Bill Gross deelt met ons zijn ideeën om nieuwe energiebronnen te vinden.

Reeds op mijn vijftiende begon ik me voor zonne-energie te interesseren. Mijn familie was net naar Californië verhuisd en zo verhuisden we van de sneeuw naar de zon. In 1973 werd brandstof gerantsoeneerd. De energiecrisis ging voluit.

Ik begon "Popular Science Magazine" te lezen, en ik werd enthousiast door het idee om met zonne-energie de crisis op te lossen. Ik kreeg net driehoeksmeting op school en leerde over de parabool en hoe je hiermee licht kan concentreren. Dat vond ik geweldig. Ik voelde aan dat er mogelijkheden waren voor een toestel dat licht kon concentreren.

Ik startte een bedrijf: "Solar Devices". Daar maakte ik parabolische spiegels. Ik volgde metaalbewerking en begon parabolische spiegels en Stirling motoren te bouwen. En terwijl ik bezig was aan een Stirling motor kwamen er 'bikers' -- motorrijders -- rond me staan en vroegen of ik een waterpijp aan het maken was. Ik zei: "Nee, een Stirling motor. Echt waar." Maar ze geloofden me niet.

Ik verkocht de ontwerpen voor deze motor en deze schotel op de achterzijde van Popular Science magazine, voor 4 dollar per stuk. En daarmee verdiende ik genoeg geld om mijn eerste jaar aan Caltech te betalen. Ik vond het buitengewoon aan Caltech te mogen studeren.

Tijdens mijn eerste jaar zette ik mijn bedrijf voort. Maar tijdens het tweede jaar werd er gestart met het geven van cijfers. Het hele eerste jaar kregen we voldoende/onvoldoende, maar het tweede jaar cijfers. Het lukte me niet meer mijn bedrijf aan te houden, wat resulteerde in een omweg van 25 jaar. Het was mijn droom om zonne-energie op een goedkope manier te winnen, maar toen kwam dit lange uitstel. Eerst mijn cursussen in Caltech.

Daarna werd ik verslaafd aan de IBM PC in 1981. En in 1983 kwam Lotus 1-2-3 op de markt, waar ik ook weer helemaal weg van was. Ik begon add-ins voor Lotus 1-2-3 te schrijven. Ik schreef een natuurlijke-taalinterface voor 1-2-3. Na Lotus startte ik een bedrijf dat software voor het onderwijs maakte. En toen begon ik met Idealab. Dat was een paraplu van waaronder ik meerdere bedrijven opstartte.

En, veel later, begon in 2000 de nieuwe Californische energiecrisis of wat daarvoor moest doorgaan. En ik zocht naar een manier om iets te maken dat energie kon opslaan voor het geval de crisis echt zou toeslaan. Ik begon te werken aan batterij back-up systemen die mensen gedurende langere tijd, tot zelfs voor drie dagen, van energie konden voorzien.

Batterijen hebben vergeleken met benzine een zeer lage energiedensiteit. Voor dezelfde massa bevat benzine veel meer energie. Men zou de hele parkeerruimte van een garage moeten gebruiken om over vier uur energiereserve te beschikken. En ik kwam tot het besluit, na elke andere technologie waarmee we energie konden opslaan -- vliegwielen, allerlei batterijsoorten -- onderzocht te hebben, dat het praktisch niet mogelijk was om energie op te slaan.

En hoe zat het dan met de energieproductie? Misschien konden we wel energie maken. Misschien was zonne-energie aantrekkelijker geworden. Het was voor mij 25 jaar geleden dat ik mij ermee bezig hield. Wat was er ondertussen veranderd? De prijs was van 10 dollar per watt naar 4 à 5 dollar per watt gezakt, maar had zich inmiddels gestabiliseerd. Om echt kosteneffectief te worden moest hij nog een heel eind zakken.

