Bill Gross: Great ideas for finding new energy

Tłumaczenie: Krzysztof Marciniak Korekta: Marek Kasiak

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

Gdy miałem 15 lat, po raz pierwszy zainteresowałem się energią słoneczną.

Moja rodzina przeniosła się z Fort Lee w stanie New Jersey do Kalifornii

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

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

i zamieniliśmy śnieg na mnóstwo ciepła i ropociągów.

There was gas rationing in 1973.

1973 rok zapamiętałem jako racjonowanie benzyny

The energy crisis was in full bore.

Kryzys energetyczny w pełni.

I started reading "Popular Science" magazine,

Zacząłem czytać "Popular Science",

and I got really excited about the potential of solar energy

kiedy, zafascynowałem się możliwością rozwiązania kryzysu

to try and solve that crisis.

za pomocą energii słonecznej.

I had just taken trigonometry in high school,

Akurat uczyłem się o trygonometrii w liceum

I learned about the parabola

i dowiedziałem się co to jest parabola

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

i jak umożliwia ona koncentrowanie promieni w jednym punkcie.

Zafascynowało mnie to.

That got me very excited.

And I really felt that there would be potential

Naprawdę czułem, że możnaby

to build some kind of thing that could concentrate light.

zbudować coś co skoncentruje światło.

Więc otworzyłem firmę Solar Devices.

So, I started this company called Solar Devices.

To była firma, w której budowałem parabole,

And this was a company where I built parabolas,

I took metal shop,

chodziłem do pracowni mechanicznej

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

i pamiętam że budowałem tam parabole i silniki Stirlinga.

Robiłem jeden na tokarce

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

i ci wszyscy motocykliści podeszli

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

i powiedzieli: "Robisz faję wodną, nie?"

A ja na to: "Nie, to silnik Stirlinga, naprawdę!"

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

Ale mi nie uwierzyli.

I sold the plans for this engine

Sprzedawałem plany silnika i talerza

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

w ogłoszeniach magazynu Popular Science, po cztery dolary.

for four dollars each.

Zarobiłem wystarczająco dużo, żeby zapłacić za pierwszy rok na Caltech.

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

To było niesamowite, dostać się na Caltech.

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

Na pierwszym roku dalej prowadziłem swoją firmę.

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

Ale na drugim roku zaczęli oceniać.

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

Cały pierwszy rok był na zasadzie zaliczył/nie zaliczył, ale na drugim już były oceny.

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

Nie nadążałem z pracą w firmie

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

i skończyłem z 25-letnią przerwą.

and I ended up with a 25-year detour.

Moim marzeniem była zamiana energii słonecznej po rozsądnej cenie,

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

ale wtedy zdarzyła mi się ta wielka przerwa.

but then I had this big detour.

First, the coursework at Caltech.

Najpierw nauka na Caltech.

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

Potem gdy skończyłem Caltech, wyszedł IBM PC

and I got addicted to the IBM PC in 1981.

i uzależniłem się od PC'ta w 1981.

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

Potem w 1983 ukazał się Lotus 1-2-3,

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

i zwariowałem na punkcie Lotus 123.

Zacząłem prowadzić moją firmę z 1-2-3, zacząłem pisać do niego dodatki,

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

napisałem do 1-2-3 interfejs z językiem naturalnym.

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

I started an educational software company after I joined Lotus,

Otworzyłem firmę robiącą oprogramowanie edukacyjne po tym jak dołączyłem do Lotusa.

I wtedy otworzyłem Idealab,

and then I started Idealab so I could have a roof

żeby mieć dach, pod którym mógłbym wybudować kilka firm po kolei.

under which I could build multiple companies in succession.

Potem, dużo dużo później - w 2000-nym, całkiem niedawno, nowy kryzys energetyczny w Kalifornii -

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

albo to co miało uchodzić za wielki kryzys - nadchodziło.

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

I zastanawiałem się, czy jest coś

And I was trying to figure out

if we could build something that would capitalize on that

co moglibyśmy zrobić, żeby na tym zarobić

i dać ludziom energię zapasową

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

na wypadek gdyby kryzys naprawdę przyszedł.

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

Zastanawiałem się jak moglibyśmy budować akumulatorowe systemy zapasowe

które dałyby ludziom 5 godzin, 10, może nawet cały dzień,

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

albo i trzy dni zapasowej mocy.

or three days' worth of backup power.

Cieszę się, że słyszeliście już dzisiaj,

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

że baterie mają niesamowicie niską gęstość energetyczną w porównaniu do paliwa.

lack density compared to fuel.

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

W paliwie można przechować o wiele więcej energii niż w baterii.

