm.

Może być to np. farma wiatrowa.

And then we reverse the current.

I wtedy odwracamy kierunek prądu.

And this forces magnesium to de-alloy

To zmusza magnez do oddzielenia się

and return to the upper electrode,

i powrotu na górną elektrodę,

restoring the initial constitution of the battery.

tym samym odtwarzając początkowy stan akumulatora.

And the current passing between the electrodes

Przy tym, prąd przepływający między elektrodami

generates enough heat to keep it at temperature.

wytwarza wystarczająco dużo ciepła, by utrzymać wymaganą temperaturę.

It's pretty cool,

Brzmi nieźle,

at least in theory.

przynajmniej teoretycznie.

But does it really work?

Ale czy faktycznie działa?

So what to do next?

Więc jaki jest kolejny krok?

We go to the laboratory.

Idziemy do laboratorium.

Now do I hire seasoned professionals?

I czy zatrudniam doświadczonych profesjonalistów?

No, I hire a student

Nie. Zatrudniam studenta

and mentor him,

i pomagam mu,

teach him how to think about the problem,

uczę go, w jaki sposób podchodzić do problemu,

to see it from my perspective

aby ujrzeć go z mojego punktu widzenia,

and then turn him loose.

i później pozwalam mu pracować samodzielnie.

This is that student, David Bradwell,

To właśnie ten student, David Bradwell,

who, in this image,

który, na tym zdjęciu,

appears to be wondering if this thing will ever work.

wydaje zastanawiać się, czy ten wynalazek w ogóle zadziała.

What I didn't tell David at the time

Nie przyznałem się wtedy Davidowi,

was I myself wasn't convinced it would work.

że sam nie byłem przekonany, że zadziała.

But David's young and he's smart

Ale David jest młody i mądry

and he wants a Ph.D.,

i chce zrobić doktorat

and he proceeds to build --

i kontynuuje pracę...

(Laughter)

(Śmiech)

He proceeds to build

Kontynuuje pracę

the first ever liquid metal battery

nad pierwszym akumulatorem z płynnych metali

of this chemistry.

w dzisiejszej chemii.

And based on David's initial promising results,

I na podstawie obiecujących pierwszych wyników Dawida,

which were paid

które opłacone zostały

with seed funds at MIT,

przez MIT,

I was able to attract major research funding

udało mi się pozyskać dofinansowanie na badania

from the private sector

z sektora prywatnego

and the federal government.

i rządu federalnego.

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

I to pozwoliło mi na zwiększenie mojej grupy do 20 osób,

a mix of graduate students, post-docs

magistrów, doktorantów,

and even some undergraduates.

a nawet licencjatów.

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

I udało mi się zgromadzić naprawdę wspaniałych, wspaniałych ludzi,

people who share my passion

ludzi, którzy dzielą ze mną pasję

for science and service to society,

do nauki i służby społeczeństwu,

not science and service for career building.

a nie nauki dla rozwoju własnej kariery.

And if you ask these people

I jeśli zapytacie któregoś z nich

why they work on liquid metal battery,

dlaczego pracuje nad akumulatorem z płynnych metali,

their answer would hearken back

odpowiedź nasunie wam na myśl

to President Kennedy's remarks

Prezydenta Kennedy'ego

at Rice University in 1962

na Uniwersytecie Rice w 1962 r

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

kiedy mówił -- i nieco pozwalam tu sobie --

"We choose to work on grid-level storage,

"Wybieramy pracę nad magazynowaniem energii sieci elektrycznej,

not because it is easy,

nie dlatego, że jest to zadanie proste,

but because it is hard."

lecz dlatego, że jest trudne."

(Applause)

(Oklaski)

So this is the evolution of the liquid metal battery.

Tak więc wygląda ewolucja akumulatora z płynnych metali.

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

Zaczynamy tu od naszego konia pociągowego - 1-wato-godzinnej komórki.

I called it the shotglass.

Nazwałem ją kielonkiem.

We've operated over 400 of these,

Obsługiwaliśmy ich ponad 400,

perfecting their performance with a plurality of chemistries --

doskonaląc je użyciem różnych kombinacji chemicznych --

not just magnesium and antimony.

nie tylko magnezu i antymonu.

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

W którymś momencie zwiększyliśmy skalę do komórki 20-wato-godzinnej.

I call it the hockey puck.

Nazywam ją krążkiem hokejowym.

And we got the same remarkable results.

I otrzymaliśmy tak samo niezwykłe rezultaty.

And then it was onto the saucer.

I wtedy nadszedł czas na spodek.

That's 200 watt-hours.

To jest 200 wato-godzin.

The technology was proving itself

Technologia wykazywała się

to be robust and scalable.

stabilnością i skalowalnością.

But the pace wasn't fast enough for us.

Ale dla nas, postęp nie był wystarczająco szybki.