Ik bestudeerde alle nieuwigheden op dat gebied en zocht naar andere manieren om te innoveren en zonnecellen goedkoper te maken. Daartoe zijn er vele mogelijkheden, maar de productie blijft immense hoeveelheden energie vereisen. Sommigen zeggen zelfs dat het meer energie kost om een zonnecel te maken dan dat ze in haar hele levensloop zal opbrengen. Als we erin slagen die hoeveelheid energie omlaag te brengen dan zullen ze praktischer worden. Maar nu moet je daarvoor silicium gedurende 17 uur op 900 °C houden. Veel wetenschappers proberen dat te verminderen, maar op dat gebied had ik niks tot te voegen. Dus zocht ik naar een andere manier om zonne-energie rendabeler te maken.

Wat als we nu eens de zonnestraling met een grote collector zouden opvangen, zoals ik indertijd op de middelbare school had bedacht en misschien konden we nu wel een veel grotere collector maken en dat licht op een kleine omvormer concentreren waardoor het apparaat veel goedkoper kan worden, omdat het dan kleiner is vergeleken met zonnecellen. Die namelijk dezelfde oppervlakte moeten bedekken als waar het zonlicht op valt. Dit leek me nu haalbaar, omdat er veel nieuwe technologieën tot ontwikkeling kwamen.

Nieuwe fabricagemethoden, en vooral echt goedkope miniatuur motoren -- borstelloze motoren, servomotoren, stappenmotoren, zoals ze werden toegepast in printers, scanners en zo. Dat was een doorbraak. En natuurlijk ook goedkope microprocessoren en nog belangrijker: genetische algoritmen.

Daar moet ik even iets over zeggen. Je kan er moeilijke problemen door natuurlijke selectie mee oplossen. Men pakt er problemen mee aan die niet zuiver wiskundig op te lossen zijn, en bouwt een evolutionair systeem van gissen en missen, je voegt er seks aan toe -- waarbij je halve oplossingen met elkaar combineert en je maakt nieuwe mutaties -- en je gebruikt natuurlijke selectie om de minder goede oplossingen uit te dunnen. Tegenwoordig kan zo'n programma op een hedendaagse computer met een drie gigahertz processor vroeger onoplosbare problemen in enkele minuten oplossen. Dit gebruikten we om een nieuw type concentrator te ontwerpen. En ik zal laten zien wat we hebben verzonnen.

Traditionele concentrators zien er zo uit. Dit zijn parabolen. Ze concentreren parallel invallende stralen naar één punt. Ze moeten de zon volgen omdat ze recht naar de zon moeten gericht zijn. Ze mogen een afwijking van één graad hebben, wat betekent dat als ze meer dan één graad afwijken, het zonlicht niet meer op één punt geconcentreerd wordt. We zochten dus naar een collector die de zon niet hoeft te volgen, eentje die meer dan één graad mocht afwijken, zonder bewegende delen. We ontwierpen een genetisch algoritme om dit uit te proberen en bouwden een model van een reflector met meer oppervlakken, en zo ontstond door evolutie, letterlijk evolutie, dit verbazende ding, na een miljard pogingen, met een fitnessfunctie die bepaalde hoe je het meeste licht inving vanuit de meeste hoeken gedurende één dag.

En dit is de vorm die daaruit evolueerde. Het is een niet bewegende vorm met zes tuba-achtige hoorns, en iedere trechter verzamelt licht op de volgende manier -- als het licht hier invalt wordt het recht naar het centrum, de hotspot, weerkaatst, maar als het licht zijdelings invalt, kan het op twee plaatsen gereflecteerd worden. Dus voor direct invallend licht één weerkaatsing, voor schuin invallend licht twee, en voor zeer schuin invallend licht misschien wel drie. De efficiëntie zakt met iedere weerkaatsing, omdat je voor elke weerkaatsing 10% verlies hebt. Maar zo konden we licht binnen een hoek van ongeveer 25° inzamelen. Daarmee konden we per dag gedurende 2,5 uur licht inzamelen.

Maar zonnecellen kunnen dat gedurende 4,5 uur. Op een gemiddelde dag varieert het vermogen van een zonnecel -- omdat de zon door de hemel beweegt -- als een sinusfunctie in de hoeken buiten de as. Ze verzamelt ongeveer 4,5 uur licht per dag. Daarom was dit idee, interessant doordat het geen bewegende onderdelen had -- we konden er hoge temperaturen mee bereiken -- toch ontoereikend. Het ging erom het beter te doen dan de zonnecellen. Daarom onderzochten we ook nog een ander idee.

