АРПА-Э

Агентство перспективных исследовательских проектов – Энергетика

Аббревиатура	АРПА-Э
Формирование	2009 год ( 2009 )
Тип	Правительственная организация
Директор	Эвелин Ван
Головная организация	Министерство энергетики США
Веб-сайт	арфа-ми .энергия .gov

ARPA-E , или Агентство перспективных исследовательских проектов – Энергетика, — это правительственное агентство США , которому поручено продвигать и финансировать исследования и разработки передовых энергетических технологий. Оно создано по образцу Агентства перспективных оборонных исследовательских проектов (DARPA).

По состоянию на 9 января 2023 г. , нынешний директор - Эвелин Ван .

История и миссия

Законодательная история

Первоначально ARPA-E была задумана в докладе Национальных академий под названием «Подъем над надвигающейся бурей: активизация и использование Америки для более светлого экономического будущего» . В докладе описывается необходимость стимулирования инноваций и развития чистой, доступной и надежной энергетики в США. ARPA-E была официально создана в соответствии с Законом о соревнованиях в Америке , автором которого является конгрессмен Барт Гордон . в Министерстве энергетики США (DOE) в 2007 году, хотя и без бюджета. Первоначальный бюджет в размере около 400 миллионов долларов был частью закона о стимулировании экономики от февраля 2009 года. В начале января 2011 года Закон о повторной авторизации America COMPETES от 2010 года внес дополнительные изменения в структуру ARPA-E; эта структура кодифицирована в разделе 42, главе 149, подразделе XVII, § 16538 Кодекса законов США.

Среди основных положений раздела 16538 предусмотрено, что ARPA-E должно достичь своих целей посредством проектов энергетических технологий, выполняя следующие действия:

1. Выявление и продвижение революционных достижений в фундаментальных и прикладных науках;
2. Преобразование научных открытий и передовых изобретений в технологические инновации; и
3. Ускорение трансформационного технологического прогресса в областях, которые промышленность сама по себе вряд ли осуществит из-за технической и финансовой неопределенности.

Миссия

Подобно тому, как DARPA занимается военными технологиями, ARPA-E предназначено для финансирования высокорискованных и высокооплачиваемых исследований с участием государственных лабораторий, частного бизнеса и университетов, которые в противном случае не могли бы быть продолжены. ARPA-E преследует четыре цели:

1. Привнести свежесть, азарт и чувство миссии в исследования в области энергетики, которые привлекут лучшие и самые яркие умы США;
2. Сосредоточиться на творческих, преобразующих энергетических исследованиях, которые отрасль не может или не будет поддерживать из-за высокого риска, но которые имеют высокий потенциал вознаграждения;
3. Использовать подобную ARPA организацию, которая является плоской, гибкой и разреженной, способной поддерживать в течение длительных периодов времени те проекты, обещания которых остаются реальными, одновременно сворачивая программы, которые не оказываются такими многообещающими, как ожидалось; и
4. Создать новый инструмент, позволяющий преодолеть разрыв между фундаментальными энергетическими исследованиями и разработками/промышленными инновациями.

Запуск

ARPA-E была создана в рамках закона America COMPETES, подписанного президентом Джорджем Бушем в августе 2007 года. Президент Барак Обама объявил о запуске ARPA-E 27 апреля 2009 года в рамках объявления о федеральных инвестициях в исследования и разработки. и научное образование. Вскоре после запуска ARPA-E опубликовала свое первое объявление о возможностях финансирования , предложив в общей сложности 151 миллион долларов США с индивидуальными вознаграждениями в диапазоне от 500 000 до 9 миллионов долларов США. Кандидаты представили восьмистраничные «концептуальные документы», в которых излагалась техническая концепция; некоторым было предложено подать полные заявки.

Арун Маджумдар , бывший заместитель директора Национальной лаборатории Лоуренса в Беркли , был назначен первым директором ARPA-E в сентябре 2009 года, более чем через шесть месяцев после того, как организация получила первое финансирование. Министр энергетики США Стивен Чу председательствовал на первом Саммите энергетических инноваций ARPA-E 1–3 марта 2010 г. в Вашингтоне, округ Колумбия.

Хронология

2006

Национальные академии опубликовали доклад «Поднимаясь над надвигающейся бурей».

9 августа 2007 г.

Президент Джордж Буш подписал закон «Америка конкурирует», который систематизировал многие рекомендации отчета национальных академий, создав таким образом ARPA-E.

27 апреля 2009 г.

Президент Барак Обама выделил 400 миллионов долларов на финансирование ARPA-E в соответствии с Законом о восстановлении и реинвестировании Америки от 2009 года .

18 сентября 2009 г.

Президент Барак Обама назначил Аруна Маджумдара директором ARPA-E.

22 октября 2009 г.