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

Trzebaby wypełnić całą przestrzeń w garażu akumulatorami,

żeby mieć energii na zaledwie 4 godziny.

just to give yourself four hours of battery backup.

I postanowiłem, po zbadaniu wszystkich pozostałych technologii,

And I concluded, after researching every other technology

że możnaby wykorzystać do gromadzenia energii

that we could deploy for storing energy --

koła zamachowe, inne formy baterii...

flywheels, different formulations of batteries --

it just wasn't practical to store energy.

Ale przechowywanie energii po prostu było niepraktyczne.

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

A co z wytwarzaniem energii?

Może moglibyśmy ją po prostu wytwarzać?

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

Rozmyślałem o tym - może energia słoneczna będzie dobra?

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

To było 25 lat odkąd się tym zajmowałem,

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

muszę wrócić i jeszcze raz spojrzeć co się dzieje z ogniwami słonecznymi.

I cena zeszła z 10 dolarów za wat do około 4 lub 5 dolarów za wat,

And the price had gone down from 10 dollars a watt

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

ale się ustabilizowała.

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

A powinna być o wiele niższa, żeby była opłacalna.

Przestudiowałem wszystkie nowości w zakresie ogniw słonecznych

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

i szukałem miejsca na innowacje

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

żeby robić ogniwa taniej.

A lot of new things are happening to do that,

Wiele się obecnie dzieje w tym kierunku,

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

ale i tak proces wymaga olbrzymich nakładów energii.

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

Niektórzy nawet twierdzą, że zrobienie ogniwa wymaga więcej energii

than it will give out in its entire life.

niż ono wytworzy przez całe swoje życie.

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

Jeśli udałoby się zmniejszyć energię potrzebną do stworzenia ogniw,

that will become more practical.

stałyby się bardziej praktyczne.

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

Ale obecnie musimy zwykle wziąć krzem,

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

wsadzić do pieca rozgrzanego do 870 stopni Celsjusza na 17 godzin, żeby stworzyc ogniwa.

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

Wielu ludzi próbuje coś z tym zrobić,

but I didn't have anything to contribute.

ale nie miałem nic do ulepszenia w tej dziedzinie.

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

Więc próbowałem znaleźć inny sposób na tanie wytwarzanie prądu ze słońca.

to make cost-effective solar electricity.

I wpadłem na pomysł - co jeśli skupimy słońce wielkim zwierciadłem -

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

tak jak myślałem gdy byłem w liceum -

like I had been thinking about in high school,

ale może z obecną technologia moglibyśmy wykorzystać tańsze, wielkie zwierciadło,

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

żeby skupić światło na małym konwerterze

concentrate it to a small converter,

i wtedy konwersja nie byłaby taka droga,

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

bo konwerter jest mniejszy niż ogniwa

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

które muszą pokrywać całą powierzchnię z której chcesz zbierać światło.

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

To wydawało się teraz praktyczne,

This seemed practical now,

ponieważ przez te 25 lat pojawiło się wiele nowych technologii.

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

since I had last looked at it.

Po pierwsze było wiele nowych technik produkcji,

There was a lot of new manufacturing techniques,

nie wspominając już o naprawdę tanich miniaturowych silniczkach -

not to mention really cheap miniature motors --

bezszczotkowe, serwomotory, krokowe,

brushless motors, servomotors, stepper motors,

są używane w drukarkach, skanerach itp.

that are used in printers and scanners.

Więc, to jest przełom.

So, that's a breakthrough.

Of course, inexpensive microprocessors

Oczywiście tanie mikroprocesory

and a very important breakthrough -- genetic algorithms.

oraz bardzo ważny przełom - algorytmy genetyczne.

O algorytmach genetycznych będę mówił krótko.

I'll be very short on genetic algorithms.

To bardzo efektywny sposób rozwiązywania trudnych problemów za pomocą doboru naturalnego.

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

Bierzesz problem, którego nie da się rozwiązać samą matematyką,

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

tworzysz ewolucyjny system do zgadywania wielu prób,

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

dodajesz płeć -

you add sex --

where you take half of one solution and half of another

gdzie bierze się połowę jednego rozwiązania, połowę drugiego i robi nowe mutacje -

and then make new mutations --

i używasz doboru naturalnego żeby usunąć nienajlepsze rozwiązania.

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

Zazwyczaj za pomocą algorytmu genetycznego na obecnych komputerach

Usually, with a genetic algorithm on a computer today,

z procesorem 3 gigaherców

with a three gigahertz processor,

można rozwiązać mnóstwo poprzednio trudnych problemów

you can solve many formerly intractable problems

w ciągu kilku minut.

in just a matter of minutes.

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

Próbowaliśmy używać algorytmów genetycznych

to create a new type of concentrator.

do stworzenia nowego rodzaju koncentratora.

