A eletricidade fornecida às luzes deste teatro
foi gerada há poucos momentos atrás.
Pois do jeito como as coisas estão hoje,
a demanda de eletricidade precisa estar em constante equilíbrio
com o fornecimento de eletricidade.
Se no tempo que levo para andar aqui no palco,
algumas dezenas de megawatts de energia eólica
parassem de fornecer a rede energética,
a diferença teria de ser fornecida
por outros geradores imediatamente.
Mas usinas de carvão, usinas atômicas
não respondem com tal velocidade.
Uma bateria gigante poderia.
Com uma bateria gigante,
nós poderíamos resolver o problema da intermitência
que impedem o vento e o sol
de contribuírem com a rede
do mesmo modo que o carvão, gás e energia nuclear o fazem hoje.
Veja, a bateria
é que permitirá isso.
Com ela, nós poderíamos usar eletricidade solar
mesmo quando o sol não brilha.
E isto muda tudo.
Pois então as fontes renováveis
tais como vento e sol
saem da periferia,
tomam o centro do palco.
Hoje quero falar sobre tal dispositivo.
É chamado de bateria de metal líquido.
É uma nova forma de armazenar energia
que inventei no MIT
com um grupo de meus estudantes
e pós-doutorados.
O tema deste ano do TED é Todo o Espectro.
O OED (Dicionário Oxford) define espectro
como 'Toda a faixa de comprimento de onda
da radiação eletromagnética
desde as ondas longas de rádio até os pequenos raios gama
do qual a faixa visível
é apenas uma pequena parte.'
Então não estou aqui apenas para contar
como meu grupo no MIT extraiu da natureza
uma solução para um dos maiores problemas do mundo.
Quero usar todo o espectro e contar como,
no processo de desenvolvimento
desta nova tecnologia,
descobrimos algumas surpresas heterodoxas.
que podem servir como lições para a inovação,
ideias que valem a pena difundir.
E sabe,
se vamos tirar o país fora da atual situação da energia,
não podemos conservar como a única saída;
não podemos perfurar como a única saída:
não podemos bombardear como a única saída.
Faremos do velho jeito americano,
vamos inventar a nossa única saída,
trabalhando juntos.
(Aplausos)
Vamos começar.
A bateria foi inventada há mais ou menos 200 anos
por um professor, Alessandro Volta,
na Universidade de Pádua, na Itália.
Sua invenção criou um novo campo da ciência,
a eletroquímica,
e novas tecnologias
tais como a galvanoplatia.
Talvez não notaram,
a invenção da bateria por Volta,
pela primeira vez também,
demonstrou a utilidade de um professor.
(Risos)
Até Volta, ninguém imaginaria
que um professor poderia ter serventia.
Aqui está a primeira bateria --
moedas, zinco e prata empilhadas,
separadas com papelão embebido em salmoura.
Este é o começo
do projeto de uma bateria --
dois eletrodos,
neste caso metais com composições diferentes,
e um eletrólito,
neste caso sal dissolvido em água.
A ciência é assim simples.
Admito, deixei alguns detalhes de lado.
Ensinei vocês
que a ciência da bateria é simples
e a necessidade do nível de rede de armazenamento
é urgente,
mas o fato é
que hoje simplesmente não há uma tecnologia da bateria
capaz de atender
a demanda de desempenho exigida pela rede --
potência excepcionalmente alta,
durabilidade
e baixíssimo custo.
Nós precisamos pensar no problema por outro ângulo.
Precisamos pensar grande,
precisamos pensar barato.
Abandonemos o paradigma
de vamos pesquisar pela química 'da hora'
e então, quem sabe, conseguiremos baixar a curva do custo
somente pela alta produção.
Em vez disso, vamos inventar
do ponto de vista do preço da eletricidade no mercado.
Assim parece
que certas partes da tabela periódica
são axiomas fora dos limites.
Esta bateria precisa ser feita
de um elemento abundante na natureza.
Digo, se quiser fazer algo bem barato,
faça-o do lixo --
(Risos)
de preferência do lixo
fornecido na vizinhança.
