Right when I was 15 was when I first got interested in solar energy. My family had moved from Fort Lee, New Jersey to California, from the snow to lots of heat, and gas lines. There was gas rationing in 1973. The energy crisis was in full bore.
私は15歳の時に 太陽エネルギーに興味を持ち始めました そのころ雪のニュージャージー州 フォートリーから 灼熱とガソリン行列のカリフォルニアに 引っ越しました 1973年にガスの割当配給がありました エネルギー危機は全速力で進んでいました
I started reading "Popular Science" magazine, and I got really excited about the potential of solar energy to try and solve that crisis. I had just taken trigonometry in high school, I learned about the parabola and how it could concentrate rays of light to a single focus. That got me very excited. And I really felt that there would be potential to build some kind of thing that could concentrate light. So, I started this company called Solar Devices. And this was a company where I built parabolas, I took metal shop, and I remember walking into metal shop building parabolas and Stirling engines. And I was building a Stirling engine over on the lathe, and all the motorcycle guys said, "You're building a bong, aren't you?" And I said, "No, it's a Stirling engine." But they didn't believe me.
『ポピュラー・サイエンス』誌を読み始め この危機を救えるかもしれない 太陽エネルギーの可能性に興奮しました 高校では三角関数の授業を選択し 放物線が光を 一点に集中させることを学びました とても興味を持ちました 光を集める装置を 作る可能性を感じました それで ソーラー・デバイシィズという 会社を始めました そこでパラボラ反射板を組立て 金属加工の授業を取り 工作室でパラボラとスターリングエンジンを 組み立てたのを覚えています 作業台の上でやっていたら 暴走族が来て 「水パイプ作ってるんだろう」と聞かれ 「いや スターリングエンジンだよ」と答えました でも 信じてもらえませんでした
I sold the plans for this engine and for this dish in the back of "Popular Science" magazine, for four dollars each. And I earned enough money to pay for my first year of Caltech. It was a really big excitement for me to get into Caltech. And at my first year at Caltech, I continued the business. But then, in the second year of Caltech, they started grading. The whole first year was pass/fail, but the second year was graded. I wasn't able to keep up with the business, and I ended up with a 25-year detour. My dream had been to convert solar energy at a very practical cost, but then I had this big detour. First, the coursework at Caltech. Then, when I graduated from Caltech, the IBM PC came out, and I got addicted to the IBM PC in 1981.
エンジンと反射板の図面を 『ポピュラーサイエンス』誌の広告欄に 「一つ4ドル」と広告を出しました カリフォルニア工科大学一年目の学費を 払うのに十分なお金を稼ぐ事ができました カリフォルニア工科大学に入れて とても興奮しました 大学一年目は仕事も続けました 2年目からは成績評価が始まりました 一年目は合格か不合格だけでしたが 2年目からは段階がつきました 仕事を続けられなくなり 結局25年の遠回りになりました 実用的な費用で太陽エネルギーを 利用するのが夢でしたが 大きな遠回りをしました まずはカリフォルニア工科大学での勉強 そして卒業した頃 IBM PCが出回り始め 1981年にそれにはまりました 1983年にLotus1-2-3が出て
And then in 1983, Lotus 1-2-3 came out, and I was completely blown away by Lotus 1-2-3. I began operating my business with 1-2-3, began writing add-ins for 1-2-3, wrote a natural language interface to 1-2-3. I started an educational software company after I joined Lotus, and then I started Idealab so I could have a roof under which I could build multiple companies in succession.
それに圧倒されました 1-2-3を使って会社を運営し 1-2-3用のアドインソフトを書き 1-2-3用の自然言語インターフェイスを作りました Lotusに加わった後教育ソフトウェア会社を始め そして 複数の会社を一つ屋根の下で 続けて始められるよう ’アイデアlab’を始めました ずっと後になって 2000年に 大きなエネルギー危機となるとうわさされていた
Much later -- in 2000, very recently -- the new California energy crisis -- what was purported to be a big energy crisis -- was coming. And I was trying to figure out if we could build something that would capitalize on that and get people backup energy, in case the crisis really came. And I started looking at how we could build battery backup systems that could give people five hours, 10 hours, maybe even a full day, or three days' worth of backup power. I'm glad you heard earlier today, batteries are unbelievably -- lack density compared to fuel. So much more energy can be stored with fuel than with batteries. You'd have to fill your entire parking space of one garage space just to give yourself four hours of battery backup. And I concluded, after researching every other technology that we could deploy for storing energy -- flywheels, different formulations of batteries -- it just wasn't practical to store energy. So what about making energy? Maybe we could make energy.
