Donald Sadoway: The missing link to renewable energy

Donald Sadoway: A ligação que falta para a energia renovável

Tradutor: Wanderley Jesus Revisor: Nadja Nathan

The electricity powering the lights in this theater

A eletricidade fornecida às luzes deste teatro

was generated just moments ago.

foi gerada há poucos momentos atrás.

Because the way things stand today,

Pois do jeito como as coisas estão hoje,

electricity demand must be in constant balance

a demanda de eletricidade precisa estar em constante equilíbrio

with electricity supply.

com o fornecimento de eletricidade.

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

Se no tempo que levo para andar aqui no palco,

some tens of megawatts of wind power

algumas dezenas de megawatts de energia eólica

stopped pouring into the grid,

parassem de fornecer a rede energética,

the difference would have to be made up

a diferença teria de ser fornecida

from other generators immediately.

por outros geradores imediatamente.

But coal plants, nuclear plants

Mas usinas de carvão, usinas atômicas

can't respond fast enough.

não respondem com tal velocidade.

A giant battery could.

Uma bateria gigante poderia.

With a giant battery,

Com uma bateria gigante,

we'd be able to address the problem of intermittency

nós poderíamos resolver o problema da intermitência

that prevents wind and solar

que impedem o vento e o sol

from contributing to the grid

de contribuírem com a rede

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

do mesmo modo que o carvão, gás e energia nuclear o fazem hoje.

You see, the battery

Veja, a bateria

is the key enabling device here.

é que permitirá isso.

With it, we could draw electricity from the sun

Com ela, nós poderíamos usar eletricidade solar

even when the sun doesn't shine.

mesmo quando o sol não brilha.

And that changes everything.

E isto muda tudo.

Because then renewables

Pois então as fontes renováveis

such as wind and solar

tais como vento e sol

come out from the wings,

saem da periferia,

here to center stage.

tomam o centro do palco.

Today I want to tell you about such a device.

Hoje quero falar sobre tal dispositivo.

It's called the liquid metal battery.

É chamado de bateria de metal líquido.

It's a new form of energy storage

É uma nova forma de armazenar energia

that I invented at MIT

que inventei no MIT

along with a team of my students

com um grupo de meus estudantes

and post-docs.

e pós-doutorados.

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

O tema deste ano do TED é Todo o Espectro.

The OED defines spectrum

O OED (Dicionário Oxford) define espectro

as "The entire range of wavelengths

como 'Toda a faixa de comprimento de onda

of electromagnetic radiation,

da radiação eletromagnética

from the longest radio waves to the shortest gamma rays

desde as ondas longas de rádio até os pequenos raios gama

of which the range of visible light

do qual a faixa visível

is only a small part."

é apenas uma pequena parte.'

So I'm not here today only to tell you

Então não estou aqui apenas para contar

how my team at MIT has drawn out of nature

como meu grupo no MIT extraiu da natureza

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

uma solução para um dos maiores problemas do mundo.

I want to go full spectrum and tell you how,

Quero usar todo o espectro e contar como,

in the process of developing

no processo de desenvolvimento

this new technology,

desta nova tecnologia,

we've uncovered some surprising heterodoxies

descobrimos algumas surpresas heterodoxas.

that can serve as lessons for innovation,

que podem servir como lições para a inovação,

ideas worth spreading.

ideias que valem a pena difundir.

And you know,

E sabe,

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

se vamos tirar o país fora da atual situação da energia,

we can't just conserve our way out;

não podemos conservar como a única saída;

we can't just drill our way out;

não podemos perfurar como a única saída:

we can't bomb our way out.

não podemos bombardear como a única saída.

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

Faremos do velho jeito americano,

we're going to invent our way out,

vamos inventar a nossa única saída,

working together.

trabalhando juntos.

(Applause)

(Aplausos)

Now let's get started.

Vamos começar.

The battery was invented about 200 years ago

A bateria foi inventada há mais ou menos 200 anos

by a professor, Alessandro Volta,

por um professor, Alessandro Volta,

at the University of Padua in Italy.

na Universidade de Pádua, na Itália.

His invention gave birth to a new field of science,

Sua invenção criou um novo campo da ciência,

electrochemistry,

a eletroquímica,

and new technologies

e novas tecnologias

such as electroplating.

tais como a galvanoplatia.