Сенат утвердил Аруна Маджумдара первым директором ARPA-E.

26 октября 2009 г.

Министерство энергетики выделило 151 миллион долларов в рамках Закона о восстановлении для 37 исследовательских проектов в области энергетики в соответствии с первым объявлением о возможностях финансирования ARPA-E.

7 декабря 2009 г.

Министр энергетики США Стивен Чу объявил о втором раунде возможностей финансирования ARPA-E в областях «Электротопливо», «Инновационные материалы и процессы для передовых технологий улавливания углерода (IMPACCT)» и «Батареи для хранения электрической энергии на транспорте (BEEST)». ».

1 – 3 марта 2010 г.

ARPA-E провела первый «Саммит энергетических инноваций», который собрал более 1700 участников.

2 марта 2010 г.

Министр энергетики США Стивен Чу объявил о третьем раунде финансирования ARPA-E в таких областях, как «Расширяемое прерывистое диспетчеризируемое хранилище данных масштаба сети (GRIDS)», «Гибкая поставка электроэнергетических технологий (ADEPT)» и «Построение энергоэффективности за счет Инновационные термоприборы (BEET-IT)».

29 апреля 2010 г.

Вице-президент Джо Байден объявил о 37 проектах, получивших награду в рамках второй возможности финансирования ARPA-E.

12 июля 2010 г.

Министерство энергетики выделило 92 миллиона долларов на 42 исследовательских проекта в рамках третьей возможности финансирования ARPA-E.

8 декабря 2014 г.

Эллен Уильямс утверждена Сенатом на посту директора ARPA-E.

28 июня 2019 г.

Лейн Генатовски утвержден Сенатом на посту директора ARPA-E.

22 декабря 2022 г.

Эвелин Ванг Сенат утвердил на посту директора ARPA-E.

АРПА-Э и ЭЭРЭ

ARPA-E было создано для финансирования проектов энергетических технологий, которые превращают научные открытия и изобретения в технологические инновации, а также ускоряют технологический прогресс в областях повышенного риска, которые промышленность вряд ли будет реализовывать самостоятельно. Эта цель аналогична работе Управления по энергоэффективности и возобновляемым источникам энергии (EERE) Министерства энергетики США , которое продвигает проекты чистой энергетики в соответствии с установленными дорожными картами. Однако ARPA-E также финансирует передовые технологии в других областях, таких как природный газ и сетевые технологии. ARPA-E не финансирует поэтапные улучшения существующих технологий или дорожных карт, установленных существующими программами Министерства энергетики.

Создание проекта и процесс рассмотрения

Программы ARPA-E создаются в процессе дебатов вокруг технических/научных достоинств и проблем потенциальных областей исследований. Программы должны удовлетворять как «технологический толчок» (технические достоинства инновационных платформенных технологий, которые могут быть применены к энергетическим системам), так и «рыночный спрос» (потенциальное влияние на рынок и экономическую эффективность технологии).

Создание проекта

Процесс создания программы начинается с «глубокого погружения», при котором исследуется энергетическая проблема для определения потенциальных тем для разработки программы. Затем директора программ ARPA-E проводят технические семинары, чтобы получить информацию от экспертов в различных дисциплинах о текущих и будущих технологиях. На сегодняшний день ARPA-E организовала или стала соорганизатором 13 технических семинаров.

После каждого семинара директор программы предлагает новую программу и защищает программу по ряду критериев, оправдывающих ее создание. Затем директор программы дорабатывает программу, учитывая отзывы, и получает одобрение от директора. В случае успеха создается новая программа ARPA-E и публикуется объявление о возможности финансирования (FOA) с призывом к проектным предложениям.

Процесс экспертной оценки

Процесс экспертной оценки ARPA-E призван способствовать успеху программы. Во время рассмотрения предложений ARPA-E запрашивает внешние отзывы от ведущих экспертов в конкретной области. Рецензенты ARPA-E оценивают заявки в течение нескольких недель, а затем созывают комиссию по рассмотрению.

Одним из примечательных аспектов процесса оценки ARPA-E является возможность для заявителя прочитать комментарии рецензентов и предоставить опровержение, которое Агентство рассматривает перед принятием решения о финансировании. Период ответа заявителя позволяет ARPA-E избежать недоразумений, задавая уточняющие вопросы, которые позволяют ARPA-E принимать обоснованные решения.