We zochten een manier om de paraboloïde in aparte, meevolgende bladen op te splitsen. Hier zien jullie 12 aparte bladen, die door individuele microprocessoren worden aangestuurd die elk slechts één dollar kosten. Je kan tegenwoordig voor twee dollar een twee megahertz processor kopen. En er zijn praktisch onverslijtbare stappenmotoren te koop borstelloos, en ook voor één dollar. We besturen dus al deze bladen voor minder dan 50 dollar en daardoor hoeft de focus niet meer te veranderen, maar alleen de bladen zelf. Het hele systeem was wezenlijk eenvoudiger en we konden bovendien 6,5 uur licht per dag inzamelen.

Nu we beschikken over dat geconcentreerd zonlicht, wat gaan we nu gebruiken om het om te zetten in elektriciteit? We liepen eens alle mogelijke warmtemachines na die werden gebruikt om zonlicht, of warmte, om te zetten in elektriciteit. En als een van de knapste ooit was de stoommachine van James Watt uit 1788 baanbrekend. Eigenlijk had hij ze niet uitgevonden maar verder ontwikkeld. Zijn verbeteringen waren verbluffend. Hij voorzag de zuigers van nieuwe lineaire geleidingen, hij voegde een condensor toe om de stoom buiten de cilinder af te koelen, hij maakte de machine dubbelwerkend waardoor het vermogen verdubbelde. Dat waren belangrijke doorbraken. Door al die verbeteringen die hij bedacht is het terecht dat de eenheid van vermogen, de watt, naar hem werd genoemd. We keken naar deze motor, en vonden dat hij mogelijkheden had. Maar stoommachines zijn gevaarlijk, en ze hadden, zoals u weet, een geweldige impact op onze wereld - de industriële revolutie, schepen en locomotieven. Maar door hun aard zijn ze omvangrijk zodat ze niet erg geschikt zijn voor verdeelde vermogensproductie. Ook werken ze onder hoge druk, wat ze gevaarlijk maakt.

Een ander type machine is de hete-luchtmotor. Ook die werd niet door Robert Stirling uitgevonden, maar hij verbeterde hem in 1816 radicaal. Het interessante eraan is dat hij met lucht werkt, er ontstonden honderden creatieve ontwerpen, die allemaal gebruik maakten van het Stirlingmotorprincipe.

Daarna kwam Otto, ook hij heeft de verbrandingsmotor niet uitgevonden, maar wel verder ontwikkeld. Hij toonde hem in Parijs in 1867 en het was een groot succes, omdat de vermogensdichtheid enorm toenam met deze machine. Je kon nu veel vermogen krijgen in een kleine ruimte, waardoor mobiele toepassingen mogelijk werden. En zodra je mobiliteit hebt, kan je er meer van gaan maken omdat je meer plek hebt om ze te bewaren, in tegenstelling tot stoomschepen en grote fabrieken, waarvan je er niet zoveel kwijt kan. Op die manier kan je profiteren van massaproductie, wat met die andere machines niet mogelijk was. Door de massaproductie konden de kosten dalen en door 100 jaren verfijning kon de uitstoot worden verminderd, een grote productiewaarde. Honderden miljoenen verbrandingsmotoren werden gemaakt vergeleken met duizenden Stirling machines. Ook kleine stoommachines worden bijna niet meer gebouwd, alleen hele grote voor grote toepassingen. Na onderzoek van deze drie mogelijkheden en nog 47 andere, besloten we dat de Stirlingmotor de beste was.

