La elektron kiu funkciigas la lumojn de ĉi tiu teatro
oni ĵus produktis.
Ĉar laŭ la nuntempa tekniko
la bezono de elektro devas ĉiam kompensiĝi
per la produktado de elektro.
Se dum la tempo kiun mi bezonis por aliri ĉi tiun scenejon
kelkdek megaŭatoj da ventodevena energio
ĉesas atingi la elektran reton,
la mankon devus tuj anstataŭigi
aliaj elektroproduktiloj.
Sed karbocentraloj, atomcentraloj
ne povas reagi tiel rapide.
Tamen giganta baterio povus.
Per giganta baterio
ni kapablus alfronti la problemon de intermito.
kiu malebligas al suna kaj venta energio
kontribui al la elektra reto
samkiel nuntempe faras karba, gasa kaj atoma.
Vidu, baterio
estas la ĉefa ebliga aparato ĉi-rilate.
Per ĝi, ni povus utiligi sundevenan elektron
eĉ kiam la suno ne videblas.
Tio ŝanĝus la tutan aferon.
Ĉar tiumaniere la renoveblaj energioj,
kiaj suna kaj venta,
ne plu estus flankaj
kaj atingus la centran scenejon.
Hodiaŭ mi volas prezenti al vi tian aparaton
Oni nomas ĝin likvometala baterio.
Temas pri nova formo de energistokado
kiun mi eltrovis ĉe MIT
kun teamo de miaj studentoj
kaj postdoktoroj.
La temo de la ĉijara TED konferenco estas Tutampleksa Spektro.
La ODE (Oxford English Dictionary) difinas spektron kiel
"La tuta amplekso de ondolongoj
de la elektromagneta radiado,
de la plej longaj radiaj ondoj ĝis la plej mallongaj gamaradioj
de kio la amplekso de videbla lumo
estas nur eta parto."
Do mi ne estas ĉi tie hodiaŭ nur por diri al vi
kiamaniere mia teamo ĉe MIT eltiris el la naturo
solvon de unu el la plej gravaj mondaj problemoj.
Mi volas laŭiri la tutan spektron kaj diri al vi kiel
dum la evoluigo
de tiu ĉi nova teknoscienco,
ni malkovris kelkajn surprizajn kontraŭtradiciaĵojn
kiuj povas instrui pri novigado,
ideojn diskonigindajn.
Vidu, se ni celas eligi ĉi tiun landon
el ĝia nuna energia situacio,
ni ne povas pluteni nian elirvojon,
ni ne povas trabori nian elirvojon,
ni ne povas bombi nian elirvojon.
Ni faros tion laŭ la malnovmoda usona maniero,
ni eltrovos nian elirvojon,
laborante kune.
(aplaŭdoj)
Do ni komencu.
La baterion eltrovis antaŭ ĉ. 200 jaroj
profesoro Alessandro Volta,
ĉe la Universitato de Padovo en Italio.
Lia eltrovo naskis novan sciencan fakon,
elektrokemion,
kaj novajn teknikarojn
kiel elektrotegado.
Eble pretervidita
la eltrovo de la baterio fare de Volta
unuafoje eĉ pruvis
la utilon de profesoro.
(oni ridas)
Antaŭ Volta, neniu povis imagi
ke profesoro povus utili al io ajn.
Jen la unua baterio -
surmetaĵo de moneroj, zinkaj kaj arĝentaj,
apartigitaj de papera tavolo trempita en sala akvo.
Tiu estas la startpunkto
por projekti baterion.-
du elektrodoj,
ĉi-kaze malsamaj metaloj,
kaj elektrokonduka fluidaĵo,
ĉi-kaze salo solvita en akvon.
Tiel simpla estas la afero.
Bone, mi preterlasis kelkajn detalojn.
Do, mi instruis al vi
ke la scienco pri baterioj estas simpla
kaj la bezono de retnivela stokado
de elektro estas urĝa,
sed la fakto estas
ke ĝis nun simple ne ekzistas bateria teknikaro
kiu povas plenumi la bezonon de elektra amasa stokado
kiun la elektra reto ege bezonas -
tio estas nekutime granda energio,
longdaŭra funkciado
kaj ege malalta kosto.
Ni devas pripensi la problemon alimaniere
Ni devas pensi grandskale
ni devas pripensi malmultekoste.
Tial ni forlasu la kutiman paradigmon:
ni serĉu la plej brilan kemian procedon,
kaj poste ni klopodos malpliigi la koston
per produktado kiel eble plej amasa.
Male, ni serĉu eltrovon
kiu ekde la komenco taŭgas por la merkataj prezoj.
Tio signifas
ke kelkajn partojn de la perioda tabelo
oni flankelasas laŭ difino.
Ĉi tiun baterion oni faru
el elementoj abundaj en la tersurfaco.
Nu, mi diru, se vi volas produkti ion kio kostas kiel rubaĵo,
faru ĝin el rubaĵoj!
(oni ridas)
kaj prefere rubaĵoj
troveblaj surloke.