E nós precisamos estar aptos a construir esta coisa
usando técnicas de manufatura simples e fábricas
que não nos custe uma fortuna.
Então há uns seis anos,
comecei a pensar neste problema.
E de modo a adotar uma nova perspectiva,
procurei inspiração além do campo da armazenagem da eletricidade.
De fato, procurei uma tecnologia
que nem armazena e nem gera energia,
mas que consome eletricidade,
enormes quantidades de eletricidade.
Estou falando da produção de alumínio.
O processo foi inventado em 1886
por duas pessoas de 22 anos de idade --
Hall nos Estados Unidos e Heroult na França.
E poucos anos depois da descoberta,
o alumínio mudou
de um metal precioso que custava tanto quanto a prata
para um material estrutural comum.
Vocês estão vendo uma célula de um forno de fundição de alumínio moderno.
Com uns 15m de largura
e uns 800m de comprimento --
fileiras e mais fileiras de células
que, por dentro, lembram a bateria de Volta,
com três diferenças importantes.
A bateria de Volta trabalha na temperatura ambiente.
Tem eletrodos sólidos
e um eletrólito de água e sal.
A célula de Hall-Heroult
trabalha em alta temperatura,
uma temperatura alta o suficiente
que mantém o alumínio em estado líquido.
O eletrólito
não é uma solução de água e sal,
mas sim o sal derretido.
É está combinação de metal líquido,
sal derretido e alta temperatura
que nos permite mandar alta corrente por esta coisa.
Hoje, podemos produzir metal virgem do minério
a um custo menor que 50 centavos por 450g.
Isso é milagre econômico
da eletrometalurgia moderna.
É isto que me captura e me envolve
a ponto de eu me tornar obcecado pela invenção de uma bateria
que poderia sintetizar esta gigantesca economia de escala.
E eu fiz.
Eu fiz uma bateria totalmente líquida --
metais líquidos para ambos eletrodos
e um sal derretido como eletrólito.
Mostrarei como.
Coloquei um metal líquido
de baixa densidade em cima,
um metal líquido de alta densidade embaixo
e sal derretido entre eles.
E agora,
como escolher os metais?
Para mim, o exercício do projeto
sempre começa aqui
com a tabela periódica,
criada por outro professor,
Dimitri Mendeleyev.
Tudo o que conhecemos
é feito de alguma combinação
do que vocês veem representado aqui.
E isto inclui nosso próprio corpo.
Lembro do exato momento
em que estava buscando um par de metais
que fosse ao mesmo tempo
abundante na Terra,
diferente, com densidade oposta
e altamente reativos entre si.
Eu senti o frison da realização
quando soube que tinha conseguido a resposta.
Magnésio na parte superior.
E antimônio
para a parte inferior.
Sabe, tenho de contar
um dos grandes benefícios de ser um professor:
giz colorido.
(Risos)
Para produzir a corrente,
o magnésio perde dois elétrons
tornando-se o íon magnésio,
que migra através do eletrólito.
aceitando dois elétrons do antimônio,
e aí se mistura para formar uma liga.
Os elétrons vão para o trabalho
no mundo real cá fora,
energizando nossos equipamentos.
Agora, para carregar a bateria,
conectamos uma fonte de eletricidade.
Poderia ser algo como uma fazenda eólica.
Então nós invertemos a corrente.
E isto força o magnésio a se recompor
e retorna para o eletrodo superior,
restaurando a constituição inicial da bateria.
A corrente passando entre os eletrodos
gerando calor suficiente para manter a temperatura.
É muito inteligente,
pelo menos em teoria.
Mas isto realmente funciona?
E aí, o que fazer depois?
Vamos para o laboratório.
E aí, contrato profissionais qualificados?
Não, eu contrato um estudante
e o oriento,
ensino como pensar sobre o problema,
e ver isto da minha perspectiva
e aí deixo-o solto.
Eis aqui aquele estudante, David Bradwell
que, nesta foto,
parece estar pensando se esta coisa um dia funcionará.
O que não disse a David naquela época
é que eu não estava convencido de que funcionaria.
Mas David é jovem e inteligente
e ele quer um doutorado,
e ele passou a construir --
(Risos)
Ele passou a construir
a primeiríssima bateria de metal liquido
desta química.
