Donald Sadoway: The missing link to renewable energy

Översättare: Anders Björk Granskare: Stephanie Green

The electricity powering the lights in this theater

Elenergin till lamporna i denna teater

was generated just moments ago.

producerades alldeles nyss.

Because the way things stand today,

För det är så det fungerar i dag,

electricity demand must be in constant balance

förbrukningen av el måste vara i ständig balans

with electricity supply.

med tillförseln av el.

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

Om det slutade komma in några tiotals megawatt

some tens of megawatts of wind power

av vindkraft i elnätet

stopped pouring into the grid,

under tiden som det tog för mig att komma fram på scenen,

the difference would have to be made up

så skulle skillnaden omedelbart behöva produceras

from other generators immediately.

från andra generatorer

But coal plants, nuclear plants

Men kolkraftverk, kärnkraftverk

can't respond fast enough.

kan inte svara tillräckligt fort.

A giant battery could.

Ett gigantiskt batteri skulle dock kunna göra det.

With a giant battery,

Med ett gigantiskt batteri skulle vi kunna

we'd be able to address the problem of intermittency

lösa problemet med oregelbundenheten

that prevents wind and solar

som förhindrar vind- och solenergi

from contributing to the grid

från att bidra till elkraft på nätet på samma sätt

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

som kol, naturgas och kärnkraft gör i dag.

You see, the battery

För ni förstår, batteriet

is the key enabling device here.

är här den möjliggörande nyckelkomponenten.

With it, we could draw electricity from the sun

Med det skulle vi kunna ta ut el från solen

even when the sun doesn't shine.

även när inte solen skiner.

And that changes everything.

Det ändrar allt.

Because then renewables

Därför att då skulle det förnybara

such as wind and solar

som vind och sol

come out from the wings,

komma loss från sin sidoposition,

here to center stage.

och in på huvudscenen.

Today I want to tell you about such a device.

I dag vill jag berätta om en sådan sak.

It's called the liquid metal battery.

Det kallas "flytande metall"-batteriet.

It's a new form of energy storage

Det är en ny form av energilagring

that I invented at MIT

som jag uppfann på MIT

along with a team of my students

tillsammans med mitt lag av studenter

and post-docs.

och forskarassistenter (post-docs).

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

Nu är temat för denna TED-konferens det "Hela Spektrumet".

The OED defines spectrum

Oxfords engelska ordbok (OED) definierar spektrum

as "The entire range of wavelengths

som "Hela området av våglängder

of electromagnetic radiation,

av elektromagnetisk strålning,

from the longest radio waves to the shortest gamma rays

från de längsta radiovågorna till de kortaste gammastrålarna,

of which the range of visible light

av vilket området med synbart ljus

is only a small part."

endast är en lite del."

So I'm not here today only to tell you

Så jag är inte här i dag för tala om

how my team at MIT has drawn out of nature

hur min grupp på MIT i naturen hittat

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

en lösning till ett av världens största problem.

I want to go full spectrum and tell you how,

Jag vill gå längs hela spektrumet och berätta hur,

in the process of developing

under utvecklingsprocessen av

this new technology,

denna nya teknologi,

we've uncovered some surprising heterodoxies

vi upptäckte några överraskande motsägelser

that can serve as lessons for innovation,

som kan tjäna som inspiration för innovationer,

ideas worth spreading.

idéer värda att spridas.

And you know,

Och ni vet,

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

om vi ska få detta land ur den nuvarande energisituationen,

we can't just conserve our way out;

kan vi inte bara spara oss ur den;

we can't just drill our way out;

kan vi inte bara borra oss ur den

we can't bomb our way out.

kan vi inte bara bomba oss ur den.

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

Vi kommer att göra det på det gamla goda amerikanska sättet,

we're going to invent our way out,

vi kommer uppfinna oss ur det,

working together.

genom att arbeta tillsammans.

(Applause)

(Applåder)

Now let's get started.

Så låt oss nu börja.

The battery was invented about 200 years ago

Batteriet uppfanns för ungefär 200 år sen

by a professor, Alessandro Volta,

av en professor, Alessandro Volta

at the University of Padua in Italy.

vid Pavias universitet i Italien.

His invention gave birth to a new field of science,

Hans uppfinning gav upphov till en ny vetenskapsgren,

electrochemistry,

elektrokemi

and new technologies

och nya teknologier

such as electroplating.

som elektroplättering.