カリフォルニアエネルギー危機が 近づいていました なにかいい方法は無いかと考えました 危機が本当に来たときに 人々が バックアップのエネルギーを 確保できる器具を作ることができないだろうか そこで 5時間 10時間 あるいは1日から3日程使える 電池のバックアップシステムを 作ることを検討し始めました 本日の前の話で聞かれたとおり 電池は燃料のようにエネルギー密度が 高くありません 燃料は電池よりずっと多くのエネルギーを 蓄えることができます ガレージの面積を全部使ってやっと 4時間分の電池バックアップができます 他の貯蓄可能なエネルギー技術を調べてみて 例えば はずみ車や異なる原理の電池など 実用的ではないという 結論に至りました エネルギーを作れないだろうか?
I tried to figure out -- maybe solar's become attractive. It's been 25 years since I was doing this, let me go back and look at what's been happening with solar cells. And the price had gone down from 10 dollars a watt to about four or five dollars a watt, but it stabilized. And it needed to get much lower to be cost-effective. I studied all the new things that had happened in solar cells, and was looking for ways we could make solar cells more inexpensively. A lot of new things are happening to do that, but fundamentally, the process requires a tremendous amount of energy. Some people say it takes more energy to make a solar cell than it will give out in its entire life. If we reduce the amount of energy it takes to make the cells, that will become more practical.
作れるかもしれない 考えてみました 太陽発電でうまくいくかもしれない 以来 25年が経ちました 太陽電池にどんな進歩があったか 振り返って見ようと思います 値段は 1ワット10ドルから4か5ドルに減り そこで下げ止まりです 経済性をそなえるには もっとずっと安くなる必要があります 太陽電池に起きた革新的なことを研究し そして改造してもっと 安くできる方法を模索しました それを可能にできる方法はいっぱいありますが 基本的に 製造段階で 非常に多くのエネルギーを必要とします 電池を作るのに必要なエネルギー量は 太陽電池が寿命までに発電する量より 多いという人もいます もし 製造に必要なエネルギーを 減らす事ができれば もっと実用的になると思います
But right now, you pretty much have to take silicon, put it in an oven at 1600 F for 17 hours, to make the cells. A lot of people are working to try and reduce that, but I didn't have anything to contribute. So I tried to figure out what other way could we try to make cost-effective solar electricity. What if we collect the sun with a large reflector -- like I had been thinking about in high school, but maybe with modern technology we could make it cheaper -- concentrate it to a small converter, and then the conversion device wouldn't have to be as expensive, because it's much smaller, rather than solar cells, which have to cover the entire surface that you want to gather sun from.
しかし 現在では シリコンを900度のオーブンで 17時間加熱して 電池を作ります 多くの人がそれを減らそうと頑張っていますが この分野で私は貢献することはできません 他の面でもっと経済的にできないかと 苦慮しました そこで得たアイデアは 高校時代に考えていたような 大きな反射板で 太陽光線を集められたらどうだろうということです 最近の技術でもっと安く 大きな集光器を作り 小さな変換器に光を集められます そうすれば変換器はさほど高くならないでしょう というのは 太陽エネルギーを受け取る全受光面を 覆わなければならない太陽電池と違って 小さいからです
This seemed practical now, because a lot of new technologies had come in the 25 years since I had last looked at it. There was a lot of new manufacturing techniques, not to mention really cheap miniature motors -- brushless motors, servomotors, stepper motors, that are used in printers and scanners. So, that's a breakthrough. Of course, inexpensive microprocessors and a very important breakthrough -- genetic algorithms.
これは25年前に考えた時より 技術が発展した今 実用的に思えます まずは 新しい製造技術です 安価な小型モーターは言うまでもなく ブラシレスモーター、サーボモーター そしてプリンターや スキャナーなどに使われている ステッパーモーターなど 革新的です もちろん安価なマイクロプロセッサーもそうですし 重要な飛躍が 遺伝的アルゴリズムの使用にありました 簡単に説明すると
I'll be very short on genetic algorithms. It's a powerful way of solving intractable problems using natural selection. You take a problem that you can't solve with a pure mathematical answer, you build an evolutionary system to try multiple tries at guessing, you add sex -- where you take half of one solution and half of another and then make new mutations -- and you use natural selection to kill off not-as-good solutions.
これは処理しにくい問題を 自然選択の論理で解決する強力な方法です 純粋な数学では解決できない問題を 進化的なシステムを組立て 複数回の試行を通じて推測する 性の進化的役割も考慮し つまり別々の解決方法を半分づつ合わせて 新しい変異体を創り出す そして 自然選択を使って良くない解決方法を 切り捨てます 普通 遺伝アルゴリズムを使って
Usually, with a genetic algorithm on a computer today, with a three gigahertz processor, you can solve many formerly intractable problems in just a matter of minutes. So we tried to come up with a way to use genetic algorithms to create a new type of concentrator. And I'll show you what we came up with.
