Donald Sadoway: The missing link to renewable energy

Tradutor: Ilona Bastos Revisora: Margarida Ferreira

The electricity powering the lights in this theater

A eletricidade que alimenta as luzes deste teatro

was generated just moments ago.

foi gerada há apenas uns momentos.

Because the way things stand today,

Porque, tal como as coisas são hoje,

electricity demand must be in constant balance

a procura de eletricidade deve 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, durante o tempo que me levou caminhar até aqui, neste palco,

some tens of megawatts of wind power

algumas toneladas de "megawatts" de energia eólica

stopped pouring into the grid,

deixassem de ser lançadas na rede,

the difference would have to be made up

a diferença teria de ser compensada

from other generators immediately.

através de outros geradores imediatamente.

But coal plants, nuclear plants

Mas as fábricas a carvão e as centrais nucleares

can't respond fast enough.

não conseguem dar resposta com a rapidez suficiente.

A giant battery could.

Uma bateria gigante conseguiria.

With a giant battery,

Com uma bateria gigante

we'd be able to address the problem of intermittency

seríamos capazes de resolver o problema da intermitência

that prevents wind and solar

que impede a energia solar e a eólica

from contributing to the grid

de contribuírem para a rede

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

da mesma maneira que o carvão, o gás ou o nuclear fazem atualmente.

You see, the battery

Compreendem, aqui a bateria é o dispositivo fundamental.

is the key enabling device here.

With it, we could draw electricity from the sun

Com ela, podíamos tirar a eletricidade do sol

even when the sun doesn't shine.

mesmo quando o sol não brilha.

And that changes everything.

E isso muda tudo.

Because then renewables

Porque as energias renováveis,

such as wind and solar

como a eólica e a solar,

come out from the wings,

saem dos bastidores

here to center stage.

para aqui, para o palco central.

Today I want to tell you about such a device.

Hoje, quero falar-vos sobre um dispositivo desses.

It's called the liquid metal battery.

Chama-se bateria de metal líquido.

It's a new form of energy storage

É uma forma nova de armazenamento de energia

that I invented at MIT

que eu inventei no MIT

along with a team of my students

juntamente com uma equipa de alunos meus

and post-docs.

e estudantes de pós-doutoramento.

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

O tema da Conferência TED deste ano é "Espetro Completo".

The OED defines spectrum

O Dicionário de Inglês Oxford define espetro como:

as "The entire range of wavelengths

"Toda a faixa de comprimentos de onda

of electromagnetic radiation,

"da radiação eletromagnética,

from the longest radio waves to the shortest gamma rays

"desde as ondas de rádio mais compridas até aos raios gama mais curtos,

of which the range of visible light

"dos quais a faixa da luz visível

is only a small part."

"é apenas uma pequena parte".

So I'm not here today only to tell you

Não estou aqui hoje apenas para vos dizer

how my team at MIT has drawn out of nature

como a minha equipa no MIT extraiu da Natureza

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

uma solução para um dos grandes problemas mundiais.

I want to go full spectrum and tell you how,

Eu quero percorrer o espetro completo e contar-vos como,

in the process of developing

durante o processo de desenvolvimento desta nova tecnologia,

this new technology,

we've uncovered some surprising heterodoxies

descobrimos algumas heterodoxias surpreendentes

that can serve as lessons for innovation,

que podem servir de lições para a inovação,

ideas worth spreading.

ideias que vale a pena divulgar.

And you know,

E vocês sabem,

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

se queremos fazer com que este país saia da sua atual situação energética,

we can't just conserve our way out;

não podemos simplesmente conservar a nossa atual saída;

we can't just drill our way out;

não podemos simplesmente perfurar uma saída;

we can't bomb our way out.

não podemos bombear uma saída.

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

Vamos fazê-lo à velha maneira americana,

we're going to invent our way out,

vamos inventar uma saída,

working together.

trabalhando juntos.

(Applause)

(Aplausos)

Now let's get started.

The battery was invented about 200 years ago

Agora, comecemos.

A bateria foi inventada há cerca de 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,

A sua invenção fez nascer um novo ramo da ciência,

electrochemistry,

— a eletroquímica —

and new technologies

e novas tecnologias,

such as electroplating.

como a galvanoplastia.

Perhaps overlooked,

Um aspeto talvez negligenciado:

Volta's invention of the battery

a invenção da bateria por Volta,

for the first time also

também pela primeira vez,

demonstrated the utility of a professor.

demonstrou qual a utilidade de um professor.

