Bill Gross compartilha ótimas idéias para encontrar novas energias

A primeira vez que me interessei por energia solar eu tinha 15 anos. Minha família mudou-se de Fort Lee para a Califórnia. nós mudamos da neve para muito calor - e linhas de gás. Houve o racionamento de gás em 1973. A crise energética estava em seu máximo.

Eu comecei a ler a revista Ciência Popular e fiquei muito entusiasmado com o potencial da energia solar para tentar solucionar aquela crise. Eu havia acabado de aprender trigonometria no colegial, e já entendia a parábola e sabia que ela podia concentrar os raios de luz em um único foco Aquilo me deixou muito entusiasmado. E eu realmente sabia que ali havia o potencial para construir algum tipo de sistema que pudesse concentrar a luz

Então eu fundei esta empresa chamada Solar Devices (Aparelhos Solares). E nela eu construia parábolas, Eu fiz o curso de mecânica no colégio e me lembro de entrar neste curso construindo parábolas e mecanismos Stirling. E estava construindo este Stirling no torno e todos os motoqueiros vieram ver e disseram "Você está construindo um narguilé, não está?" E eu respondia "Não, isto realmente é um Stirling!" Ninguém acreditou em mim.

Eu vendi os planos para este mecanismo e projeto para as páginas da revista Ciência Popular, a quatro dólares cada. E ganhei dinheiro suficiente para o meu primeiro ano na Caltech Foi uma enorme alegria para mim ser aceito na Caltech.

E no meu primeiro ano na Universidade, eu continuei o negócio. Porém, no segundo ano da Calltech, eles começaram a dar notas O primeiro ano inteiro era graduado apenas com "passou ou não", porém no segundo ano adotaram o sistema de notas. E eu não consegui manter o meu negócio. E eu terminei com um desvio de 25 anos. Meu sonho se transformou em conseguir converter energia solar com baixo custo Mas então eu tive este grande desvio Primeiro, o curso na Caltech

Quando eu me formei pela Caltech, o IBM PC foi lançado eu fiquei viciado no IBM PC em 1981. E então em 1983, o Lotus 1-2-3 foi lançado, e eu fiquei completamente entusiasmado com o Lotus 1-2-3. Eu comecei a gerenciar os meus negócios com o 1-2-3, comecei a desenvolver extensões para o 1-2-3. Desenvolvi uma interface de linguagem natural para o sistema Fundei uma empresa de software educacional depois que eu comecei a trabalhar para a Lotus E então fundei a Idealab Com ela eu poderia ter um grande suporte onde eu poderia construir diversas empresas sucessivamente

Muitos anos depois, em 2000, com a nova crise energética da Califórnia ou aquilo que era supostamente uma grande crise energética, estava chegando. E eu estava tentando pensar se existia algum jeito de nós construirmos algo que lucrasse com aquilo e tentamos conseguir para as pessoas energia de reserva. para o caso da crise realmente chegar. E eu então eu comecei a pesquisar como nós poderíamos construir sistemas de backup de energia armazenados em baterias Estes sistemas dariam às pessoas cinco horas, dez horas, talvez um dia inteiro ou mesmo três dias inteiros de energia reserva.

Estou contente que vocês já escutaram hoje (em outra palestra) que as baterias são uma fonte inacreditável de energia - mas com baixa densidade em comparação com o combustível Podemos armazenar muito mais energia com combustível do que com baterias. Você teria que encher toda a sua garagem apenas para ter umas quatro horas de energia de reserva proveniente de baterias. E então eu concluí, após pesquisar todas as outras tecnologias que nós poderíamos construir uma solução para armazenamento de energia com flywheels e fórmulas diferentes de baterias Não era prático armazenar energia

E se nós pudéssemos produzir energia? Talvez nós pudéssemos produzir energia Eu tentei descobrir se a energia solar realmente se tornou atraente Eu já fazia isto há 25 anos. Pesquisando o que tinha acontecido com as placas solares neste tempo Percebi que o preço caiu de 10 dolares para quatro ou cinco por watt mas o preço se estabilizou E eu precisava que este preço baixasse bem mais para que este sistema fosse efetivo.