3GHzプロセッサーを搭載した コンピュータを使って 以前処理できなかった問題を 数分で解決できます 私達は 遺伝アルゴリズムを使って 新しいタイプの 集光器を創り出そうと試みました お見せしましょう 従来の集光器はこんなものです
Traditionally, concentrators look like this. Those shapes are parabolas. They take all the parallel incoming rays and focus it to a single spot. They have to track the sun, because they have to point directly at the sun. They usually have a one degree acceptance angle -- once they're more than a degree off, none of the sunlight rays will hit the focus. So we tried to come up with a non-tracking collector that would gather much more than one degree of light, with no moving parts. So we created a genetic algorithm to try this out, we made a model in Excel of a multisurface reflector, and an amazing thing evolved, literally, from trying a billion cycles, a billion different attempts, with a fitness function that defined how can you collect the most light, from the most angles, over a day, from the sun.
これらは放物線です 平行光線を一点に集中します 常に太陽に正面から向かう必要があるため 太陽の動きを追跡します 通常1度程の許容角度しかありません それ以上少しでもずれると 集光できなくなります そこで 追跡の必要のない集光器 1度以上の広い角度から太陽光線が集められ 可動部品の無いものを開発しました そこで この考えを試すため 遺伝アルゴリズムを使って造りました エクセルで多面反射板のモデルを作り 驚くべき結果が文字通り進化しまれた 10億回の繰り返しと試行の結果 太陽から一日に一番広い角度から 一番多く光を集めることのできる 適合関数ができました
And this is the shape that evolved. It's this non-tracking collector with these six tuba-like horns, and each of them collect light in the following way -- if the sunlight strikes right here, it might bounce right to the center, the hot spot, directly, but if the sun is off axis and comes from the side, it might hit two places and take two bounces. So for direct light, it takes only one bounce, for off-axis light it might take two, and for extreme off-axis, it might take three. Your efficiency goes down with more bounces, because you lose about 10 percent with each bounce, but this allowed us to collect light from a plus or minus 25-degree angle. So, about two and a half hours of the day we could collect with a stationary component.
これが出来上がったた形です 6本あるチューバのような管を持つ 非追跡型の集光器は それぞれ次のような方法で光を集めます 光がここに当たると まっすぐに中央のホットスポットに反射します もし 光が軸からずれて端から入ると 2箇所にあたり 2回反射するかもしれません 直射日光だと一回 軸からずれると二回 極端に軸からはずれると 三回反射するかもしれません 一回の反射につき10%の光を失うので 反射回数とともに効率は減少します しかしこれによって +/-25度の角度から 光を集めることが可能になりました 一日に2時間半 静止した部品で 集光できるようになりました 太陽電池は4時間半にわたって光を集めます
Solar cells collect light for four and a half hours though. On an average adjusted day, a solar cell -- because the sun's moving across the sky, the solar cell is going down with a sine wave function of performance at the off-axis angles. It collects about four and a half average hours of sunlight a day. So even this, although it was great with no moving parts -- we could achieve high temperatures -- wasn't enough.
平均的な一日には 太陽は空を横切るため 太陽が中心軸から外れると 電池の発電効率は 正弦関数的に落ちます 一日平均4時間半 太陽光を集めます 動かす必要が無く 高い温度に達することが できますが十分ではありませんでした 太陽電池を負かす必要がありました
We needed to beat solar cells. So we took a look at another idea. We looked at a way to break up a parabola into individual petals that would track. So what you see here is 12 separate petals that each could be controlled with individual microprocessors that would only cost a dollar. You can buy a two-megahertz microprocessor for a dollar now. And you can buy stepper motors that pretty much never wear out because they have no brushes, for a dollar. So we can control all 12 of these petals for under 50 dollars and what this would allow us to do is not have to move the focus any more, but only move the petals.
他のアイデアを試して見ました パラボラを単弁に分け それぞれに追跡させる方法です 12個の単弁が それぞれ 1ドルしかしないマイクロプロセッサーによって コントロールされています 2MHzのマイクロプロセッサーは 1ドルで購入できます 1ドルで ブラシがないため めったに壊れない ステッピング・モーターが買えます 12個の単弁を50ドル以下でコントロールできます これで 焦点の移動が不要となり 単弁をだけを動かすことになりました
The whole system would have a much lower profile, but also we could gather sunlight for six and a half to seven hours a day. Now that we have concentrated sunlight, what are we going to put at the center to convert sunlight to electricity? So we tried to look at all the different heat engines that have been used in history to convert sunlight or heat to electricity, And one of the great ones of all time, James Watt's steam engine of 1788 was a major breakthrough. James Watt didn't actually invent the steam engine, he just refined it. But his refinements were incredible. He added new linear motion guides to the pistons, he added a condenser to cool the steam outside the cylinder, he made the engine double-acting, so it had double the power.
