L'électricité qui alimente les ampoules de cette salle,
a été générée il y a quelques instants.
Parce que de nos jours,
la demande en électricité doit toujours être
en équilibre avec son approvisionnement.
Supposons que pendant que je me présentais sur scène
quelques dizaines de mégawatts fournis par des éoliennes
arrêtaient d'approvisionner le réseau,
il faudrait générer l'équivalent en énergie
immédiatement à partir d'autres génératrices .
Mais les centrales au charbon, et les centrales nucléaires
ne peuvent répondre assez vite.
Une pile géante en serait capable.
Avec une pile géante,
nous serions capables de régler les problèmes de disponibilité
qui empêchent les énergies éoliennes et solaires
de contribuer au réseau comme
le peuvent les centrales nucléaires, au charbon et au gaz.
Vous voyez, la pile
devient la clé de voûte du système.
Avec ça, nous pouvons produire de l'électricité
avec le soleil même s'il ne brille pas.
Ça change toute la donne.
Parce que les énergies renouvelables
comme l'éolienne et le solaire
partent des pales pour parvenir
jusqu'à cette scène.
Aujourd'hui je veux vous parler de ce système.
On l'appelle la pile au métal liquide.
C'est une nouvelle forme de stockage de l'énergie
que j'ai inventée au MIT
avec mon équipe d'étudiants
et de post-doctorants.
Le thème de la conférence TED, cette année, est « Le spectre complet ».
Le Dictionnaire Oxford en donne cette définition:
« La gamme complète des longueurs d'ondes
du spectre électromagnétique, en partant des ondes radio,
très longues, jusqu'aux rayons gamma les plus courts
duquel la plage de la lumière visible
ne représente qu'une petite partie. »
Bon, je ne suis pas ici juste pour vous dire
comment mon équipe du MIT a pu soutirer de la nature
la solution à l'un des plus grands problèmes sur terre.
Je veux vous montrer la vue d'ensemble et vous expliquer comment
tout en développant
cette nouvelle technologie,
nous avons découvert des anticonformismes surprenants
qui peuvent servir de leçon pour l'innovation,
des idées qui valent qu'on les partage.
Vous savez,
si nous voulons sortir notre pays de son cul-de-sac énergétique,
on ne peut pas simplement réduire pour réussir;
on ne peut pas juste forer des puits pour réussir;
on ne peut pas dynamiter pour réussir.
Nous allons y arriver de la bonne vielle façon américaine,
on va inventer pour réussir,
en travaillant ensemble.
(Applaudissements)
Alors, on y va.
La pile a été inventée il y a 200 ans environ
par le professeur Alessandro Volta,
à l'université de Padoue, en Italie.
Son invention a donné naissance à une toute nouvelle
branche de la science, l'électrochimie,
et à de nouvelles technologies
comme l'électro galvanisation.
On ignore pourtant que,
l'invention de la pile par Volta
a réussi à démontrer, pour la première fois aussi,
l'utilité d'un professeur.
(Rires)
Avant Volta, personne ne s'imaginait
qu'un professeur puisse servir à quoi que ce soit.
Voici la première pile
— un tas de monnaie, en zinc et en argent,
séparés par du carton trempé dans la saumure. —
C'est le point de départ
pour concevoir une pile
— deux électrodes,
dans ce cas-ci des métaux de composition différente,
et un électrolyte,
dans ce cas du sel dissout dans l'eau —
Cette science est aussi simple que ça.
C'est vrai que j'ai omis quelques détails.
Bon, je vous ai montré
que la science de la pile est assez évidente
et que le besoin d'avoir une capacité de
stockage en réseau est essentielle,
mais en fait
de nos jour il n'y a aucune technologie des piles
capable de rencontrer
les performances exigeantes du réseau
c'est-à-dire une quantité d'énergie peu commune,
une longue durée (de vie)
et à un coût vraiment bas.
Il faut penser au problème différemment.
Nous devons élargir notre vision,
et penser à des solutions bon marché.
Alors oublions le paradigme
qui demande à trouver la chimie la plus hot
pour éventuellement s'attaquer au coût de production
en le produisant en grande quantité.
Inventons plutôt
au prix de rentabilité du marché de l'électricité.
Ça signifie
que certaines sections du tableau périodique
deviennent hors d'atteinte automatiquement.
La pile doit être faite d'éléments
qui sont disponibles en abondance.
En fait si vous voulez produire à très faible coût,
utilisez de la poussière
(Rires)
— Surtout de la poussière
qui est produite localement —
Et il nous faut construire ce truc
en utilisant des techniques facilement accessibles
dans des usines qui ne coûtent pas des fortunes.
