Електроенергія для освітлення цього
приміщення була щойно вироблена.
Адже сучасні умови вимагають
постійного балансу попиту і постачання
електроенергії.
Якби за час моєї ходи на цю сцену
десятки мегаватів енергії вітру
перестали поступати в енергосистему,
інші генератори мали б негайно
компенсувати недостачу.
Але ні вугільні, ні атомні станції
не здатні відреагувати достатньо швидко.
Гігантський акумулятор міг би справитись.
Завдяки гігантському акумуляторові ми б
вирішили питання періодичності,
яке не дає змоги енергії вітру і сонця
стати частиною сучасної енергосистеми,
як вугілля, газ і атомна енергія.
Акумулятор є саме тим пристроєм,
який розв'яже це питання.
Ми зможемо використовувати сонячну енергію,
навіть коли сонце не світить.
І це все змінює.
Тому що в такому разі
відновлювальна енергія вітру і сонця
зможе стати
в центрі уваги.
Сьогодні я розповім про такий пристрій.
Він називається рідкометалічний акумулятор.
Це нова форма енергозбереження,
яку ми з командою студентів і аспірантів
винайшли в MIT.
Цьогорічна конференція TED
присвячена повному спектру.
Оксфордський словник так визначає спектр:
усі хвилі електромагнітного випромінення
будь-якої довжини, від найдовших радіохвиль
до найкоротших гама хвиль,
де видиме проміння складає
тільки малу частину.
Тож я тут не тільки для того, щоб
розповісти вам, як моя команда в MIT знайшла природнє рішення
однієї з величезних проблем світу.
Я хочу в повному спектрі розповісти,
які несподівано відступницькі ідеї ми розкрили
в процесі розробки
цієї нової технології,
і як ці варті поширення ідеї
сприятимуть інноваціям.
Бачите, якщо нам доведеться витягати
цю країну з існуючої енергетичної ситуації,
ми не можемо й далі заощаджувати,
не можемо збільшувати видобуток,
не можемо вести війни.
Ми зробимо це у традиційно американський спосіб:
ми винайдемо новий шлях
через співпрацю.
(Оплески)
Почнемо.
Батарею винайшов 200 років тому
професор Алессандро Вольта
в університеті Падуї, що в Італії.
Його винахід дав поштовх зародженню
нової області науки - електрохімії
і новим технологіям, наприклад,
електропокриття.
Крім винаходу батареї,
можливо, вперше
Вольта також продемонстрував
користь від професора.
(Сміх)
До появи Вольти ніхто і не уявляв, що професор може
мати якусь практичну користь.
Ось його перша батарея:
набір монет з цинку і срібла, між якими
прокладки з картону, змочені в розчині солі.
З цього починається
проектування батареї:
два електроди,
в цьому випадку два метали різної структури,
і електроліт,
в даному випадку - це розчин солі.
Ось така проста наука.
Визнаю, що деякі деталі я опустив.
Я вже казав, що наука про батареї
ідейно проста,
потреба у накопичувачі рівня енергосистеми -
очевидна.
Водночас жодна з існуючих технологій
не відповідає вимогам
робочих характеристик енергосистеми,
а саме: надзвичайно високій напрузі,
довгому терміну роботи,
і дуже низькій вартості.
Потрібно подивитись на проблему
з іншого боку.
Це повинна бути велика
і дешева річ.
Тож залишимо пошук
суперречовини, яка
забезпечить, бажано, низьку собівартість
за рахунок великої кількості продукту.
Натомість, давайте шукати,
орієнтуючись на стандартну ціну на ринку електренергії.
Таким чином деякі
елементи періодичної таблиці
автоматично відкидаємо.
Цей акумулятор потрібно зробити
з елементів, на які багата земля.
Кажу вам, якщо хочете зробити щось дешеве, як бруд,
то робіть це з бруду.
(Сміх)
Найкраще - з місцевого
бруду.
І нам потрібні прості техніки виробництва
і фабрики, які не коштуватимуть
нам півцарства.