Perhaps overlooked,

Kanske något som förbisetts

Volta's invention of the battery

är att Voltas uppfinning av batteriet,

for the first time also

samtidigt var första gången

demonstrated the utility of a professor.

nyttan med en professor demonstrerades.

(Laughter)

(Skratt)

Until Volta, nobody could imagine

Före Volta, kunde ingen föreställa sig att

a professor could be of any use.

en professor skulle göra någon nytta överhuvudtaget.

Here's the first battery --

Här är det första batteriet --

a stack of coins, zinc and silver,

en stapel av mynt i zink och silver,

separated by cardboard soaked in brine.

skilda av kartong, indränkt i saltlösning.

This is the starting point

Detta är startpunkten

for designing a battery --

för att utforma ett batteri --

two electrodes,

två elektroder,

in this case metals of different composition,

i detta fall två metaller av olika sammansättning,

and an electrolyte,

och en elektrolyt,

in this case salt dissolved in water.

i detta fall salt löst i vatten.

The science is that simple.

Så enkel är den vetenskapen.

Admittedly, I've left out a few details.

Medvetet har jag utelämnat några detaljer.

Now I've taught you

Jag har nu lärt er

that battery science is straightforward

att batterivetenskapen är rättfram

and the need for grid-level storage

och behovet av lagring på kraftnätsnivån

is compelling,

är tilltalande,

but the fact is

men faktum är

that today there is simply no battery technology

att i dag finns det helt enkelt ingen batteriteknik

capable of meeting

som kapabel att möta

the demanding performance requirements of the grid --

de tilltagande prestandabehovet i kraftnätet --

namely uncommonly high power,

nämligen den ovanligt höga effekten,

long service lifetime

den långa livslängden

and super-low cost.

och en väldigt låg kostnad.

We need to think about the problem differently.

Vi behöver tänka annorlunda.

We need to think big,

Vi behöver tänka stort,

we need to think cheap.

vi behöver tänka snålt.

So let's abandon the paradigm

Så låt os överge paradigmet

of let's search for the coolest chemistry

att "låt oss söka efter den coolaste kemin

and then hopefully we'll chase down the cost curve

och förhoppningsvis kan vi trycka ned kostnadskurvan

by just making lots and lots of product.

genom att göra ett mycket stort antal av dem."

Instead, let's invent

Låt oss istället uppfinna

to the price point of the electricity market.

så vi möter kostnadskurvan hos elmarknaden.

So that means

Detta betyder

that certain parts of the periodic table

att vissa delar av det periodiska systemet

are axiomatically off-limits.

är omöjliga att använda, på grund av ämnenas egenskaper där.

This battery needs to be made

Detta batteri behöver göras

out of earth-abundant elements.

av vanligt förekommande grundämnen.

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

Jag säger, om man vill göra något som är skitbilligt,

make it out of dirt --

så måste man göra det av jord --

(Laughter)

(Skratt)

preferably dirt

helst av jord

that's locally sourced.

från lokala källor.

And we need to be able to build this thing

Och vi kommer behöva bygga denna sak

using simple manufacturing techniques and factories

genom att använda enkla tillverkningstekniker och fabriker

that don't cost us a fortune.

som inte kostar en förmögenhet.

So about six years ago,

För ungefär sex år sen,

I started thinking about this problem.

började jag tänka på detta problem.

And in order to adopt a fresh perspective,

För att kunna tillämpa ett nyskapande perspektiv

I sought inspiration from beyond the field of electricity storage.

sökte jag inspiration långt utanför fältet hur man lagrar el.

In fact, I looked to a technology

Faktum är att jag tittade på teknik

that neither stores nor generates electricity,

som varken lagrar eller generar elektricitet,

but instead consumes electricity,

men som istället förbrukar el och

huge amounts of it.

enorma mängder av det.

I'm talking about the production of aluminum.

Jag pratar om aluminiumproduktion.

The process was invented in 1886

Den processen uppfanns 1886

by a couple of 22-year-olds --

av några 22 åringar --

Hall in the United States and Heroult in France.

Hall i USA och Héroult i Frankrike.

And just a few short years following their discovery,

Och bara på några få år som följde efter deras upptäckt,

aluminum changed

så förändrades aluminium

from a precious metal costing as much as silver

från att vara en dyrbar metall som kostade som silver

to a common structural material.

till att bli ett vanligt konstruktionsmaterial.

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

Nu ser ni cellhusen i ett modernt aluminiumsmältverk.