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

Pokażę wam do czego doszliśmy.

Traditionally, concentrators look like this.

Tradycyjnie, koncentratory wyglądają w ten sposób.

Those shapes are parabolas.

Te kształty to parabole.

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

Skupiają równoległe promienie w jednym punkcie.

They have to track the sun,

Muszą śledzić słońce, bo muszą być skierowane bezpośrednio na nie.

because they have to point directly at the sun.

Mają zwykle jeden stopień dobroci,

They usually have a one degree acceptance angle --

co oznacza, że gdy są ustawione źle o jeden stopień,

once they're more than a degree off,

żaden z promieni nie trafi w punkt skupienia.

none of the sunlight rays will hit the focus.

Postanowiliśmy zrobić kolektor który nie musi śledzić,

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

taki, który zbierałby światło z więcej niż jednego stopnia,

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

bez ruchomych części.

Stworzyliśmy algorytm genetyczny, żeby to wypróbował,

So we created a genetic algorithm to try this out,

zrobiliśmy w XL model wielopowierzchniowego zwierciadła,

we made a model in Excel of a multisurface reflector,

i niesamowite rzeczy dosłownie wyewoluowały,

and an amazing thing evolved, literally,

z biliona prób

from trying a billion cycles, a billion different attempts,

z funkcją przystosowawczą która określała jak można zebrać najwięcej światła,

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

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

z jak największej ilości kątów, w ciągu dnia, ze słońca.

A to jest kształt, który wyewoluował.

And this is the shape that evolved.

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

To jest właśnie nieśledzący kolektor z tymi sześcioma trąbkami.

Każda z nich zbiera światło w następujący sposób -

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

Jeśli światło uderzy tutaj,

if the sunlight strikes right here,

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

może się odbić bezpośrednio do środka.

Ale jeśli słońce nie jest w osi i dochodzi z boku,

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

może się odbić w dwóch miejscach i wykonać dwa odbicia.

it might hit two places and take two bounces.

So for direct light, it takes only one bounce,

Więc dla światła bezpośredniego jest jedno odbicie,

dla światła z boku będą dwa,

for off-axis light it might take two,

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

a dla dużych kątów mogą być trzy odbicia.

Your efficiency goes down with more bounces,

Wydajność spada wraz z ilością odbić,

because you lose about 10 percent with each bounce,

ponieważ przy każdym traci się około 10 procent energii.

Ale to pozwoiło nam na zbieranie światła z kąta plus-minus 25 stopni.

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

Czyli ze stacjonarnym koncentratorem mogliśmy zebrać dwie i pół godziny z każdego dnia.

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.

Ale ogniwa słoneczne zbierają światło przez cztery i pół godziny.

On an average adjusted day, a solar cell --

Przy przeciętnym dniu, ogniwo słonczne -

because the sun's moving across the sky,

ponieważ słońce porusza się po niebie -

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

ogniwo słoneczne ma sinusoidalny wykres wydajności

przy pochyleniu względem osi.

at the off-axis angles.

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

Więc zbiera średnio cztery i pół godziny światła dziennie.

Więc nawet to, mimo że było super bez ruchomych części -

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

mogliśmy osiągać wysokie temperatury - nie wystarczyło.

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

Musieliśmy być lepsi niż ogniwa słoneczne.

We needed to beat solar cells.

Więc rozważyliśmy inny pomysł.

So we took a look at another idea.

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

Spróbowaliśmy rozbić parabolę na osobne płatki, które by śledziły słońce.

Widzicie tutaj dwanaście osobnych płatków,

So what you see here is 12 separate petals

z których każdy może być kontrolowany osobnym mikroprocesorem

that each could be controlled with individual microprocessors

który kosztuje tylko dolara.

that would only cost a dollar.

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

Za jednego dolara można teraz kupić dwumegahercowy procesor.

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

I można kupić silniki krokowe, które w praktyce się nie zużywają,

because they have no brushes,

bo nie mają szczotek. Za dolara.

for a dollar.

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

Możemy kontrolować wszystkie 12 płatków za poniżej 50 dolarów.

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

A to pozwala nam zamiast przesuwać ciągle punkt skupienia,

but only move the petals.

poruszać tylko płatkami.

The whole system would have a much lower profile,

Cały system może mieć mniejsze rozmiary,

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

ale możemy także zbierać światło przez sześć do siedmiu godzin dziennie.

Teraz gdy już mamy skupione światło,

Now that we have concentrated sunlight,

co można by umieścić w środku żeby je przerobić na prąd?

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

Sprawdziliśmy różne silniki cieplne używane w różnych czasach

So we tried to look at all the different heat engines

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

żeby przerobić światło lub ciepło na prąd.

