ARPA-E - ARPA-E
 | |
| Skrót | ARPA-E |
|---|---|
| Tworzenie | 2009 |
| Rodzaj | Organizacja rządowa |
Dyrektor |
Vacant (po reżyserze: Jennifer Gerbi) |
Organizacja nadrzędna |
Departament Energii Stanów Zjednoczonych |
| Strona internetowa | WWW |
ARPA-E , czyli Advanced Research Projects Agency-Energy to agencja rządowa Stanów Zjednoczonych , której zadaniem jest promowanie i finansowanie badań i rozwoju zaawansowanych technologii energetycznych. Jest wzorowany na Agencji Zaawansowanych Projektów Badawczych Obrony (DARPA).
Obecnym p.o. dyrektora jest zastępca dyrektora ARPA-E ds. technologii Jennifer Gerbi.
Historia i misja
Historia legislacyjna
ARPA-E została początkowo wymyślona na podstawie raportu National Academies zatytułowanego Rising Above the Gathering Storm: Energizing and Employing America for a Brighter Economic Future . Raport opisywał potrzebę stymulowania przez Stany Zjednoczone innowacji i rozwijania czystej, przystępnej cenowo i niezawodnej energii. ARPA-E została oficjalnie utworzona przez America COMPETES Act , autorstwa kongresmana Barta Gordona , w Departamencie Energii Stanów Zjednoczonych (DOE) w 2007 roku, choć bez budżetu. Początkowy budżet około 400 milionów dolarów był częścią ustawy o bodźcach ekonomicznych z lutego 2009 roku. Na początku stycznia 2011 roku ustawa America COMPETES Reauthorization Act z 2010 roku wprowadziła dodatkowe zmiany w strukturze ARPA-E; struktura ta jest skodyfikowana w tytule 42, rozdział 149, podrozdział XVII, § 16538 Kodeksu Stanów Zjednoczonych.
Wśród jego głównych postanowień sekcja 16538 stanowi, że ARPA-E powinna osiągnąć swoje cele poprzez projekty technologii energetycznych, wykonując następujące czynności:
- Identyfikowanie i promowanie rewolucyjnych postępów w naukach podstawowych i stosowanych;
- Przekładanie odkryć naukowych i najnowocześniejszych wynalazków na innowacje technologiczne; oraz
- Przyspieszenie transformacyjnego postępu technologicznego w obszarach, których sam przemysł prawdopodobnie nie podejmie z powodu niepewności technicznej i finansowej.
Misja
Podobnie jak DARPA w przypadku technologii wojskowej, ARPA-E ma na celu finansowanie badań wysokiego ryzyka i wysokich zysków z udziałem rządowych laboratoriów, prywatnego przemysłu i uniwersytetów, które w przeciwnym razie mogłyby nie być realizowane. ARPA-E ma cztery cele:
- Wnieść świeżość, ekscytację i poczucie misji do badań nad energią, które przyciągną najlepsze i najjaśniejsze umysły USA;
- Skoncentrowanie się na kreatywnych badaniach nad energią transformacyjną, których przemysł nie może lub nie będzie wspierać ze względu na wysokie ryzyko, ale które mają wysoki potencjał nagradzania;
- Wykorzystanie organizacji podobnej do ARPA, która jest płaska, zwinna i rzadka, zdolna do utrzymywania przez długi czas tych projektów, których obietnica pozostaje realna, przy jednoczesnym wycofywaniu programów, które nie okażą się tak obiecujące, jak oczekiwano; oraz
- Stworzenie nowego narzędzia wypełniającego lukę między podstawowymi badaniami w dziedzinie energii a rozwojem/innowacją przemysłową.
Początek
ARPA-E została utworzona w ramach ustawy America COMPETES podpisanej przez prezydenta George'a W. Busha w sierpniu 2007 r. Prezydent Barack Obama ogłosił uruchomienie ARPA-E 27 kwietnia 2009 r. w ramach ogłoszenia o federalnych inwestycjach w badania i rozwój i edukacja naukowa. Wkrótce po premierze ARPA-E opublikowała swoje pierwsze ogłoszenie o możliwości finansowania , oferując łącznie 151 milionów dolarów z indywidualnymi nagrodami od 500 000 do 9 milionów dolarów. Wnioskodawcy złożyli ośmiostronicowe „dokumenty koncepcyjne”, które przedstawiały koncepcję techniczną; niektórzy zostali zaproszeni do składania pełnych wniosków.