Perhaps overlooked,

Talvez não notaram,

Volta's invention of the battery

a invenção da bateria por Volta,

for the first time also

pela primeira vez também,

demonstrated the utility of a professor.

demonstrou a utilidade de um professor.

(Laughter)

(Risos)

Until Volta, nobody could imagine

Até Volta, ninguém imaginaria

a professor could be of any use.

que um professor poderia ter serventia.

Here's the first battery --

Aqui está a primeira bateria --

a stack of coins, zinc and silver,

moedas, zinco e prata empilhadas,

separated by cardboard soaked in brine.

separadas com papelão embebido em salmoura.

This is the starting point

Este é o começo

for designing a battery --

do projeto de uma bateria --

two electrodes,

dois eletrodos,

in this case metals of different composition,

neste caso metais com composições diferentes,

and an electrolyte,

e um eletrólito,

in this case salt dissolved in water.

neste caso sal dissolvido em água.

The science is that simple.

A ciência é assim simples.

Admittedly, I've left out a few details.

Admito, deixei alguns detalhes de lado.

Now I've taught you

Ensinei vocês

that battery science is straightforward

que a ciência da bateria é simples

and the need for grid-level storage

e a necessidade do nível de rede de armazenamento

is compelling,

é urgente,

but the fact is

mas o fato é

that today there is simply no battery technology

que hoje simplesmente não há uma tecnologia da bateria

capable of meeting

capaz de atender

the demanding performance requirements of the grid --

a demanda de desempenho exigida pela rede --

namely uncommonly high power,

potência excepcionalmente alta,

long service lifetime

durabilidade

and super-low cost.

e baixíssimo custo.

We need to think about the problem differently.

Nós precisamos pensar no problema por outro ângulo.

We need to think big,

Precisamos pensar grande,

we need to think cheap.

precisamos pensar barato.

So let's abandon the paradigm

Abandonemos o paradigma

of let's search for the coolest chemistry

de vamos pesquisar pela química 'da hora'

and then hopefully we'll chase down the cost curve

e então, quem sabe, conseguiremos baixar a curva do custo

by just making lots and lots of product.

somente pela alta produção.

Instead, let's invent

Em vez disso, vamos inventar

to the price point of the electricity market.

do ponto de vista do preço da eletricidade no mercado.

So that means

Assim parece

that certain parts of the periodic table

que certas partes da tabela periódica

are axiomatically off-limits.

são axiomas fora dos limites.

This battery needs to be made

Esta bateria precisa ser feita

out of earth-abundant elements.

de um elemento abundante na natureza.

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

Digo, se quiser fazer algo bem barato,

make it out of dirt --

faça-o do lixo --

(Laughter)

(Risos)

preferably dirt

de preferência do lixo

that's locally sourced.

fornecido na vizinhança.

And we need to be able to build this thing

E nós precisamos estar aptos a construir esta coisa

using simple manufacturing techniques and factories

usando técnicas de manufatura simples e fábricas

that don't cost us a fortune.

que não nos custe uma fortuna.

So about six years ago,

Então há uns seis anos,

I started thinking about this problem.

comecei a pensar neste problema.

And in order to adopt a fresh perspective,

E de modo a adotar uma nova perspectiva,

I sought inspiration from beyond the field of electricity storage.

procurei inspiração além do campo da armazenagem da eletricidade.

In fact, I looked to a technology

De fato, procurei uma tecnologia

that neither stores nor generates electricity,

que nem armazena e nem gera energia,

but instead consumes electricity,

mas que consome eletricidade,

huge amounts of it.

enormes quantidades de eletricidade.

I'm talking about the production of aluminum.

Estou falando da produção de alumínio.

The process was invented in 1886

O processo foi inventado em 1886

by a couple of 22-year-olds --

por duas pessoas de 22 anos de idade --

Hall in the United States and Heroult in France.

Hall nos Estados Unidos e Heroult na França.

And just a few short years following their discovery,

E poucos anos depois da descoberta,

aluminum changed

o alumínio mudou

from a precious metal costing as much as silver

de um metal precioso que custava tanto quanto a prata

to a common structural material.

para um material estrutural comum.

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

Vocês estão vendo uma célula de um forno de fundição de alumínio moderno.

