Электроэнергия для освещения этого зала
была произведена всего несколько секунд назад.
Потому что дела сегодня обстоят так,
что спрос и предложение электроэнергии
должны находиться в постоянном равновесии.
Если бы за время, что мне понадобилось для выхода на сцену,
десятки мегаватт энергии ветра
не попали в энергосистему,
разницу нужно было бы тут же покрыть
за счёт других источников.
Но ни угольная, ни ядерная электростанции
не способны так быстро реагировать.
А вот большой аккумулятор смог бы.
С помощью большого аккумулятора
мы смогли бы решить проблему перебоев в подаче энергии,
не позволяющих сегодня солнцу и ветру
на равных с углём, газом и ядерной энергией
участвовать в энергосистеме.
Видите ли, аккумулятор —
это ключевой помощник.
С его помощью мы могли бы пользоваться энергией солнца,
даже когда оно не светит.
И это всё меняет.
Потому что тогда возобновляемая энергия —
ветер и солнечный свет —
выйдут из тени
и займут центральное место.
Сегодня я хочу рассказать вам про такое устройство.
Оно называется жидкометаллический аккумулятор.
Это новый тип энергонакопителя,
изобретённый мной в MIT
в сотрудничестве с группой
студентов и докторантов.
В этом году TED назвал свою конференцию «Полный спектр».
Оксфордский словарь английского языка вот так определяет слово «спектр»:
«Полный набор волн
электромагнитного излучения,
начиная с самых длинных радиоволн до кратчайших гамма-лучей,
где видимый свет является
лишь малой частью».
Поэтому сегодня я не только расскажу
как наша группа в MIT использовала природу
для решения одной из серьёзных мировых проблем.
Я хочу использовать весь спектр,
чтобы рассказать как в процессе разработки
этой новой технологии мы столкнулись
с удивительными неординарными идеями,
которые могут служить примерами инновации,
идеями, достойными распространения.
И если мы хотим вытащить нашу страну
из сложившейся энергетической ситуации,
на одной только экономии,
на новых нефтяных скважинах,
или на постоянных бомбёжках далеко не уедешь.
Мы прибегнем к старому доброму американскому способу —
мы вместе изобретём
новое решение.
(Аплодисменты)
Приступим.
Батарею изобрёл 200 лет назад
Алессандро Вольта,
профессор Падуанского университета в Италии.
Его изобретение положило начало новому направлению в науке —
электрохимии,
и новым технологиям,
таким как гальванотехника.
Недооценённым в изобретении батареи
Алессандром Вольта
осталось то, что оно впервые
продемонстрировало пользу профессуры.
(Смех)
До Вольта никто даже представить себе не мог,
что профессора на что-то годны.
Вот она — первая батарея:
стопка монет, цинк и серебро,
разделённые замоченной в рассоле картонкой.
Это — отправная точка
в конструкции батареи:
два электрода,
в данном случае — металлы разного состава,
и электролит,
в данном случае — растворённая в воде соль.
Такая вот простая наука.
За исключением нескольких опущенных мной деталей.
Я объяснил вам,
что основы науки о батареях просты
и доказал, что есть необходимость
создания накопителя для энергосистемы.
Но проблема в том,
что на сегодняшний день не существует технологии,
которая дала бы нам аккумулятор,
способный удовлетворить высоким требованиям энергосистемы,
таким как большая мощность,
долгий срок службы
и очень низкая себестоимость.
Нам нужно по-другому подойти к проблеме.
Нужно мыслить масштабно.
Нужно мыслить экономично.
Давайте отложим в сторону подход по поиску
самого прогрессивного химического соединения
и его дальнейшего массового производства
в целях снижения себестоимости нашего продукта.
Давайте лучше приведём наше изобретение
в соответствие с ценами на рынке электроэнергии.
Получится, что некоторые элементы
периодической таблицы нельзя использовать
по определению.
Наш аккумулятор должен состоять
из элементов, которых много в природе.
Как говорится, хочешь, чтобы что-то стоило дешевле пареной репы,
сделай это из пареной репы.
(Смех)
А ещё лучше, если репа
выращена тут же по соседству.
Нам нужно соорудить эту штуку
с помощью простых технологий на производстве,
которое не обойдётся нам в целое состояние.