It's about 50 feet wide

Verket är cirka 12 meter brett (50 fot)

and recedes about half a mile --

och sträcker sig ungefär 8 kilometer--

row after row of cells

rader efter rader av celler

that, inside, resemble Volta's battery,

som, inuti, påminner om Voltas batteri,

with three important differences.

men med tre viktiga skillnader.

Volta's battery works at room temperature.

Voltas batteri fungerar vid rumstemperatur.

It's fitted with solid electrodes

Det har fasta elektroder

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

och en elektrolyt som består av en lösning av salt och vatten.

The Hall-Heroult cell

Hall-Héroults cell

operates at high temperature,

arbetar vid högre temperatur,

a temperature high enough

vid en temperatur hög nog

that the aluminum metal product is liquid.

att hålla aluminiumet flytande.

The electrolyte

Elektrolyten

is not a solution of salt and water,

är inte att lösning av salt och vatten

but rather salt that's melted.

det är snarare smält salt.

It's this combination of liquid metal,

Det är denna kombination av flytande metall,

molten salt and high temperature

smält salt och hög temperatur

that allows us to send high current through this thing.

som tillåter oss att sända en hög ström genom den.

Today, we can produce virgin metal from ore

I dag kan vi producera jungfrulig metall av malm

at a cost of less than 50 cents a pound.

som kostar mindre än 15 kr/kg (50 cent per pund).

That's the economic miracle

Det är ett ekonomiskt under som

of modern electrometallurgy.

skapats av modern elektrometallurgi.

It is this that caught and held my attention

Det var det här som fångade och höll kvar min uppmärksamhet

to the point that I became obsessed with inventing a battery

till en punkt där jag blev besatt av att uppfinna ett batteri

that could capture this gigantic economy of scale.

som kunde innefatta alla dessa gigantiska stordriftsfördelar.

And I did.

Och jag gjorde det.

I made the battery all liquid --

Jag gjorde batteriet helt flytande --

liquid metals for both electrodes

flytande metaller för båda elektroderna

and a molten salt for the electrolyte.

och ett smält salt som elektrolyt.

I'll show you how.

Jag kommer visa er hur.

So I put low-density

Så jag placerar flytande metall

liquid metal at the top,

med låg densitet på toppen,

put a high-density liquid metal at the bottom,

placerar en flytande högdensitetsmetall i botten,

and molten salt in between.

och ett smält salt mellan dem.

So now,

Så nu,

how to choose the metals?

hur ska man välja metallerna?

For me, the design exercise

För mig börjar designuppgiften

always begins here

alltid här

with the periodic table,

med det periodiska systemet,

enunciated by another professor,

framtaget av en annan professor

Dimitri Mendeleyev.

Dmitrij Mendelejev.

Everything we know

Allting som vi känner till

is made of some combination

är gjort av några kombinationer

of what you see depicted here.

som du kan se avbildade här.

And that includes our own bodies.

Och det inkluderar våra egna kroppar.

I recall the very moment one day

Jag kommer ihåg stunden den där dagen

when I was searching for a pair of metals

när jag sökte efter ett metallpar

that would meet the constraints

som skulle möta begränsningarna

of earth abundance,

i tillgänglighet,

different, opposite density

av olika och motsatt densitet

and high mutual reactivity.

och hög ömsesidig reaktivitet.

I felt the thrill of realization

Jag kände en rysning när jag insåg

when I knew I'd come upon the answer.

att jag kommit fram till svaret.

Magnesium for the top layer.

Magnesium för topplagret.

And antimony

Och antimon

for the bottom layer.

för bottenlagret.

You know, I've got to tell you,

Och ni vet, jag måste berätta:

one of the greatest benefits of being a professor:

en av de största fördelarna med att vara professor:

colored chalk.

färgade kritor.

(Laughter)

(Skratt)

So to produce current,

För att producera ström,

magnesium loses two electrons

tappar magnesium två elektroner

to become magnesium ion,

och blir en magnesiumjon,

which then migrates across the electrolyte,

vilken sedan migrerar genom elektrolyten,

accepts two electrons from the antimony,

tar emot två elektroner från antimonet,

and then mixes with it to form an alloy.

vilket blandar sig och skapar en legering.

The electrons go to work

Elektronerna går till arbetet

in the real world out here,

i den verkliga världen här ute

powering our devices.

och ger kraft till våra apparater.

Now to charge the battery,

Vi laddar batteriet

we connect a source of electricity.

genom att koppla det till en elektricitetskälla.

It could be something like a wind farm.

Det skulle kunna vara till exempel en vindkraftspark.

