A eletricidade que alimenta as luzes deste teatro
foi gerada há apenas uns momentos.
Porque, tal como as coisas são hoje,
a procura de eletricidade deve estar em constante equilíbrio
com o fornecimento de eletricidade.
Se, durante o tempo que me levou caminhar até aqui, neste palco,
algumas toneladas de "megawatts" de energia eólica
deixassem de ser lançadas na rede,
a diferença teria de ser compensada
através de outros geradores imediatamente.
Mas as fábricas a carvão e as centrais nucleares
não conseguem dar resposta com a rapidez suficiente.
Uma bateria gigante conseguiria.
Com uma bateria gigante
seríamos capazes de resolver o problema da intermitência
que impede a energia solar e a eólica
de contribuírem para a rede
da mesma maneira que o carvão, o gás ou o nuclear fazem atualmente.
Compreendem, aqui a bateria é o dispositivo fundamental.
Com ela, podíamos tirar a eletricidade do sol
mesmo quando o sol não brilha.
E isso muda tudo.
Porque as energias renováveis,
como a eólica e a solar,
saem dos bastidores
para aqui, para o palco central.
Hoje, quero falar-vos sobre um dispositivo desses.
Chama-se bateria de metal líquido.
É uma forma nova de armazenamento de energia
que eu inventei no MIT
juntamente com uma equipa de alunos meus
e estudantes de pós-doutoramento.
O tema da Conferência TED deste ano é "Espetro Completo".
O Dicionário de Inglês Oxford define espetro como:
"Toda a faixa de comprimentos de onda
"da radiação eletromagnética,
"desde as ondas de rádio mais compridas até aos raios gama mais curtos,
"dos quais a faixa da luz visível
"é apenas uma pequena parte".
Não estou aqui hoje apenas para vos dizer
como a minha equipa no MIT extraiu da Natureza
uma solução para um dos grandes problemas mundiais.
Eu quero percorrer o espetro completo e contar-vos como,
durante o processo de desenvolvimento desta nova tecnologia,
descobrimos algumas heterodoxias surpreendentes
que podem servir de lições para a inovação,
ideias que vale a pena divulgar.
E vocês sabem,
se queremos fazer com que este país saia da sua atual situação energética,
não podemos simplesmente conservar a nossa atual saída;
não podemos simplesmente perfurar uma saída;
não podemos bombear uma saída.
Vamos fazê-lo à velha maneira americana,
vamos inventar uma saída,
trabalhando juntos.
(Aplausos)
Agora, comecemos.
A bateria foi inventada há cerca de 200 anos
por um professor, Alessandro Volta,
na Universidade de Pádua, na Itália.
A sua invenção fez nascer um novo ramo da ciência,
— a eletroquímica —
e novas tecnologias,
como a galvanoplastia.
Um aspeto talvez negligenciado:
a invenção da bateria por Volta,
também pela primeira vez,
demonstrou qual a utilidade de um professor.
(Risos)
Até Volta, ninguém podia imaginar
que um professor pudesse servir para alguma coisa.
Aqui está a primeira bateria
— uma pilha de moedas, zinco e prata,
separadas por cartão embebido em salmoura.
Este é o ponto de partida
para a conceção de uma bateria:
dois elétrodos,
— neste caso, metais de composição diferente —
e um eletrólito — neste caso, sal dissolvido em água.
A ciência é tão simples quanto isto.
Obviamente, deixei de fora alguns detalhes.
Agora, ensinei-vos
que a ciência das baterias é objetiva
e a necessidade de armazenamento ao nível da rede é imperiosa,
mas o facto é que hoje, simplesmente,
não existe tecnologia de baterias
capaz de responder
aos exigentes requisitos de desempenho da rede,
nomeadamente potência invulgarmente alta,
longo tempo de vida do serviço
e custo superbaixo.
Precisamos de pensar no problema de modo diferente.
Precisamos de pensar em grande,
Precisamos de pensar barato.
Portanto, vamos abandonar o paradigma
de irmos à procura da química mais fixe
e depois esperarmos conseguir baixar a curva do custo
produzindo enormes quantidades de produto.
Em vez disso, vamos inventar
para o nível do preço do mercado de eletricidade.
Isso significa
que algumas partes da tabela periódica
estão axiomaticamente fora dos limites.
Esta bateria precisa de ser feita
a partir de elementos abundantes na terra.
Quero dizer, se queremos fazer algo barato como o lixo,
façamo-lo a partir de lixo...