Таким образом, шесть лет назад
я начал размышлять над этой проблемой.
В поисках свежих решений я обратился к областям науки,
не связанным с проблемами хранения электричества.
Моё внимание привлекла технология,
которая не имеет отношения ни к хранению, ни к производству электричества.
Эта технология, напротив, потребляет электроэнергию
в огромных количествах.
Я говорю о производстве алюминия.
Этот процесс был изобретён в 1886-м году
двумя молодыми людьми 22-х лет:
Чарльзом Холлом в США и Полем Эру во Франции.
И всего несколько лет спустя после их открытия
алюминий превратился из драгоценного металла,
по стоимости равного серебру,
в обыденный строительный материал.
Перед вами цех электролиза современного завода по производству алюминия.
Это помещение шириной в 15 метров
и уходящее вглубь на 800 метров.
Вы видите ряды электролизных ванн,
внутри очень похожих на батарею Вольта,
но с тремя серьёзными отличиями.
Батарея Вольта работает при комнатной температуре,
внутри у неё твердые электроды,
а электролитом служит водно-солевой раствор.
Электролизер Холла-Эру
работает при высоких температурах,
настолько высоких,
чтобы полученный алюминий оставался жидким.
Электролитом служит
не водно-солевой раствор,
а расплавленная соль.
И вот это сочетание жидкого металла,
расплавленной соли и высокой температуры
позволяет пропускать через него ток.
Сегодня мы можем получать чистый металл
из руды по цене 50 центов за фунт.
Это — экономическое чудо
современной электрометаллургии.
Именно это привлекло моё внимание до такой степени,
что я стал одержим идеей создания батареи,
которая использовала бы преимущества эффекта масштаба.
И у меня получилось.
Я создал полностью жидкую батарею:
оба электрода из жидких металлов
и расплавленная соль в качестве электролита.
Сейчас покажу.
Сверху я поместил жидкий металл
низкой плотности,
снизу — жидкий металл высокой плотности,
а между ними — расплавленная соль.
А как теперь
выбрать подходящие металлы?
Любое проектирование
для меня всегда начинается
с периодической таблицы,
разработанной другим профессором,
Дмитрием Менделеевым.
Всё в природе
состоит из комбинации элементов,
представленных здесь.
Включая наши собственные тела.
Я хорошо помню тот момент,
когда в поисках пары металлов,
которые бы отвечали заданным параметрам —
природное изобилие,
различная, противоположная плотность
и высокая взаимная реактивность,
я вдруг понял,
что нашёл решение проблемы.
Магний — для верхнего слоя.
И сурьма —
для нижнего слоя.
Знаете, какое самое большое преимущество
в должности профессора?
Цветной мел.
(Смех)
Чтобы создать электрический ток,
магний отдаёт два электрона,
превращаясь в ион магния,
который затем проходит через электролит,
получает два электрона сурьмы
и, смешиваясь с ней, формирует сплав.
Электроны при этом
работают нам на благо,
питая наши электроустройства.
Чтобы зарядить наш аккумулятор,
нам нужно к нему подключить источник электричества.
Таковым может служить, например, ветряная электростанция.
И затем мы меняем направление тока.
Это заставляет магний разорвать сплав
и вернуться к верхнему электроду,
вернув батарею в исходное состояние.
При этом ток, проходящий между электродами,
производит достаточно тепла для поддержания нужной температуры.
Это довольно круто,
по крайней мере в теории.
Но будет ли это работать на практике?
И что делать дальше?
Мы отправляемся в лабораторию.
Взял ли я на работу опытных специалистов?
Нет, я нанял студента
и стал его учить,
объяснил, как подойти к проблеме
и увидеть её моими глазами.
А потом я отпустил поводок.
Вот этот студент — Дэвид Брэдвелл.
На этом фото он, похоже, размышляет о том,
заработает ли эта штука вообще.
Я тогда не сказал Дэвиду,
что сам не был уверен, что она заработает.
Но Дэвид был молод и умён,
ему нужна была докторская степень,
поэтому он стал собирать...
(Смех)
Он стал собирать первый в мире
жидкометаллический аккумулятор
такого химического состава.
