Donald Sadoway: The missing link to renewable energy

Translator: Peter Štrba Reviewer: Roman Studenic

The electricity powering the lights in this theater

Elektrina pre svetlá v tomto divadle

was generated just moments ago.

bola vygenerovaná iba pred pár chvíľami.

Because the way things stand today,

Kvôli tomu, ako sa veci dnes majú,

electricity demand must be in constant balance

dopyt po elektrine musí byť v neustálej rovnováhe

with electricity supply.

s dodávkou elektriny.

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

Ak by počas doby, čo som vyšiel na toto pódium,

some tens of megawatts of wind power

niekoľko desiatok MW veternej energie

stopped pouring into the grid,

prestalo prúdiť do siete,

the difference would have to be made up

ten rozdiel by musel byť vyrobený

from other generators immediately.

okamžite z iných generátorov.

But coal plants, nuclear plants

Ale uhoľné elektrárne, jadrové elektrárne

can't respond fast enough.

nedokážu reagovať dosť rýchlo.

A giant battery could.

Obrovská batéria by mohla.

With a giant battery,

S obrovskom batériou

we'd be able to address the problem of intermittency

by sme boli schopní venovať sa problému nespojitosti,

that prevents wind and solar

ktorá zabraňuje vetru a slnku,

from contributing to the grid

aby prispievali do siete

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

rovnakým spôsobom, ako dnes prispieva uhlie, plyn a jadro.

You see, the battery

Vidíte, že batéria

is the key enabling device here.

je tu kľúčovým sprístupňujúcim zariadením.

With it, we could draw electricity from the sun

S ňou by sme mohli ťahať elektrinu zo slnka,

even when the sun doesn't shine.

aj keď slnko nesvieti.

And that changes everything.

A to mení všetko.

Because then renewables

Pretože potom obnoviteľné zdroje

such as wind and solar

ako vietor, či slnko

come out from the wings,

prichádzajú zo zákulisia

here to center stage.

sem, do stredu javiska.

Today I want to tell you about such a device.

Dnes vám chcem porozprávať o takom zariadení.

It's called the liquid metal battery.

Volá sa batéria s tekutým kovom.

It's a new form of energy storage

Je to nová forma skladovania energie,

that I invented at MIT

ktorú som vyvinul na MIT

along with a team of my students

spolu s tímom mojich študentov

and post-docs.

a postgraduálov.

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

Témou tohtoročnej konferencie TED je Plné spektrum.

The OED defines spectrum

Oxfordský slovník angličtiny definuje spektrum

as "The entire range of wavelengths

ako "celý rozsah vlnových dĺžok

of electromagnetic radiation,

elektromagnetického žiarenia,

from the longest radio waves to the shortest gamma rays

od najdlhších rádiových vĺn po najkratšie gamma lúče,

of which the range of visible light

z ktorých rozsah viditeľného svetla

is only a small part."

je iba malou časťou."

So I'm not here today only to tell you

Takže som tu dnes, len na to, aby som vám povedal

how my team at MIT has drawn out of nature

ako môj tím na MIT vytiahol z prírody

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

riešenie na jeden z najväčších svetových problémov.

I want to go full spectrum and tell you how,

Chcem ísť do celého spektra a povedať vám, ako,

in the process of developing

v procese vývoja

this new technology,

tejto novej technológie,

we've uncovered some surprising heterodoxies

sme odhalili nejaké prekvapujúce bludárstva,

that can serve as lessons for innovation,

ktoré môžu slúžiť ako lekcie pre inováciu,

ideas worth spreading.

nápady hodné šírenia.

And you know,

A viete,

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

ak ideme túto krajinu dostať z jej súčasnej energetickej situácie,

we can't just conserve our way out;

nemôžeme sa z nej jednoducho dostať šetrením;

we can't just drill our way out;

nemôžeme sa z nej jednoducho dostať vrtmi;

we can't bomb our way out.

nemôžeme sa z nej dostať bombardovaním.