It's about 50 feet wide

Com uns 15m de largura

and recedes about half a mile --

e uns 800m de comprimento --

row after row of cells

fileiras e mais fileiras de células

that, inside, resemble Volta's battery,

que, por dentro, lembram a bateria de Volta,

with three important differences.

com três diferenças importantes.

Volta's battery works at room temperature.

A bateria de Volta trabalha na temperatura ambiente.

It's fitted with solid electrodes

Tem eletrodos sólidos

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

e um eletrólito de água e sal.

The Hall-Heroult cell

A célula de Hall-Heroult

operates at high temperature,

trabalha em alta temperatura,

a temperature high enough

uma temperatura alta o suficiente

that the aluminum metal product is liquid.

que mantém o alumínio em estado líquido.

The electrolyte

O eletrólito

is not a solution of salt and water,

não é uma solução de água e sal,

but rather salt that's melted.

mas sim o sal derretido.

It's this combination of liquid metal,

É está combinação de metal líquido,

molten salt and high temperature

sal derretido e alta temperatura

that allows us to send high current through this thing.

que nos permite mandar alta corrente por esta coisa.

Today, we can produce virgin metal from ore

Hoje, podemos produzir metal virgem do minério

at a cost of less than 50 cents a pound.

a um custo menor que 50 centavos por 450g.

That's the economic miracle

Isso é milagre econômico

of modern electrometallurgy.

da eletrometalurgia moderna.

It is this that caught and held my attention

É isto que me captura e me envolve

to the point that I became obsessed with inventing a battery

a ponto de eu me tornar obcecado pela invenção de uma bateria

that could capture this gigantic economy of scale.

que poderia sintetizar esta gigantesca economia de escala.

And I did.

E eu fiz.

I made the battery all liquid --

Eu fiz uma bateria totalmente líquida --

liquid metals for both electrodes

metais líquidos para ambos eletrodos

and a molten salt for the electrolyte.

e um sal derretido como eletrólito.

I'll show you how.

Mostrarei como.

So I put low-density

Coloquei um metal líquido

liquid metal at the top,

de baixa densidade em cima,

put a high-density liquid metal at the bottom,

um metal líquido de alta densidade embaixo

and molten salt in between.

e sal derretido entre eles.

So now,

E agora,

how to choose the metals?

como escolher os metais?

For me, the design exercise

Para mim, o exercício do projeto

always begins here

sempre começa aqui

with the periodic table,

com a tabela periódica,

enunciated by another professor,

criada por outro professor,

Dimitri Mendeleyev.

Dimitri Mendeleyev.

Everything we know

Tudo o que conhecemos

is made of some combination

é feito de alguma combinação

of what you see depicted here.

do que vocês veem representado aqui.

And that includes our own bodies.

E isto inclui nosso próprio corpo.

I recall the very moment one day

Lembro do exato momento

when I was searching for a pair of metals

em que estava buscando um par de metais

that would meet the constraints

que fosse ao mesmo tempo

of earth abundance,

abundante na Terra,

different, opposite density

diferente, com densidade oposta

and high mutual reactivity.

e altamente reativos entre si.

I felt the thrill of realization

Eu senti o frison da realização

when I knew I'd come upon the answer.

quando soube que tinha conseguido a resposta.

Magnesium for the top layer.

Magnésio na parte superior.

And antimony

E antimônio

for the bottom layer.

para a parte inferior.

You know, I've got to tell you,

Sabe, tenho de contar

one of the greatest benefits of being a professor:

um dos grandes benefícios de ser um professor:

colored chalk.

giz colorido.

(Laughter)

(Risos)

So to produce current,

Para produzir a corrente,

magnesium loses two electrons

o magnésio perde dois elétrons

to become magnesium ion,

tornando-se o íon magnésio,

which then migrates across the electrolyte,

que migra através do eletrólito.

accepts two electrons from the antimony,

aceitando dois elétrons do antimônio,

and then mixes with it to form an alloy.

e aí se mistura para formar uma liga.

The electrons go to work

Os elétrons vão para o trabalho

in the real world out here,

no mundo real cá fora,

powering our devices.

energizando nossos equipamentos.

Now to charge the battery,

Agora, para carregar a bateria,

we connect a source of electricity.

conectamos uma fonte de eletricidade.

It could be something like a wind farm.