Kaj ni konstruu ĉi tiun aĵon
per simplaj konstruaj teknikoj kaj fabrikoj
kiuj ne kostos monamason.
Bone, antaŭ proksimume ses jaroj
mi komencis pripensi ĉi tiun problemon.
Por pripensi el freŝa vidpunkto,
mi serĉis inspiron ekster la fako de elektrostokado.
Fakte mi pritaksis teknikaron
kiu ne stokas kaj ne produktas elektron,
male uzas elektron,
amason da ĝi.
Temas pri produktado de aluminio.
Tiun procedon eltrovis en 1866
du 22-jaruloj,
Hall en Usono kaj Heroult en Francio.
Nur kelkajn jarojn post ilia eltrovo
aluminio ŝanĝiĝis
de altvalora metalo samkosta kiel arĝento
al kutima struktura materialo.
Vi vidas nun la ĉelon de nuntempa produktejo de aluminio.
Ĝi estas 15-metrojn larĝa.
kaj longas proksimume 800 metrojn
vico post vico estas ĉeloj,
kiuj interne similas al la baterio de Volta;
estas tamen tri gravaj diferencoj.
La baterio de Volta funkcias je normala temperaturo.
Ĝi enhavas solidajn elektrodojn
kaj la elektrolito estas solvaĵo de salo kaj akvo.
La ĉelo de Hall-Heroult
funkcias je alta temperaturo
sufiĉe alta por ke
la aluminio kiun oni produktas estu likva.
La elektrokonduka fluidaĵo
ne estas solvaĵo de salo en akvon,
male estas salo kiu fandiĝis.
Estas tiu kombino de likva metalo,
fandiĝinta salo kaj alta temperaturo
kiu ebligas nin sendi intensan elektrokurenton tra ĝi.
Nuntempe ni povas produkti puran metalon el la mineralo
je kosto de malpli ol unu dolaro por kilogramo.
Jen la miraklo ekonomia
de la moderna elektrometalurgio.
Tiu procedo kaptis kaj retenis mian atenton
tiom ke mi urĝiĝis pri eltrovo de baterio
kiu povu ekspluati tiun gigantskalan ekonomion.
Kaj mi faris tion.
Mi faris la tutan baterion likva --
likvaj metaloj por ambaŭ elektrodoj
kaj fandiĝinta salo por la elektrolito.
Nun mi montros kiel.
Jen mi metas malpli densan
likvan metalon plej supren,
pli densan likvan metalon malsupren,
kaj inter ili fandiĝintan salon.
Sed nun,
kiel elekti la metalojn?
Por mi la klopodo projekti
ĉiam komenciĝas ĉi tie
ĉe la perioda tablo,
formulita de alia profesoro,
Dimitri Mendelevo.
Ĉio kion ni konas
konsistas el iu kombino
de tio kion vi vidas listigitan ĉi tie.
Tio eĉ inkluzivas niajn korpojn.
Mi memoras la momenton, iun tagon,
kiam mi serĉis paron da metaloj
kiuj respondas al la postuloj, t.e.
abundo en la tersurfaco,
malsamaj kaj kontraŭaj densoj
kaj forta reciproka reagemo.
Mi perceptis eksciton pro trafo
kiam mi komprenis ke mi trovis la respondon.
Magnezio por la supera tavolo
kaj antimonio
por la malsupera.
Vi sciu, mi diru al vi,
unu el la plej gravaj profitoj de profesora estado
estas multkolora kreto.
(oni ridas)
Do, por produkti kurenton,
magnezio perdas du elektronojn
iĝante jono magnezia,
kiu migras trans la elektrolito,
ricevas du elektronojn de antimonio
kaj miksiĝas kun ĝi estigante alojon.
La elektronoj iras labori
al nia ĉiutaga mondo,
kaj funkciigas niajn aparatojn.
Kaj nun, por ŝargi la baterion,
ni konektas al ĝi fonton de elektro
kiel ekzemple venta elektrogenerilo.
Tiel ni inversas la kurenton
kaj pro tio magnezio eliras el la alojo
kaj migras reen al la supera elektrodo
reestigante la komencan situacion de la baterio.
Kaj la fluo de kurento tra la elektrodoj
estigas sufiĉe da varmo por pluteni la temperaturon.
Ege brila atingo,
almenaŭ teorie.
Sed ... ĉu vere ĝi funkcias?
Bone, kaj poste?
Ni iras laborejon.
Ĉu mi dungu profesian spertulon?
Ne, mi dungas studenton
kaj instruas al li,
kiel pripensi la problemon,
kiel vidi ĝin laŭ mia vidpunkto.
kaj lasas lin libera serĉadi.
Jen tiu studento, David Bradwell,
kiu en ĉi tiu bildo
ŝajne pridubas, ĉu tio povos funkcii.
Tiutempe mi ne diris al David
ke mi mem ne konvinkiĝis ke tio funkcios.
