Saul Griffith, grundlægger og administrerende direktør for Otherlab, har en vane med at bygge seje ting, fra en dragerelignende vindmølle til et smart reb, der kan føle belastning og rapportere farver. MacArthur Foundation, der tildelte Griffith et "geni" -stipend i 2007, har kaldt ham "en vidunderbarn af opfindelsen til tjeneste for verdenssamfundet."
Griffiths seneste venture, Otherlab, er et forskningsfirma, der minder om ”opfindelsesfabrikken” oprettet af Thomas Edison. Det fungerer i en tidligere rørorgelfabrik i San Francisco, hvor redwood bannister, flerpanelvinduer, spredte orgeldele og masser af maskiner skaber den fornemmelse, at en opfinder fra det 19. århundrede som Edison måske kunne føle sig perfekt hjemme ved at klirre i laboratoriets sollys. .
Blandt flere projekter i værkerne her er to energiteknologier, der kunne frigøre en fremtid med billig solenergi og almindelige naturgasbiler. "Det ultimative miljøproblem at arbejde på, " siger Griffith, "er den måde, vi skaber energi og bruger energi på."
I et stue ovenpå, lige forbi en stor, oppustelig boksrobot, arbejder et Otherlab-team på en ny måde at vippe spejle til at koncentrere sollys på store solcelleværker. Designet placerer et spejl på toppen af plastbeholdere, der strækker sig og sprænger - men ikke spænder - når deres indre tryk justeres ved hjælp af trykluft. Tanken er at skære ned på omkostningerne ved at bruge plast og luft til at sigte små spejle i stedet for de motorer og stål, der typisk bruges i dag til at vippe billboardstore spejle.
For naturgasbiler ønsker Griffiths team at eliminere de voluminøse, besværlige og dyre brændstoftanke, der bruges i naturgasbiler i dag. Otherlabs løsning tager lange, tynde rør og bøjer dem som tarmene i tætpakkede former, der svarer til den disponible plads i et køretøj. Virksomheden har modtaget en bevilling på $ 250.000 fra Department of Energy's ARPA-E-program til energiprojekter til skyfri energi til udvikling af designet i det forløbne år.
Griffith har forfulgt energi-opfindelser, der ligner lange skud før. I 2006 grundlagde han et selskab ved navn Makani Power, som udarbejdede en luftbåren vindmølle. Bundet som en drage i slutningen af en streng, flyver et fly i cirkler i høj højde. Vingemonterede rotorer fanger den stormende vind og konverterer den til elektricitet ved hjælp af små generatorer. Kedlen overfører denne elektricitet til en station på jorden.
Griffith talte med Smithsonian.com om ingredienserne til energiinnovation, hvorfor han er begejstret for naturgasbiler og hans vision for et massivt netværk af små laboratorier.
Hvornår begyndte du at tænke på at anvende dine evner til energiproblemer?
Fokuseringsmomentet kom sandsynligvis efter, at jeg startede Makani Power, som var et vindenergiselskab. Det var vanskeligt at overbevise folk om, hvorfor det var værd at gøre denne skøre lydteknologi: Vi vil flyve 767 i enderne af snorstykker og generere elektricitet fra vinden 5.000 meter op. Alle ser bare på dig, som om du er en rumvæsen.
Vi vidste, at det var fuldstændigt muligt og har nu bevist, at det er muligt, og faktisk gør vi det. Men i de tidlige dage har du brug for en masse penge for at udføre disse typer energiteknologier. Og når du prøver at overbevise folk om at give dig de penge, har du brug for en meget god historie. Så det fik mig til at kontekstualisere, hvor meget transformation energisystemet har brug for på den civile infrastrukturniveau for at imødekomme behovene for klimaforandringer.
Fortæl mig om det hold og miljø, du har dyrket her på Otherlab. Hvordan hjælper de med at fremme disse større mål?
Otherlab er et uafhængigt forskningsfirma. Vi skaber teknologier. Undertiden bliver disse teknologier deres egne uafhængige virksomheder, og vi spænder dem ud, eller andre gange licenserer vi disse teknologier til andre virksomheder til at gøre ting med.
Vi er omkring 25 mennesker. Vi er lige midt i det urbane San Francisco. Vi har omkring 95 procent, der går eller cykler pendlere til at arbejde. Så vi er et kontor med lavt kulstofindhold, bare hvad angår den transport, vi bruger.
Vi har en række projekter - to specifikt i energirummet lige nu. Vi vil gerne have et dusin, delvis fordi vi har foretaget så meget research om, hvordan vi bruger energi og hvordan vi skaber den, at vi har denne dejlige database, hvor tekniske bidrag kan ydes til at ændre det.