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

Ideme to urobiť staromódnym americkým spôsobom,

we're going to invent our way out,

ideme sa z toho dostať vynaliezaním,

working together.

pracujúc spolu.

(Applause)

(Potlesk)

Now let's get started.

Takže začnime.

The battery was invented about 200 years ago

Batéria bola vymyslená asi pred 200 rokmi

by a professor, Alessandro Volta,

profesorom, Alessandrom Voltom,

at the University of Padua in Italy.

na Padovskej univerzite, v Taliansku.

His invention gave birth to a new field of science,

Jeho vynálezy nechali vyrásť novému vedeckému odvetviu,

electrochemistry,

elektrochémii,

and new technologies

a novým technológiám,

such as electroplating.

ako napríklad pokovovanie.

Perhaps overlooked,

Čo bolo možno prehliadnuté,

Volta's invention of the battery

Voltov vynález batérie

for the first time also

po prvý krát tiež

demonstrated the utility of a professor.

preukázal užitočnosť profesora.

(Laughter)

(Smiech)

Until Volta, nobody could imagine

Až do Voltových čias, nik si nevedel predstaviť,

a professor could be of any use.

že by profesor mohol byť na niečo dobrý.

Here's the first battery --

Tu je prvá batéria --

a stack of coins, zinc and silver,

stĺpec mincí, zinku a striebra,

separated by cardboard soaked in brine.

oddelených kartónom, namočeným v soľanke.

This is the starting point

Toto je počiatočný bod

for designing a battery --

pre návrh batérie --

two electrodes,

dve elektródy,

in this case metals of different composition,

v tomto prípade kovy rôzneho zloženia

and an electrolyte,

a elektrolyt,

in this case salt dissolved in water.

v tomto prípade soľ rozpustená vo vode.

The science is that simple.

Až tak jednoduchá je veda.

Admittedly, I've left out a few details.

Je pravda, že som vynechal zopár detailov.

Now I've taught you

Už som vás naučil,

that battery science is straightforward

že veda o batériách je priamočiara

and the need for grid-level storage

a potreba úložiska sieťových parametrov

is compelling,

je zaujímavá,

but the fact is

ale faktom je,

that today there is simply no battery technology

že dnes jednoducho nie je žiadna batériová technológia,

capable of meeting

ktorá by bola schopná spĺňať

the demanding performance requirements of the grid --

náročné výkonnostné kritériá siete --

namely uncommonly high power,

menovite nezvyčajne vysoký výkon,

long service lifetime

dlhá prevádzková životnosť

and super-low cost.

a super-nízke náklady.

We need to think about the problem differently.

Potrebujeme rozmýšľať o probléme inak.

We need to think big,

Potrebujeme rozmýšľať vo veľkom,

we need to think cheap.

potrebujeme rozmýšľať lacno.

So let's abandon the paradigm

Takže opusťme ten vzor

of let's search for the coolest chemistry

"poďme hľadať najkúlovejšiu chémiu,

and then hopefully we'll chase down the cost curve

a potom snáď poženieme krivku nákladov dole tým,

by just making lots and lots of product.

že vyrobíme množstvá produktov."

Instead, let's invent

Namiesto toho, poďme vynachádzať

to the price point of the electricity market.

príslušne k cenám na trhu s elektrinou.

So that means

Takže to znamená,

that certain parts of the periodic table

že niektoré časti periodickej tabuľky prvkov

are axiomatically off-limits.

sú, samozrejme, za limitmi.

This battery needs to be made

Túto batériu treba urobiť

out of earth-abundant elements.

z prvkov, na ktoré je zem bohatá.

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

Ja hovorím, ak chcete niečo spraviť lacné ako hlina,

make it out of dirt --

urobte to z hliny --

(Laughter)

(smiech)

preferably dirt

pokiaľ možno z hliny,

that's locally sourced.

ktorej zdroj je v danom mieste.