(Laughter)

(Risos)

Until Volta, nobody could imagine

Até Volta, ninguém podia imaginar

a professor could be of any use.

que um professor pudesse servir para alguma coisa.

Here's the first battery --

Aqui está a primeira bateria

a stack of coins, zinc and silver,

— uma pilha de moedas, zinco e prata,

separated by cardboard soaked in brine.

separadas por cartão embebido em salmoura.

This is the starting point

Este é o ponto de partida

for designing a battery --

para a conceção de uma bateria:

two electrodes,

dois elétrodos,

in this case metals of different composition,

— neste caso, metais de composição diferente —

and an electrolyte,

e um eletrólito — neste caso, sal dissolvido em água.

in this case salt dissolved in water.

The science is that simple.

A ciência é tão simples quanto isto.

Admittedly, I've left out a few details.

Obviamente, deixei de fora alguns detalhes.

Now I've taught you

Agora, ensinei-vos

that battery science is straightforward

que a ciência das baterias é objetiva

and the need for grid-level storage

e a necessidade de armazenamento ao nível da rede é imperiosa,

is compelling,

but the fact is

mas o facto é que hoje, simplesmente,

that today there is simply no battery technology

não existe tecnologia de baterias

capable of meeting

capaz de responder

the demanding performance requirements of the grid --

aos exigentes requisitos de desempenho da rede,

namely uncommonly high power,

nomeadamente potência invulgarmente alta,

long service lifetime

longo tempo de vida do serviço

and super-low cost.

e custo superbaixo.

We need to think about the problem differently.

Precisamos de pensar no problema de modo diferente.

We need to think big,

Precisamos de pensar em grande,

we need to think cheap.

Precisamos de pensar barato.

So let's abandon the paradigm

Portanto, vamos abandonar o paradigma

of let's search for the coolest chemistry

de irmos à procura da química mais fixe

and then hopefully we'll chase down the cost curve

e depois esperarmos conseguir baixar a curva do custo

by just making lots and lots of product.

produzindo enormes quantidades de produto.

Instead, let's invent

Em vez disso, vamos inventar

to the price point of the electricity market.

para o nível do preço do mercado de eletricidade.

So that means

Isso significa

that certain parts of the periodic table

que algumas partes da tabela periódica

are axiomatically off-limits.

estão axiomaticamente fora dos limites.

This battery needs to be made

Esta bateria precisa de ser feita

out of earth-abundant elements.

a partir de elementos abundantes na terra.

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

Quero dizer, se queremos fazer algo barato como o lixo,

make it out of dirt --

façamo-lo a partir de lixo...

(Laughter)

(Risos)

preferably dirt

preferencialmente lixo de origem local.

that's locally sourced.

(Risos)

And we need to be able to build this thing

E precisamos de ser capazes de construir isso

using simple manufacturing techniques and factories

usando técnicas de fabrico simples

that don't cost us a fortune.

e fábricas que não nos custem uma fortuna.

So about six years ago,

Portanto, há cerca de seis anos,

I started thinking about this problem.

comecei a pensar neste problema.

And in order to adopt a fresh perspective,

E, com vista a adotar uma perspetiva nova,

I sought inspiration from beyond the field of electricity storage.

procurei inspiração fora do campo do armazenamento de energia.

In fact, I looked to a technology

De facto, analisei uma tecnologia

that neither stores nor generates electricity,

que não armazena nem gera eletricidade,

but instead consumes electricity,

mas, pelo contrário, consome eletricidade

huge amounts of it.

em enormes quantidades.

I'm talking about the production of aluminum.

Estou a falar da produção de alumínio.

The process was invented in 1886

O processo foi inventado em 1886

by a couple of 22-year-olds --

por dois jovens de 22 anos

Hall in the United States and Heroult in France.

— Hall, nos Estados Unidos, e Heroult, em França.

And just a few short years following their discovery,

Poucos anos após a sua descoberta,

aluminum changed

o alumínio transformou-se

from a precious metal costing as much as silver

de um metal precioso ao preço da prata

to a common structural material.

num material estrutural comum.

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

Estão a ver a casa das células de uma moderna fundição de alumínio.