Der er virkelig to klasser af solenergiproduktion: Den ene er fotovoltaik; den anden er koncentreret solenergi, hvilket betyder, at du varmer op noget og omdanner den til elektricitet [gennem] en turbin eller en lignende mekanisme. Vi arbejder på en heliostat-teknologi - som betyder en mekanisme til at følge, hvor solen er i himlen - der vil gøre fotovoltaik mere effektiv, fordi fotovoltaikken vil være mere ideelt orienteret mod solen. Du får cirka 20 eller 30 procent mere energi ud af den samme solcelle, hvis du billigt kan spore den.
Det er måske mere vigtigt, at det tager omkring 80 procent af omkostningerne fra heliostatfeltet i traditionel solvarme. Dette er disse enorme planter i ørkenen. Heliostatfeltet er omkring 50 procent af prisen for hele anlægget, og vi ønsker at tage omkring 80 procent af omkostningerne ud af det. Så netto, forhåbentlig foretager et fald på 30 eller 40 procent i omkostningerne til den type elektricitet.
Er det meste af det omkostninger i materialerne eller i en avanceret teknologi?
For alle energiteknologier er de i så enorme skalaer, at prisen på maskinerne virkelig svarer til deres vægt. Alt hvad du kan gøre for at gøre dem lettere eller mere effektive betyder en meget høj omkostningsreduktion. Fordi de alle er lavet af råvarematerialer: silicium, aluminium og stål og kulstof - dette er billige bulkmaterialer. Du skal bruge dem effektivt til at dække store overfladearealer. Så vi ender med at vinde, fordi vi bruger meget mindre materiale til at pege den samme mængde lys, og vi bruger endnu billigere materialer og fremstillingsprocesser.
Vi arbejder også med at lave naturgastanke til substitutioner for olie- eller benzinbeholdere til biler og lette lastbiler. Pr. Mile, hvis du giver mig den samme bil, og jeg har en naturgasmotor i den ene og en benzinmotor i den anden, vil naturgasbilen producere ca. 25 procent mindre kulstof pr. Rejset kilometer. Det eneste, der ville ændre, er, hvis der er metan lækager i ekstraktionsprocessen.
Hvilke der er, ikke?
Der er absolut. Hvis du har 3 til 4 procent parasitiske lækager fra brøndhovedet, er det netto nul bedre end benzin.
Ikke desto mindre er jeg super begejstret for det. Jeg tror, at ingeniørers rolle i samfundet er at give samfundets teknologimuligheder at vælge ja eller nej. Og så meget som ingeniører gerne vil være dommer, jury og bøddel, er vi nødt til at arbejde med, hvad samfundet ønsker. Så jeg tror, det er værd at udvikle denne kapacitet, fordi jeg tror, vi kan løse brøndhovedproblemerne med naturgas. Jeg synes, det er meget vigtigt at have højere energiuafhængighed, så du er nødt til at veje det moralske grund af fracking, mod det moralske grund for at kæmpe oliekrig i fremmede nationer.
Den samme teknologi, som vi udvikler i disse tanke, er også nyttig til storskala trykluft og lagring af komprimeret dampenergi. Så vi skaber en teknologisk kapacitet, der er nyttig på andre områder inden for energi.
Hvordan besluttede du at nærme dig problemet med naturgasbiler fra netop denne vinkel med tanke, der kan tilpasses bilens form?
Generelt har du som ingeniør eller videnskabsmand et vist sæt værktøjer, et vist sæt hamre, og du banker alle de søm, du ser med det sæt værktøjer og hammere.
I denne bygning er vi tilfældigvis meget gode til geometri og beregningsgeometri og nogle arkane områder i matematik, såsom pladsudfyldningskurver. Det viser sig, vi arbejdede også meget med trykbeholdere, fordi vi arbejdede med oppustelige genstande i lang tid.
Gennem serendipity (jeg synes, vi burde tilskrive meget mere af samfundets opfindelse til serendipity end noget andet) bare fordi vi tænkte på energi og pladsfyldningskurver og trykbeholdere, alt dette kom sammen. Fordi du var nødt til at være opmærksom på disse tre ting for at have indsigt i at producere de bestemte nye teknologitanke, som vi laver. På nogle måder har hvert projekt i bygningen en oprindelse, der er serendipitøs som den.
Du har for nylig skrevet om værdien af en forskningsmodel baseret på en mangfoldighed af små, uafhængige laboratorier. Vil du forklare det?
Den moderne forskningsmodel er faktisk ikke den moderne forskningsmodel. Indtil 2. verdenskrig blev et flertal af forskningen udført i uafhængige laboratorier og kommercielle laboratorier og lidt på universiteter. Nationale laboratorier eksisterede virkelig ikke.