Sed David estas juna kaj lerta
kaj volas atingi doktoriĝon,
kaj plu konstruadas--
(oni ridas)
Li plu konstruadas
la unuan likvometalan baterion
laŭ ĉi tiu kemia procedo.
Kaj surbaze de la promesaj komencaj rezultoj de David
pagitaj
per sema mono ĉe MIT
mi povis allogi gravan monsubtenon al serĉado
el privataj investantoj
kaj el la federacia registaro.
Tio ebligis min etendi mian grupon ĝis 20 homoj,
miksaĵo de studentoj, postdoktoroj
kaj eĉ doktoriĝontoj.
Mi sukcesis altiri vere lertegajn homojn,
homoj kiuj same emas kiel mi
al scienco kaj servo al la societo,
ne scienco kaj servo por pluigi karieron.
Se vi demandas tiujn homojn
kial ili laboras pri likvometalaj baterioj
ilia respondo memorigos
tiun eldiron de Prezidanto Kennedy
ĉe Rice Universitato en 1962
kiam li diris - mi libere mencias -
"Ni elektis labori pri amasa elektrostokado
ne ĉar estas facila tasko,
male ĉar ĝi estas malfacila."
(aplaŭdoj)
Jen la evoluo de likvometala baterio.
Ni komencis per senpretenda ĉelo sufiĉa por unu ŭathoro.
Mi nomis ĝin la glaseto.
Ni konstruis pli ol 400 da tiaj,
kaj perfektigis ilian funkciadon per pluraj kemiaj procedoj --
ne nur magnezio kaj antimonio.
Dum tiu evoluigo ni pligrandigis ĝis ĉelo sufiĉa por 20 ŭathoroj
kiun mi nomis la hokedisko.
Ni atingis la samajn promesajn rezultojn
kaj ni pluiris ĝis la 'telero'
kiu liveras 200 ŭathorojn.
Tiu teknikaro montriĝis
fidinda kaj pligrandigebla.
Sed la progreso estis tro malrapida por ni.
Tiel antaŭ unu jaro kaj duono
David kaj mi
kun alia staba esploristo
starigis firmaon
por plirapidigi la evoluon de la procedo
kaj la strebon al livero de komerca produkto.
Kaj jen, ĉe nia LMBC
ni nun produktas ĉelojn kun diametro de 38 cm
kiuj kapablas liveri unu kiloŭatohoron.
t.e. miloble la enan energion
de la komenca glaseto.
Ni nomas ĝin la pico.
Kaj ni antaŭvidas ĉelon por 4 kiloŭathoroj.
Ĝi havos diametron de 91 cm.
Ni nomas ĝin la trinkeja tableto.
sed ankoraŭ ni ne povas antaŭmontri ĝin.
Unu variaĵo de tiu teknologio
ebligos nin surmeti tiujn tabletojn atingonte modulojn
kaj kunigi la modulojn en gigantan baterion
kiu eniros en 12-metran transportujon
laŭbezone lokeblan.
Tiu havos nominalan entenkapablon de 2 megaŭathoroj -
du milionoj da ŭathoroj.
Tiu energio sufiĉas
por la ĉiutaga elektra bezono
de 200 usonaj familioj.
Jen do ĝi disponeblas, retnivela elektrostokado
senbrua, ne malpuriga,
sen moviĝantaj partoj,
defore regebla,
planita por taŭga kosto surmerkate.
sen iu subvencio.
Kaj kion finfine ni eklernis el la tuta afero?
(aplaŭdoj)
Do kion finfine ni eklernis el la tuta afero?
Mi montru al vi
iomajn surprizojn, kontraŭtradiciaĵojn.
Ili ne videblas kutime.
Temperaturo
Saĝeco tradicia diras 'ĝi estu malalta
proksima al temperaturo de medio.
kaj estu kontrolsistemo por pluteni ĝin tioma.
Evitu ŝanĝojn de temperaturo.
La likvometala baterio estas projektita por funkcii je alta temperaturo
kun malmulte da kontrolo.
Nia baterio povas toleri la tre altajn temperaturojn
kiuj okazas pro kurentaj pintoj.
Kvanto da produktado: tradicia saĝeco konsilas
malpliigu la koston per amasproduktado.
La likvometala baterio estas projektita por malpliigi la koston
per produktado de malmultaj ekzempleroj, tamen ili pliiĝos.
Kaj finfine, la homa faktoro.
Tradicia saĝeco diras,
dungu spertulojn pri baterioj,
maturajn profesiulojn
kiuj povas profiti pro sia ampleksa sperto kaj scio.
Por evoluigi la likvometalan baterion,
mi dungis studentojn kaj postdoktorojn kaj instruis ilin.
En baterio,
mi klopodas maksimumigi elektran potencialon;
instruante,
mi klopodas maksimumigi homan potencialon.
Do vi vidas,
la historio de likvometala baterio
ne nur temas
pri eltrovo de teknologio,
estas modelo
por evoluigi eltrovistojn, tutspektre.
(aplaŭdoj)