And we need to be able to build this thing

A potrebujeme, aby sme tú vec boli schopní postaviť

using simple manufacturing techniques and factories

použijúc jednoduché výrobné techniky a továrne,

that don't cost us a fortune.

ktoré nás nestoja majetok.

So about six years ago,

Takže pred asi šiestimi rokmi

I started thinking about this problem.

som začal rozmýšľať o tomto probléme.

And in order to adopt a fresh perspective,

A aby som prebral čerstvú perspektívu,

I sought inspiration from beyond the field of electricity storage.

hľadal som inšpiráciu až za oblasťou skladovania elektriny.

In fact, I looked to a technology

Po pravde, pozrel som sa na technológiu,

that neither stores nor generates electricity,

ktorá ani neskladuje, ani negeneruje elektrinu,

but instead consumes electricity,

ale namiesto toho elektrinu spotrebúva,

huge amounts of it.

obrovské množstvá.

I'm talking about the production of aluminum.

Hovorím o výrobe hliníka.

The process was invented in 1886

Tento proces bol vynájdený v roku 1886

by a couple of 22-year-olds --

dvojicou 22-ročných --

Hall in the United States and Heroult in France.

Hallom v Spojených štátoch a Heroultom vo Francúzsku.

And just a few short years following their discovery,

A iba po pár krátkych rokoch, ktoré nasledovali po vynáleze,

aluminum changed

hliník sa zmenil

from a precious metal costing as much as silver

zo vzácneho kovu s cenou ako striebro

to a common structural material.

na bežný stavebný materiál.

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

Dívate sa na "brigádu" modernej hliníkarne.

It's about 50 feet wide

Na šírku má asi 15 metrov

and recedes about half a mile --

a tiahne sa asi 800 metrov --

row after row of cells

rad za radom buniek,

that, inside, resemble Volta's battery,

ktoré vnútri pripomínajú Voltovu batériu,

with three important differences.

s tromi dôležitými rozdielmi.

Volta's battery works at room temperature.

Voltova batéria pracuje pri izbovej teplote.

It's fitted with solid electrodes

Je vybavená pevnými elektródami

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

a elektrolytom, ktorý je roztokom soli a vody.

The Hall-Heroult cell

Hall-Heroultova bunka

operates at high temperature,

pracuje pri vysokej teplote,

a temperature high enough

teplote dosť vysokej na to,

that the aluminum metal product is liquid.

aby bol výsledný kov hliníka tekutý.

The electrolyte

Elektrolytom

is not a solution of salt and water,

nie je roztok soli a vody,

but rather salt that's melted.

ale skôr soľ, ktorá je roztopená.

It's this combination of liquid metal,

Práve táto kombinácia tekutého kovu,

molten salt and high temperature

roztavenej soli a vysokej teploty,

that allows us to send high current through this thing.

ktorá nám umožňuje posielať cez túto vec vysoký prúd.

Today, we can produce virgin metal from ore

Dnes vieme vyrobiť panenský kov z rudy

at a cost of less than 50 cents a pound.

za menej ako 50 centov za pol kila.

That's the economic miracle

To je ekonomický zázrak

of modern electrometallurgy.

modernej elektrometalurgie.

It is this that caught and held my attention

Práve to bolo to, čo upútalo moju pozornosť

to the point that I became obsessed with inventing a battery

až do takej miery, že som sa stal posadnutý vynaliezaním batérie,

that could capture this gigantic economy of scale.

ktorá by mohla obsiahnuť túto gigantickú ekonomiku rozmerov.

And I did.

A aj som to dokázal.

I made the battery all liquid --

Spravil som batériu celú tekutú --

liquid metals for both electrodes

tekuté kovy ako obe elektródy

and a molten salt for the electrolyte.

a roztavená soľ ako elektrolyt.

I'll show you how.

Ukážem vám ako.