De to verdenskriger og succesen med Manhattan-projektet og Apollo-missionen overbeviste alle om at centralisere alle F & U-ressourcer i et sæt nationale laboratorier og i universiteter. Eliteuniversiteter ville blive forskningsuniversiteter.
Jeg siger ikke, det er forfærdeligt. Det har produceret en masse virkelig godt arbejde. Men vi gjorde det på bekostning af små uafhængige laboratorier. Nu lever vi i en tidsalder, hvor samarbejde på tværs af afstand er meget let på grund af Internettet. Værktøjer er billigere end nogensinde. Og jeg tror, det er på tide at stille spørgsmålet: Er det sådan, vi fordeler samfundets forskningsressourcer så gode, som de kunne være? Det betyder, at vi stort set tilbringer det på universiteter og i nationale laboratorier.
Jeg ville meget gerne se mange, mange flere små laboratorier, fordi jeg tror, at små hold af mennesker er, hvor den virkelige innovation sker. Og geografisk mangfoldighed - at have flere mennesker til at tænke på deres lokale specifikke problemer i forbindelse med den generelle forskning, som samfundet har brug for - ville være virkelig nyttigt.
Hvor tror du, at den mest spændende energiinnovation sker nu?
I energirummet sker de mest spændende ting næsten alle i små startups, synes jeg, og ja, store opstart - jeg synes, Tesla gør et godt stykke arbejde. Jeg tror, Makani nu hos Google [Google erhvervede Makani i maj] laver virkelig interessante ting i vinden. Jeg tror, at der er en masse interessante private virksomheder, der driver biobrændstof-forskning. Jeg er ikke en stor fan af biobrændstoffer, men jeg er glad for, at de gør det, og at de fungerer godt.
Listen er desværre kort. Ikke mange børn vokser op med at tænke, ”Åh energi er det problem, jeg vil arbejde på.” Alle ønsker at løse klimaproblemet, men meget få teenagere er klar over, at du løser det ved at løse den måde, vi producerer og bruger energi på. . Jeg vil gerne for min fire år gamle søn og min nyfødte datter skyld have mere god energiforskning.
Du kom til Californien fra Sydney, Australien ved Cambridge, England. Hvad bragte dig hit, og hvad holder dig her?
Jeg tror, den ærlige version er vandrerlyst - du ved, eventyrets ånd, rejser verden rundt og se hvor vindene bringer mig. Men hvis jeg gjorde revisionistisk historie eller tænkte over, hvad var det magnetiske træk, der fik mig til at afvikle i Californien, kunne jeg ikke gøre, hvad vi laver i denne bygning i Australien. Australien har ikke F & U-finansiering eller kulturen for forskning og udvikling, der ville muliggøre dette. Det ville være vanskeligt at finde det sæt talent, vi har i denne bygning i Australien.
I denne bygning er der en række udenlandske statsborgere, som ligesom mig er i Californien på grund af to grunde: Amerika har den rette kultur til at udføre dette arbejde. Og Amerika har de rigtige kapitalstrukturer. Der er risikokapital til rådighed for skøre mennesker som mig i Californien.
Desværre tror jeg, at Amerika risikerer at miste begge disse fordele. Og de er enorme fordele. Teknologi er virkelig grænsen - det driver økonomisk fremgang. Amerika har vundet det sidste århundrede, fordi det havde de bedste mennesker. Tænk på Manhattan-projektet - det var stort set østeuropæere, der gjorde fysik og matematik og ingeniørarbejde. De var import; det samme for Apollo-missionen; det samme for et stort antal ting.
Amerika har traditionelt trukket de bedste og lyseste mennesker fra hele verden og sat dem til kreativ indsats i Amerikas interesse. Men på grund af sikkerhedsparanoia og immigrationsproblemer, taber Amerika bolden på det.
Vil du sige, at du er optimistisk over, at verdens energiproblemer kan løses?
Jeg er optimistisk over, at verdens energiproblemer kan løses, fordi jeg ved, at de kan løses. Jeg er ikke optimistisk over, at vi vil løse dem, fordi folk er mennesker, og vi kæmper stadig om, hvorvidt det er et problem.
Jeg brugte mere end et år på at være ganske deprimeret over denne kendsgerning. Så havde jeg mit barn, og jeg vidste, du ved, miljøfremtiden ser ikke så godt ud for ham, som den gjorde for mig. Det er skiftet i min generation og Baby Boom-generationen foran mig.
Du skal stadig være med i spillet. Det er værd at kæmpe for de ting, den verden, du gerne vil skabe. Forhåbentlig beviser vi bare, at du kan gøre det, og vi får flere mennesker, der kæmper på siden af løsningen. Jeg tror, det er det bedste, du kan håbe på. Måske trækker vi den af.
