الكهرباء التي تمد انارة هذا المسرح بالطاقة
تم توليدها منذ لحظات.
بسبب ما تبدو عليه الأمور اليوم،
الطلب على الكهرباء لابد أن يكون في توازن مستمر
مع عرض الكهرباء.
إن كان في الوقت الذي استغرقه للمشي هنا على هذا المسرح،
تتوقف بعض عشرات الميجاوات من طاقة الرياح عن
التدفق في الشبكة،
فإن الفارق لابد أن يُعوض
مباشرةً من موّلد آخر.
لكن معامل الفحم و معامل الطاقة النووية
لا تستطيع أن تستجيب بسرعة كافية.
لكن يمكن لبطارية عملاقة أن تفعل ذلك.
باستخدام بطارية عملاقة،
سنكون قادرين على التصدي لمشكلة التقطع
التي تمنع الرياح والطاقة الشمسية
من دعم الشبكة
بنفس الطريقة التي يدعمها بها الغاز والفحم في الوقت الحاضر.
كما ترون, البطارية
هي المفتاح الذي يعمل على تشغيل الجهاز.
نستطيع من خلالها استمداد الكهرباء من الشمس
حتى لو كانت الشمس غير مشرقة.
وهذا يغيّر كل شيء.
لأنه بعد ذلك مصادر الطاقة المتجددة
مثل الرياح و الطاقة الشمسية
تأتي من الأماكن البعيدة،
إلى منتصف المسرح هنا.
سأحدثكم اليوم عن جهاز كهذا.
إنه يُدعى بطارية المعدن السائل.
و هو شكل جديد لتخزين الطاقة
قمت بابتكاره في معهد ماساتشوستس للتقنية
جنباً إلى جنب مع فريق من تلامذتي
و علماء و باحثين.
حالياً الموضوع الأساسي لمؤتمر TED هو " الطيف الكامل ".
يُعرّف قاموس أكسفورد للغة الإنجليزية الطيف بـ
" المجموعة الكاملة من موجات
الإشعاع الكهرومغناطيسي،
الناتج من الموجات الراديوية الأطول إلى أشعة الجاما الأقصر
التي يُشكل الضوء المرئي
جزء صغير منها فقط."
إذن أنا لست هنا اليوم لأحدثكم فقط
كيف استطاع فريقي في معهد ماساتشوستس للتقنية
استمداد حل من الطبيعة لأحد أكبر مشكلات العالم.
أريد أن أتحدث عن الطيف الكامل و سأخبركم كيف،
خلال عملية تطوير
هذه التقنية الجديدة,
كشفنا عن بعض الهرطقات الغريبة
التي يمكن أن تُفيد كدروس للابتكار،
أفكار تستحق الإنتشار.
أنتم تعلمون،
إن كنا سنغير من وضع الطاقة الحالي في البلاد،
لا يجب فقط أن نحافظ على طريقتنا;
لا يجب فقط أن نُعلم طريقتنا
لا يجب أن نخفق في طريقتنا.
سنفعل ذلك بطريقتنا الأمريكية القديمة،
سنبتكر طريقتنا الخاصة بنا،
بالعمل معاً.
( تصفيق )
و الآن لنبدأ.
تم اختراع البطارية منذ ما يقارب المائتي عام
عن طريق بورفيسور يُدعى، أليساندرو فولتا،
في جامعة باندوا في إيطاليا.
أنجب ابتكاره حقل علمي جديد،
الكيمياء الكهربائية،
و تقنيات جديدة
مثل الطلاء الكهربائي.
ربما نغفل عن هذا،
ابتكار فولتا للبطارية
للمرة الأولى أيضاً
يوضح أهمية الاستاذ.
(ضحك)
قبل فولتا، لا يستطيع أحد تخيل
أستاذ يمكن أن يكون ذا فائدة.
هذه هي البطارية الأولى --
كومة من النقود المعدنية، زنك و فضة،
منفصلة بواسطة ورق مقوى مغموس في محلول ملحي.
هذه هي نقطة البداية
لتصميم بطارية --
قطبين كهربائيين،
في هذه الحالة معادن بتركيبات مختلفة،
و محلول الكهرباء،
في هذه الحالة ملح مذاب في الماء.
إن العلم بهذه البساطة.
أعترف أنني تجاوزت بعض التفاصيل.