このシステムの背は低いが 一日6時間半から7時間の光を 集める事ができます 光を集める事が可能となった今 何を使って光を電気に変換するのか? 今まで使われてきた色々な熱エンジンを研究し 光を電気に または熱を電気に変換する方法を試しました 一番有効的かつ画期的なのが 1788年にジェームス・ワットの発明した 蒸気機関です ワットは蒸気エンジンを 発明した訳ではありません 改良しただけです だが この改良が驚くべき物です 新しくピストンにリニアモーションガイドを シリンダーの外に蒸気を冷却する冷却器を加え 複動式エンジンに改造し パワーを2倍に増加させました
Those were major breakthroughs. All of the improvements he made -- and it's justifiable that our measure of energy, the watt, today is named after him. So we looked at this engine, and this had some potential. Steam engines are dangerous, and they had tremendous impact on the world -- industrial revolution and ships and locomotives. But they're usually good to be large, so they're not good for distributed power generation. They're also very high-pressure, so they're dangerous.
彼が行った全ての改良が 画期的な進歩となったので 彼に因んでエネルギーの単位が 「ワット」となったのもうなずけます このエンジンを見て 可能性があると思いました 蒸気エンジンは危険です 皆さんもご存知の通り産業革命 船 機関車と世界に巨大な影響を与えました それらは大きいほどよいため パワー分散の時代には向いていません しかも 高圧のため とても危険です
Another type of engine is the hot air engine. And the hot air engine also was not invented by Robert Stirling, but Robert Stirling came along in 1816 and radically improved it. This engine, because it was so interesting -- it only worked on air, no steam -- has led to hundreds of creative designs over the years that use the Stirling engine principle.
もう一つは熱気エンジンです 熱気エンジンもロバート・スターリングによって 発明されたわけではなく 1816年にスターリングによって 徹底的に改良されたものです 蒸気ではなく 空気で動く この奇妙なエンジンを使い 数年の間 数百種の創造性あるデザインが 生まれました
But after the Stirling engine, Otto came along, and also, he didn't invent the internal combustion engine, he just refined it. He showed it in Paris in 1867, and it was a major achievement because it brought the power density of the engine way up. You could now get a lot more power in a lot smaller space, and that allowed the engine to be used for mobile applications. So, once you have mobility, you're making a lot of engines because you've got lots of units, as opposed to steam ships or big factories, so this was the engine that ended up benefiting from mass production where all the other engines didn't.
しか し スターリングの後 オットーは改良した内燃式エンジンを 発表しました 1867年にパリで展示し エンジンのパワー密度が 大幅に向上するという重要な成果をあげました 小さいスペースで より大きなパワーを得られるようになり 移動に適用可能なエンジンが生まれました 移動が可能になると より多くの製品に使用できるようになり エンジン製造数が増加しました 蒸気船や工場用エンジンの 製造数は少なかったのに対して 内燃式エンジンは 他のエンジンが得られなかった 大量生産からの恩恵を手に入れました
So, because it went into mass production, costs were reduced, 100 years of refinement, emissions were reduced, tremendous production value. There have been hundreds of millions of internal combustion engines built, compared to thousands of Stirling engines built. And not nearly as many small steam engines being built anymore, only large ones for big operations. So after looking at these three, and 47 others, we concluded that the Stirling engine would be the best one to use. I want to give you a brief explanation of how we looked at it and how it works.
大量生産になったため コストが削減され 100年間改良が続けられ 排気ガスを減らし 注目されました 内燃式エンジンは数億台製造されましたが スターリングエンジンは 数千台の製造にとどまりました 小型蒸気エンジンの生産数はさらに少なく もっぱら大規模事業所用の大型エンジン だけでした この3種類とほかにも47種類を見比べたあと スターリングエンジンが最も適しているという 結論を出しました どういう風に研究したか どういう働きをするのか 簡単に説明したいと思います
So we tried to look at the Stirling engine in a new way, because it was practical -- weight no longer mattered for our application. The internal combustion engine took off because weight mattered, because you were moving around. But if you're trying to generate solar energy in a static place the weight doesn't matter so much.