Ik geef jullie een korte uitleg hoe we daartoe kwamen en hoe hij werkt. We probeerden de Stirlingmotor in een nieuw licht te bekijken, omdat bij deze toepassing gewicht niet meer zo belangrijk was. Voor de verbrandingsmotor was dat wel zo omdat men naar een lichtgewicht toestel zocht, omdat het tenslotte mee vervoerd moest worden. Maar om ter plekke zonne-energie op te wekken is gewicht minder belangrijk. Ook efficiëntie was minder van belang, ontdekten we, als de energiebron gratis is. Normalerwijze is efficiëntie essentieel, omdat de brandstofkosten de aanschafkosten veruit overstijgen. Als de brandstof echter gratis is dan zijn alleen de aanschafkosten van belang. Het komt er dus niet op aan om de efficiëntie te optimaliseren, maar wel het vermogen per dollar. Vanuit deze invalshoek konden we de Stirlingmotor opnieuw bekijken en er ook onze genetische algoritmen op loslaten.

Robert Stirling had Gordon Moore niet ter beschikking met drie gigahertz processor vermogen. We gebruikten opnieuw dat genetisch algoritme dat we eerder toepasten om onze concentrator te maken, die voor ons niet voldeed, om daarmee de Stirlingmotor te optimaliseren. We zochten voor zijn grootte en al zijn dimensies het exacte optimum om het meest vermogen per dollar te krijgen, ongeacht het gewicht en ongeacht de grootte, om de beste omzetting van zonne-energie te krijgen, omdat de zon voor niks is.

Laat me jullie tonen hoe het werkt. De eenvoudigste warmtemachine, of hete-luchtmachine, aller tijden zou er zo uitzien -- neem een stalen cilinder met een zuiger. Zet er een vlam onder en de zuiger gaat omhoog. Neem de vlam weg en giet er water over of laat het afkoelen en de zuiger daalt. Da's een warmtemachine. De meest eenvoudige mogelijk. Het probleem is dat de efficiëntie maar 0,01 % bedraagt. Omdat je al dat metaal van de cilinder moet meeverwarmen en afkoelen. Het gewonnen vermogen komt alleen van de verhitte lucht, de rest van de warmte gaat verloren. Iemand had echter een knap idee: in plaats van de hele cilinder te verwarmen en af te koelen plaats je vanbinnen een verdringer -- een dingetje dat de lucht heen en weer schuift. Je beweegt die op en neer met een beetje energie maar nu schuif je de lucht omlaag naar het warme einde en omhoog naar het koude, dan weer omlaag naar de warme kant en omhoog naar de koude. Nu verwarm en koel je het metaal niet meer, maar verwarm en koel je alleen maar de lucht. Daardoor stijgt de efficiëntie van 0,01 % naar ongeveer 2 %.

En dan kreeg Robert Stirling dat ingenieuze idee dat erin bestond dat hij zich realiseerde dat hij nu wel geen metaal meer verhitte maar dat hij nog altijd de lucht telkens opnieuw moest verhitten. "Ik verwarm en koel de lucht elke keer weer. Wat als ik nu in het midden een thermische spons zou aanbrengen, waar de lucht telkens door moet passeren?" Uit dunne draden en versplinterd glas en allerlei andere materialen maakte hij zo'n warmtespons. Als dan de lucht van het warme naar het koude gedeelte gaat laat ze wat warmte achter in de spons. En als de lucht dan terugkomt na afgekoeld te zijn pikt ze die warmte weer op. Daardoor hergebruik je die energie vijf tot zes maal, wat de efficiëntie omhoog brengt tot 30 à 40%. Dat is een weinig bekende, maar briljante, uitvinding van Robert Stirling, die van de nogal onpraktische warmtemachine - die ik in zijn primitieve vorm op school leerde kennen - een veelbelovende mogelijkheid maakt, eens dat de efficiëntie hoog genoeg en de kosten laag genoeg kunnen worden gemaakt.

We zochten naar minimale productiekosten. We maakten een uitgebreid model van de werking van een Stirlingmotor. We pasten een genetisch algoritme toe. Met die resultaten vonden we de optimale machine. In de loop van de laatste twee jaren bouwden we ongeveer 100 machines. We deden daaraan metingen en pasten daarmee onze modellen aan om te komen tot ons huidige prototype. Het werd een zeer compacte, goedkope machine. Zo ziet ze eruit. Laat me jullie het echte model tonen. Hier is de machine. Het is alleen maar een kleine cilinder met een generator en de bedrading en hier zie je de warmtekap -- de hete cilinder vanboven -- dit wordt warm, dit hier koud, en hier komt de elektriciteit uit. Omgekeerd werkt het ook. als je elektriciteit ingeeft dan wordt dit uiteinde heet en dat koud, je krijgt koeling. Het is een perfect omkeerbare kringloop, en wel een zeer efectieve, en eenvoudig om maken.