So I put low-density

Tak som dal tekutý kov

liquid metal at the top,

s nízkou hustotou navrch,

put a high-density liquid metal at the bottom,

tekutý kov s vysokou hustotou na dno

and molten salt in between.

a roztavenú soľ medzi.

So now,

Takže teraz,

how to choose the metals?

ako vybrať kovy?

For me, the design exercise

Pre mňa vykonanie návrhu

always begins here

vždy začína tu,

with the periodic table,

s periodickou tabuľkou,

enunciated by another professor,

formulovanou ďalším profesorom,

Dimitri Mendeleyev.

Dimitriom Mendelejevom.

Everything we know

Všetko, čo poznáme,

is made of some combination

je vyrobené z nejakej kombinácie

of what you see depicted here.

toho, čo tu vidíte zobrazené.

And that includes our own bodies.

A to vrátane našich vlastných tiel.

I recall the very moment one day

Pamätám si presne na ten moment,

when I was searching for a pair of metals

keď som hľadal dvojicu kovov,

that would meet the constraints

ktoré by spĺňali podmienky

of earth abundance,

veľkého množstva na Zemi,

different, opposite density

inej, opačnej hustoty

and high mutual reactivity.

a vysokej vzájomnej reaktivity.

I felt the thrill of realization

Cítil som vzrušenie,

when I knew I'd come upon the answer.

keď som vedel, že som prišiel na odpoveď.

Magnesium for the top layer.

Horčík pre vrchnú vrstvu.

And antimony

A antimón

for the bottom layer.

pre spodnú vrstvu.

You know, I've got to tell you,

Viete, musím vám povedať,

one of the greatest benefits of being a professor:

jedna z najväčších výhod toho, že ste profesor, je:

colored chalk.

farebná krieda.

(Laughter)

(smiech)

So to produce current,

Takže, aby sa vyrobil prúd,

magnesium loses two electrons

horčík stráca dva elektróny,

to become magnesium ion,

aby sa tak stal horčíkovým iónom,

which then migrates across the electrolyte,

ktorý potom putuje cez elektrolyt,

accepts two electrons from the antimony,

prijíma dva elektróny z antimónu,

and then mixes with it to form an alloy.

a potom sa s ním zmieša, čím vytvorí zliatinu.

The electrons go to work

Elektróny idú do práce

in the real world out here,

tam vonku v skutočnom svete,

powering our devices.

napájajúc naše zariadenia.

Now to charge the battery,

Aby sa batéria nabila,

we connect a source of electricity.

pripojíme zdroj elektriny.

It could be something like a wind farm.

Môže to byť niečo ako veterná farma.

And then we reverse the current.

A potom obrátime prúd.

And this forces magnesium to de-alloy

A to prinúti horčík, aby sa rozložil

and return to the upper electrode,

a vrátil späť k hornej elektróde,

restoring the initial constitution of the battery.

čím obnoví pôvodné zloženie batérie.

And the current passing between the electrodes

A prúd prechádzajúci medzi elektródami

generates enough heat to keep it at temperature.

generuje dosť tepla, aby si udržali teplotu.

It's pretty cool,

Je to celkom kúlové,

at least in theory.

teda aspoň teória.

But does it really work?

Ale funguje to naozaj?

So what to do next?

Takže, čo urobiť ďalej?

We go to the laboratory.

Ideme do laboratória.

Now do I hire seasoned professionals?

Najmem si ostrieľaných profesionálov?

No, I hire a student

Nie, najmem si študenta

and mentor him,

a školím ho,

teach him how to think about the problem,

učím ho, ako rozmýšľať o probléme,

to see it from my perspective

aby ho videl z mojej perspektívy,

and then turn him loose.

a potom ho vypustím.

This is that student, David Bradwell,

Toto je ten študent, David Bradwell,

who, in this image,

ktorý, na tejto fotke,

appears to be wondering if this thing will ever work.

vyzerá, že premýšľa, či táto vec bude niekedy fungovať.