重さはもはや関係しないため 実用的であるスターリングエンジンを 新しい角度から見てみようとしました 内燃式エンジンが大成功した理由は 軽く持ち運びが便利だからです しかし 固定した位置で太陽エネルギーを起こすとなると 重さはほぼ無関係となります
We also discovered that efficiency doesn't matter so much if your energy source is free. Normally, efficiency is crucial because the fuel cost of your engine over its life dwarfs the cost of the engine. But if your fuel source is free, then the only thing that matters is the up-front capital cost of the engine. So you don't want to optimize for efficiency, you want to optimize for power per dollar.
もう一つの発見は エネルギー源が無料だと 効率は気にしなくても良くなるということです 通常 エンジンの一生に使う燃料の費用は エンジン自体のコストを越えるため 効率は重要です 燃料が無料だと 前払いの資本支出だけを考えればよい 効率ではなく 1ドルあたり作れるパワーを 最大限にしたいわけです この新しい考え方と基準を持って
So using that new twist, with the new criteria, we thought we could relook at the Stirling engine, and also bring genetic algorithms in. Basically, Robert Stirling didn't have Gordon Moore before him to get us three gigahertz of processor power. So we took the same genetic algorithm that we used earlier to make that concentrator, which didn't work out for us, to optimize the Stirling engine, and make its design sizes and all of its dimensions the exact optimum to get the most power per dollar, irrespective of weight, irrespective of size, just to get the most conversion of solar energy, because the sun is free. And that's the process we took -- let me show you how the engine works.
スターリングエンジンを再検討し さらにそれに 遺伝アルゴリズムを加えました 基本的に スターリングはゴードン・ムーアよりも 前の人なので 3GHzプロセッサーパワーを使えませんでした そこで 前に使った遺伝アルゴリズムを持ち出し 集光器を作り スターリングエンジンを最大限に利用するため 1ドルあたり最高パワーを得るために 大きさと寸法を最適な条件に合わせて 重さと大きさに縛られず 太陽光は無料なので 太陽エネルギーを できるだけ変換できるようデザインしました これが手順です エンジンの働きを見てみましょう 最も簡単な熱エンジン または熱気エンジンは
The simplest heat engine, or hot air engine, of all time would be this -- take a box, a steel canister, with a piston. Put a flame under it, the piston moves up. Take it off the flame and pour water on it, or let it cool down, the piston moves down. That's a heat engine. That's the most fundamental heat engine you could have. The problem is the efficiency is one hundredth of one percent, because you're heating all the metal of the chamber and then cooling all the metal of the chamber each time. And you're only getting power from the air that's heating at the same time, but you're wasting energy heating and cooling the metal.
箱と缶をピストンと組み合わせた物です 下を火で熱すると ピストンが上昇します 火を消すか 水をかけるか冷まさせたりすると ピストンは降下します これが熱エンジンです 最も基本的な熱エンジンです 問題は 効率が100分の1パーセントということです なぜならば 一々 全ての金属を熱し 全ての金属を冷やしているからです 熱せられた空気からしか パワーを得る事ができなく 金属を 熱する時と冷やす時に使われたエネルギーは 浪費されます
So someone came up with a very clever idea. Instead of heating and cooling the whole cylinder, what about if you put a displacer inside -- a little thing that shuttles the air back and forth. You move that up and down with a little bit of energy but now you're only shifting the air down to the hot end and up to the cold end. So, now you're not alternately heating and cooling the metal, just the air. That allows you to get the efficiency up from a hundredth of a percent to about two percent.
そこで 賢いアイデアが生まれました シリンダーを全部熱したり 冷やしたりする代わりに 中に空気を前後に動かす物を 置いたらどうだろう それを動かすのに少しエネルギーが要るが 空気を熱極と冷極の間を動かすだけ 空気を熱極と冷極の間を動かすだけ つまり 金属ではなく 空気を熱したり冷やしたりしているわけです これによって効率は100分の1パーセントから 2パーセントに上げられました
And then Robert Stirling came along with this genius idea, which was, well, I'm still not heating the metal now, with this kind of engine, but I'm still reheating all the air. I'm still heating the air every time and cooling the air every time. What about if I put a thermal sponge in the middle, in the passageway between where the air has to move between hot and cold? So he made fine wires, and cracked glass, and all different kinds of materials to be a heat sponge. So when the air pushes up to go from the hot end to the cold end, it puts some heat into the sponge. And then when the air comes back after it's been cooled, it picks up that heat again. So you're reusing your energy five or six times, and that brings the efficiency up to between 30 and 40 percent. It's a little known, but brilliant, genius invention of Robert Stirling that takes the hot air engine from being somewhat impractical -- like I found out when I made the real simple version in high school -- to very potentially possible, once you get the efficiency up, if you can design this to be low enough cost.