لقد علمتكم الآن
أن علم البطاريات واضح و مباشر
و الحاجة إلى تخزين على مستوى الشبكات
هي حاجة ملحة.
لكن الحقيقة هي
أنه ببساطة لا يوجد اليوم تقنية بطاريات
قادرة على أن تفي بـ
شروط متطلبات أداء الشبكة الكهربائية --
أعني طاقة عالية بشكل استثنائي،
خدمة طويلة المدى
و تكلفة منخفضة جداً.
نحتاج أن نفكر في المشكلة بطريقة مختلفة.
علينا أن نفكر بأشياء كبيرة،
علينا أن نفكر بأشياء قليلة التكلفة.
لذا لنتخلى عن النموذج الذي يقول
دعونا نبحث عن أروع الكيمياء
ونأمل بعدها أن نلحق بمنحنى التكلفة
من خلال صنع الكثير و الكثير من المنتجات.
بدلاً من ذلك، لنبتكر
إلى حد الوصول لنقطة السعر في سوق الكهرباء.
و يعني هذا
أن أجزاء معينة من الجدول الدوري
بديهياً محظورة.
هذه البطارية تحتاج أن تكون مصنوعة
من عناصر طبيعية وفيرة.
أنا أقول, إن كنت تريد أن تجعل الشيئ القذر رخيصاً،
اصنعه من القذارة --
( ضحك )
تُفضل القذارة
محلية المصدر.
و لكي نكون قادرين على صنع هذا الشئ، نحتاج إلى
استخدام تقنيات تصنيعية بسيطة و مصانع
لا تكلفنا مبالغ ضخمة.
لذا، منذ حوالي ست سنوات،
بدأت تشغل فكري هذه المشكلة.
و لكي أتبنى منظور جديد،
بحثت عن الإلهام بعيداً عن مجال تخزين الطاقة الكهربائية.
في الواقع, تطلعت إلى تقنية
لا تخزن ولا تولد الكهرباء،
لكن بدلاً من ذلك تستهلك الكهرباء،
كمية كبيرة منه.
أنا أتحدث عن إنتاج الألمونيوم.
تم ابتكار هذه العملية في عام 1886
عن طريق شخصين يبلغ كل منهما 22 عاماً --
هال في الولايات المتحدة و هيرولت في فرنسا.
و بعد سنوات قليلة فقط من اكتشافهما،
تغير الألمونيوم
من معدن ثمين تكلفته تساوي تكلفة الفضة
إلى مادة بنائية خام شائعة.
أنتم تنظرون إلى خلايا في مصهر ألمونيوم حديث.
يبلغ عرضها تقريباً 50 قدم
و تبعد تقريباً نصف ميل --
صف بعد صف من الخلايا
التي تشبه بطارية فولتا من الداخل،
مع ثلاث اختلافات مهمة،
بطارية فولتا تعمل على درجة حرارة الغرفة.
إنها مزودة بأقطاب صلبة
و محلول كهربائي، و ذلك محلول الملح و الماء.
خلية هال و هيرولت
تعمل في درجات حرارة عالية،
درجة حرارة عالية بما يكفي
لجعل منتج معدن الألمونيوم سائلاً.
المحلول الكهربائي
ليس محلولاً من الملح و الماء،
و لكنه عبارة عن ملح مذاب.
إنها هذه التركيبة من المعدن السائل،
و الملح الذائب و الحرارة العالية
التي تمكننا من إرسال تيار عالي من خلال هذا الشيء.
نستطيع اليوم أن ننتج معدن أولي من مصدر خام
بتكلفة تبلغ أقل من 50 سنتاً للرطل.
تلك هي المعجزة الإقتصادية
للتعدين الكهربائي الحديث.
إن هذا ما جذب انتباهي و استولى عليه
إلى درجة أني أصبحت مهووس بابتكار بطارية
تتمكن من الإستيلاء على هذا الاقتصاد الضخم.
و قد فعلت.
قمت بصناعة بطارية بمكونات سائلة --
معادن سائلة لكلا القطبين الكهربائيين
و ملح مذاب للمحلول الكهربائي.
سأريكم كيف ذلك.
قمت بوضع معدن سائل
منخفض الكثافة في الأعلى،
و وضعت معدن سائل مرتفع الكثافة في الأسفل،
و الملح المذاب بينهما.