Eu estudei todas as novas coisas que aconteceram com as placas solares e estava tentando buscar maneiras onde pudéssemos inovar e fazer placas solares mais baratas. Existem várias coisas novas que estão acontecendo para tornar isto possível porém, fundamentalmente o processo requer uma quantia tremenda de energia Algumas pessoas até dizem que é necessária mais energia para fazer uma placa solar Do que esta placa vai fornecer em toda a sua vida útil. Se nós pudéssemos reduzir a quantidade de energia necessária para fazer as placas este processo se tornará mais prático. Mas agora, você basicamente tem que pegar silício, e colocar em um forno a 871 graus celsius por 17 horas, para fazer estas placas Um monte de gente está trabalhando em maneiras de reduzir isto, mas eu não tinha nada para contribuir nesta área. Então, eu tentei imaginar de qual outra maneira nós poderíamos tentar e produzir energia solar com baixo custo.

Então eu tive uma ideia - e se nós coletássemos o sol com um refletor grande - exatamente como eu havia pensado lá atrás, quando eu estava no colegial porém com tecnologia moderna nós poderiamos fazer um coletor mais barato e maior concentrar isto em um conversor pequeno, e então o aparelho de conversão não precisaria ser tão caro pois é bem menor, ao invés de usar placas solares, que precisam cobrir a superfície inteira de onde você quer obter a luz solar Isto parecia prático agora, pois um monte de novas tecnologias foram desenvolvidas nos 25 anos que se passaram desde a última vez que pesquisei isto

Primeiro, existem diversas novas técnicas de produção isto sem mencionar os minúsculos e baratos motores motores de corrente, rotação e compressão que são usados em impressoras, scanners e coisas assim Então, isto é um avanço revolucionário É claro, microprocessadores baratos e então uma inovação muito importante - algorítimos genéticos

Vou falar brevemente sobre algorítmos genéticos. É uma maneira poderosa de resolver problemas insolucionáveis usando seleção natural Você pega um problema que você não consegue resolver com a resposta matemática pura, você constrói um sistema evolutivo que efetua múltiplas tentativas de acerto e erro você adiciona sexo - onde você pega metade de uma solução, metade de outra e faz novas mutações e você usa a seleção natural para matar todas as soluções imprestáveis. Geralmente, com um algorítimo genético em um computador hoje com um processador de três gigahertz você pode resolver muitos problemas que anteriormente eram insolúveis em uma questão de minutos. Nós tentamos pensar em uma maneira de usar algorítimos genéticos para criar um novo tipo de concentrador. E eu vou mostrar para vocês qual foi a nossa ideia.

Tradicionalmente, concentradores se parecem com isto. Estas formas são parábolas Elas pegam todos os raios solares paralelos e foram em um ponto único Elas tem que rastrear o sol, pois elas tem que ser apontadas diretamente para ele. Elas geralmente têm um ângulo de erro de apenas um grau, isto quer dizer que quando elas estão mais de 1 grau fora do ângulo nenhum raio solar vai atingir o foco. Então nós tentamos pensar em uma maneira de fazer um coletor sem um sistema de rastreamento um coletor que conseguiria coletar bem mais do que 1 grau de luz, sem partes móveis. Então, nós criamos este algorítmo genético para fazer esta tentativa, Nós fizemos um modelo grande de um refletor multi-faces e uma coisa fantástica evoluiu, literalmente evoluiu, de tentar um bilhão de ciclos, um bilhão de tentativas diferentes com um função de ajuste que definia como você pode coletar a maior quantidade de luz do sol da maior quantidade de ângulos, durante o dia

E este é o formato que não evoluiu Isto é um coletor sem rastreamento com seis dispositivos em formato de tuba e cada um deles coletando luz solar da seguinte maneira se a luz do sol bate aqui ela poderá rebater e refletir no centro, o ponto focal, diretamente porém se o sol não coincide com o depositivo e vem pela lateral isto poderá atingir dois lugares e rebater duas vezes Então para luz direta, isto provoca apenas uma rebatida para luz não coincidente, isto poderá provocar duas, e para luzes não coincidentes extremas, isto levará três Sua eficiência cai com mais rebatidas, pois você perde aproximadamente 10% com cada rebatida. Mas isto permitiu a coleta de luz de um ângulo de 25 graus ou menos. Então, por duas horas e meia por dia, nós poderíamos coletar com um componente estacionário.