スターリングはさらに 天才的なアイデアを出しました このようなエンジンでは 金属を熱するのではありませんが 空気を再加熱しているわけです 毎回空気を加熱し 冷却しています 熱い所と冷たい所の間を空気が 流動する通路の真ん中に 保温スポンジを入れたらどうだろう そこで 彼は 細いワイヤーとガラス 色々な素材で保温スポンジを作りました 空気が熱極から冷極に押し上げられる時 スポンジに熱が保存されます 空気が冷やされて降りてきた時 その熱をまた拾い上げます よって エネルギーを5, 6回 再利用しているわけです 効率も30から40パーセント引き上げられました スターリングのあまり知られていないが すばらしい発明です 熱気エンジンを あまり実用的でない物から ― 高校時代に 単純版を作って そう思いましたが― コストを抑えられれば 一旦効率が上がると 高い可能性を秘めた物に変えました コストをできるだけ低く抑えられるよう 努力しました
So we really set out on a path to try and make the lowest cost possible. We built a huge mathematical model of how a Stirling engine works. We applied the genetic algorithm. We got the results from that for the optimal engine. We built engines -- so we built 100 different engines over the last two years. We measured each one, we readjusted the model to what we measured, and then we led that to the current prototype. It led to a very compact, inexpensive engine, and this is what the engine looks like.
スターリングエンジンの動きを表す 大がかりな数学モデルを作りました それに遺伝アルゴリズムを組み入れ そこから最適なエンジンを作りだす 結論を出しました 2年間に100台の違うタイプの エンジンを組み立て 一台一台測定し 測定した数値に合わせて調整し 今の試作品に至りました 小型で安いエンジンが出来上がりました これがそのエンジンです 実際にどういうものかお見せしましょう
Let me show you what it looks like in real life. So this is the engine. It's just a small cylinder down here, which holds the generator inside and all the linkage, and it's the hot cap -- the hot cylinder on the top -- this part gets hot, this part is cool, and electricity comes out. The exact converse is also true. If you put electricity in, this will get hot and this will get cold, you get refrigeration. So it's a complete reversible cycle, a very efficient cycle, and quite a simple thing to make. So now you put the two things together.
これです ここに小さなシリンダーがあり 中に発電機と リンク機構を支えています これがホットキャップ 熱いシリンダーが 上にあります この部分が暑くなり この部分は冷たくなります そして 電気はここから出ます 逆もそうです 電気を通すと ここが熱くなり ここは冷たくなります 冷却効果が得られます 完全に可逆循環で 能率的なサイクルで 簡単に作れます この二つを合わせて
So you have the engine. What if you combine the petals and the engine in the center? The petals track and the engine gets the concentrated sunlight, takes that heat and turns it into electricity. This is what the first prototype of our system looked like with the petals and the engine in the center. This is being run out in the sun, and now I want to show you what the actual thing looks like.
エンジンの出来上がりです 単弁と中心にあるエンジンを合わせたら どうだろうか 単弁が光を追跡し エンジンは集められた太陽光を受け 熱を電気に変換します 中央に単弁とエンジンがある 試作品はこのような物です 太陽の下で動かしました 実物をお見せしたいと思います
(Applause)
〈拍手〉
Thank you.
ありがとうございます
So this is a unit with the 12 petals. These petals cost about a dollar each -- they're lightweight, injection-molded plastic, aluminized. The mechanism to control each petal is below there, with a microprocessor on each one. There are thermocouples on the engine -- little sensors that detect the heat when the sunlight strikes them. Each petal adjusts itself separately to keep the highest temperature on it. When the sun comes out in the morning, the petals will seek the sun, find it by searching for the highest temperature. About a minute and a half or two minutes after the rays are striking the hot cap the engine will be warm enough to start and then the engine will generate electricity for about six and a half hours a day -- six and a half to seven hours as the sun moves across the sky.
この機器には12個の単弁があります 値段は各単弁1ドル程度で 軽く 成型プラスチックでできており アルミニウム処理が施されています 各単弁のコントロールパネルはこの下にあり それぞれにマイクロプロセッサーが 搭載されています エンジンには熱電対がついています これは光が当たったときの温度上昇を検出する 小さなセンサーです 各単弁は調整することができ 常に最高温度を保つようにできています 朝 日が登ると 単弁は最高温度を目当てに 太陽を探します ホットキャップに光線が当たると 1分半か2分で エンジンはスタートする温度に達します そして エンジンは 太陽が上空を通過するのに合わせて 一日約6時間半から7時間発電します
A critical part that we can take advantage of is that we have these inexpensive microprocessors and each of these petals is autonomous, and each of these petals figures out where the sun is with no user setup. So you don't have to tell what latitude, longitude you're at, what your roof slope angle is, or what orientation. It doesn't really care. What it does is it searches to find the hottest spot, it searches again a half an hour later, a day later, a month later. It basically figures out where on Earth you are by watching the direction the sun moves, so you don't have to actually enter anything about that.