It's about 50 feet wide

Tem cerca de 15 metros de largura

and recedes about half a mile --

e alonga-se por cerca de 800 metros

row after row of cells

— filas após filas de células

that, inside, resemble Volta's battery,

que, no interior, se assemelham a baterias de Volta,

with three important differences.

com três importantes diferenças.

Volta's battery works at room temperature.

A bateria de Volta trabalha à temperatura ambiente.

It's fitted with solid electrodes

É equipada com elétrodos sólidos

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

e um eletrólito que é uma solução de sal e água.

The Hall-Heroult cell

A célula de Hall-Heroult

operates at high temperature,

funciona a alta temperatura,

a temperature high enough

uma temperatura suficientemente alta

that the aluminum metal product is liquid.

para o produto metálico de alumínio ser líquido.

The electrolyte

O eletrólito não é uma solução de sal e água,

is not a solution of salt and water,

but rather salt that's melted.

mas antes sal que é derretido.

It's this combination of liquid metal,

É a combinação do metal líquido,

molten salt and high temperature

sal fundido e alta temperatura

that allows us to send high current through this thing.

que nos permite enviar alta corrente através disto.

Today, we can produce virgin metal from ore

Hoje, podemos produzir metal virgem a partir de minério

at a cost of less than 50 cents a pound.

a um custo inferior a um dólar o quilo.

That's the economic miracle

É o milagre económico

of modern electrometallurgy.

da moderna eletrometalurgia.

It is this that caught and held my attention

Foi isto que captou e prendeu a minha atenção

to the point that I became obsessed with inventing a battery

ao ponto de me ter tornado obcecado com a ideia de inventar

that could capture this gigantic economy of scale.

uma bateria que pudesse capturar esta gigantesca economia de escala.

And I did.

E inventei.

I made the battery all liquid --

Fiz a bateria completamente líquida

liquid metals for both electrodes

— metais líquidos para ambos os elétrodos

and a molten salt for the electrolyte.

e sal fundido para o eletrólito.

I'll show you how.

Vou mostrar-vos como.

So I put low-density

Coloco metal líquido de baixa densidade no topo,

liquid metal at the top,

put a high-density liquid metal at the bottom,

coloco metal líquido de alta densidade no fundo,

and molten salt in between.

e sal fundido no meio.

So now,

Portanto, agora,

how to choose the metals?

como escolher os metais?

For me, the design exercise

Para mim, o exercício da conceção

always begins here

começa sempre aqui,

with the periodic table,

com a tabela periódica,

enunciated by another professor,

enunciada por outro professor,

Dimitri Mendeleyev.

Dimitri Mendeleyev.

Everything we know

Tudo o que conhecemos

is made of some combination

é feito a partir de alguma combinação

of what you see depicted here.

daquilo que vemos aqui representado.

And that includes our own bodies.

E isso inclui os nossos próprios corpos.

I recall the very moment one day

Lembro-me do preciso momento em que, um dia,

when I was searching for a pair of metals

estava à procura de alguns metais

that would meet the constraints

que preenchessem os requisitos

of earth abundance,

de abundância na terra,

different, opposite density

diferença, densidade oposta

and high mutual reactivity.

e alta reatividade mútua,

I felt the thrill of realization

senti a emoção da realização

when I knew I'd come upon the answer.

quando soube que tinha encontrado a resposta.

Magnesium for the top layer.

Magnésio para a camada de topo

And antimony

e antimónio

for the bottom layer.

para a camada do fundo.

You know, I've got to tell you,

Sabem, tenho que vos contar,

one of the greatest benefits of being a professor:

um dos maiores benefícios de ser professor:

colored chalk.

giz colorido.

(Laughter)

(Risos)

So to produce current,

Portanto, para produzir corrente,

magnesium loses two electrons

o magnésio perde dois eletrões

to become magnesium ion,

para se tornar num ião de magnésio,

which then migrates across the electrolyte,

que então migra através do eletrólito,

accepts two electrons from the antimony,

aceita dois eletrões do antimónio,

and then mixes with it to form an alloy.

e então mistura-se com ele para formar uma liga.

The electrons go to work

Os eletrões vão trabalhar

in the real world out here,

para o mundo real, cá fora,

powering our devices.

fornecendo energia aos nossos aparelhos.

Now to charge the battery,

Agora, para carregar a bateria,

we connect a source of electricity.

ligamos a uma fonte de eletricidade.

It could be something like a wind farm.

Pode ser qualquer coisa como uma central eólica.

