211service.com
Hoofd van ARPA-E Sketches Course voor energieonderzoek
Eric Toone, die eerder deze zomer de teugels van het ARPA-E-bureau op zich nam, heeft een paar gedachten over waar het energieonderzoek heen moet.
Bill Gates en minister van Energie Steven Chu spreken vorig jaar op de ARPA-E Summit, een conferentie die topwetenschappers, ondernemers en investeerders aantrekt. Krediet: DOE/Quentin Kruger
ARPA-E is een onderzoeksbureau van het Department of Energy met als missie het financieren van risicovolle technologische ideeën met het potentieel om de energiezekerheid te verbeteren en de uitstoot van energie te verminderen. Sinds de start drie jaar geleden heeft het onderzoeksbureau een aantal veelbelovende technologieën gegenereerd op verschillende gebieden, zoals batterijen, kosteneffectieve biobrandstoffen en efficiëntere gebouwen.
Eric Toone, adjunct-directeur bij ARPA-E
In een interview zegt Toone, die het stokje overnam van ARPA-E's eerste directeur Arun Majumdar, dat zijn belangrijkste prioriteit als adjunct-directeur het binnenhalen van de eersteklas onderzoekswetenschappers is waar ARPA-E bekend om is geworden. Die programmadirecteuren houden toezicht op de voortgang van de winnaars van de subsidies, dit kunnen bedrijven, universiteiten of nationale laboratoria zijn. ARPA-E-projecten zijn ontworpen om een wetenschappelijke vooruitgang dichter bij de markt te brengen door binnen enkele jaren een eerste prototype of demonstratie te produceren. Net als het DARPA-bureau van het ministerie van Defensie, worden ARPA-E-programma's stopgezet als het onderzoeksteam de technische en commerciële mijlpalen niet haalt.
In de komende maanden is ARPA-E van plan om onderzoeksprogramma's op te zetten in gebieden waar de particuliere sector nog niet werkt en er is een potentieel voor een grote sprong in de prestaties, zegt Toone, die ook hoogleraar scheikunde en biochemie is aan de Duke University . Programma-ideeën die nu worden besproken, zijn onder meer:
- Snelladen voor elektrische voertuigen. De batterijtechnologie verbetert en hoogspanningsgelijkstroomlaadstations kunnen de batterijen van een elektrische auto in een half uur voor ongeveer 50 procent opladen. Maar technologieën om het opladen van elektrische voertuigen net zo snel te maken als het tanken van benzine, is een gebied dat rijp is voor innovatie, zegt Toone.
- Slimme en autonome detectie. Nutsbedrijven beginnen al robotapparatuur te gebruiken, zoals phasor-meeteenheden, om transmissielijnen te bewaken en schade na stormen op te sporen. Maar volgens Toone zit er veel meer potentieel in sensoren en robotica om de energie-efficiëntie en betrouwbaarheid te verbeteren. Er zijn allerlei slimme concepten in de buurt slimme stof of dingen die eruitzien als kleine insecten die door gebouwen reizen, systemen inspecteren en informatie rapporteren om het energieverbruik te optimaliseren, zegt hij.
- Betere materialen. Lichtgewicht en sterke materialen kunnen grote verbeteringen in voertuigefficiëntie opleveren, wat het werken aan betere legeringen belangrijk maakt. ARPA-E heeft al een programma om alternatieven voor zeldzame-aardmagneten te onderzoeken, aangezien bijna alle zeldzame-aarde-elementen afkomstig zijn uit China. Maar Toole zegt dat er nog steeds behoefte is aan betere magneten die erg compact en goedkoop zijn.
- Dichtere gewassen voor biobrandstoffen. Een van de grote uitdagingen bij het maken van brandstof uit niet-voedselbronnen zijn de kosten van het transport van biomassa. Toone, die aan het hoofd staat van ARPA-E's Electrofuels-programma, stelt een manier voor om gewasresten, zoals lichte en donzige maïskolven, enorm te verdichten wanneer het daadwerkelijk wordt geoogst, om de productiekosten van cellulose-biobrandstoffen te helpen verlagen.
- Ultra goedkope waterstof. Waterstof voor brandstofcellen moet worden geproduceerd, hetzij door water te splitsen of door waterstof uit een andere bron te strippen. Een drastische verlaging van de kosten van waterstof tot minder dan één dollar per kilogram zou een van de hardnekkige belemmeringen voor een breder gebruik van brandstofcellen wegnemen.
ARPA-E werd opgericht in 2007 en werd in eerste instantie gefinancierd door de stimulus in 2009. Sindsdien heeft het ongeveer 200 projecten gefinancierd met relatief kleine subsidies, meestal een paar miljoen dollar. (Zie, kan ARPA-E de energieproblemen oplossen?)
Over het algemeen heeft het onderzoeksbureau de steun gekregen van zowel Democraten als Republikeinen in het Congres. Vorig jaar werd het budget bijvoorbeeld verhoogd tot $ 275 miljoen, nadat het in 2011 was teruggebracht tot $ 180 miljoen. Maar zijn politieke steun vereist nauwlettend toezicht op mensen die geïnteresseerd zijn in energie-innovatie.
Energie en de rol van de overheid in energie wordt een belangrijk onderwerp in het presidentiële debat. De regering-Obama en minister van Energie Steven Chu zijn fervente voorstanders van ARPA-E; de administratie verzocht om het budget van ARPA-E voor 2013 te verhogen tot $ 350 miljoen. Mitt Romney's energie positie noemt ARPA-E ook en zegt dat het zich moet concentreren op fundamenteel onderzoek.
Toone kan niet voorspellen hoe het budget van ARPA-E de komende jaren zal verlopen, maar zegt dat ARPA-E baat zou hebben bij consistente financiering. Het zou bijvoorbeeld niet helpen als iemand volgend jaar ons budget zou verdrievoudigen. Wat we nodig hebben, is een gestage, aanhoudende groei waarmee we in een beheersbaar tempo kunnen blijven groeien.