決定的な部分は 安いマイクロプロセッサーと 各単弁が独立していること そしてそれぞれがセットアップなしに 太陽を見つけられるということです 位置する緯度と経度や 屋根の傾斜度 そして向きを指示する必要がありません 無関係です ただ最高温度の位置を探し 30分後に 次には一日後に そして 一ヵ月後にまた探すだけです 所在位置確認は 太陽の移動する方向によって 自己認識するため それについては何もする必要はありません
The way the unit works is, when the sun comes out, the engine will start and you get power out here. We have AC and DC, get 12 volts DC, so that could be used for certain applications. We have an inverter in there, so you get 117 volts AC. And you also get hot water. The hot water's optional. You don't have to use it, it will cool itself. But you can use it to optionally heat hot water and that brings the efficiency up even higher because some of the heat that you'd normally be rejecting, you can now use as useful energy, whether it's for a pool or hot water.
この機器はどう動くかというと 日が登ると エンジンは動き出し ここからパワーが出ます ACもDCも そして若干の器具に利用できるよう 12ボルトDCも得られます インバーターで 117ボルトACが得られ お湯も沸かせます お湯はオプションです お湯は使う必要は無く 自然と冷めます 発する熱でお湯を沸かした場合 効率をより高くする事ができます というのは 通常捨ててしまう一部の熱を プールだろうと お湯だろうと 有効エネルギーとして使用しているからです
Let me show you a quick movie of what this looks like running. This is the first test where we took it outside and each of the petals were individually seeking. And what they do is step, very coarsely at first, and very finely afterward. Once they get a temperature reading on the thermocouple indicating they found the sun, they slow down and do a fine search. Then the petals will move into position, and the engine will start.
運転の様子を写したビデオをお見せします これが屋外で行った始めてのテストで 各単弁が探知しているのが分かります 最初は大まかに そして丁寧に探します 太陽を発見したこと示す温度表示が 熱電対に現れると スピードを落とし 綿密に探します 全ての単弁の位置が決まると エンジンが動き出します 過去2年の間この機器の製作をしてきました
We've been working on this for the last two years. We're very excited about the progress, we have a long way to go though. This is how we envision it would be in a residential installation: you'd probably have more than one unit on your roof. It could be on your roof, your backyard, or somewhere else. You don't have to have enough units to power your entire house, you just save money with each incremental one you add.
進歩にはとても興奮しておりますが まだ先があります 遠い道のりについて少しお話したいと思います これが住宅用取り付けの想像図で 屋根に一台以上設置できると思います 屋根や庭など どこにでも設置できます 家全体の電気を供給できる数の機器を 購入する必要は無く 取り付けた分だけ金銭的に節約できます
So you're still using the grid potentially, in this type of application, to be your backup supply -- of course, you can't use these at night, and you can't use these on cloudy days. But by reducing your energy use, pretty much at the peak times -- usually when you have your air conditioning on, or other times like that -- this generates the peak power at the peak usage time, so it's very complementary in that sense.
このタイプの利用方法では グリッドを潜在的に バックアップエネルギーとして利用しています もちろん夜と曇りの日には使用できません 通常エアコンなどを使用するピーク時に エネルギー使用量を 削減できるため その点で相補的と言えるでしょう これが想像した住宅利用方法です
This is how we would envision a residential application. We also think there's very big potential for energy farms, especially in remote land where there happens to be a lot of sun. It's a really good combination of those two factors. It turns out there's a lot of powerful sun all around the world, obviously, but in special places where it happens to be relatively inexpensive to place these and also in many more places where there is high wind power. So an example of that is, here's the map of the United States. Pretty much everywhere that's not green or blue is a really ideal place, but even the green or blue areas are good, just not as good as the places that are red, orange and yellow. But the hot spot right around Las Vegas and Death Valley is very good. And is only affects the payback period, it doesn't mean that you couldn't use solar energy; you could use it anywhere on Earth. It just affects the payback period if you're comparing to grid-supplied electricity. But if you don't have grid-supplied electricity, then the question of payback is a different one entirely. It's just how many watts do you get per dollar, and how could you benefit from that to change your life in some way.