And then we reverse the current.

E então revertemos a corrente.

And this forces magnesium to de-alloy

E isso obriga o magnésio a desligar-se

and return to the upper electrode,

e regressar ao elétrodo superior,

restoring the initial constitution of the battery.

restaurando a constituição inicial da bateria.

And the current passing between the electrodes

E a corrente que passa entre os elétrodos

generates enough heat to keep it at temperature.

gera calor suficiente para a manter à temperatura.

It's pretty cool,

É muito fixe,

at least in theory.

pelo menos em teoria.

But does it really work?

Mas funcionará realmente?

So what to do next?

Então, o que fazer a seguir?

We go to the laboratory.

Vamos para o laboratório.

Now do I hire seasoned professionals?

Agora, contrato profissionais experientes?

No, I hire a student

Não, contrato um estudante

and mentor him,

e oriento-o,

teach him how to think about the problem,

ensino-o como pensar sobre o problema,

to see it from my perspective

vê-lo a partir da minha perspetiva,

and then turn him loose.

e depois liberto-o.

This is that student, David Bradwell,

Este é o tal estudante, David Bradwell,

who, in this image,

appears to be wondering if this thing will ever work.

que, nesta imagem,

parece estar a perguntar-se se aquilo alguma vez funcionará.

What I didn't tell David at the time

O que eu na altura não disse ao David

was I myself wasn't convinced it would work.

foi que eu próprio não estava convencido de que aquilo funcionasse.

But David's young and he's smart

Mas o David é jovem e inteligente

and he wants a Ph.D.,

e quer um doutoramento,

and he proceeds to build --

e passa à construção...

(Laughter)

(Risos)

He proceeds to build

Passa à construção

the first ever liquid metal battery

da primeira bateria de metal líquido de sempre

of this chemistry.

com esta composição.

And based on David's initial promising results,

E com base nos promissores resultados iniciais obtidos pelo David,

which were paid

que foram pagos

with seed funds at MIT,

com fundos de capital do MIT,

I was able to attract major research funding

consegui atrair fundos substanciais de investigação

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,

E isso permitiu-me expandir o meu grupo para 20 pessoas,

a mix of graduate students, post-docs

uma mistura de estudantes licenciados, pós-doutorados,

and even some undergraduates.

e até alguns estudantes de licenciatura.

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

E consegui atrair gente muito, muito boa,

people who share my passion

pessoas que partilham da minha paixão

for science and service to society,

pela ciência e pelo serviço à sociedade,

not science and service for career building.

não a ciência e o serviço pela ascensão na carreira.

And if you ask these people

Se perguntarem a estas pessoas

why they work on liquid metal battery,

porque trabalham na bateria de metal líquido,

their answer would hearken back

a sua resposta recordará

to President Kennedy's remarks

as observações do Presidente Kennedy

at Rice University in 1962

na Universidade de Rice, em 1962,

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

quando disse — e aqui tomo algumas liberdades:

"We choose to work on grid-level storage,

"Escolhemos trabalhar no armazenamento ao nível da rede,

not because it is easy,

"não porque seja fácil,

but because it is hard."

"mas porque é difícil".

(Applause)

(Risos)

(Aplausos)

So this is the evolution of the liquid metal battery.

Portanto, esta é a evolução da bateria de metal líquido:

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

Este é o nosso primeiro cavalo de batalha, a célula de 1 watt-hora.

I called it the shotglass.

Eu chamo-lhe o copo de "shot".

We've operated over 400 of these,

Trabalhámos com mais de 400 destas,

perfecting their performance with a plurality of chemistries --

aperfeiçoando o seu desempenho com uma série de produtos químicos

not just magnesium and antimony.

— não apenas com magnésio e antimónio.

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

Ao longo do percurso, aumentámos até células de 20 Wh.

I call it the hockey puck.

Chamo a este o "disco de hóquei".

And we got the same remarkable results.

E conseguimos os mesmos excelentes resultados.

And then it was onto the saucer.

Depois foi sobre o disco.

That's 200 watt-hours.

Isto são 200 Wh.

The technology was proving itself

A tecnologia estava a dar provas

to be robust and scalable.

de ser robusta e escalável.

But the pace wasn't fast enough for us.

Mas, para nós, o ritmo não era suficientemente rápido.