(Risos)
preferencialmente lixo de origem local.
(Risos)
E precisamos de ser capazes de construir isso
usando técnicas de fabrico simples
e fábricas que não nos custem uma fortuna.
Portanto, há cerca de seis anos,
comecei a pensar neste problema.
E, com vista a adotar uma perspetiva nova,
procurei inspiração fora do campo do armazenamento de energia.
De facto, analisei uma tecnologia
que não armazena nem gera eletricidade,
mas, pelo contrário, consome eletricidade
em enormes quantidades.
Estou a falar da produção de alumínio.
O processo foi inventado em 1886
por dois jovens de 22 anos
— Hall, nos Estados Unidos, e Heroult, em França.
Poucos anos após a sua descoberta,
o alumínio transformou-se
de um metal precioso ao preço da prata
num material estrutural comum.
Estão a ver a casa das células de uma moderna fundição de alumínio.
Tem cerca de 15 metros de largura
e alonga-se por cerca de 800 metros
— filas após filas de células
que, no interior, se assemelham a baterias de Volta,
com três importantes diferenças.
A bateria de Volta trabalha à temperatura ambiente.
É equipada com elétrodos sólidos
e um eletrólito que é uma solução de sal e água.
A célula de Hall-Heroult
funciona a alta temperatura,
uma temperatura suficientemente alta
para o produto metálico de alumínio ser líquido.
O eletrólito não é uma solução de sal e água,
mas antes sal que é derretido.
É a combinação do metal líquido,
sal fundido e alta temperatura
que nos permite enviar alta corrente através disto.
Hoje, podemos produzir metal virgem a partir de minério
a um custo inferior a um dólar o quilo.
É o milagre económico
da moderna eletrometalurgia.
Foi isto que captou e prendeu a minha atenção
ao ponto de me ter tornado obcecado com a ideia de inventar
uma bateria que pudesse capturar esta gigantesca economia de escala.
E inventei.
Fiz a bateria completamente líquida
— metais líquidos para ambos os elétrodos
e sal fundido para o eletrólito.
Vou mostrar-vos como.
Coloco metal líquido de baixa densidade no topo,
coloco metal líquido de alta densidade no fundo,
e sal fundido no meio.
Portanto, agora,
como escolher os metais?
Para mim, o exercício da conceção
começa sempre aqui,
com a tabela periódica,
enunciada por outro professor,
Dimitri Mendeleyev.
Tudo o que conhecemos
é feito a partir de alguma combinação
daquilo que vemos aqui representado.
E isso inclui os nossos próprios corpos.
Lembro-me do preciso momento em que, um dia,
estava à procura de alguns metais
que preenchessem os requisitos
de abundância na terra,
diferença, densidade oposta
e alta reatividade mútua,
senti a emoção da realização
quando soube que tinha encontrado a resposta.
Magnésio para a camada de topo
e antimónio
para a camada do fundo.
Sabem, tenho que vos contar,
um dos maiores benefícios de ser professor:
giz colorido.
(Risos)
Portanto, para produzir corrente,
o magnésio perde dois eletrões
para se tornar num ião de magnésio,
que então migra através do eletrólito,
aceita dois eletrões do antimónio,
e então mistura-se com ele para formar uma liga.
Os eletrões vão trabalhar
para o mundo real, cá fora,
fornecendo energia aos nossos aparelhos.
Agora, para carregar a bateria,
ligamos a uma fonte de eletricidade.
Pode ser qualquer coisa como uma central eólica.
E então revertemos a corrente.
E isso obriga o magnésio a desligar-se
e regressar ao elétrodo superior,
restaurando a constituição inicial da bateria.
E a corrente que passa entre os elétrodos
gera calor suficiente para a manter à temperatura.
É muito fixe,
pelo menos em teoria.
Mas funcionará realmente?
Então, o que fazer a seguir?
Vamos para o laboratório.
Agora, contrato profissionais experientes?
Não, contrato um estudante
e oriento-o,
ensino-o como pensar sobre o problema,
vê-lo a partir da minha perspetiva,
e depois liberto-o.
Este é o tal estudante, David Bradwell,
que, nesta imagem,
parece estar a perguntar-se se aquilo alguma vez funcionará.
O que eu na altura não disse ao David
foi que eu próprio não estava convencido de que aquilo funcionasse.
Mas o David é jovem e inteligente
e quer um doutoramento,
e passa à construção...
(Risos)
Passa à construção
da primeira bateria de metal líquido de sempre
com esta composição.