Arun Majumdar , były zastępca dyrektora Lawrence Berkeley National Laboratory , został mianowany pierwszym dyrektorem ARPA-E we wrześniu 2009 roku, ponad sześć miesięcy po ufundowaniu organizacji. Sekretarz ds. Energii USA Steven Chu przewodniczył inauguracyjnemu szczytowi ARPA-E Energy Innovation Summit w dniach 1-3 marca 2010 r. w Waszyngtonie
Oś czasu
2006
Akademie Narodowe opublikowały raport „Rising Above the Gathering Storm”.
9 sierpnia 2007
Prezydent George W. Bush podpisał ustawę America COMPETES Act, która skodyfikowała wiele zaleceń zawartych w raporcie National Academies, tworząc w ten sposób ARPA-E.
27 kwietnia 2009
Prezydent Barack Obama przeznaczył 400 milionów dolarów na finansowanie ARPA-E z American Recovery and Reinvestment Act z 2009 roku .
18 września 2009
Prezydent Barack Obama nominował Aruna Majumdara na stanowisko dyrektora ARPA-E.
22 października 2009
Senat potwierdził Aruna Majumdara jako pierwszego dyrektora ARPA-E.
26 października 2009
Departament Energii przyznał 151 milionów dolarów w funduszach Recovery Act na 37 projektów badawczych w dziedzinie energii w ramach pierwszego ogłoszenia o możliwości finansowania przez ARPA-E.
7 grudnia 2009
Amerykański sekretarz ds. energii Steven Chu ogłosił drugą rundę możliwości finansowania ARPA-E w obszarach „Elektropaliwa”, „Innowacyjne materiały i procesy dla zaawansowanych technologii wychwytywania dwutlenku węgla (IMPACCT)” oraz „Baterie do magazynowania energii elektrycznej w transporcie (BEEST) ”.
1 – 3 marca 2010
ARPA-E była gospodarzem inauguracyjnego „Energy Innovation Summit”, który przyciągnął ponad 1700 uczestników.
2 marca 2010
Sekretarz ds. Energii USA Steven Chu ogłosił trzecią rundę finansowania ARPA-E w obszarach: „Rampable Intermittent Dispatchable Storage (GRIDS) w skali sieci”, „Zwinne dostarczanie technologii energii elektrycznej (ADEPT)” oraz „Efektywność energetyczna budynku Innowacyjne urządzenia termiczne (BEET-IT).”
29 kwietnia 2010
Wiceprezes Joe Biden ogłosił 37 nagrodzonych projektów w ramach drugiej możliwości finansowania ARPA-E.
12 lipca 2010
Departament Energii przyznał 92 miliony dolarów na 42 projekty badawcze w ramach trzeciej możliwości finansowania ARPA-E.
8 grudnia 2014
Ellen Williams potwierdzona przez Senat jako dyrektor ARPA-E.
16 marca 2017 r.
Plan prezydenta Donalda Trumpa dotyczący budżetu zaproponowanego w celu wyeliminowania ARPA-E, stwierdzający, że „zapewnia małe dotacje o ograniczonych wymiernych skutkach i powiela inne programy federalne, takie jak dotacje na usługi użyteczności publicznej w Departamencie Rolnictwa Stanów Zjednoczonych i dotacje na formuły dla stanów z Departament Transportu."
28 czerwca 2019 r.
Lane Genatowski potwierdzony przez Senat na stanowisko Dyrektora ARPA-E.
ARPA-E i EERE
ARPA-E została stworzona w celu finansowania projektów technologii energetycznych, które przekładają odkrycia naukowe i wynalazki na innowacje technologiczne oraz przyspieszają postęp technologiczny w obszarach wysokiego ryzyka, których przemysł prawdopodobnie nie będzie mógł samodzielnie realizować. Cel ten jest podobny do pracy Biura ds. Efektywności Energetycznej i Energii Odnawialnej (EERE) Departamentu Energii Stanów Zjednoczonych, które realizuje projekty dotyczące czystej energii zgodnie z ustalonymi planami działania. Jednak ARPA-E finansuje również zaawansowaną technologię w innych dziedzinach, takich jak gaz ziemny i technologia sieci. ARPA-E nie finansuje stopniowych ulepszeń istniejących technologii ani planów opracowanych przez istniejące programy DOE.