And one of the great ones of all time,

Jeden z najlepszych silników wszechczasów,

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

silnik parowy James'a Watt'a z 1788 roku, był dużym przełomem.

James Watt tak naprawdę nie wymyślił silnika parowego, tylko go ulepszył.

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

Ale jego ulepszenia były niesamowite.

But his refinements were incredible.

Dodał nowe liniowe suwnice do tłoków,

He added new linear motion guides to the pistons,

dodał skraplacz, żeby chłodzić parę poza cylindrem,

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

przerobił silnik na dwutaktowy, podwajając moc.

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

To były duże zmiany.

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

Chodzi o te wszystkie ulepszenia, które zrobił -

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

więc nazwanie jednostki energii (wata) jego nazwiskiem jest usprawiedliwione.

today is named after him.

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

Więc sprawdziliśmy jego silnik i miał trochę możliwości.

Silniki parowe są niebezpieczne,

Steam engines are dangerous,

and they had tremendous impact on the world --

i, jak wiecie, miały olbrzymi wpływ na cały świat -

industrial revolution and ships and locomotives.

rewolucja przemysłowa, statki, lokomotywy...

Ale zwykle najlepsze są te duże,

But they're usually good to be large,

so they're not good for distributed power generation.

więc nie są zbyt dobre do rozproszonego wytwarzania prądu.

Ale działają pod wysokim ciśnieniem, więc są niebezpieczne.

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

Another type of engine is the hot air engine.

Innym typem silnika jest silnik na gorące powietrze.

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

I on także nie został wymyślony przez Roberta Stirlinga,

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

ale Robert Stirling w 1816 bardzo go ulepszył.

This engine, because it was so interesting --

Ten silnik był naprawdę interesujący. Ponieważ działał jedynie z powietrzem, bez pary,

it only worked on air, no steam --

has led to hundreds of creative designs over the years

doprowadził do wielu pomysłowych rozwiązań

that use the Stirling engine principle.

wykorzystujących zasadę działania silnika Stirlinga.

But after the Stirling engine, Otto came along,

Po silniku Stirlinga był Otto,

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

i on także nie wymyślił silnika spalinowego, po prostu go ulepszył.

he just refined it.

Pokazał go w Paryżu w 1867,

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

i to było duże osiągnięcie

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

bo gęstość mocy silnika była o wiele wyższa.

Można było teraz uzyskac o wiele więcej mocy z mniejszej przestrzeni

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

a to pozwoliło na używanie silnika w zastosowaniach mobilnych.

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

Więc, jak już ma się mobilność,

So, once you have mobility,

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

robi się wiele silników ponieważ masz wiele jednostek,

as opposed to steam ships or big factories,

w przeciwieństwie do statków parowych lub fabryk, gdzie nie ma tak dużo jednostek

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

więc to był silnik, który naprawdę zyskał na masowej produkcji

where all the other engines didn't.

gdzie inne silniki nic nie zyskały.

So, because it went into mass production,

Ponieważ wszedł do masowej produkcji,

costs were reduced, 100 years of refinement,

koszty spadły, 100 lat ulepszeń,

emissions were reduced, tremendous production value.

spaliny zostały ograniczone, olbrzymia wartość produkcyjna.

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

Zbudowano setki miliardów silników spalinowych,

w porównaniu do tysięcy silników Stirlinga.

compared to thousands of Stirling engines built.

I nie robiono wielu małych silników parowych,

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

jedynie duże do dużych przedsięwzięć.

only large ones for big operations.

So after looking at these three, and 47 others,

Więc po sprawdzeniu tych trzech i 47 innych,

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

stwierdziliśmy, że silnik Stirlinga byłby najlepszy do naszych celów.

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

Chciałbym pokazać krótki opis jak to sprawdzaliśmy i jak on działa.

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

Próbowaliśmy spojrzeć na silnik Stirlinga w nowy sposób,

ponieważ to było praktyczne, waga nie była tak ważna przy naszym zastosowaniu.

because it was practical --

weight no longer mattered for our application.

Silniki spalinowe przyjęły się, bo waga była ważna,

The internal combustion engine took off because weight mattered,

bo trzeba się było z nimi poruszać.

because you were moving around.

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

Ale jeśli chcesz generować energię słoneczną cały czas w jednym miejscu

waga nie jest aż tak ważna.

the weight doesn't matter so much.

Inną sprawą było odkrycie, że wydajność nie jest ważna,

We also discovered that efficiency doesn't matter so much

jeśli twoja energia jest za darmo.

if your energy source is free.

Normally, efficiency is crucial

Zwykle wydajność jest sprawą kluczową,

because the fuel cost of your engine over its life

ponieważ koszty paliwa są o wiele większe niż koszt silnika w ciągu całego jego życia.

dwarfs the cost of the engine.