What I didn't tell David at the time

Čo som ale Davidovi vtedy nepovedal, bolo,

was I myself wasn't convinced it would work.

že ani ja sám som nebol presvedčený, že to bude fungovať.

But David's young and he's smart

Ale David je mladý a bystrý

and he wants a Ph.D.,

a chce Ph.D.

and he proceeds to build --

a pristúpi ku stavbe --

(Laughter)

(smiech)

He proceeds to build

Pristúpi ku stavbe

the first ever liquid metal battery

vôbec prvej batérie s tekutým kovom

of this chemistry.

tohto chemického zloženia.

And based on David's initial promising results,

A na základe Davidových prvotných sľubných výsledkov,

which were paid

ktoré boli financované

with seed funds at MIT,

z dotácii pre MIT,

I was able to attract major research funding

bol som schopný pritiahnuť významné výskumné dotácie

from the private sector

zo súkromného sektora

and the federal government.

a z federálnej vlády.

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

A to mi dovolilo zväčšiť moju skupinu na 20 ľudí,

a mix of graduate students, post-docs

zmes absolventov, postgraduálov

and even some undergraduates.

a dokonca aj niektorých študentov.

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

A bol som schopný pritiahnuť skutočne, skutočne dobrých ľudí,

people who share my passion

ľudí, ktorí zdieľajú moju vášeň

for science and service to society,

pre vedu a službu spoločnosti,

not science and service for career building.

nie vedu a službu pre budovanie kariéry.

And if you ask these people

A ak sa spýtate týchto ľudí,

why they work on liquid metal battery,

prečo pracujú na batérii s tekutým kovom,

their answer would hearken back

ich odpoveď by načúvala

to President Kennedy's remarks

slovám prezidenta Kennedyho

at Rice University in 1962

na Rice University v roku 1962,

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

kedy povedal -- troška to pozmením --

"We choose to work on grid-level storage,

"Volíme pracovať na skladovaní na úrovni siete

not because it is easy,

nie preto, že je to jednoduché,

but because it is hard."

ale preto, lebo je to ťažké."

(Applause)

(potlesk)

So this is the evolution of the liquid metal battery.

Takže, toto je evolúcia batérie s tekutým kovom.

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

Začíname tu, s naším ťahúňom, jeden watthodinovou bunkou.

I called it the shotglass.

Volal som to poldecák.

We've operated over 400 of these,

Pracovali sme s vyše 400 kusmi,

perfecting their performance with a plurality of chemistries --

zlepšovali ich výkon množstvom chemických zlúčenín --

not just magnesium and antimony.

nie iba horčíkom a antimónom.

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

Postupne sme zväčšovali výkon na 20 Wh bunku.

I call it the hockey puck.

Volám to hokejový puk.

And we got the same remarkable results.

A dostali sme rovnaké pozoruhodné výsledky.

And then it was onto the saucer.

A potom sa prešlo k tanieru.

That's 200 watt-hours.

To je 200 Wh.

The technology was proving itself

Technológia sa ukazovala

to be robust and scalable.

ako robustná a škálovateľná.

But the pace wasn't fast enough for us.

Ale krok nebol pre nás dosť rýchly.

So a year and a half ago,

Takže pred rokom a pol

David and I,

David a ja

along with another research staff-member,

spolu s inými členmi výskumného personálu

formed a company

sme založili spoločnosť,

to accelerate the rate of progress

aby sme urýchlili vývoj

and the race to manufacture product.

a postup k výrobe produktu.

So today at LMBC,

Takže dnes v LMBC,

we're building cells 16 inches in diameter

budujeme bunky s 40 cm v priemere,

with a capacity of one kilowatt-hour --

s kapacitou 1 kWh --

1,000 times the capacity

1000 krát kapacita

of that initial shotglass cell.

tej pôvodnej poldecovej bunky.

We call that the pizza.

Voláme ju pizza.

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

A potom máme na obzore 4 kWh bunku.

It's going to be 36 inches in diameter.