エネルギー事業は 特に 晴れの日が多い辺鄙な所で 大きな可能性を持っていると思います この二つの要素は すばらしい組み合わせとなります それは 世界中に強烈な太陽光がある所があり この機器を安い値段で設置できる特別な場所 そして強い風が吹くところです 例として これはアメリカの地図ですが 緑色と青色以外の部分の ほとんどが適しています 緑色と青色の部分は悪くは無いが 赤やオレンジ 黄色の部分ほど適していません ラスベガスやデスヴァリーなどの周辺地域は 非常に適しています 回収期間に影響を及ぼすだけで 太陽エネルギーを使えないわけではなく 地球上どこでも使えます グリッドから供給される電気に比べて 回収期間が影響されますが グリッド給電が無い場合は 回収期間の問題はまったく違ってきます 1ドルあたりに得られるワット数 そして このパワーを使う事によって得られる 生活変化にかかわってきます
This is the map of the whole Earth, and you can see a huge swathe in the middle where a large part of the population is, there's tremendous chances for solar energy. And of course, look at Africa. The potential to take advantage of solar energy there is unbelievable, and I'm really excited to talk more about finding ways we can help with that.
アメリカの地図があります 世界地図です 真ん中に巨大な帯が 人口が集まっている地域が広がっていて 太陽エネルギーに莫大な可能性があります アフリカを見てください そこには太陽エネルギー利用の 信じられないほどの可能性があり 私達にできる事について話せて光栄です
So, in conclusion, I would say my journey has shown me that you can revisit old ideas in a new light, and sometimes ideas that have been discarded in the past can be practical now if you apply some new technology or new twists. We believe we're getting very close to something practical and affordable. Our short-term goal for this is to be half the price of solar cells and our longer-term goal is to be less than a five-year payback. And at less than a five-year payback, this becomes very economic. So you don't have to just have a feel-good attitude about energy to want to have one of these. It just makes economic sense. Right now, solar paybacks are between 30 and 50 years. If you get it down below five years, then it's almost a no-brainer because the interest to own it -- someone else will finance it for you and you can just make money from day one. So that's our real powerful goal that we're really shooting for in the company.
最後に申し上げたい事は 古いアイデアに新しい光を当てると 過去に遺棄されたアイデアも時には新技術や 工夫で実用的になるということです 実用的で手ごろな値段の物に近づいていると 確信しています 短期間のゴールは 太陽電池の値段を半分にする事 長期ゴールは 償却期間を5年以内に 抑えることです 5年以内の償却期間になると 一気に経済的になります 慈善のためにこれらを購入しなくても 良くなります 経済的な面でも理にかないます 今の太陽光装置の償却期間は 30から50年です 5年以内に抑えられると 判断は単純になります というのも所有する事によって得る利益があれば 資金借入も容易となり 導入後ただちに稼げます これが 事業で目指している本当のゴールです 学んだもう2つのことにはとても驚かされました
Two other things that I learned that were very surprising to me -- one was how casual we are about energy. I was walking from the elevator over here, and even just looking at the stage right now -- so there's probably 20,500-watt lights right now. There's 10,000 watts of light pouring on the stage, one horsepower is 746 watts, at full power. So there's basically 15 horses running at full speed just to keep the stage lit. Not to mention the 200 horses that are probably running right now to keep the air-conditioning going. And it's just amazing, walk in the elevator, and there's lights on in the elevator. Of course, now I'm very sensitive at home when we leave the lights on by mistake.
1つは エネルギーについて 無頓着であるということです エレベーターからここまで歩いて 今ステージを見ただけで 500ワットの灯りが20個使われているだろう と思います ステージの照明には約1万ワットが使われていて 1馬力はフルパワーで756ワットですから つまり ステージを照らすだけで 15頭の馬が全速力で走っているわけです エアコンを動かすために 200頭の馬が走っているだろうということは 言うまでもありません エレベーターに入り 中にライトがついているのはすごいことです もちろん私は 今では家に電気をつけっ放しにすることに 敏感になっています
But, everywhere around us we have insatiable use for energy because it's so cheap. And it's cheap because we've been subsidized by energy that's been concentrated by the sun. Basically, oil is solar-energy concentrate. It's been pounded for a billion years with a lot of energy to make it have all that energy contained in it. And we don't have a birthright to just use that up as fast as we are, I think. And it would be great if we could make our energy usage renewable, where as we're using the energy, we're creating it at the same pace, and I really hope we can get there.
しかし 周りではエネルギーがとても安いため 飽くことを知らずに使われています 安いのは 太陽光を凝縮した エネルギーに助けられているからです 石油は太陽エネルギーを凝縮した物です 10億年かけて 莫大なエネルギーでたたきつけられ エネルギーを獲得しました それを できるだけ早く使い果たす生得権を 私達は持ち合わせていないと思います 使用したエネルギーと 同じ速さでエネルギーを創り出す 再生可能エネルギーが できればよいと思います
Thank you very much, you've been a great audience.
ご清聴ありがとうございました