Poderia ser algo como uma fazenda eólica.

And then we reverse the current.

Então nós invertemos a corrente.

And this forces magnesium to de-alloy

E isto força o magnésio a se recompor

and return to the upper electrode,

e retorna para o eletrodo superior,

restoring the initial constitution of the battery.

restaurando a constituição inicial da bateria.

And the current passing between the electrodes

A corrente passando entre os eletrodos

generates enough heat to keep it at temperature.

gerando calor suficiente para manter a temperatura.

It's pretty cool,

É muito inteligente,

at least in theory.

pelo menos em teoria.

But does it really work?

Mas isto realmente funciona?

So what to do next?

E aí, o que fazer depois?

We go to the laboratory.

Vamos para o laboratório.

Now do I hire seasoned professionals?

E aí, contrato profissionais qualificados?

No, I hire a student

Não, eu contrato um estudante

and mentor him,

e o oriento,

teach him how to think about the problem,

ensino como pensar sobre o problema,

to see it from my perspective

e ver isto da minha perspectiva

and then turn him loose.

e aí deixo-o solto.

This is that student, David Bradwell,

Eis aqui aquele estudante, David Bradwell

who, in this image,

que, nesta foto,

appears to be wondering if this thing will ever work.

parece estar pensando se esta coisa um dia funcionará.

What I didn't tell David at the time

O que não disse a David naquela época

was I myself wasn't convinced it would work.

é que eu não estava convencido de que funcionaria.

But David's young and he's smart

Mas David é jovem e inteligente

and he wants a Ph.D.,

e ele quer um doutorado,

and he proceeds to build --

e ele passou a construir --

(Laughter)

(Risos)

He proceeds to build

Ele passou a construir

the first ever liquid metal battery

a primeiríssima bateria de metal liquido

of this chemistry.

desta química.

And based on David's initial promising results,

E baseado nos promissores resultados iniciais de David,

which were paid

que era pago

with seed funds at MIT,

com os fundos do MIT,

I was able to attract major research funding

fui capaz de atrair fundos maiores para pesquisa

from the private sector

do setor privado

and the federal government.

e do governo federal.

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

Isto me permitiu ampliar meu grupo para 20 pessoas,

a mix of graduate students, post-docs

composto de estudantes graduados, pós doutores

and even some undergraduates.

e mesmo alguns estudantes da graduação.

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

E pude atrair gente realmente muito muito boa,

people who share my passion

pessoas que compartilhavam minha paixão

for science and service to society,

pela ciência e por servir a sociedade,

not science and service for career building.

não a ciência e o serviço para fazer carreira.

And if you ask these people

E se você perguntar a eles

why they work on liquid metal battery,

por que trabalham na bateria de metal líquido,

their answer would hearken back

as respostas podem ecoar

to President Kennedy's remarks

os comentários do Presidente Kennedy

at Rice University in 1962

na Universidade Rice em 1962

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

quando disse -- estou tomando liberdades aqui --

"We choose to work on grid-level storage,

'Nós escolhermos trabalhar em nível de rede de armazenamento,

not because it is easy,

não porque é fácil,

but because it is hard."

mas porque é difícil.'

(Applause)

(Aplausos)

So this is the evolution of the liquid metal battery.

Então esta é a evolução da bateria de metal líquido.

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

Começamos aqui com nossa célula de 1watt/hora.

I called it the shotglass.

Que chamo de dose.

We've operated over 400 of these,

Nós trabalhamos com mais de 400 dessas,

perfecting their performance with a plurality of chemistries --

aperfeiçoando seu desempenho com várias substâncias químicas --

not just magnesium and antimony.

não somente magnésio e antimônio.

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

Seguindo, ampliamos para a célula de 20watt/hora.

I call it the hockey puck.

Eu chamo-a de disco de hóquei.

And we got the same remarkable results.

E conseguimos resultados muito bons.

And then it was onto the saucer.

E assim estávamos no caminho do prato.

That's 200 watt-hours.

Essa é a de 200watt/hora.

The technology was proving itself

A tecnologia está se provando

to be robust and scalable.

robusta e expansível.

But the pace wasn't fast enough for us.

Mas o ritmo não era rápido o suficiente para nós.