Die twee zaken brengen we samen. Daar heb je dan de machine, en wat gebeurt er als je dit combineert? De bladen volgen de zon en de machine ontvangt geconcentreerd zonlicht, en gebruikt die energie om elektriciteit op te wekken. Zo zag ons eerste prototype eruit met de bladen en de machine in het midden. Het wordt in de zon gezet en nu wil ik jullie het echte ding tonen. (Applaus) Dank u.

Dit is een eenheid met 12 bladen. Deze bladen kosten ongeveer één dollar per stuk -- ze zijn van licht, injectiegevormd plastic, gealuminiseerd. Elk blad wordt door zijn eigen microprocessor bestuurd. Op de motor zitten thermokoppels - kleine sensoren die de warmte detecteren als het zonlicht erop valt. Elk blad corrigeert zich onafhankelijk, om de hoogste temperatuur te behouden. Als de zon 's morgens opgaat dan beginnen de bladen de zon te zoeken en vinden ze door de hoogste temperatuur te zoeken. Na ongeveer twee minuten nadat de stralen de warmtekap bereiken is de motor warm genoeg om te starten en de motor zal dan zo'n 6,5 uur per dag stroom leveren -- terwijl de zon over de hemel beweegt.

Belangrijk hierbij is dat we beschikken over die goedkope microprocessoren en dat elk van deze bladen autonoom is, waardoor elk van deze bladen zelfstandig zijn ideale positie zoekt. Je hoeft dus geen coördinaten in te geven. Ook niet de helling van het dak. Je hoeft niet eens de oriëntatie van je huis te kennen. Daar geeft dit apparaat helemaal niet om. Het zoekt eenvoudigweg naar het heetste punt, zoekt een half uur later nog eens, een dag later nog eens, een maand later nog eens. In feite zoekt het uit waar je je op aarde bevindt door de beweging van de zon te volgen zodat je helemaal niets hoeft in te geven.

Het schakelt zich automatisch in als de zon opkomt. Daar komt de stroom ut. We hebben wissel- en gelijkstroom, 12 volt gelijkstroom die voor bepaalde toepassingen kan worden gebruikt. Door deze ingebouwde omvormer krijgen we 117 V wisselstroom en ook warm water. Dat laatste is optioneel. Je hoeft het niet te gebruiken, het koelt zichzelf. Maar als je het gebruikt wordt je efficiëntie uiteraard hoger omdat men die nuttige warmte-energie dan ook benut, bijvoorbeeld voor een zwembad of voor warm water.

Even een film waarbij je dit alles in werking kan zien. Dit was de eerste test buiten en elk blad zoekt naar de beste stand. Eerst grof, daarna steeds fijner. Wanneer ze met hun thermokoppel de zon hebben gevonden, beginnen ze langzamer aan de fijnregeling. Als alle bladen hun positie hebben ingenomen zal de machine starten.

Hier hebben we de twee laatste jaren aan gewerkt. Alhoewel we zeer enthousiast zijn over onze vooruitgang, hebben we toch nog een lange weg te gaan. Laat me daar wat over vertellen. Hier zien we de installatie op een woonhuis. Je zal er waarschijnlijk meer dan één nodig hebben. Het kan op je dak, in je achtertuin of nog ergens anders. Je hoeft niet genoeg toestellen te hebben om je hele huis van energie te voorzien, maar met elk bijkomend apparaat bespaar je meer geld. Je hebt het electriciteitsnet nog altijd nodig al was het maar omdat deze dingen 's nachts geen stroom leveren. Ze werken ook niet op bewolkte dagen.

Maar door de vermindering van het stroomverbruik vooral dan op de piekmomenten - als de airco draait of zo - dan geeft dit hier piekvermogen op de piekverbruikstijd, zodat het op die manier zeer complementair is. Op die manier denken we aan de toepassing voor woonhuizen.