Painéis solares coletam luz por quatro horas e meia em um dia perfeitamente normal, uma placa solar por conta do movimento do sol no céu a placa solar tem uma queda de performance nos ângulos com luz não coincidente. A placa coleta aproximadamente quatro horas e meia de luz solar por dia Mas, apesar disto ser ótim sem as partes móveis nós conseguiamos alcançar altas temperaturas - e não era o sufiicente. Nós precisavamos superar as placas solares Então nós pensamos em outra idéia

Pensamos em um jeito de quebrar uma parábola em pequenas pétulas individuais que poderiam rastrear o sol E então o que vocês vêem aqui são 12 pétalas separadas, cada uma pode ser controlada com microprocessadores individuais que custariam apenas um dólar Você pode comprar um microprocessador de dois megahertz por um dólar hoje em dia. E podemos comprar motores de passo que nunca quebram porque eles não tem escovas, por apenas um dólar. Nós podemos controlar todas as 12 pétalas com menos de 50 dólares e isto permitiria que não tivéssemos que mover o ponto focal, mas apenas mover as pétalas O sistema inteiro ficaria bem mais simples e com isto nós poderíamos coletar luz solar de seis a sete horas por dia.

E agora que nós temos luz solar concentrada, O que nós vamos colocar no centro para converter luz do sol para eletricidade? Então nós pesquisamos todos os mecanismos de calor já criados para tentar converter a luz do sol para eletricidade, ou calor para eletricidade. E um dos melhores mecanismos de todos os tempos É o motor a vapor criado em 1788 por James Watt, uma grande inovação. Na verdade, James Watt não criou o motor a vapor, ele apenas o aperfeiçoou. Porém, estes aperfeiçoamentos foram incríveis Ele adicionou guias de movimentos lineares nos pistões, ele adicionou um condensador para resfriar o vapor fora do cilindro, ele duplicou a capacidade do mecanismo para que este tivesse que duplicar a força. Estas foram inovações gigantes Quer dizer, com todos os aperfeiçoamentos que ele desenvolveu é justificavel que a nossa medida de energia, o watt, é nomeada em homenagem a ele Então nós olhamos este mecanismo e isto tinha algum potencial Motores a vapor são perigosos e eles tiveram um impacto tremendo no mundo, como vocês já sabem revolução industrial, barcos e locomotivas. Eles são normalmente ótimos para serem grandes portanto eles não são bons para a geração distribuída de energia. Eles também concentram uma pressão muito alta, por isto são perigosos.

Outro tipo de mecanismo é o motor de ar quente (Stirling) E o motor de ar quente não foi inventado pelo Robert Stirling Mas Robert Stirling o melhorou radicalmente em 1816 Este mecanismo era interessante porque trabalhava apenas com ar, sem vapor, e isto gerou centenas de designs criativos que usam o princípio do mecanismo Stirling

Depois do Stirling, veio Otto e ele também não inventou o motor de combustão, apenas o aperfeiçoou. Ele mostrou o motor em Paris em 1867 e foi uma grande conquista pois isto aumento a densidade da força do mecanismo E assim tivemos um monte de energia em um espaço bem menor que permitiu que o mecanismo fosse usado para aplicações móveis E então, agora que tinhamos mobilidade poderíamos fazer um monte de mecanismos porque temos um monte de unidades, ao invés de barcos a vapor ou grandes fábricas onde você não está fazendo muitas unidades, então este mecanismo se beneficiou da produção em massa onde todos os outros mecanismos não se beneficiaram. Então, porque isto foi para a produção em massa, os custos foram reduzidos, 100 anos de aperfeiçoamentos, emissões foram reduzidas, com um tremendo valor de produção. Centenas de milhares de motores de combustão interna foram criados em comparação com milhares de mecanismos Stirling E os pequenos mecanismos não estão mais sendo construídos apenas os grandes, para operações enormes. E então, após analisar estes três e 47 outros, nós concluímos que o melhor para usar era o Stirling.