И уже основываясь на первых обнадёживающих результатах,
полученных Дэвидом, и оплаченных
из фондов MIT,
мне удалось заручиться финансовой поддержкой
частных и государственных инвесторов
и продолжить исследования.
Я смог расширить свою группу до 20 сотрудников:
я собрал вместе аспирантов, докторантов
и даже несколько студентов.
Мне удалось привлечь к работе очень хороших ребят,
которые разделяли мою страсть
к науке и служению обществу,
а не к науке и карьерному росту.
И если вы спросите этих ребят,
зачем они работают над жидкометаллическим аккумулятором,
в их ответе вы услышите
слова президента Кеннеди,
сказанные в 1962-м на выступлении в университете Райса.
Я возьму на себя смелость перефразировать:
«Мы выбираем работу над накопителем для энергосистемы
не потому, что это просто,
а потому что это трудно».
(Аплодисменты)
Перед вами этапы разработки жидкометаллического аккумулятора.
Начнём с нашей рабочей лошадки — одноваттного элемента.
Я назвал его «рюмка».
Мы разработали более 400 таких аккумуляторов,
постоянно улучшая их производительность с помощью разных химических элементов,
не только магния и сурьмы.
Попутно мы увеличили мощность аккумулятора до 20 ватт в час.
Этот аккумулятор я назвал «шайба».
С ним мы добились таких же выдающихся результатов.
А потом дело дошло до блюдца.
Это уже 200 ватт в час.
Наша технология показала себя
надёжной и масштабируемой.
Но такой темп казался нам слишком медленным.
Поэтому полтора года назад
мы с Дэвидом
и ещё одним членом нашей исследовательской группы
создали компанию,
чтобы ускорить прогресс
и побыстрее выпустить продукт на рынок.
Сегодня наша компания, LMBC,
производит аккумуляторы 40.5 см в диаметре
и мощностью в 1 киловатт-час:
в 1 000 раз мощнее,
чем наша первая «рюмка».
Этот аккумулятор мы назвали «пицца».
А на горизонте у нас элемент мощностью в 4 киловатт-час
и диаметром в 90 см.
Его мы называем «столик в бистро»,
но это ещё рано кому-либо показывать.
Одно из возможных применений нашей технологии —
сложить крышки «столиков» в модули
и собрать множество модулей в один гигантский аккумулятор,
помещающийся в 12-метровый контейнер
для перевозки, установки и введения в эксплуатацию.
Расчётная мощность этого аккумулятора — 2 мегаватт-час,
2 миллиона ватт в час.
Такого количества энергии достаточно
для удовлетворения повседневных электрических нужд
200 американских семей.
Вот такой накопитель для энергосистемы:
бесшумный, не загрязняющий атмосферу,
не содержащий подвижных частей,
управляемый на расстоянии,
разработанный с учётом рыночной цены
без субсидий.
Какой урок мы извлекли из всего этого?
(Аплодисменты)
Какой урок мы извлекли из всего этого?
Разрешите мне поделиться с вами
некоторыми сюрпризами и неординарными идеями.
Их не заметишь невооружённым взглядом.
Температура:
здравый смысл подсказывает держать её низкой,
приближенной к комнатной температуре,
и установить систему контроля за её поддержанием.
Избегать бесконтрольного роста температуры.
Жидкометаллический аккумулятор может работать
при высоких температурах с минимальным контролем.
Он может выдерживать большие температурные скачки,
возникающие из-за перепадов напряжения.
Масштабируемость: здравый смысл подсказывает
сокращать себестоимость за счёт увеличения производства.
Жидкометаллический аккумулятор устроен так, что его стоимость будет низкой
при небольших объёмах производства, но сами аккумуляторы будут больше.
И наконец кадровый вопрос:
здравый смысл подсказывает
привлекать к работе экспертов,
опытных профессионалов в вопросах устройства аккумуляторов,
несущих с собой широкие знания и опыт.
Для разработки жидкометаллического аккумулятора
я взял на работу студентов и докторантов и обучил их.
От моего аккумулятора я старался добиться
максимального электрического потенциала.
В моих учениках я старался
максимально реализовать потенциал человеческий.
Поэтому
история жидкометаллического аккумулятора,
это не просто рассказ
о новом техническом изобретении,
это руководство
по становлению изобретателей в полном спектре.
(Аплодисменты)