Tworzenie projektu i proces przeglądu
Programy ARPA-E są tworzone w wyniku debaty dotyczącej zalet technicznych/naukowych i wyzwań potencjalnych obszarów badawczych. Programy muszą zaspokajać zarówno „pchnięcie technologii” – techniczną zaletę innowacyjnych technologii platformowych, które można zastosować w systemach energetycznych – jak i „przyciąganie rynku” – potencjalny wpływ na rynek i opłacalność technologii.
Tworzenie projektu
Proces tworzenia programu rozpoczyna się od „głębokiego nurkowania”, podczas którego badany jest problem energetyczny w celu zidentyfikowania potencjalnych tematów do opracowania programu. Dyrektorzy programu ARPA-E organizują następnie warsztaty techniczne, aby zebrać opinie ekspertów z różnych dyscyplin na temat obecnych i przyszłych technologii. Do tej pory ARPA-E gościło lub współorganizowało 13 warsztatów technicznych.
Po każdym warsztacie Dyrektor Programowy proponuje nowy program i broni go przed zestawem kryteriów uzasadniających jego utworzenie. Dyrektor programu następnie udoskonala program, uwzględniając informacje zwrotne i prosi o zgodę dyrektora. Jeśli się powiedzie, tworzony jest nowy program ARPA-E i publikowane jest ogłoszenie o możliwości finansowania (FOA), zachęcające do składania wniosków projektowych.
Proces recenzowania
Proces recenzowania ARPA-E ma na celu pomóc w osiągnięciu sukcesu programu. Podczas przeglądu propozycji ARPA-E prosi o zewnętrzne informacje zwrotne od wiodących ekspertów w danej dziedzinie. Recenzenci ARPA-E oceniają wnioski przez kilka tygodni, a następnie zwołują panel recenzentów.
Godnym uwagi aspektem procesu oceny ARPA-E jest możliwość zapoznania się przez wnioskodawcę z komentarzami recenzentów i przedstawieniem odpowiedzi, którą Agencja sprawdza przed podjęciem decyzji o finansowaniu. Okres odpowiedzi wnioskodawcy pozwala ARPA-E uniknąć nieporozumień poprzez zadawanie pytań wyjaśniających, które umożliwiają ARPA-E podejmowanie świadomych decyzji.
Finansowanie i nagrody
Pierwsza możliwość finansowania
Amerykański Departament Energii i ARPA-E przyznały 26 października 2009 roku 151 milionów dolarów w ramach American Recovery and Reinvestment Act na 37 projektów badawczych w dziedzinie energii. Wspierano technologie energii odnawialnej dla ogniw słonecznych , turbin wiatrowych , odwiertów geotermalnych , biopaliw i upraw energetycznych z biomasy . Dotacje wspierały również technologie efektywności energetycznej , w tym energoelektroniki i generatory silnikowe dla zaawansowanych pojazdów , urządzenia do odzysku ciepła odpadowego , inteligentne szkło i systemy sterowania dla inteligentnych budynków , diody elektroluminescencyjne (LED), membrany odwróconej osmozy do odsalania wody , katalizatory do rozdzielania wody na wodór i tlen, ulepszone membrany ogniw paliwowych oraz bardziej energochłonne materiały magnetyczne do komponentów elektronicznych. Sześć udziela udał się do magazynowania energii technologii, w tym ultracapacitor ulepszonych akumulatorów litowo-jonowych , baterie metalu powietrza , które używają cieczy jonowych , ciekłych baterii sodu i ciekłych baterii metali . Kolejne nagrody przyznano projektom, które prowadziły prace badawczo-rozwojowe nad bioreaktorem z potencjałem do produkcji benzyny bezpośrednio ze światła słonecznego i dwutlenku węgla oraz technologią wzrostu kryształów w celu obniżenia kosztów diod elektroluminescencyjnych .
Druga możliwość finansowania
Sekretarz ds. Energii USA Steven Chu ogłosił drugą rundę możliwości finansowania ARPA-E w dniu 7 grudnia 2009 r. ARPA-E pozyskała projekty, które koncentrowały się na trzech krytycznych obszarach: biopaliwa z energii elektrycznej (elektropaliwa), akumulatory do magazynowania energii elektrycznej w transporcie ( BEEST) oraz innowacyjne materiały i procesy dla zaawansowanych technologii wychwytywania dwutlenku węgla (IMPACCT). 29 kwietnia 2010 r. wiceprezes Biden ogłosił 37 laureatów, których ARPA-E wybrało spośród ponad 540 wstępnych prac koncepcyjnych. Nagrody wahały się od około 500 000 do 6 milionów dolarów i obejmowały wiele krajowych laboratoriów, uniwersytetów i firm.