But if your fuel source is free,

Ale jeśli twoje paliwo jest za darmo,

then the only thing that matters

jedyną rzeczą która się liczy jest sam koszt stworzenia silnika.

is the up-front capital cost of the engine.

Dlatego nie chcesz optymalizować dla wydajności,

So you don't want to optimize for efficiency,

chcesz optymalizować dla mocy na każdy dolar.

you want to optimize for power per dollar.

Używając tego nowego kryterium,

So using that new twist, with the new criteria,

stwierdziliśmy że moglibyśmy ponownie przyjrzeć się silnikowi Stirlinga

we thought we could relook at the Stirling engine,

i zastosować też algorytmy genetyczne.

and also bring genetic algorithms in.

Robert Stirling nie miał niestety przed sobą Gordona Moore'a

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

to get us three gigahertz of processor power.

który dał nam trzy gigaherce mocy procesora.

So we took the same genetic algorithm

Więc użyliśmy tego samego algorytmu genetycznego co wcześniej

that we used earlier to make that concentrator,

do zrobienia koncentratora, który dla nas nie zadziałał,

which didn't work out for us,

żeby zoptymalizować silnik Stirlinga.

to optimize the Stirling engine,

I żeby dostosować jego wymiary i najważniejsze wielkości

and make its design sizes and all of its dimensions

do najlepszego optimum mocy za dolara,

the exact optimum to get the most power per dollar,

nie ważne jaka waga ani rozmiar,

irrespective of weight, irrespective of size,

just to get the most conversion of solar energy,

żeby skonwertować jak najwięcej energii słonecznej, ponieważ słońce jest za darmo.

because the sun is free.

A teraz pokażę wam jak działa ten silnik.

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

Najprostszy silnik cieplny wszechczasów

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

wyglądałby tak: pudełko, metalowa puszka z tłokiem.

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

Put a flame under it, the piston moves up.

Podłóż płomień, tłok porusza się w górę.

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

Zabierz płomień i polej wodą, lub inaczej ochłodź, tłok porusza się w dół.

the piston moves down.

That's a heat engine.

To jest właśnie silnik cieplny.

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

To jest w zasadzie najbardziej podstawowy silnik cieplny jaki można mieć.

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

Problem jest taki, że wydajność to jedna setna procenta.

because you're heating all the metal of the chamber

Ponieważ ogrzewasz metal cylindra

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

a potem go chłodzisz za każdym razem.

A moc pobierasz tylko z tego powietrza ogrzewanego w tym samym czasie,

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

ale tracisz energię na rozgrzewanie i chłodzenie metalu.

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

Więc ktoś wpadł na bardzo mądry pomysł,

So someone came up with a very clever idea.

żeby - zamiast ogrzewać i chłodzić cały cylinder,

Instead of heating and cooling the whole cylinder,

co jeśli wstawimy tam suwak -

what about if you put a displacer inside --

mały element, który chodzi tam i z powrotem.

a little thing that shuttles the air back and forth.

Można go przesuwać w górę i w dół małą ilością energii,

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

ale teraz tylko przesuwasz powietrze do ciepłego a potem do zimnego końca,

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

do ciepłego i znowu do zimnego końca.

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

Więc teraz nie ogrzewasz i chłodzisz na przemian metalu,

tylko ogrzewasz i chłodzisz powietrze.

That allows you to get the efficiency up

To pozwala na podniesienie wydajności z setnej części procenta

from a hundredth of a percent to about two percent.

do około dwóch procent.

Ale wtedy Robert Stirling wpadł na ten genialny pomysł,

And then Robert Stirling came along with this genius idea,

że teraz co prawda nie ogrzewa się metalu,

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

with this kind of engine,

ale ciągle ponownie ogrzewam całe to powietrze.

but I'm still reheating all the air.

Ciągle je ogrzewam i chłodzę za każdym razem.

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

Co jeśli włożyłbym pomiędzy cieplną gąbkę,

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

w miejscu gdzie powietrze musi się przemieścić pomiędzy ciepłem i zimnem?

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

Więc robił drobne druciki, tłuczone szkło,

So he made fine wires, and cracked glass,

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

i różne inne materiały na swoją gąbkę cieplną.

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

Gdy powietrze porusza się z ciepłego do zimnego końca,

it puts some heat into the sponge.

zostawia część ciepła w gąbce.

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

A gdy powraca po schłodzeniu,

znowu pobiera ciepło.

it picks up that heat again.

Więc używasz ponownie swojej energii pięć do sześciu razy.

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

a to podnosi sprawność do około 30-40 procent.