So a year and a half ago,

Daí há um ano e meio,

David and I,

David e eu,

along with another research staff-member,

junto com outro pesquisador do grupo,

formed a company

fundamos uma empresa

to accelerate the rate of progress

para acelerar o ritmo do progresso

and the race to manufacture product.

e a corrida para fabricar o produto.

So today at LMBC,

Hoje na LMBC,

we're building cells 16 inches in diameter

estamos construindo células de 40,5cm de diâmetro

with a capacity of one kilowatt-hour --

com uma capacidade de 1kw/hora --

1,000 times the capacity

1.000 vezes a capacidade

of that initial shotglass cell.

de nossa célula dose inicial.

We call that the pizza.

Nós a chamamos de pizza.

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

Agora temos uma célula de 4kw/hora em desenvolvimento.

It's going to be 36 inches in diameter.

Terá 91,5cm de diâmetro.

We call that the bistro table,

Nós a chamamos de mesa de bar,

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

mas ainda não está pronta para o primeiro teste.

And one variant of the technology

E uma variante da tecnologia

has us stacking these bistro tabletops into modules,

nos permite empilhar estas mesas de bar em módulos,

aggregating the modules into a giant battery

agregando módulos em uma bateria gigante

that fits in a 40-foot shipping container

que cabe em um porta-contentor de 20,20m

for placement in the field.

para ser colocada no campo.

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

Com capacidade nominal de 2Mw/hora

two million watt-hours.

2 milhões de watt/hora.

That's enough energy

Energia suficiente

to meet the daily electrical needs

para atender as necessidades diárias

of 200 American households.

de 200 casas de americanos.

So here you have it, grid-level storage:

Aqui está, o nível de rede de armazenamento:

silent, emissions-free,

silencioso, sem emissão de gases,

no moving parts,

sem partes móveis,

remotely controlled,

controlado remotamente,

designed to the market price point

projetado para um preço de mercado

without subsidy.

sem subsídios.

So what have we learned from all this?

Então o que aprendemos com tudo isso?

(Applause)

(Aplausos)

So what have we learned from all this?

Então o que aprendemos com tudo isso?

Let me share with you

Deixe-me compartilhar com vocês

some of the surprises, the heterodoxies.

algumas das surpresas heterodoxas.

They lie beyond the visible.

Elas estão além do visível.

Temperature:

Temperatura:

Conventional wisdom says set it low,

a sabedoria popular diz para manter baixa,

at or near room temperature,

na temperatura ambiente ou próxima,

and then install a control system to keep it there.

e dai instalar um sistema de controle para mantê-la.

Avoid thermal runaway.

Evitar desvios térmicos.

Liquid metal battery is designed to operate at elevated temperature

A bateria de metal líquido foi projetada para operar em temperaturas elevadas

with minimum regulation.

com mínima regulagem.

Our battery can handle the very high temperature rises

Nossa bateria pode suportar subidas altas de temperatura

that come from current surges.

resultado de surtos de corrente.

Scaling: Conventional wisdom says

Expansão: A sabedoria popular diz

reduce cost by producing many.

que a redução de custo se faz pela alta produção.

Liquid metal battery is designed to reduce cost

A bateria de metal liquido foi projetada para reduzir os custos

by producing fewer, but they'll be larger.

produzindo poucas, mas serão grandes.

And finally, human resources:

E finalmente, recursos humanos:

Conventional wisdom says

A sabedoria popular diz

hire battery experts,

empregue conhecedores de baterias,

seasoned professionals,

profissionais experientes,

who can draw upon their vast experience and knowledge.

que podem produzir a partir da vasta experiência e conhecimento.

To develop liquid metal battery,

Para desenvolver a bateria de metal líquido,

I hired students and post-docs and mentored them.

empreguei estudantes e pós-doutorados e os orientei.

In a battery,

Em uma bateria,

I strive to maximize electrical potential;

eu me esforcei em maximizar o potencial elétrico.

when mentoring,

ao orientar,

I strive to maximize human potential.

eu me esforcei em maximizar o potencial humano.

So you see,

Então veem,

the liquid metal battery story

a história da bateria de metal líquido

is more than an account

é mais do que

of inventing technology,

inventar uma tecnologia,

it's a blueprint

é um modelo

for inventing inventors, full-spectrum.

para inventar inventores, de largo espectro.

(Applause)

(Aplausos)