Финансирование и награды

Первая возможность финансирования

26 октября 2009 года Министерство энергетики США и ARPA-E выделили 151 миллион долларов в виде средств Закона о восстановлении и реинвестировании Америки на 37 исследовательских проектов в области энергетики. Он поддерживал технологии возобновляемых источников энергии для солнечных батарей , ветряных турбин , геотермального бурения , биотоплива и выращивания энергетических культур из биомассы . Гранты также поддерживали энергоэффективности технологии , включая силовую электронику и двигатели-генераторы для современных транспортных средств , устройства для рекуперации отходящего тепла , интеллектуальные стекла и системы управления для умных зданий , светодиоды (светодиоды), обратноосмотические мембраны для опреснения воды , катализаторы для расщепления воды на водород и кислород, улучшенные мембраны топливных элементов и более энергоемкие магнитные материалы для электронных компонентов. Шесть грантов были направлены на хранения энергии технологии , включая ультраконденсаторы , улучшенные литий-ионные батареи , металло-воздушные батареи , использующие ионные жидкости , жидкие натриевые батареи и жидкометаллические батареи . Другие награды были вручены проектам, которые проводили исследования и разработки биореактора , способного производить бензин непосредственно из солнечного света и углекислого газа, а также технологии выращивания кристаллов для снижения стоимости светоизлучающих диодов .

Вторая возможность финансирования

Министр энергетики США Стивен Чу объявил о втором раунде возможностей финансирования ARPA-E 7 декабря 2009 года. ARPA-E запросило проекты, которые были сосредоточены на трех важнейших областях: биотопливо из электричества (электротопливо), батареи для хранения электрической энергии на транспорте (BEEST) и инновационные материалы и процессы для передовых технологий улавливания углерода (IMPACCT). 29 апреля 2010 года вице-президент Байден объявил 37 лауреатов, выбранных ARPA-E из более чем 540 первоначальных концептуальных документов. Размер вознаграждений варьировался от 500 000 до 6 миллионов долларов США, в них участвовали различные национальные лаборатории, университеты и компании.

В отличие от Первой возможности финансирования, Вторая возможность финансирования определяла заявки на проекты по категориям. Из выбранных проектов 14 были сосредоточены на IMPAACT, 13 — на электротопливе и 10 — на BEEST. Например, Гарвардская медицинская школа представила в рамках Electrofuels проект под названием «Разработка бактериального обратного топливного элемента», в котором основное внимание уделяется разработке бактерии, способной превращать углекислый газ в бензин. MIT получил награду в рамках BEEST за предложение под названием «Полутвердая перезаряжаемая топливная батарея» — концепцию производства более легких, меньших и дешевых автомобильных аккумуляторов. В число проектов IMPAACT входит проект Глобального исследовательского центра GE «Процесс улавливания CO2 с использованием абсорбентов с изменяющейся фазой», в котором основное внимание уделяется жидкости, которая становится твердой под воздействием углекислого газа.

Третья возможность финансирования

2 марта 2010 года на первом Саммите энергетических инноваций ARPA-E министр энергетики США Стивен Чу объявил о третьей возможности финансирования проектов ARPA-E. Как и в случае второй возможности финансирования, ARPA-E запросила проекты по категориям: масштабируемое прерывисто-диспетчерское хранилище данных масштаба сети (GRIDS), гибкая доставка электроэнергетических технологий (ADEPT) и повышение энергоэффективности с помощью инновационных термоустройств (BEET-IT). GRIDS приветствовала проекты, направленные на широкое внедрение экономичных сетевых систем хранения энергии в двух конкретных областях: 1) проекты проверки концепции компонентов хранения, направленные на проверку новых, перспективных концепций хранения электроэнергии, и 2) передовые системы прототипы, которые устраняют критические недостатки существующих технологий хранения энергии в масштабе сети. ADEPT сосредоточила усилия на инвестициях в материалы для фундаментальных достижений в области мягкого магнита, высоковольтных переключателей и надежных накопителей заряда с высокой плотностью в трех категориях: 1) полностью интегрированные преобразователи энергии в масштабе микросхемы для приложений, включая, помимо прочего, компактные, эффективные драйверы для твердотельного освещения, распределенные микроинверторы для фотогальваники и однокристальные источники питания для компьютеров, 2) интегрированные преобразователи мощности в киловаттном корпусе, позволяющие создавать такие приложения, как недорогие и эффективные инверторы для фотоэлектрических систем, подключенных к сети, и переменных скоростные двигатели и 3) легкие полупроводниковые преобразователи энергии среднего напряжения для приложений большой мощности, таких как полупроводниковые электрические подстанции и ветряные генераторы. BEET-IT запросил проекты, касающиеся энергоэффективных технологий охлаждения и кондиционеров воздуха (AC) для зданий с целью экономии энергии и сокращения выбросов парниковых газов в следующих областях: 1) системы охлаждения, в которых используются хладагенты с низким потенциал глобального потепления ; 2) энергоэффективные системы кондиционирования (AC) для теплого и влажного климата с повышенным коэффициентом полезного действия (КПД); и 3) системы переменного тока с компрессией пара для жаркого климата для рециркуляции воздуха с повышенным КПД.