و الآن،
كيف يتم اختيار المعادن؟
بالنسبة لي، ممارسة التصميم
تبدأ دائماً من هنا
بالجدول الدوري،
الذي أفصح عنه استاذ آخر،
ديمتري ميندلييف.
كل شيء نعرفه
مصنوع من تركيبة ما
مكونة من ما ترونه مصوراً هنا.
وهذا يشمل أجسادنا.
تعود إلى ذهني لحظة في يومٍ ما
عندما كنت أبحث عن زوج من المعادن
من شأنها أن تواجه عقبات
توفر المصادر الطبيعية،
كثافة مختلفة و متضاربة
و تفاعل عالي متبادل.
أحسست بلذة المعرفة
عندما عرفت أني سأقترب من الجواب.
المغنيسيوم في الطبقة العليا
و الأنتيمون ( الإثمد )
في الطبقة السفلى.
حسناً، علي أن أخبركم،
أن أحد أعظم الفوائد من العمل كاستاذ:
الطباشير الملونة.
( ضحك )
إذن لإنتاج تيار،
يفقد المغنيسيوم اثنين من الالكترونات
ليصبح أيون المغنيسيوم،
الذي ينتقل حينها عبر محلول الكهرباء،
و يقبل اثنين من الإلكترونات من الأنتيمون،
ثم يمتزج معه ليشكل خليط معدني.
تعمل الإلكترونات
في العالم الحقيقي هنا،
لتشغيل أجهزتنا.
الآن, لشحن البطارية،
نقوم بتوصيل مصدر للكهرباء.
قد يكون شيئاً ما مثل مزرعة رياح.
و من ثم نعكس التيار.
و هذا يجعل المغنيسيوم يقوم بعملية التصفية الإنتقائية
و يجعله يعود إلى القطب الكهربائي العلوي،
مستعيداً التكوين الأول للبطارية.
و التيار العابر بين الأقطاب الكهربائية
يولد مايكفي من الحرارة للحفاظ على درجة الحرارة.
هذا جميل جداً،
من الناحية النظرية على الأقل.
لكن هل يعمل ذلك بالفعل؟
ما الخطوة المقبلة إذن؟
نذهب إلى المختبر.
الآن، هل أقوم بتوظيف متخصصين متمرسين؟
لا، أنا أُشغِّل تلميذ
و أقوم بإرشاده
و أعلّمه كيف يفكر في المشكلة،
ليراها من منظوري
ثم أطلق له العنان.
هذا هو ذلك التلميذ، ديفيد برادويل،
الذي يظهر في هذه الصورة
وهو متعجباً ما إن كان هذا الشيء سيعمل.
مالم أقله لديفيد في ذلك الوقت
كان أني أنا نفسي لم أكن مقتنعاً أن ذلك سيعمل.
لكن ديفيد شاب ذكي
و يريد الحصول على درجة الدكتوراه،
و شرع في إنشاء --
(ضحك)
شرع في إنشاء
أول بطارية معدن سائل
من هذا النوع من الكيمياء.
واستناداً على نتائج ديفيد الأولية الواعدة,
التي دُفعت تكاليفها
من خلال التمويل الأولي من معهد ماساتشوستس للتقنية،
تمكنت من جذب انتباه كبرى صناديق تمويل البحوث
من القطاع الخاص
و الحكومة الإتحادية.
و هذا مكنني من توسيع مجموعتي حتى وصلت إلى عشرين شخص،
مزيج من طلاب دراسات عليا، وعلماء وباحثين
و أيضاً بعض الطلاب الجامعيين.
و استطعت أن أجذب انتباه أشخاص رائعين جداً جداً،
أشخاص يشاركوني شغفي
بالعلوم و تقديم الخدمة للمجتمع،
ليس العلوم و تقديم الخدمة من أجل البناء الوظيفي.
ولو سألتم أولئك الأشخاص
عن سبب عملهم على تكوين بطارية معدنية سائلة،
جوابهم سيعيدنا
إلى تصريحات الرئيس كينيدي
في جامعة رايس عام 1962
عندما قال -- أنا أرفع الكلفة هنا --
"نحن اخترنا أن نعمل على تخزين على مستوى الشبكة
ليس لأنه سهلاً،
بل لأنه صعباً."
(تصفيق)
إذن من هنا نشأت بطارية المعدن السائل.