So a year and a half ago,

Więc około półtora roku temu,

David and I,

David i ja,

along with another research staff-member,

wraz z jeszcze jednym członkiem grupy badawczej,

formed a company

założyliśmy firmę,

to accelerate the rate of progress

żeby przyspieszyć proces rozwoju

and the race to manufacture product.

w wyścigu do rozpoczęcia produkcji.

So today at LMBC,

Tak więc dzisiaj w LMBC,

we're building cells 16 inches in diameter

budujemy komórki o średnicy 40 cm

with a capacity of one kilowatt-hour --

i pojemności 1 kilowatogodziny --

1,000 times the capacity

1000 razy większej

of that initial shotglass cell.

od tej pierwszej komórki "kielonka".

We call that the pizza.

Nazywamy ją pizzą.

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

A teraz patrzymy już na komórkę o pojemności 4-kilowatogodzin.

It's going to be 36 inches in diameter.

Będzie miała średnicę 91 cm.

We call that the bistro table,

Nazywamy ją stolikiem bistro,

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

ale nie jest jeszcze gotowa do pokazania w wieczornej telewizji.

And one variant of the technology

I jedno z rozwiązań technologicznych, które przewidujemy

has us stacking these bistro tabletops into modules,

zakłada układanie tych blatów stołowych jeden na drugim w moduły,

aggregating the modules into a giant battery

agregację tych modułów w wielki akumulator

that fits in a 40-foot shipping container

który zmieściłby się w 12-metrowym kontenerze spedycyjnym

for placement in the field.

do umieszczenia w terenie.

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

I to ma 2 megawatogodziny pojemności znamionowej --

two million watt-hours.

dwa miliony watogodzin.

That's enough energy

To jest wystarczająca ilość energii

to meet the daily electrical needs

żeby pokryć dzienne zapotrzebowanie

of 200 American households.

200 amerykańskich gospodarstw.

So here you have it, grid-level storage:

Więc proszę - magazynowanie na poziomie sieci elektrycznej,

silent, emissions-free,

ciche, bezemisyjne,

no moving parts,

bez ruchomych części,

remotely controlled,

zdalnie sterowane,

designed to the market price point

zaprojektowane do ceny rynkowej

without subsidy.

bez dotacji.

So what have we learned from all this?

Czego się więc z tego wszystkiego nauczyliśmy?

(Applause)

(Oklaski)

So what have we learned from all this?

Czego się więc z tego wszystkiego nauczyliśmy?

Let me share with you

Pozwólcie, że podzielę się z wami

some of the surprises, the heterodoxies.

niektórymi z niespodzianek i heterodoksji.

They lie beyond the visible.

Kryją się poza tym, co widoczne.

Temperature:

Temperatura:

Conventional wisdom says set it low,

Konwencjonalna mądrość głosi, że trzeba utrzymywać ją na niskim poziomie,

at or near room temperature,

mniej więcej w temperaturze pokojowej,

and then install a control system to keep it there.

instalując systemy kontroli, które ją utrzymają.

Avoid thermal runaway.

Unikajcie ucieczki ciepła.

Liquid metal battery is designed to operate at elevated temperature

Akumulator z płynnych metali jest tak zaprojektowany, aby działać w podwyższonej temperaturze

with minimum regulation.

przy minimalnej regulacji.

Our battery can handle the very high temperature rises

Nasza bateria wytrzyma bardzo duże wzrosty temperatury

that come from current surges.

związane z dużymi skokami napięcia.

Scaling: Conventional wisdom says

Skalowanie: Konwencjonalna mądrość głosi

reduce cost by producing many.

że zwiększając produkcję, minimalizujemy koszty.

Liquid metal battery is designed to reduce cost

Produkcja płynnych akumulatorów będzie niewielka

by producing fewer, but they'll be larger.

ale obniżymy koszty, bo będą one większe.

And finally, human resources:

I w końcu, zasoby ludzkie:

Conventional wisdom says

Konwencjonalna mądrość głosi

hire battery experts,

żę należy zatrudniać ekspertów,

seasoned professionals,

doświadczonych profesjonalistów,

who can draw upon their vast experience and knowledge.

którzy oprą się na swym szerokim doświadczeniu i wiedzy.

To develop liquid metal battery,

Żeby opracować akumulator z płynnych metali,

I hired students and post-docs and mentored them.

zatrudniłem studentów i doktorantów i ich mentorowałem.

In a battery,

W dziedzinie akumulatorów,

I strive to maximize electrical potential;

staram się maksymalizować potencjał elektryczny;

when mentoring,

podczas nauczania,

I strive to maximize human potential.

staram się maksymalizować potencjał ludzki.

So you see,

Więc jak widzicie,

the liquid metal battery story

historia o akumulatorze z płynnych metali

is more than an account

jest nie tylko zapisem

of inventing technology,

wynalazku technologii,

it's a blueprint

lecz także wzorem

for inventing inventors, full-spectrum.

na wynajdywanie wynalazców. Pełne spektrum.

(Applause)

(Oklaski)