Так, майже 6 років тому
я почав працювати з цією проблемою.
Щоб подивитись з нової перспективи,
я шукав натхнення поза цариною енергоакумулювання.
Насправді, я шукав технологію
ані акумулювання, ані генерування електроенергії.
Навпаки - технологію, де споживання
електроенергії відбувається у величезних масштабах.
Я маю на увазі виробництво алюмінію.
Цей процес винайшли у 1886 році
двоє 22-річних чоловіків -
Голл у США і Еру у Франції.
Лише за декілька років після їхнього винаходу
алюміній
перестав бути поряд зі сріблом благородним,
а став звичайним конструкційним металом.
Перед вами цех модулів сучасного алюмінієвого комбінату.
Він 15,24 метрів завширшки
і близько 800 метрів завдовшки.
Ряди і ряди модулів,
що всередині нагадують батарею Вольта,
окрім трьох важливих відмінностей.
Батарея Вольта працює при кімнатній температурі.
Вона оснащена твердими електродами
і розчином солі у якості електроліту.
Модуль Голла-Еру
працює за такої високої температури,
що алюміній
виробляється в рідкому стані.
Електролітом виступає
не розчин солі,
а розтала сіль.
Завдяки комбінації рідкого металу,
розталої солі і високої температури
ми можемо пропускати струм великої потужності через модулі.
Ми виробляємо первинний метал з руди
за ціною 50 центів за 450 грамів продукту.
І це є економічним дивом
сучасної електрометалургії.
Моя увага була прикута до нього,
поки я наполегливо шукав спосіб створити
акумулятор, який задешево покриє величезний об'єм.
І я зміг.
Я зробив акумулятор з рідин -
замість електродів - два метали у рідкому стані
і розтала сіль у якості електроліту.
Дивіться сюди.
Нещільний рідкий метал
зверху,
щільний рідкий метал знизу,
і розтала сіль - між ними.
Тепер
потрібно вибрати метали.
Я завжди починаю пошук
тут,
у періодичній таблиці елементів,
яку склав інший професор
Дмитро Менделєєв.
Все в нашому світі
складається з комбінацій
зображених елементів.
Наші тіла також.
Я добре пам'ятаю той день,
коли шукав пару металів,
які б мали відповідати вимогам
доступності видобутку,
були б різними і протилежної щільності,
а також мали високу здатність вступати в реакцію.
Я тремтів від думки,
що наблизився до відповіді.
Магній - верхній.
Стибій -
знизу.
Я скажу вам, що є найбільшою
вдачею у роботі професора -
кольорова крейда.
(Сміх)
При створенні струму
магній втрачає два електрони
і стає йоном магнію.
Пройшовши електроліт,
він відбирає два електрони стебію
і утворює з ним сплав.
Два електрони
переходять у довкілля
і живлять наші пристрої.
Ми підключаємо акумулятор до
джерела електроенергії, щоб зарядити його.
Це міг би бути вітряк.
А потім ми змінюємо напрямок струму.
Через розпад сплаву
магній повертається до верхнього електроду,
таким чином відновлюючи первинний стан акумулятора.
Курсуючи між електродами, струм
створює достатньо тепла для підтримки температури.
В теорії виглядає
доволі круто.
А чи спрацює це на практиці?
Що я робив далі?
Я почав лабораторні дослідження.
Чи наймав я експертів?
Ні, я найняв студента
і підготував його,
пояснив свої бачення проблеми
і хід своїх думок,
а потім дав йому дозвіл на експерименти.
Це той самий студент - Девід Бредвелл,
який на фото гадає,
чи ця штука взагалі запрацює.
Я не казав тоді Девідові,
що і сам не був впевнений в тому.
Але Девід молодий, розумний,
хоче отримати ступінь доктора наук,
і він наполегливо...
(Сміх)
Він наполегливо
створює перший рідкометалічний акумулятор
з такої комбінації.