12 июля 2010 года госсекретарь Чу объявил об отборе 43 проектов в рамках GRIDS, ADEPT и BEET-IT. Сумма грантов составила 92 миллиона долларов и варьировалась от 400 000 до 5 миллионов долларов. В число наград вошли 14 проектов в ADEPT, 17 проектов в BEET-IT и 12 проектов в GRIDS. Примеры награжденных проектов включают «Проточную растворимую кислотную свинцовую батарею», которая прокачивает химические вещества через аккумуляторный элемент, когда требуется электричество (GRIDS), «Силовые модули из карбида кремния для преобразования энергии в масштабе сети», в которых используются усовершенствованные транзисторы, чтобы сделать электрическую сеть более гибкой. и управляемый (ADEPT), а также «Цикл абсорбционно-осмотического охлаждения», новая система кондиционирования воздуха, которая использует воду в качестве хладагента, а не химикаты (BEET-IT).

Четвертая возможность финансирования

О четвертом раунде финансирования ARPA-E было объявлено 20 апреля 2011 г., и в нем были награждены проекты в пяти технологических областях: установки, спроектированные для замены нефти (PETRO), усовершенствованные высокоэнергетические термоаккумуляторы (HEATS), редкоземельные альтернативы в критических технологиях (REACT), Интеграция сетей зеленой электроэнергии (GENI) и гибкая солнечная технология производства электроэнергии (Solar ADEPT). PETRO сосредоточилась на проектах, в которых были системы для производства биотоплива из внутренних источников, таких как табак и сосны, за половину их текущей стоимости. REACT профинансировал альтернативные технологии на ранней стадии, которые снизили или устранили зависимость от редкоземельных материалов, путем разработки заменителей в двух ключевых областях: двигатели электромобилей и ветрогенераторы. HEATS финансировала проекты, которые способствовали развитию технологий хранения тепловой энергии. GENI сосредоточилась на финансировании программного и аппаратного обеспечения, которое могло бы надежно контролировать энергосистему. Компания Solar ADEPT приняла проекты по интеграции силовой электроники в солнечные панели и солнечные фермы для более эффективного извлечения и доставки энергии.

Лауреаты четвертой возможности финансирования были объявлены 29 сентября 2011 года. 60 проектов получили 156 миллионов долларов из бюджета ARPA-E на 2011 финансовый год. Примеры награжденных проектов включают проект по увеличению производства скипидара , природного жидкого биотоплива (PETRO); проект под названием «Постоянный магнит на основе марганца», который снижает стоимость ветряных турбин и электромобилей за счет разработки замены редкоземельных магнитов на основе инновационного композита с использованием марганцевого материала (РЕАКТ); проект под названием «HybriSol», который разрабатывает тепловую батарею для хранения солнечной энергии (HEATS); проект по разработке новой системы, позволяющей в режиме реального времени автоматически контролировать линии электропередачи, составляющие электроэнергетическую сеть (GENI); и проект по разработке легкой электроники для подключения к фотоэлектрическим солнечным панелям, которые будут установлены на стенах или крышах.

Саммит энергетических инноваций ARPA-E

С 2010 года ARPA-E проводит Саммит энергетических инноваций. 10-й саммит прошел 8–10 июля 2019 г. в Денвере, штат Колорадо , а 11-й саммит состоялся 17–19 марта 2021 г. в конференц-центре Гейлорд, недалеко от Вашингтона, округ Колумбия.

Достижения ARPA-E

С момента своего создания ARPA-E реализовала более 1000 проектов, привлекла около 4,9 миллиарда долларов частных инвестиций в 179 из этих проектов, из которых 2,6 миллиарда долларов было инвестировано правительством США в НИОКР. Опубликованные, рецензируемые исследовательские статьи также представляют собой значительный результат: их общее количество составляет 4614. Кроме того, в рамках программы получено 716 патентов.

См. также

• Закон «Америка конкурирует»
• Международное агентство по возобновляемым источникам энергии (IRENA)
• Агентство перспективных исследовательских проектов здравоохранения (ARPA-H)
• Агентство перспективных исследовательских проектов – Инфраструктура (ARPA-I)
• Агентство перспективных оборонных исследовательских проектов (DARPA)
• Агентство перспективных исследовательских проектов внутренней безопасности (HSARPA)
• Деятельность в области перспективных исследовательских проектов в области разведки (IARPA)

Внешние ссылки

• «Агентство перспективных исследовательских проектов – Энергетика» . официальный веб-сайт . Архивировано из оригинала 05 января 2014 г. Проверено 14 августа 2011 г.
• 400 миллионов долларов на нестандартные энергетические идеи
• Министерство энергетики открывает Агентство перспективных исследовательских проектов в области энергетики; Создает 46 передовых исследовательских центров новой энергетики (« Мир возобновляемых источников энергии »).