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

To mało znane, ale genialne rozwiązanie Roberta Stirlinga

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

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

które zmienia silnik na ciepłe powietrze z niezbyt praktycznego -

jak się przekonałem robiąc prostą wersję w liceum -

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

w całkiem praktyczny,

to very potentially possible,

gdy masz wyższą wydajność, jeśli twój projekt jest odpowiednio tani.

once you get the efficiency up,

if you can design this to be low enough cost.

Postanowiliśmy spróbować zrobić jak najtańszy.

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.

Zrobiliśmy olbrzymi matematyczny model działania silnika Stirlinga.

Zastosowaliśmy algorytm genetyczny.

We applied the genetic algorithm.

Dostaliśmy wyniki dla najbardziej optymalnego silnika.

We got the results from that for the optimal engine.

We built engines --

Zbudowaliśmy te silniki - 100 różnych silników w ciągu ostatnich dwóch lat.

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

Sprawdzaliśmy każdy z nich i dostosowywaliśmy model do tego co zmierzyliśmy,

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

i doszliśmy w końcu do obecnego prototypu.

and then we led that to the current prototype.

Doprowadziło to do bardzo małego, taniego silnika.

It led to a very compact, inexpensive engine,

Tak wygląda ten silnik.

and this is what the engine looks like.

Pokażę wam jak wygląda na żywo.

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

Oto ten silnik.

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

To jest jedynie mały cylinder tu na dole, w którym jest generator i połączenia

which holds the generator inside and all the linkage,

a to jest gorący cylinder na górze -

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

ta część robi się gorąca, a ta zimna,

this part gets hot, this part is cool,

and electricity comes out.

i wychodzi elektryczność.

The exact converse is also true.

Dokładne przeciwieństwo także zachodzi.

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

Jeśli włożysz elektryczność, to zrobi się gorące, a to zimne,

masz chłodzenie.

you get refrigeration.

So it's a complete reversible cycle,

Czyli to jest całkowicie odwracalny cykl,

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

bardzo wydajny i całkiem prosty do zrobienia.

Teraz dodajesz do siebie te dwie rzeczy.

So now you put the two things together.

Masz silnik,

So you have the engine.

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

co jeśli połączysz płatki i silnik w środku?

Płatki śledzą słońce a silnik dostaje skupione promienie słoneczne,

The petals track and the engine gets the concentrated sunlight,

pobiera to ciepło i zmienia je w prąd.

takes that heat and turns it into electricity.

Tak wyglądał nasz pierwszy prototyp,

This is what the first prototype of our system looked like

razem z płatkami i silnikiem w środku.

with the petals and the engine in the center.

To działa na słońce,

This is being run out in the sun,

a teraz chcę wam pokazać jak w to wygląda w rzeczywistości.

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

(Applause)

(Aplauz)

Thank you.

Dziękuję.

Oto jednostka z 12 płatkami.

So this is a unit with the 12 petals.

These petals cost about a dollar each --

Każdy z nich kosztuje po dolarze -

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

lekkie, wtryskiwany plastic, pokryty aluminium.

The mechanism to control each petal is below there,

Mechanizm kontrolujący każdy z płatków jest poniżej, z mikroprocesorem na każdym.

with a microprocessor on each one.

Na silniku są termopary - małe czujniki,

There are thermocouples on the engine --

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

które wykrywają ciepło gdy padnie na nie światło słoneczne.

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

Każdy z płatków dostosowuje się oddzielnie żeby utrzymać jak najwyższą temperaturę.

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

Gdy słońce wschodzi, płatki szukają słońca,

find it by searching for the highest temperature.

znajdując je gdy wykryją najwyższą temperaturę.

Około minutę lub dwie po tym gdy słońce padnie na gorący cylinder,

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

silnik będzie wystarczająco nagrzany, żeby wystartować

and then the engine will generate electricity

i będzie generować prąd przez około sześć i pół godziny dziennie -

for about six and a half hours a day --

sześć i pół do siedmu podczas gdy słońce porusza się po niebie.

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

Najważniejszą dla nas rzeczą było to,

A critical part that we can take advantage of

że mamy te naprawdę tanie mikroprocesory

is that we have these inexpensive microprocessors

i każdy z tych płatków jest samodzielny,

and each of these petals is autonomous,

i każdy z nich wykrywa gdzie jest słońce bez interwencji użytkownika.

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,

Więc nie trzeba ustawiac długości i szerokości geograficznej,

nie trzeba ustawiać jaki jest kąt nachylenia dachu,

what your roof slope angle is, or what orientation.

nie trzeba ustawiać kierunku.

It doesn't really care.

Nie przejmuje się tym.