And then we reverse the current.

Och då reverserar vi strömmen.

And this forces magnesium to de-alloy

Och det tvingar magnesiumet att skilja sig från legeringen

and return to the upper electrode,

och återgå till den övre elektroden och

restoring the initial constitution of the battery.

återställa det initiala tillståndet hos batteriet.

And the current passing between the electrodes

Och genom att låta strömmen passera mellan elektroderna

generates enough heat to keep it at temperature.

tillförs tillräckligt med värme för att hålla temperaturen.

It's pretty cool,

Det är ganska coolt,

at least in theory.

i varje fall i teorin.

But does it really work?

Men funkar det verkligen?

So what to do next?

Så vad gör man i nästa steg?

We go to the laboratory.

Vi går till laboratoriet.

Now do I hire seasoned professionals?

Men anställer jag nu erfarna fackmän?

No, I hire a student

Nej, jag anställer en student

and mentor him,

och är hans mentor,

teach him how to think about the problem,

lär honom om hur jag tänker kring problemet,

to see it from my perspective

för han ska se det ur mitt perspektiv

and then turn him loose.

och sen släpper jag lös honom.

This is that student, David Bradwell,

Det här är studenten, David Bradwell,

who, in this image,

vilken i denna bild

appears to be wondering if this thing will ever work.

verkar undrar om detta någonsin kommer att fungera.

What I didn't tell David at the time

Vad jag då inte berättade för David

was I myself wasn't convinced it would work.

var att jag själv inte var övertygad om att detta skulle fungera.

But David's young and he's smart

Men David är ung, han är smart,

and he wants a Ph.D.,

han vill bli doktor (PhD.),

and he proceeds to build --

och han fortsätter att bygga.

(Laughter)

(Skratt)

He proceeds to build

Han fortsätter att bygga

the first ever liquid metal battery

det första flytande metallbatteriet någonsin,

of this chemistry.

med denna typ av kemi.

And based on David's initial promising results,

Baserat på Davids lovande preliminära resultat,

which were paid

vilka betalades med medel

with seed funds at MIT,

från en såddfond på MIT,

I was able to attract major research funding

kunde jag attrahera en omfattande forskningsfinansiering

from the private sector

från den privata sektorn

and the federal government.

och från de federala myndigheterna.

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

Och det gav mig möjlighet att expandera min grupp till 20 personer,

a mix of graduate students, post-docs

med en blandning av forskarstuderande, post-docs

and even some undergraduates.

och till och med några studenter på grundnivå.

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

Och jag hade möjlighet att attrahera väldigt väldigt bra personer,

people who share my passion

sådana som delade min passion

for science and service to society,

för vetenskap och samhällsnytta,

not science and service for career building.

inte för vetenskap och karriärnytta.

And if you ask these people

Och om du frågar dessa människor

why they work on liquid metal battery,

varför de arbetar med flytande metallbatterier,

their answer would hearken back

så kommer deras svar att klinga av

to President Kennedy's remarks

President Kennedys tal

at Rice University in 1962

vid Rice University 1962

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

när han sa -- och jag tar mig här friheter här --

"We choose to work on grid-level storage,

"Vi väljer arbeta med kraftnätslagring.

not because it is easy,

Inte därför att det är enkelt,

but because it is hard."

men för att det är svårt."

(Applause)

(Applåder)

So this is the evolution of the liquid metal battery.

Det var på det sättet som det flytande metallbatteriet växte fram.

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

Vi börjar med en av våra arbetshästar: 1-wattimmescellen.

I called it the shotglass.

Jag kallar den Shotglaset.

We've operated over 400 of these,

Vi har haft över 400 sådana i drift,

perfecting their performance with a plurality of chemistries --

och under tiden förbättrat deras prestanda genom en mångfald av olika kemier

not just magnesium and antimony.

inte bara magnesium och antimon.

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

Längs vägen har vi skalat upp till en cell som klarar 20 wattimmar.

I call it the hockey puck.

Jag kallar denna Hockeypucken.

And we got the same remarkable results.

Och vi fick samma anmärkningsvärda resultat.

And then it was onto the saucer.

Och efter den kom Tefatet.

That's 200 watt-hours.

Som klarar 200 wattimmar.

The technology was proving itself

Teknologin har visat sig

to be robust and scalable.

vara robust och skalbar.

But the pace wasn't fast enough for us.

Men farten var inte tillräckligt hög för oss.