E baseado nos promissores resultados iniciais de David,
que era pago
com os fundos do MIT,
fui capaz de atrair fundos maiores para pesquisa
do setor privado
e do governo federal.
Isto me permitiu ampliar meu grupo para 20 pessoas,
composto de estudantes graduados, pós doutores
e mesmo alguns estudantes da graduação.
E pude atrair gente realmente muito muito boa,
pessoas que compartilhavam minha paixão
pela ciência e por servir a sociedade,
não a ciência e o serviço para fazer carreira.
E se você perguntar a eles
por que trabalham na bateria de metal líquido,
as respostas podem ecoar
os comentários do Presidente Kennedy
na Universidade Rice em 1962
quando disse -- estou tomando liberdades aqui --
'Nós escolhermos trabalhar em nível de rede de armazenamento,
não porque é fácil,
mas porque é difícil.'
(Aplausos)
Então esta é a evolução da bateria de metal líquido.
Começamos aqui com nossa célula de 1watt/hora.
Que chamo de dose.
Nós trabalhamos com mais de 400 dessas,
aperfeiçoando seu desempenho com várias substâncias químicas --
não somente magnésio e antimônio.
Seguindo, ampliamos para a célula de 20watt/hora.
Eu chamo-a de disco de hóquei.
E conseguimos resultados muito bons.
E assim estávamos no caminho do prato.
Essa é a de 200watt/hora.
A tecnologia está se provando
robusta e expansível.
Mas o ritmo não era rápido o suficiente para nós.
Daí há um ano e meio,
David e eu,
junto com outro pesquisador do grupo,
fundamos uma empresa
para acelerar o ritmo do progresso
e a corrida para fabricar o produto.
Hoje na LMBC,
estamos construindo células de 40,5cm de diâmetro
com uma capacidade de 1kw/hora --
1.000 vezes a capacidade
de nossa célula dose inicial.
Nós a chamamos de pizza.
Agora temos uma célula de 4kw/hora em desenvolvimento.
Terá 91,5cm de diâmetro.
Nós a chamamos de mesa de bar,
mas ainda não está pronta para o primeiro teste.
E uma variante da tecnologia
nos permite empilhar estas mesas de bar em módulos,
agregando módulos em uma bateria gigante
que cabe em um porta-contentor de 20,20m
para ser colocada no campo.
Com capacidade nominal de 2Mw/hora
2 milhões de watt/hora.
Energia suficiente
para atender as necessidades diárias
de 200 casas de americanos.
Aqui está, o nível de rede de armazenamento:
silencioso, sem emissão de gases,
sem partes móveis,
controlado remotamente,
projetado para um preço de mercado
sem subsídios.
Então o que aprendemos com tudo isso?
(Aplausos)
Então o que aprendemos com tudo isso?
Deixe-me compartilhar com vocês
algumas das surpresas heterodoxas.
Elas estão além do visível.
Temperatura:
a sabedoria popular diz para manter baixa,
na temperatura ambiente ou próxima,
e dai instalar um sistema de controle para mantê-la.
Evitar desvios térmicos.
A bateria de metal líquido foi projetada para operar em temperaturas elevadas
com mínima regulagem.
Nossa bateria pode suportar subidas altas de temperatura
resultado de surtos de corrente.
Expansão: A sabedoria popular diz
que a redução de custo se faz pela alta produção.
A bateria de metal liquido foi projetada para reduzir os custos
produzindo poucas, mas serão grandes.
E finalmente, recursos humanos:
A sabedoria popular diz
empregue conhecedores de baterias,
profissionais experientes,
que podem produzir a partir da vasta experiência e conhecimento.
Para desenvolver a bateria de metal líquido,
empreguei estudantes e pós-doutorados e os orientei.
Em uma bateria,
eu me esforcei em maximizar o potencial elétrico.
ao orientar,
eu me esforcei em maximizar o potencial humano.
Então veem,
a história da bateria de metal líquido
é mais do que
inventar uma tecnologia,
é um modelo
para inventar inventores, de largo espectro.
(Aplausos)