بدأنا هنا باستخدام آلتنا ذات الخلية بقدرة واط - ساعة.
أسميها طلقة الزجاج.
قمنا بتشغيل أكثر من 400 آلة من هذا النوع،
متقنة أدائها باستخدام عدد وافر من المواد الكيميائية --
ليس فقط المغنيسيوم و الأنتيمون.
خلال ذلك قمنا بزيادة حجم العمل إلى خلية بقدرة 20 واط - ساعة.
أسميها قرص الهوكي.
و حصلنا على نفس النتائج الرائعة.
ثم زدنا حجم العمل إلى صحن الفنجان
وهي خلية بقدرة 200 واط - ساعة
كانت هذه التقنية تثبث نفسها
لتكون قوية و قابلة للتطوير.
لكن الوتيرة لم تكن بالسرعة الكافية بالنسبة لنا.
لذلك منذ سنة ونصف،
أنا و ديفيد،
مع باحث آخر،
قمنا بتأسيس شركة
لتسريع وتيرة التقدم
و السباق لتصنيع المنتج.
لذا نقوم اليوم في معهد ماساتشوستس للتقنية،
بإنشاء خلايا يبلغ قطرها 16 بوصة
بقدرة واحد كيلو واط - ساعة --
تفوق بألف مرة قدرة
خلية طلقة الكأس الأولى.
ندعو هذه الخلايا بالبيتزا.
ثم حصلنا على خلية ستظهر قريبا بقدرة أربعة كيلو واط - ساعة.
سيبلغ قطرها 36 بوصة.
نسميها طاولة الحانة،
لكنها غير جاهزة بعد للعرض في فترات الذروة.
و عامل تكنولوجي متغير
قادنا إلى تجميع هذه الخلايا المسماة بطاولة الحانة إلى وحدات،
و تجميع الوحدات في بطارية عملاقة
تناسب حجم حاوية شحن فئة 40 قدم
للاستثمار في هذا المجال.
و تبلغ الطاقة الإسمية لهذه البطارية اثنين ميغاواط/ساعة --
2 مليون واط/ساعة.
هذه طاقة كافية
لتلبية الإحتياجات الكهربائية اليومية
لمئتين أسرة أمريكية.
إذن هذا مالديكم هنا، تخزين على مستوى الشبكات:
صامت، خالي من الإنبعاثات،
بلا أجزاء متحركة،
يتم التحكم به عن بعد،
مُصمَّم ليصل إلى نقطة سعر السوق
بدون إعانات مالية.
فماذا تعلمنا من كل هذا؟
(تصفيق)
ماذا تعلمنا من كل هذا؟
دعوني أشارككم
بعض المفاجآت, الهرطقات.
إنها مخفية.
درجة الحرارة:
الحكمة التقليدية تقول أن علينا أن نبقيها منخفضة،
بدرجة حرارة الغرفة أو بدرجة قريبة منها،
ثم نقوم بتركيب جهاز تحكم ليبقيها على تلك الدرجة.
تجنبوا الإنطلاق الحراري.
بطارية المعدن السائل مصممة لتعمل على درجة حرارة مرتفعة
مع ضبط أدنى.
يمكن لبطاريتنا أن تتعامل مع ارتفاع درجات الحرارة العالية جداً
الصادرة من موجات التيار.
القياس: تقول الحكمة التقليدية
أن خفض التكلفة يكون بالإنتاج الكثير.
بطارية المعدن السائل مصممة لتقلل التكلفة
بالإنتاج القليل, لكنها ستكون أكبر.
و أخيراً، المصادر البشرية:
تقول الحكمة التقليدية
بأن علينا تشغيل خبراء في صناعة البطاريات،
متخصصين متمرسين،
الذين يمكن الإستفادة من خبرتهم و معرفتهم الواسعة.
لتطوير بطارية المعدن السائل،
قمت بتشغيل طلاب و باحثين مع تقديم الإرشاد لهم.
عند صناعة بطارية،
عملت جاهداً من أجل تحقيق أقصى قدرة كهربائية؛
عند الإرشاد،
عملت جاهداً من أجل الوصول إلى أقصى قدرة بشرية.
كما ترون،
قصة بطارية المعدن السائل
هي أكثر من مجرد قصة
لابتكار تكنولوجي،
إنها مخطط
لابتكار مخترعين، الطيف الكامل.
(تصفيق)