Eu quero explicar brevemente como nós pensamos e como isto funciona. Nós olhamos para o mecanismo Stirling de um jeito diferente, pois era prático - o peso não importava mais para a nossa aplicação O mecanismo de combustão interna decolou porque o peso importava pois você estava se movendo Mas se você está tentando gerar energia solar em um lugar estático O peso não importa tanto. Outra coisa que descobrimos é que a eficiência não importa tanto Se a sua fonte de energia é grátis. Normalmente, eficiência é crucial. Pois o custo do combustível para o seu mecanismo em sua vida supera o custo do mecanismo. Mas se a sua fonte de combustível é grátis A única coisa que importa é o custo de seus mecanismos. Então você não quer otimizá-lo para ser eficiente. Você quer otimizá-lo para melhor custo benefício. Usando este novo critério, Nós pensamos que poderíamos reavaliar o mecanismo Stirling, e também trazer algorítimos genéticos para ele.

Basicamente, Robert Stirling não teve Gordon Moore antes dele para dar a gente poder de processamento de três gigahertz. Então nós pegamos o mesmo algoritmo genético que nós usamos antes para fazer o concentrador, o qual não funcionou para a gente, otimizar o mecanismo Stirling. e fazer o design de tamanho certo com todas as dimensões a melhor situação para conseguir a maior quantidade de energia por dólar, desprezando o peso e o tamanho, para conseguir o máximo de conversão de energia solar, pois o sol é grátis.

E este foi o nosso processo - Vou mostrar como o mecanismo funciona Os mais simples mecanismos de calor, ou de ar quente, de todos os tempos seriam assim - pegue uma caixa, uma lata de aço, com um pistão. Coloque no fogo e o pistão subirá Tire do fogo e coloque água, ou deixe resfriar, o pistão abaixa Este é um mecanismo de calor. Este é basicamente o mais simples mecanismo de calor que você pode ter. O problema é a eficiência de 0,001%. pois você está aquecendo todo o metal do compartimento e então resfriando todo o metal do compartimento todas as vezes. E você está pegando energia apenas do ar que está aquecendo ao mesmo tempo, Mas você está gastando toda a energia aquecendo o metal e resfriando. E então alguém teve uma idéia brilhante, ao invés de aquecer o cilindro inteiro e resfriá-lo, e se você colocasse um dispositivo auxiliar dentro - uma pequena coisa que joga o ar de um lado para outro. Você move este dispositivo para cima e para baixo com um pouco de energia mas você está apenas jogando o ar pra baixo no canto quente e pra cima no canto frio para cima e pra baixo, frio e quente. Você não está alternando o aquecimento e o resfriamento do metal Você está apenas alternando o aquecimento e o resfriamento do ar E isto permite aumentar a eficiência de 0,001% para 2%.

Aí Robert Stirling teve esta idéia genial, que foi, bem eu não estou aquecendo o metal agora, mas com este tipo de mecanismo, eu ainda estou reaquecendo todo o ar. Eu ainda estou aquecendo o ar e resfriando o ar todas as vezes. E se eu colocar uma esponja térmica no meio, na passagem entre o lugar onde o ar tem que se mover entre o frio e o quente? Então ele usou fios finos e vidro esmigalhado, e vários tipos diferentes de material para fazer uma esponja quente. e então o ar sobe do canto quente para o canto frio e aquece a esponja. depois que o ar volta, após ser resfriado ele pega o calor novamente. Então, você está re-usando sua energia cinco ou seis vezes. E isto aumenta a sua eficiência para algo entre 30 e 40%. É uma invenção pouco conhecida, mas brilhante, de Robert Stirling que transforma o mecanismo de ar quente de uma coisa impraticável - como eu pensava quando eu fiz a versão simples no colégio - para algo com grande potencial. quando você aumenta a eficiência, você pode melhorar o design para que ele seja de baixo custo.