E com base nos promissores resultados iniciais obtidos pelo David,
que foram pagos
com fundos de capital do MIT,
consegui atrair fundos substanciais de investigação
do setor privado
e do governo federal.
E isso permitiu-me expandir o meu grupo para 20 pessoas,
uma mistura de estudantes licenciados, pós-doutorados,
e até alguns estudantes de licenciatura.
E consegui atrair gente muito, muito boa,
pessoas que partilham da minha paixão
pela ciência e pelo serviço à sociedade,
não a ciência e o serviço pela ascensão na carreira.
Se perguntarem a estas pessoas
porque trabalham na bateria de metal líquido,
a sua resposta recordará
as observações do Presidente Kennedy
na Universidade de Rice, em 1962,
quando disse — e aqui tomo algumas liberdades:
"Escolhemos trabalhar no armazenamento ao nível da rede,
"não porque seja fácil,
"mas porque é difícil".
(Risos)
(Aplausos)
Portanto, esta é a evolução da bateria de metal líquido:
Este é o nosso primeiro cavalo de batalha, a célula de 1 watt-hora.
Eu chamo-lhe o copo de "shot".
Trabalhámos com mais de 400 destas,
aperfeiçoando o seu desempenho com uma série de produtos químicos
— não apenas com magnésio e antimónio.
Ao longo do percurso, aumentámos até células de 20 Wh.
Chamo a este o "disco de hóquei".
E conseguimos os mesmos excelentes resultados.
Depois foi sobre o disco.
Isto são 200 Wh.
A tecnologia estava a dar provas
de ser robusta e escalável.
Mas, para nós, o ritmo não era suficientemente rápido.
Por isso, há um ano e meio,
o David e eu,
juntamente com outro membro da equipa de investigação,
fundámos uma empresa
para acelerar o ritmo de progresso
e a corrida ao produto final.
Portanto, hoje na LMBC
estamos a produzir células de 40,3 cm de diâmetro
com a capacidade de 1 quilowatt-hora
— 1000 vezes a capacidade
daquela célula de copo de "shot" inicial.
Chamamos àquela, a "pizza".
Depois temos uma célula de 4 kWh no horizonte.
Vai ter 91,44 cm de diâmetro.
Chamamos-lhe a "mesa de café",
mas ainda não está pronta para aparecer no horário-nobre.
E uma variante da tecnologia
levou-nos a empilhar estes tampos de "mesa de café" em módulos,
agregando os módulos em baterias gigantes
que cabem num contentor de 1,20 m de comprimento
para instalação no campo.
E este tem nas especificações uma capacidade de 2 megawatt-hora
dois milhões de watt-hora.
Trata-se de energia suficiente
para responder às necessidades de eletricidade diária
de 200 famílias americanas.
Portanto, aqui têm: armazenamento ao nível da rede,
silenciosa, livre de emissões,
sem partes amovíveis,
controlada remotamente,
concebida para o nível do preço de mercado,
sem subsídios.
Então, o que é que aprendemos com tudo isto?
(Aplausos)
O que é que aprendemos com tudo isto?
Deixem-me partilhar convosco
algumas das surpresas, as heterodoxias.
Elas encontram-se além do visível.
Temperatura:
A sabedoria convencional diz para baixar a temperatura
a um nível igual ou próximo da temperatura ambiente,
instalar um sistema de controlo para a manter nesse nível.
evitar a fuga térmica.
A bateria de metal líquido está concebida para funcionar a temperatura elevada
com o mínimo de regulação.
A nossa bateria consegue aguentar as subidas muito elevadas de temperatura
ocasionadas pelos surtos de corrente.
Escala: A sabedoria convencional diz
para reduzir o custo produzindo em grande quantidade.
A bateria de metal líquido está desenhada para reduzir o custo
produzindo menos, mas com tamanho maior.
E, finalmente, os recursos humanos:
A sabedoria convencional diz
para contratar especialistas em baterias,
profissionais experientes,
que se possam basear na sua vasta experiência e conhecimento.
Para desenvolver a bateria de metal líquido,
contratei estudantes e pós-doutorados e orientei-os.
Numa bateria,
eu luto por maximizar o potencial elétrico.
Quando oriento,
luto por maximizar o potencial humano.
Portanto, estão a ver,
a história da bateria de metal líquido
é mais do que um relato
sobre a invenção de tecnologia,
é um plano
para a invenção de inventores, o espetro completo.
(Aplausos)