Alors il y a six ans environ,
j'ai commencé à penser à ce problème.
Et afin d'en obtenir une perspective complètement nouvelle
j'ai cherché l'inspiration au-delà du stockage de l'électricité.
En fait, j'ai regardé une technologie
qui ne stocke pas et ne génère pas d'électricité,
mais qui en consomme plutôt,
d'énormes quantités.
Je parle de la production d'aluminium.
Le procédé a été inventé en 1886
par un couple de deux jeunes de 22 ans
— un dénommé Hall aux États-Unis, et Héroult en France —
Et quelques années après leur découverte,
l'aluminium s'est transformé
d'un métal précieux au coût similaire à l'argent
à un matériau structurel très commun.
Voici la salle de la pile d'une fonderie d'aluminium moderne.
C'est 50 pieds de large
et ça contient environ un demi-mille
— en mettant les cellules bout à bout —
de ce qui ressemble à la pile de Volta,
avec trois différences importantes.
La pile de Volta fonctionnait à la température de la pièce.
Elle est entourée d'électrodes solides
et d'un électrolyte qui est une solution de sel et d'eau.
La pile Hall-Héroult
fonctionne à une température plus grande,
une température tellement élevée
que l'aluminium qu'il produit est liquide.
L'électrolyte
n'est pas une solution de sel et d'eau,
mais plutôt du sel qui est fondu.
C'est une combinaison de métal liquide,
et de sel fondu à haute température
qui nous permettent de faire circuler un courant intense à travers ce truc.
Aujourd'hui nous pouvons produire du métal pur à partir du minerai
pour aussi peu que 50 cents la livre.
Voilà le miracle économique
de l'électro-métallurgie moderne.
Voilà ce qui a attiré mon attention
au point que je suis devenu obsédé par l'invention de cette pile
qui pouvait capter cette immense économie d'échelle.
Et je l'ai fait.
J'ai créé cette pile 100% liquide
— des métaux liquides provenant d'électrodes
et du sel fondu pour l'électrolyte —
Je vais vous montrer comment.
Bon, j'ai mis un métal à faible densité
sur le dessus
puis un métal liquide à haute densité en bas,
et du sel fondu entre les deux.
Alors maintenant,
comment choisir les métaux?
Pour ma part je débute toujours
l'exercice de conception ici
avec le tableau périodique,
rédigé par un autre professeur,
Dimitri Mendeleiev.
Tout ce que nous connaissons
est créé à partir d'une combinaison
de ce que vous voyez décrit ici.
Et ça comprend nos propres corps.
Je me souviens d'un moment bien précis
lorsque je cherchais une paire de métaux
qui rencontrerait les containtes
de l'abondance et de la disponibilité
des densités différentes, opposées,
et d'une réactivité mutuelle très grande.
J'ai ressenti le frisson de l'accomplissement
lorsque j'ai su que j'avais trouvé la réponse.
Du magnésium pour la couche du haut.
Et de l'antimoine
pour la couche du bas.
Vous savez, il faut que je vous dise,
un des plus grands avantages de devenir professeur:
c'est la craie colorée.
(Rires)
Alors pour produire du courant,
le magnésium perd deux électrons
pour devenir l'ion magnésium,
qui migre ensuite à travers l'électrolyte,
pour accepter les deux électrons fournis par l'antimoine,
et qui ensuite s'y fixe pour former un alliage.
Les électrons partent travailler
dans le monde réel qui nous entoure,
afin de fournir l'énergie à nos appareils.
Pour charger une pile,
nous nous connectons à une source d'électricité.
Il pourrait s'agir d'un parc d'éoliennes.
Et ensuite on inverse le courant.
Ce qui force le magnésium à sortir de l'alliage
et à retourner dans l'électrode supérieure,
en restituant la constitution initiale de la pile.
Et le courant qui passe entre les électrodes
génère assez de chaleur pour la maintenir à la bonne température.
C'est vraiment hot,
du moins en théorie.
Mais est-ce que ça fonctionne?
Que faire ensuite?
Nous entrons dans le laboratoire.
Est-ce qu'il faut engager des professionnels reconnus?
Non, j'embauche un étudiant
et je lui sert de mentor,
en lui montrant comment je vois le problème,
pour qu'il le voit avec ma perspective
et ensuite je le laisse aller.
Voici cet étudiant, David Bradwell,
qui, sur cette photo,
se demande si ce truc va bien fonctionner un jour.
Ce que je n'ai pas dit à David
c'est que je n'étais pas convaincu que ça pouvait marcher.