Bude mať v priemere 90 cm.

We call that the bistro table,

Voláme to stôl v bistre,

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

ale ešte nie je určený na hlavný vysielací čas.

And one variant of the technology

A jeden variant technológie

has us stacking these bistro tabletops into modules,

by bol nastavať tieto bistro stoly do modulov,

aggregating the modules into a giant battery

zoskupujúc moduly do obrovskej batérie,

that fits in a 40-foot shipping container

ktorá by sa vošla do 12-metrového kontajnera,

for placement in the field.

na uloženie kdekoľvek.

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

A tento má štítkovú kapacitu 2 MWh --

two million watt-hours.

dva milióny Wh.

That's enough energy

To je dostatok energie,

to meet the daily electrical needs

aby vykryl dennú spotrebu elektriny

of 200 American households.

200 amerických domácností.

So here you have it, grid-level storage:

Takže tu to máte, skladovanie na úrovni siete:

silent, emissions-free,

tiché, bez emisii,

no moving parts,

žiadne pohyblivé súčasti,

remotely controlled,

diaľkovo riadené,

designed to the market price point

navrhnuté príslušne k cenám na trhu s elektrinou

without subsidy.

bez štátneho príspevku.

So what have we learned from all this?

Takže čo sme sa naučili z tohto celého?

(Applause)

(potlesk)

So what have we learned from all this?

Takže čo sme sa naučili z tohto celého?

Let me share with you

Podelím sa s vami

some of the surprises, the heterodoxies.

o niektoré prekvapenia, bludárstva.

They lie beyond the visible.

Ležia ďalej za tým, čo je vidieť.

Temperature:

Teplota:

Conventional wisdom says set it low,

Bežná učenosť hovorí, nastaviť ju nízko,

at or near room temperature,

na alebo blízko izbovej teploty,

and then install a control system to keep it there.

a potom inštalovať kontrolný systém, aby sa tam udržala.

Avoid thermal runaway.

Predísť teplotným úletom.

Liquid metal battery is designed to operate at elevated temperature

Batéria s tekutým kovom je navrhnutá, aby pracovala pri zvýšenej teplote

with minimum regulation.

s minimom regulácie.

Our battery can handle the very high temperature rises

Naša batéria dokáže zvládnuť veľmi vysoké teplotné vzostupy,

that come from current surges.

ktoré pochádzajú z prúdových nárazov.

Scaling: Conventional wisdom says

Rozmery: bežná učenosť hovorí,

reduce cost by producing many.

obmedziť cenu vyrábaním veľkého množstva.

Liquid metal battery is designed to reduce cost

Batéria s tekutým kovom je navrhnutá, aby znížila cenu

by producing fewer, but they'll be larger.

vyrábaním menšieho množstva, ale budú väčšie.

And finally, human resources:

A nakoniec, ľudské zdroje:

Conventional wisdom says

Bežná učenosť hovorí,

hire battery experts,

najmite expertov na batérie,

seasoned professionals,

ostrieľaných profesionálov,

who can draw upon their vast experience and knowledge.

ktorí môžu čerpať zo svojej nesmiernej skúsenosti a z vedomostí.

To develop liquid metal battery,

Aby som vyvinul batériu s tekutým kovom,

I hired students and post-docs and mentored them.

najal som študentov a postgraduálov a školil ich.

In a battery,

Pri batérii

I strive to maximize electrical potential;

sa snažím maximalizovať elektrický potenciál;

when mentoring,

keď školím,

I strive to maximize human potential.

snažím sa maximalizovať ľudský potenciál.

So you see,

Takže vidíte,

the liquid metal battery story

príbeh o batérii s tekutým kovom

is more than an account

je viac ako len výpoveďou

of inventing technology,

o vynájdení technológie,

it's a blueprint

je to návrh

for inventing inventors, full-spectrum.

pre vynájdenie vynálezcov, v celom spektre.

(Applause)

(potlesk)