So a year and a half ago,

Por isso, há um ano e meio,

David and I,

o David e eu,

along with another research staff-member,

juntamente com outro membro da equipa de investigação,

formed a company

fundámos uma empresa

to accelerate the rate of progress

para acelerar o ritmo de progresso

and the race to manufacture product.

e a corrida ao produto final.

So today at LMBC,

Portanto, hoje na LMBC

we're building cells 16 inches in diameter

estamos a produzir células de 40,3 cm de diâmetro

with a capacity of one kilowatt-hour --

com a capacidade de 1 quilowatt-hora

1,000 times the capacity

— 1000 vezes a capacidade

of that initial shotglass cell.

daquela célula de copo de "shot" inicial.

We call that the pizza.

Chamamos àquela, a "pizza".

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

Depois temos uma célula de 4 kWh no horizonte.

It's going to be 36 inches in diameter.

Vai ter 91,44 cm de diâmetro.

We call that the bistro table,

Chamamos-lhe a "mesa de café",

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

mas ainda não está pronta para aparecer no horário-nobre.

And one variant of the technology

E uma variante da tecnologia

has us stacking these bistro tabletops into modules,

levou-nos a empilhar estes tampos de "mesa de café" em módulos,

aggregating the modules into a giant battery

agregando os módulos em baterias gigantes

that fits in a 40-foot shipping container

que cabem num contentor de 1,20 m de comprimento

for placement in the field.

para instalação no campo.

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

E este tem nas especificações uma capacidade de 2 megawatt-hora

two million watt-hours.

dois milhões de watt-hora.

That's enough energy

Trata-se de energia suficiente

to meet the daily electrical needs

para responder às necessidades de eletricidade diária

of 200 American households.

de 200 famílias americanas.

So here you have it, grid-level storage:

Portanto, aqui têm: armazenamento ao nível da rede,

silent, emissions-free,

silenciosa, livre de emissões,

no moving parts,

sem partes amovíveis,

remotely controlled,

controlada remotamente,

designed to the market price point

concebida para o nível do preço de mercado,

without subsidy.

sem subsídios.

So what have we learned from all this?

Então, o que é que aprendemos com tudo isto?

(Applause)

(Aplausos)

So what have we learned from all this?

O que é que aprendemos com tudo isto?

Let me share with you

Deixem-me partilhar convosco

some of the surprises, the heterodoxies.

algumas das surpresas, as heterodoxias.

They lie beyond the visible.

Elas encontram-se além do visível.

Temperature:

Temperatura:

Conventional wisdom says set it low,

A sabedoria convencional diz para baixar a temperatura

at or near room temperature,

a um nível igual ou próximo da temperatura ambiente,

and then install a control system to keep it there.

instalar um sistema de controlo para a manter nesse nível.

Avoid thermal runaway.

evitar a fuga térmica.

Liquid metal battery is designed to operate at elevated temperature

A bateria de metal líquido está concebida para funcionar a temperatura elevada

with minimum regulation.

com o mínimo de regulação.

Our battery can handle the very high temperature rises

A nossa bateria consegue aguentar as subidas muito elevadas de temperatura

that come from current surges.

ocasionadas pelos surtos de corrente.

Scaling: Conventional wisdom says

Escala: A sabedoria convencional diz

reduce cost by producing many.

para reduzir o custo produzindo em grande quantidade.

Liquid metal battery is designed to reduce cost

A bateria de metal líquido está desenhada para reduzir o custo

by producing fewer, but they'll be larger.

produzindo menos, mas com tamanho maior.

And finally, human resources:

E, finalmente, os recursos humanos:

Conventional wisdom says

A sabedoria convencional diz

hire battery experts,

para contratar especialistas em baterias,

seasoned professionals,

profissionais experientes,

who can draw upon their vast experience and knowledge.

que se possam basear na sua 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.

contratei estudantes e pós-doutorados e orientei-os.

In a battery,

Numa bateria,

I strive to maximize electrical potential;

eu luto por maximizar o potencial elétrico.

when mentoring,

Quando oriento,

I strive to maximize human potential.

luto por maximizar o potencial humano.

So you see,

Portanto, estão a ver,

the liquid metal battery story

a história da bateria de metal líquido

is more than an account

é mais do que um relato

of inventing technology,

sobre a invenção de tecnologia,

it's a blueprint

é um plano

for inventing inventors, full-spectrum.

para a invenção de inventores, o espetro completo.

(Applause)

(Aplausos)