Então nós definimos um caminho para tentar fazer isto com o menor custo possível. Nós construímos um modelo matemático gigante de como uma Stirling funciona. Aplicamos o algorítmo genético. E obtivemos os resultados para aquele mecanismo otimizado. Nós construímos cem diferentes mecanismos nos últimos dois anos. Medimos cada um deles, reajustamos o modelo para aquilo que medimos, e então conseguimos o protótipo atual. Um mecanismo muito compacto e barato. E então é assim que este mecanismo é. Deixe eu mostrar como ele é na vida real. Então, este é o mecanismo. É apenas um cilindro pequeno que segura o gerador dentro e todo o cabeamento e este é o chapéu quente - o cilindro quente no topo - esta parte fica quente, esta parte é fria, e a eletricidade sai. a conversão exata também acontece. Se você colocar eletricidade, isto ficará quente e isto ficará frio, você terá refrigeração. É um ciclo completamente reversível, um ciclo muito eficiente, e uma coisa muito simples de se fazer.

Então nós colocamos as duas coisa juntas. E temos o mecanismo, agora, e se as pétalas e o mecanismo combinarem no meio? As pétalas rastreiam e o mecanismo recebe a luz do sol concentrada, o calor é coletado e transformado em eletricidade. Este é o nosso primeiro protótipo junto com as pétalas e o mecanismo no centro. Isto está sendo colocado para acompanhar o sol, e agora eu quero mostrar para vocês como o mecanismo real é. (Aplausos) Obrigado

Então, esta é uma máquina com 12 pétalas estas pétalas custam um dólar cada - leves, plástico injetado, alumínio. O mecanismo para controlar cada pétala está aqui com um microprocessador em cada. Existem pequenos sensores térmicos nesta máquina que detectam o calor quando a luz do sol os atingem. Cada pétala se ajusta separadamente para manter a maior temperatura possível. Quando o sol nasce, as pétalas vão procurar o sol, e o encontram durante a busca pela temperatura mais alta Depois de 1 ou 2 minutos, depois que os raios já atingiram o topo quente a máquina estará quente o suficiente para ligar e a máquina gerará eletricidade por seis horas e meia por dia - seis a sete horas, enquanto o sol se move no céu.

Uma parte crítica da qual nós podemos tirar alguma vantagem é que nós temos estes microprocessadores baratos e cada uma destas pétalas são autônomas, e cada uma delas consegue identificar onde o sol está sem nenhuma configuração. Você não precisa dizer a latitude e a longitude de onde você está, você não precisa falar o ângulo do seu teto, não precisa dizer a orientação. Pois não importa. A máquina procura pelo ponto mais quente, E procura novamente meia hora depois, um dia depois, um mês depois. Ela sabe aonde você está no planeta apenas analisando a direção que o sol se move então você não precisa fornecer nenhum destes dados.

Esta máquina funciona assim, quando o sol sai a máquina vai ligar e você terá eletricidade daqui Temos e isto pode ser usado para certas aplicações Nós temos um inversor aqui, para conseguir 117 volts AC e você ainda consegue água quente. A água quente é opcional. Você não precisa usar a água quente, ela se resfriará. Mas você pode esquentar água e isto aumenta ainda mais a eficiência porque algum do calor que você normalmente rejeitaria, agora pode ser usado como energia útil, para uma piscina ou qualquer outra coisa.

Vejam um pequeno vídeo de como a máquina funciona. Este é o primeiro teste quando a levamos para fora e cada uma das pétalas estavam procurando individualmente. E o que elas fazem é pisar muito grosseiramente no inínio, E muito finamente depois. Quando o sensor térmico indica que elas encontraram o sol, elas diminuem a velocidade e fazem uma busca, e todas as pétalas movem para as suas posições e a máquina ligará

Nós trabalhamos nisto nos últimos 2 anos. Nós estamos muito contentes com o progresso, mas ainda temos muito a melhorar, deixem-me contar um pouco sobre isto. Isto é como nós achamos que uma instalação residencial seria você provavelmente teria mais de 1 unidade no seu teto. poderia ser no seu teto, no seu jardim ou qualquer outro lugar Você não precisa ter unidades suficientes para eletrificar sua casa inteira você economizará dinheiro a cada unidade que você adicionar. E estará usando esta grade potencialmente neste tipo de aplicação para ser seu suprimento de energia de backup. Claro, você não pode usar à noite e em dias nublados.