So a year and a half ago,

Så för ett och ett halvt år sedan,

David and I,

bildade David och jag,

along with another research staff-member,

tillsammans med en annan medarbetare i forskningsgruppen,

formed a company

ett företag

to accelerate the rate of progress

för påskynda utvecklingstakten

and the race to manufacture product.

och påskynda tillverkningen av en produkt.

So today at LMBC,

Så idag på LMBC,

we're building cells 16 inches in diameter

bygger vi celler som har en diameter på 40 centimeter

with a capacity of one kilowatt-hour --

med en kapacitet på en kilowattimme --

1,000 times the capacity

1000 gånger kapaciteten

of that initial shotglass cell.

hos den initiala shotglascellen.

We call that the pizza.

Vi kallar denna Pizzan.

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

Inom vårt synhåll har vi en cell som klarar 4 kilowattimmar.

It's going to be 36 inches in diameter.

Den kommer ha en diameter på 90 cm.

We call that the bistro table,

Vi kallar denna Bistrobordet,

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

men den är ännu inte klar för visning på bästa sändningstid.

And one variant of the technology

Och en variant av den tekniken

has us stacking these bistro tabletops into modules,

har tillåtit oss att stapla dessa bistrobord till moduler,

aggregating the modules into a giant battery

sammanfoga dessa moduler till ett gigantiskt batteri

that fits in a 40-foot shipping container

som får plats i en 12 meter lång fraktcontainer

for placement in the field.

för placering i fält.

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

Och denna har en märkeffekt av två megawattimmar --

two million watt-hours.

två miljoner wattimmar.

That's enough energy

Det är tillräckligt med energi

to meet the daily electrical needs

för att möta det dagliga elbehovet

of 200 American households.

hos 200 amerikanska hushåll.

So here you have it, grid-level storage:

Så här har vi det, lagring för kraftnät:

silent, emissions-free,

tyst, utan utsläpp,

no moving parts,

inga rörliga delar,

remotely controlled,

fjärrstyrt,

designed to the market price point

designat för att passa marknadsprissättningen

without subsidy.

utan subventioner.

So what have we learned from all this?

Så vad har vi lärt oss från allt detta?

(Applause)

(Applåder)

So what have we learned from all this?

Så vad har vi lärt oss från allt detta?

Let me share with you

Låt mig dela med mig av

some of the surprises, the heterodoxies.

några av överraskningarna, motsättningarna.

They lie beyond the visible.

De ligger bortom det synliga.

Temperature:

Temperaturen:

Conventional wisdom says set it low,

Erfarenheten säger: "håll den låg,

at or near room temperature,

vid eller nära rumstemperatur

and then install a control system to keep it there.

och installera sedan ett styrsystem för att hålla den där."

Avoid thermal runaway.

Undvik att temperaturen springer i väg.

Liquid metal battery is designed to operate at elevated temperature

Det flytande metallbatteriet är utformat för att arbeta vid förhöjd temperatur

with minimum regulation.

med minimal reglering.

Our battery can handle the very high temperature rises

Vårt batteri kan hantera väldigt höga temperaturökningar

that come from current surges.

som kommer sig av strömtoppar.

Scaling: Conventional wisdom says

Skalning. Erfarenheten säger:

reduce cost by producing many.

"reducera kostnaden genom att göra många."

Liquid metal battery is designed to reduce cost

Det flytande metallbatteriet är utformat för att reducera kostnaden

by producing fewer, but they'll be larger.

genom att producera färre, men större.

And finally, human resources:

Och slutligen: mänskliga resurser.

Conventional wisdom says

Erfarenheten säger

hire battery experts,

"anställ batteriexperter,

seasoned professionals,

erfarna fackmän,

who can draw upon their vast experience and knowledge.

vilka kan dra nytta av sina omfattande erfarenheter och kunskaper."

To develop liquid metal battery,

För att utveckla det flytande metallbatteriet

I hired students and post-docs and mentored them.

anställde jag studenter och post-docs och handledde dem.

In a battery,

I ett batteri

I strive to maximize electrical potential;

strävar jag att maximera dess elektriska potential;

when mentoring,

när jag handleder,

I strive to maximize human potential.

strävar jag att maximera mänsklig potential.

So you see,

Ni förstår,

the liquid metal battery story

historien om det flytande metallbatteriet

is more than an account

är mer än en berättelse

of inventing technology,

om uppfinnande av teknik,

it's a blueprint

det är en ritning

for inventing inventors, full-spectrum.

för att uppfinna uppfinnare, för hela spektrumet.

(Applause)

(Applåder)