Отримавши перші оптимістичні результати роботи,
яку було оплачено
з власних коштів MIT,
мені вдалось залучити значні кошти на дослідження
з приватного сектору
і від федерального уряду.
Це дало змогу збільшити команду до 20 людей,
де були випускники, аспіранти,
і декілька студентів також.
Я зміг залучити насправді дуже хороших людей,
які поділяють мою пристрасть
до науки і праці на користь суспільства.
Не заради науки, як влаштувати кар'єру.
Якщо ви спитаєте цих людей, що їх мотивує працювати
над створенням рідкометалевого акумулятора,
їхня відповідь буде схожа на зауваження
Президента Кеннеді
в університеті Райса в 1962 році,
коли він сказав: (я дозволю собі вільно процитувати)
"Ми зголосилися працювати над
акумулятором рівня енергосистеми не через те,
що це легко, а тому, що це складно".
(Оплески)
Ось такими були етапи створення рідкометалевого акумулятора.
Ми почали з модуля на 1 ват-година.
Я називаю його "чарка".
Ми відпрацювали 400 таких "чарок",
вдосконалюючи їх за допомогою серій елементів,
не тільки магнію і стибію.
Поступово ми збільшили об'єм до модуля на 20 ват-годин.
Цей я називаю "шайба".
Ми також отримали значні результати.
Далі ми перейшли до "тарілки".
Цей - на 200 ват-годин.
Технологія обіцяла бути надійною
і давала змогу збільшити об'єм.
Але ми хотіли прискоритись.
Отож, півтора роки тому ми з Девідом
разом з іншими
колегами по послідженню
започаткували компанію,
щоб прискорити розвиток
до рівня виробництва продукту.
Сьогодні в корпорації LMBC ми розробляємо
модулі діаметром 40 сантиметрів
з об'ємом 1 кіловат-година,
що в 1000 разів більше
за ту першу "чарку".
Цей ми називаємо "піца".
Майже готовий 4 кіловат-годинний модуль.
Він буде 91 сантиметр в діаметрі.
Ми його називаємо "столик в бістро".
Але він ще не готовий для широкого показу.
За одним з варіантів технології,
ми складемо ці "столики" один на одний,
поєднуючи їх у гігантський акумулятор
завбільшки з 12-метровий транспортний контейнер
для розташування в полі.
Він матиме заявлений об'єм в 2 мегават-години -
2 мільйони ват-годин.
Цієї енергії достатньо,
щоб задовольнити щоденні потреби
200 американських сімей.
Отже, ось він - акумулятор рівня енергосистеми:
тихий, без викидів,
монолітний,
дистанційно керований,
відповідає стандартній ринковій ціні
і не потребує дотацій.
Чого ми за цей час навчились?
(Оплески)
Чого ми за цей час навчились?
Дозвольте поділитися з вами
деякими відступницькими спостереженнями.
Вони не лежать на поверхні.
Про температуру.
Поширений підхід полягає в підтримці
низької, майже кімнатної температури
за допомогою вмонтованої системи контролю.
Уникати перегріву.
Рідкометалічний акумулятор працює
на підвищеному рівні температури з мінімальним втручанням.
Наш акумулятор здатен витримати
дуже високу температуру під час сплесків струму.
Про масштаб. Поширено підхід до зниження
собівартості за рахунок виробництва великої кількості.
Батарея з рідких металів спроектована так,
що має невелику собівартість за рахунок збільшення об'єму.
І, нарешті, людські ресурси:
Прийнято наймати експертів
в галузі акумулювання,
досвідчених спеціалістів,
які використовуватимуть весь свій досвід і знання.
Я найняв студентів і аспірантів для
розробки рідкометалевого акумулятора і передав їм знання.
У виготовленні накопичувача я прагну
збільшити електричний потенціал,
у навчанні я прагну
збільшити людський потенціал.
Тож, як ви бачите,
історія створення
рідкометалевого акумулятора - це не тільки
історія про винайдення технології,
а й сценарій виховання
винахідників повного спектру.
(Оплески)