W przeciwieństwie do pierwszej możliwości finansowania, druga możliwość finansowania oznaczała zgłoszenia projektów według kategorii. Spośród wybranych projektów 14 koncentrowało się na IMPAACT, 13 na elektropaliwach, a 10 na BEEST. Na przykład Harvard Medical School przedstawił projekt w ramach Elektropaliw zatytułowany „Engineering a Bacterial Reverse Fuel Cell”, który koncentruje się na opracowaniu bakterii, która może przekształcać dwutlenek węgla w benzynę. MIT otrzymał nagrodę w ramach BEEST za propozycję zatytułowaną „Semi-Solid Rechargeable Fuel Battery”, koncepcję produkcji lżejszych, mniejszych i tańszych akumulatorów samochodowych. Projekty IMPAACT obejmowały „Proces wychwytywania CO2 przy użyciu absorbentów zmieniających fazę” Globalnego Centrum Badawczego GE , który skupia się na cieczy, która zamienia się w ciało stałe pod wpływem dwutlenku węgla.
Trzecia możliwość finansowania
2 marca 2010 r., podczas inauguracyjnego szczytu ARPA-E Energy Innovation Summit, amerykański sekretarz ds. energii Steven Chu ogłosił trzecią możliwość finansowania projektów ARPA-E. Podobnie jak w przypadku drugiej możliwości finansowania, ARPA-E pozyskała projekty według kategorii: Rampable Intermittent Dispatchable Storage w skali sieci (GRIDS), Agile Delivery of Electrical Power Technology (ADEPT) oraz Efektywność energetyczna budynków dzięki innowacyjnym urządzeniom termicznym (BEET-IT). GRIDS z zadowoleniem przyjęło projekty, które koncentrowały się na powszechnym wdrożeniu opłacalnych systemów magazynowania energii w skali sieciowej w dwóch konkretnych obszarach: 1) projekty komponentów magazynowania energii typu „proof of concept” skoncentrowane na walidacji nowych, ponadhoryzontalnych koncepcji magazynowania energii elektrycznej oraz 2) zaawansowany system prototypy, które zajmują się krytycznymi niedociągnięciami istniejących technologii magazynowania energii w skali sieciowej. ADEPT skoncentrował się na inwestowaniu w materiały służące fundamentalnym postępom w dziedzinie magnetyków miękkich, przełączników wysokiego napięcia i niezawodnego przechowywania ładunków o dużej gęstości w trzech kategoriach: 1) w pełni zintegrowane konwertery mocy w skali chipowej do zastosowań, w tym między innymi kompaktowych, wydajne sterowniki do oświetlenia półprzewodnikowego, rozproszone mikroinwertery do fotowoltaiki i zasilacze jednoukładowe do komputerów, 2) zintegrowane konwertery mocy w skali kilowatowej, umożliwiające zastosowanie takich aplikacji, jak tanie, wydajne falowniki do fotowoltaiki związanej z siecią i zmienne silniki prędkości oraz 3) lekka, półprzewodnikowa konwersja energii średniego napięcia do zastosowań o dużej mocy, takich jak półprzewodnikowe podstacje elektryczne i generatory turbin wiatrowych. BEET-IT pozyskał projekty dotyczące energooszczędnych technologii chłodzenia i klimatyzatorów (AC) dla budynków w celu oszczędzania energii i redukcji emisji gazów cieplarnianych w następujących obszarach: 1) systemy chłodzenia wykorzystujące czynniki chłodnicze o niskim potencjale tworzenia efektu cieplarnianego ; 2) energooszczędne systemy klimatyzacji (AC) dla ciepłych i wilgotnych klimatów o podwyższonym współczynniku wydajności (COP); oraz 3) systemy sprężania pary AC dla gorących klimatów do recyrkulacji obciążeń powietrza o podwyższonym COP.