Mais David est jeune et il est rusé
et il veut son Ph.D.,
et il commence la construction
(Rires)
Il commence à construire
la première pile liquide jamais inventée
en chimie.
Et suite aux résultats initiaux de David, assez prometteurs,
qui ont été rétribués
avec les fonds de démarrage du MIT,
j'ai pu attirer des fonds de recherche majeurs
du secteur privé
et du gouvernement fédéral.
Ça m'a permis d'accroître l'équipe jusqu'à 20 personnes,
un mélange de diplômés, de post-doctorants
et même de quelques bacheliers.
Et j'ai pu attirer des gens vraiment, vraiment capables,
des gens qui partageaient ma passion
de la science et du service à la société,
non pas pour la science et le développement de carrière.
Et si vous demandez à ces gens
pourquoi ils ont travaillé sur la pile au métal liquide,
leur réponse résonnerait avec celle
de la présentation du Président Kennedy
à l'université Rice en 1962
lorsqu'il a dit — et j'interprète librement ici —
« Nous choisissons de travailler sur le stockage en réseau,
pas parce que c'est facile,
mais parce que c'est difficile. »
(Applaudissements)
Donc voici l'évolution de la pile au métal liquide.
Nous avons commencé avec notre « cheval-vapeur » d'un watt-heure.
Je l'ai nommé le shooter.
Nous en avons fait fonctionner plus de 400,
en perfectionnant leurs performances avec une pléthore d'éléments chimiques
— pas juste le magnésium et l'antimoine —
En progressant nous avons créé la pile de 20 watt-heure.
Je l'appelle la rondelle de hockey.
Et nous avons obtenu le même résultat remarquable.
Ensuite ce fut le tour de la soucoupe.
C'est 200 watt-heures.
La technologie commençait à devenir
robuste et extensible.
Mais on ne progressait pas assez vite à notre goût.
Alors il y a un an et demi,
David et moi
ainsi qu'un autre membre de l'équipe de recherche,
avons fondé une compagnie
pour accélérer le taux de progression
et la course au produit manufacturé.
Alors aujourd'hui chez LMBC,
nous construisons des piles de 16 pouces de diamètre
avec une capacité de un kilowatt-heure
— 1 000 fois la capacité
du shooter d'origine —
Nous l'appelons la pizza.
Et nous avons maintenant une pile de quatre kilowatt-heure dans les plans.
Elle aura 36 pouces de diamètre.
Nous l'appelons la table de bistro,
mais elle n'est pas encore prête pour être présentée publiquement.
Et une variante de la technologie
nous fait mettre ces tables de bistro en modules
en les rassemblant en modules dans une pile géante
qui remplit un conteneur de 40 pieds
pour placement à l'extérieur.
Et la capacité nominale du système est de deux mégawatts-heures
— deux millions de watt-heure —
C'est l'énergie suffisante
pour rencontrer les besoins journaliers
de 200 foyers américains.
Alors je vous le présente, le stockage en réseau:
silencieux, sans émissions polluantes,
sans parties mobiles,
contrôlé à distance,
et conçu pour rencontrer le prix du marché
sans subvention.
Qu'avons-nous appris de cette expérience?
(Applaudissements)
Qu'avons-nous appris de cette expérience?
Laissez-moi partager avec vous
quelques surprises, les anticonformismes.
Elles se cachent derrière le visible.
La température:
La sagesse nous dit : laissez-la basse,
près de la température de la pièce,
et ensuite installer un système de contrôle pour qu'elle y reste.
Évitez l'emballement thermique.
La pile au métal liquide est conçue pour fonctionner à haute température
avec un contrôle minimal.
Notre pile peut supporter les grandes hausses de température
qui proviennent des pointes de la demande actuelle.
Extensible: La sagesse nous dicte
de réduire les coûts en produisant beaucoup.
La pile au métal liquide est conçue pour réduire les coûts
en en produisant peu, mais de plus grandes.
Et finalement, les ressources humaines:
La sagesse dicte
qu'il faut embaucher des experts des piles,
des professionnels chevronnés,
qui peuvent compter sur leur expérience et leur savoir.
Pour développer la pile au métal liquide,
j'ai embauché un étudiant et des post-doctorants
et je leur ai montré. Dans une pile,
j'essaie de maximiser le potentiel électrique;
lorsque je mentore,
j'essaie de maximiser le potentiel humain.
Alors vous voyez,
l'histoire de la pile au métal liquide
est plus qu'un récit
sur le développement des technologies,
c'est un plan
pour inventer des inventeurs, de tous les domaines.
(Applaudissements)