Er is ook een groot potentieel voor energieparken vooral in afgelegen gebieden met veel zonneschijn. Daar heb je dan een prima combinatie van beide factoren. We weten dat er op aarde plaatsen zijn met veel zonneschijn waar het relatief goedkoop zou zijn deze apparaten op te stellen en ook op andere plaatsen met veel windenergie.

Hier een kaart van de Verenigde Staten. Overal waar het niet groen of blauw is is ideaal als locatie, maar ook op de groene en blauwe gebieden is het nog rendabel, alleen niet zo rendabel als op de overige plaatsen. Maar deze plek rond Las Vegas en Death Valley en omgeving is natuurlijk heel erg goed.

Dit beïnvloedt allemaal de terugverdientijd, maar dat betekent niet dat je geen zonne-energie kan gebruiken, dat kan overal ter wereld. Het is alleen van invloed op de terugverdientijd vergeleken met het electriciteitsnet. Maar waar je niet over een electriciteitsnet beschikt is de kwestie van de terugverdientijd helemaal anders. Dan gaat het erom hoeveel watt je krijgt per dollar en op welke manier je dat vermogen kan benutten om je leven wat te verbeteren.

Hier een kaart van de Verenigde Staten. En hier een kaart van de hele wereld en weer zie je dat grote gebied in het midden waar zich een groot deel van de wereldbevolking bevindt. Dat houdt enorme beloften in voor zonne-energie. En natuurlijk, Afrika. Ongelooflijk wat je daar aan zonne-energie kan winnen. Ik droom ervan om daaraan te kunnen werken.

Samenvattend kan ik zeggen dat mijn reis heeft aangetoond dat je oude ideeën nieuw leven kan inblazen en dat ideeën die in het verleden van tafel werden geveegd toch hun nut kunnen hebben als je ze combineert met nieuwe technologie. We denken dat we dicht in de buurt zitten van iets praktisch en betaalbaars. Ons doel op korte termijn is half zo duur te zijn als zonnecellen en op lange termijn te komen tot een terugverdienperiode van minder dan vijf jaar. Met minder dan vijf jaar terugverdientijd wordt dit allemaal zeer economisch.

Je hoeft dus niet alleen principiële redenen zoals het klimaat te hebben, om een van deze apparaten te willen hebben. Het heeft ook economisch zin. Nu is de terugverdientijd nog tussen de 30 en 50 jaar. Als je dat tot vijf jaar kan terugbrengen hoef je er bijna niet eens meer over na te denken, alleen maar uit eigenbelang. Als iemand het voor je financiert kan je al vanaf de eerste dag geld verdienen. Dat is de doelstelling waar we met ons bedrijf op mikken.

Ik heb ook twee dingen geleerd die me erg hebben verwonderd. Het eerste is hoe onnadenkend we met energie omspringen. Ik kwam van de lift naar hier, en zelfs hier op het toneel rondkijkend - er hangen hier ongeveer 20 vijfhonderd watt lampen. 10.000 watt aan licht valt hier op het podium. Eén paardenkracht is 756 watt. Dus: vijftien paarden in galop om dit podium te verlichten. Om nog niet te spreken van de 200 paarden om de airco aan de gang te houden. Ongelooflijk toch dat in de lift het licht niet wordt gedoofd als er niemand is.

Ik let er thuis op dat de lichten niet onnodig blijven branden. Overal rondom zien we een onverzadigbaar energieverbruik omdat het zo goedkoop is. En ze is zo goedkoop omdat we gesubsidieerd worden door zonne-energie die voor ons werd opgeslagen. In feite is olie geconcentreerde zonne-energie. Miljarden jaren lang werd het in de bodem opgeslagen. Dat zo snel opgebruiken is niet ons geboorterecht, denk ik. Het zou fantastisch zijn als we ons energieverbruik hernieuwbaar konden maken, zodat we alleen maar die energie benutten die we opvangen. Ik hoop werkelijk dat we ooit zover zullen geraken.

Zeer bedankt, jullie waren een fantastisch publiek. (Applaus)