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

On po prostu szuka najgorętszego miejsca,

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

szuka ponownie po pół godziny, szuka ponownie dzień później.

i miesiąc później

It basically figures out where on Earth you are

w zasadzie samodzielnie stwierdza gdzie na ziemi jesteś po prostu patrząc jak przemieszcza się słońce,

by watching the direction the sun moves,

więc nie trzeba tego wprowadzać.

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

Jednostka działa w taki sposób, że gdy wychodzi słońce,

The way the unit works is,

when the sun comes out, the engine will start

silnik się włączy i masz prąd.

and you get power out here.

Mamy zmienny, stały, przy czym stały wytwarza 12V,

We have AC and DC, get 12 volts DC,

so that could be used for certain applications.

więc można byłoby tego używać do pewnych zastosowań.

Mamy inwerter, więc możesz mieć 117 volt prądu zmiennego,

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

masz też ciepłą wodę.

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

Ciepła woda jest opcjonalna.

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

Nie musisz jej używać, samo się schłodzi.

But you can use it to optionally heat hot water

Ale możesz go używac do podgrzewania gorącej wody

and that brings the efficiency up even higher

a to jeszcze bardziej podnosi wydajność,

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

bo część ciepła, które normalnie byłoby wyrzucane,

teraz możesz wykorzystać do basenu lub ciepłej wody.

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

Pokażę wam krótki filmik obrazujący jak to działa.

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

To jest pierwszy test, gdy wzięliśmy go na zewnątrz

This is the first test where we took it outside

and each of the petals were individually seeking.

i każdy z płatków osobno szukał słońca.

Na początku wykonują duże przesunięcia,

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

and very finely afterward.

a potem już tylko drobne.

Once they get a temperature reading on the thermocouple

Gdy już mają na termoparze odczyt sugerujący że znalazły słońce,

indicating they found the sun,

they slow down and do a fine search.

zwalniają i szukają dokładniej,

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

gdy już wszystkie płatki wejdą na pozycję, silnik startuje.

Pracowaliśmy nad tym ostatnie dwa lata.

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

Jesteśmy zadowoleni z postępów, ale przed nami jeszcze długa droga,

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

i opowiem wam o niej troszeczkę.

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

Tak według nas wyglądałoby to zamontowane na domku

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

prawdopodobnie byłaby więcej niż jedna sztuka na dachu.

Mogłaby być na dachu, w ogrodzie lub gdzie indziej.

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

Nie musisz mieć wystarczająco dużo żeby zasilić cały dom,

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

po prostu oszczędzasz pieniądze po dodaniu każdej sztuki.

you just save money with each incremental one you add.

So you're still using the grid potentially,

Więc możesz nadal korzystać z sieci elektrycznej,

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

aby była zasilaniem zapasowym - oczywiście nie da się używać tych silników w nocy,

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

ani w pochmurne dni.

Ale redukując twoje zużycie energii, głównie w czasie szczytu -

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

usually when you have your air conditioning on,

gdy włącza się klimatyzacja lub w podobnych przypadkach -

or other times like that --

ta jednostka generuje najwięcej mocy w czasie największego zużycia,

this generates the peak power at the peak usage time,

so it's very complementary in that sense.

więc bardzo w ten sposób się przydaje.

This is how we would envision a residential application.

Tak według nas wyglądałoby to zamontowane na dachu domu.

Sądzimy, że są tu duże możliwości dla farm energetycznych

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

szczególnie w odległych miejscach, gdzie zdarza się dużo słońca.

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

To jest naprawdę dobre połączenie tych dwóch czynników.

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

Wychodzi na to, że na świecie jest mnóstwo miejsc z dużym nasłonecznieniem,

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

ale w specjalnych miejscach zamontowanie tych jednostek jest bardzo tanie

but in special places

where it happens to be relatively inexpensive to place these

także w wielu miejscach gdzie jest dużo energii wiatrowej.

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.

Na przykład, to jest mapa Stanów Zjednoczonych.

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

W zasadzie wszędzie gdzie nie jest zielone lub niebieskie to idealne miejsce,

but even the green or blue areas are good,

ale nawet zielone i niebieskie miejsca są dobre,

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

ale nie tak dobre jak te czerwone, pomarańczowe i żółte.

Ale to gorące miejsce w okolicach Las Vegas i Doliny Śmierci

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

jest bardzo, bardzo dobre.

And is only affects the payback period,

To wszystko wpływa na okres zwrotu kosztów,

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

Nie oznacza to, że nie mógłbyś korzystać z energii elektrycznej,

you could use it anywhere on Earth.

można z niej korzystać na całej ziemi.

It just affects the payback period

To po prostu wpływa na czas zwrotu kosztów, jeśli porównywać do zasilania z sieci energetycznej.

if you're comparing to grid-supplied electricity.