Sekretarz Chu ogłosił wybór 43 projektów w ramach GRIDS, ADEPT i BEET-IT 12 lipca 2010 roku. Nagrody wyniosły 92 miliony dolarów i wahały się od 400 000 do 5 milionów dolarów. Wśród nagród znalazło się 14 projektów w ADEPT, 17 projektów w BEET-IT i 12 projektów w GRIDS. Przykłady nagrodzonych projektów obejmują „Rozpuszczalny akumulator kwasowo-ołowiowy”, który pompuje chemikalia przez ogniwo akumulatora, gdy potrzebna jest energia elektryczna (GRIDS), „Moduły zasilania z węglika krzemu do konwersji mocy w skali sieci”, który wykorzystuje zaawansowane tranzystory, aby uczynić sieć elektryczną bardziej elastyczną i sterowalny (ADEPT) oraz „Cykl chłodzenia absorpcji i osmozy”, nowy system klimatyzacji wykorzystujący wodę jako czynnik chłodniczy, a nie chemikalia (BEET-IT).
Czwarta możliwość finansowania
Czwarta runda finansowania ARPA-E została ogłoszona 20 kwietnia 2011 i nagrodziła projekty w pięciu obszarach technologicznych: Plants Engineered To Replace Oil (PETRO), High Energy Advanced Thermal Storage (HEATS), Rare Earth Alternatives in Critical Technologies (REACT), Green Electricity Network Integration (GENI) i Solar Agile Delivery of Electric Power Technology (Solar ADEPT). PETRO skoncentrowało się na projektach, które obejmowały systemy wytwarzania biopaliw ze źródeł krajowych, takich jak tytoń i sosny, za połowę obecnych kosztów. W ramach projektu REACT sfinansowano alternatywne technologie na wczesnym etapie, które zmniejszyły lub wyeliminowały zależność od materiałów ziem rzadkich , opracowując substytuty w dwóch kluczowych obszarach: silniki pojazdów elektrycznych i generatory wiatrowe. Projekt HEATS sfinansował projekty promujące postęp w technologii magazynowania energii cieplnej. Projekt GENI skupił się na finansowaniu oprogramowania i sprzętu, które mogłyby niezawodnie kontrolować sieć grid. Projekt Solar ADEPT zaakceptował projekty, które integrowały energoelektronikę z panelami słonecznymi i farmami słonecznymi w celu bardziej wydajnego pozyskiwania i dostarczania energii.
Laureaci czwartej możliwości finansowania zostali ogłoszeni 29 września 2011 r. 60 projektów otrzymało 156 mln USD z budżetu ARPA-E na rok fiskalny 2011. Przykładem nagrodzonych projektów był projekt zwiększający produkcję terpentyny , naturalnego biopaliwa płynnego (PETRO); projekt zatytułowany „Magnes trwały na bazie manganu”, który obniża koszty turbin wiatrowych i pojazdów elektrycznych poprzez opracowanie zamiennika dla magnesów ziem rzadkich w oparciu o innowacyjny kompozyt wykorzystujący materię manganową (REACT); projekt zatytułowany „HybriSol”, który rozwija baterię cieplną do magazynowania energii słonecznej (HEATS); projekt polegający na opracowaniu nowego systemu, który umożliwia zautomatyzowaną kontrolę w czasie rzeczywistym nad liniami przesyłowymi tworzącymi sieć energetyczną (GENI); oraz projekt, który rozwija lekką elektronikę do łączenia z fotowoltaicznymi panelami słonecznymi, które mają być instalowane na ścianach lub dachach.
ARPA-E Szczyt Innowacji Energetycznych
Od 2010 roku ARPA-E jest gospodarzem Energy Innovation Summit. 10. szczyt odbył się w dniach 8-10 lipca 2019 r. w Denver w stanie Kolorado , a 11. szczyt odbędzie się w dniach 17-19 marca 2021 r. w Gaylord Convention Center, niedaleko Waszyngtonu.
Osiągnięcia ARPA-E
ARPA-E wygenerowała ponad 1000 projektów od momentu powstania, przyciągnęła około 4,9 miliarda dolarów prywatnych inwestycji w 179 z tych projektów, z czego 2,6 miliarda zainwestował rząd USA w badania i rozwój. Opublikowane, recenzowane artykuły naukowe są również znaczącym dorobkiem, łącznie 4614. Ponadto program wygenerował 716 patentów.
Zobacz też
- Ustawa o Ameryce KONKURUJE
- IRENA Międzynarodowa Agencja Energii Odnawialnej