Mas reduzindo seu uso de energia nos horários de pico - normalmente quando o ar condicionado está ligado - Ele gerará seu pico de energia no mesmo horário do pico de uso, Então eles se complemental. E assim nós pensamos uma aplicação residencial.

Nós também achamos que tem um grande potencial para fazendas de energia especialmente em terras remotas onde tem um monte de sol é uma boa combinação destes dois fatores Existe um monte de luz poderosa do sol pelo mundo, obviamente, mas em lugares especiais onde seria bastante barato para colocar estas máquinas e em vários outros lugares onde temos bastante vento

Por exemplo, aqui está o mapa dos Estados Unidos Todos os lugares que não são verdes ou azuis são ideais, mas mesmo as áreas verdes e azuis são boas, mas não tão boas quanto as vermelhas, laranjas e amarelas. Este ponto quente perto em torno de Las Vegas e do Death Valley é muito bom.

E tudo que ele faz é impactar o período de retorno do investimento, não significa que você não pode usar energia solar, você pode usar energia solar em qualquer lugar do planeta Apenas afeta o período de retorno de investimento se você está comparando com eletricidade fornecida por grade. Mas se você não tem eletricidade fornecida por grade, a questão do retorno do investimento é diferente. É apenas quantos watts você consegue por dolar, e de como você pode se beneficiar usando aquela energia para mudar a sua vida de alguma forma.

este é o mapa dos Estados Unidos. Este é o mapa do planeta e novamente, você pode ver um enorme espaço no meio de onde grande parte da população está, que tem chances enormes para energia solar. E claro, olhem para a Africa. É inacreditável o tamanho do potencial para a energia solar por lá eu estou realmente feliz por falar sobre novas formas de ajudar com isto

Apenas para concluir, eu diria que a minha jornada me mostrou que você pode revisitar velhas ideias com uma nova perspectiva e algumas vezes, ideias que foram descartadas no passado podem ser práticas agora se você colocar novas tecnologias Nós acreditamos que nós estamos chegando muito perto do prático e barato Nosso objetivo a curto prazo é que custe metade do preço das placas solares nosso objetivo a longo prazo é que seja um investimento recuperável em cinco anos Com de cinco anos de retorno, este equipamento se torna bem econômico

Então nós temos que ter uma atitude positiva sobre energia elétrica para querer possuir um destes. Faz sentido econômico. O retorno do investimento de energia solar está entre 30 e 50 anos Se conseguirmos reduzir para menos de 5, ficará quase de graça por causa do interesse para possuir isto - alguém financiará isto para você e você poderá economizar dinheiro deste o primeiro dia. Este é o nosso objetivo para a empresa.

duas outras coisas que eu aprendi que me surpreenderam muito uma é perceber o quanto não nos importamos com energia Eu saí do elevador aqui, E mesmo olhando para o palco agora existem provavelmente 20.500 watt de luzes agora. Existem 10.000 watts de luz no palco, 1 cavalo é 756 watts, energia máxima. Então existem basicamente 15 cavalos correndo na velocidade máxima apenas para manter a luz do palco Sem mencionar os 200 cavalos que estão correndo agora para manter o ar condicionado Entre no elevador e existem luzes

Claro, eu fico muito incomodado em casa quando deixamos as luzes acesas por acidente. Mas, em todos os lugares nós temos este uso insaciável de energia porque é barato. e é barato porque nós somos subsidiados pela energia que tem sido concentrada pelo sol. basicalmente, petróleo é energia solar concentrada. E tem sido triturado por um bilhão de anos com um monte de energia para fazer com que toda a energia concentrada. E nós não temos o direito de usar isto rapidamente, eu penso. Seria sensacional se nós encontrassemos uma maneira de fazer nosso uso de energia renovável, para criar e usar energia ao mesmo tempo, eu realmente espero que nós consigamos

Muito obrigado, vocês foram uma grande platéia! (Aplausos)