Ale jeśli nie masz jej nigdzie w pobliżu,

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

cała kwestia zwrotu kosztów nie ma racji bytu.

then the question of payback is a different one entirely.

Zostaje tylko ile watów masz na każdy dolar,

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

i jak mógłbyś wykorzystać tą moc

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

żeby w jakiś sposób zmienić swoje życie.

To jest mapa Stanów Zjednoczonych.

This is the map of the whole Earth,

To jest mapa całej Ziemi

and you can see a huge swathe in the middle

i znowu widać spory kawałek w środku

where a large part of the population is,

gdzie zwykle jest najwięcej ludzi,

there's tremendous chances for solar energy.

jest tam naprawdę dużo możliwości dla energii słonecznej.

And of course, look at Africa.

No i oczywiście spójrzcie na Afrykę.

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

To niewiarygodne ile można tam uzyskać z energii słonecznej,

i jestem podekscytowany, że możemy znaleźć sposoby na wykorzystanie tego.

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

Podsumowując, powiedziałbym,

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

że moje doświadczenia pokazały mi, że można spojrzeć na stare pomysły w nowym świetle,

that you can revisit old ideas in a new light,

and sometimes ideas that have been discarded in the past

i czasami pomysły, które zostały odrzucone

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

mogą być teraz praktyczne, jeśli użyjemy nowych technologii i metod.

Wierzymy, że dochodzimy do czegoś co jest praktyczne i niedrogie.

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

Nasz pierwszy cel, to zrobienie aby ta jednostka kosztowała połowę tego co ogniwa słoneczne

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

a nasz następny cel, to żeby okres zwrotu wynosił mniej niż pięć lat.

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.

Przy zwracaniu się w ciągu poniżej 5 lat, nagle to staje się bardzo ekonomiczne.

Więc nie musisz już tylko mieć dobrego samopoczucia, że oszczędzasz energię,

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

to want to have one of these.

żeby chcieć mieć coś takiego.

It just makes economic sense.

To po prostu ma sens ekonomiczny.

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

W tej chwili okres zwrotu ogniw słonecznych wynosi 30 do 50 lat.

If you get it down below five years,

Jeśli uda się to zmniejszyć do poniżej 5 lat, koszty nie mają znaczenia,

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

ponieważ ktoś inny sfinansuje udziały,

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

a ty możesz po prostu na tym zarabiać od pierwszego dnia.

To jest nasz najważniejszy cel, który próbujemy osiągnąć w naszej firmie.

So that's our real powerful goal

that we're really shooting for in the company.

Dwie inne zaskakujące rzeczy, których się nauczyłem, to

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

jak bardzo spowszedniała nam energia.

one was how casual we are about energy.

Szedłem tutaj z windy,

I was walking from the elevator over here,

and even just looking at the stage right now --

i nawet patrząc teraz na scenę -

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

prawdopodobnie jest tu teraz dwadzieścia 500-watowych świateł.

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

10 tysięcy watów światła oświetla scenę,

one horsepower is 746 watts, at full power.

jeden koń mechaniczny to 756 watów, przy pełnej mocy.

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

Czyli w zasadzie 15 koni biega z pełną prędkością, żeby tylko oświetlić scenę.

Nie wspominając o 200 koniach, które prawdopodobnie gdzieś tam biegają

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

żeby podtrzymywać klimatyzację.

to keep the air-conditioning going.

To niesamowite, wchodzisz do windy, a w środku pali się światło.

And it's just amazing,

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

Oczywiście teraz jestem bardzo uczulony gdy przez przypadek zostawiamy światło włączone w domu.

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

Ale ciągle wokół mamy nienasycony głód energii

But, everywhere around us we have insatiable use for energy

bo jest tak tania.

because it's so cheap.

A jest tania, ponieważ jest subsydiowana

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

przez energię zgromadzoną ze słońca.

that's been concentrated by the sun.

W zasadzie ropa to skoncentrowana energia słoneczna.

Basically, oil is solar-energy concentrate.

Ziemia była bombardowana miliardy lat dużą ilością energii

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

to make it have all that energy contained in it.

żeby zachować całą tą energię w ropie.

And we don't have a birthright

I według mnie nie mamy prawa naturalnego, żeby tak po prostu zużywać ją tak szybko jak to robimy.

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

Byłoby wspaniale, gdybyśmy znaleźli jakiś sposób, żeby nasze zużycie energii było odnawialne,

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,

gdzie używamy energii w takim samym tempie w jakim ją produkujemy,

mam nadzieję że naprawdę do tego dojdziemy.

and I really hope we can get there.

Dziękuję wam bardzo, byliście wspaniałą widownią.

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

(Aplauz)