ARPA-E , o Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada-Energía , es una agencia del gobierno de los Estados Unidos encargada de promover y financiar la investigación y el desarrollo de tecnologías energéticas avanzadas. Su modelo es similar al de la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada de Defensa (DARPA).
A partir del 9 de enero de 2023 [update], la directora actual es Evelyn Wang . [1]
La ARPA-E fue concebida inicialmente a partir de un informe de las Academias Nacionales titulado Rising Above the Gathering Storm: Energizing and Employing America for a Brighter Economic Future (Superando la tormenta que se avecina: Energizando y dando empleo a Estados Unidos para un futuro económico más brillante). El informe describía la necesidad de que Estados Unidos estimulara la innovación y desarrollara energía limpia, asequible y fiable. [2] La ARPA-E fue creada oficialmente por la Ley America COMPETES , redactada por el congresista Bart Gordon , [3] dentro del Departamento de Energía de los Estados Unidos (DOE) en 2007, aunque sin un presupuesto. El presupuesto inicial de unos 400 millones de dólares fue parte del proyecto de ley de estímulo económico de febrero de 2009. [4] A principios de enero de 2011, la Ley de Reautorización America COMPETES de 2010 realizó cambios adicionales a la estructura de la ARPA-E; esta estructura está codificada en el Título 42, Capítulo 149, Subcapítulo XVII, § 16538 del Código de los Estados Unidos.
Entre sus principales disposiciones, la Sección 16538 establece que ARPA-E logrará sus objetivos a través de proyectos de tecnología energética haciendo lo siguiente:
Al igual que DARPA lo hace con la tecnología militar, ARPA-E tiene como objetivo financiar investigaciones de alto riesgo y alta recompensa que involucran laboratorios gubernamentales, la industria privada y universidades y que de otra manera no se llevarían a cabo. [5] ARPA-E tiene cuatro objetivos:
ARPA-E fue creada como parte de la ley America COMPETES firmada por el presidente George W. Bush en agosto de 2007. El presidente Barack Obama anunció el lanzamiento de ARPA-E el 27 de abril de 2009 como parte de un anuncio sobre la inversión federal en investigación y desarrollo y educación científica. Poco después de su lanzamiento, ARPA-E publicó su primer Anuncio de Oportunidad de Financiamiento , ofreciendo $151 millones en total con premios individuales que iban desde $500,000 a $9 millones. Los solicitantes presentaron "documentos conceptuales" de ocho páginas que describían el concepto técnico; algunos fueron invitados a presentar solicitudes completas. [6]
Arun Majumdar , ex subdirector del Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley , fue designado primer director de ARPA-E en septiembre de 2009, más de seis meses después de que la organización recibiera su primera financiación. [7] El Secretario de Energía de los EE. UU., Steven Chu, presidió la Cumbre inaugural de Innovación Energética de ARPA-E del 1 al 3 de marzo de 2010 en Washington, DC [8]
2006
Las Academias Nacionales publicaron el informe “Superando la tormenta que se avecina”.
9 de agosto de 2007
El presidente George W. Bush firmó la ley America COMPETES, que codificó muchas de las recomendaciones del informe de las Academias Nacionales, creando así la ARPA-E.
27 de abril de 2009
El presidente Barack Obama asignó 400 millones de dólares en fondos a ARPA-E provenientes de la Ley de Recuperación y Reinversión Estadounidense de 2009 .
18 de septiembre de 2009
El presidente Barack Obama nominó a Arun Majumdar como director de ARPA-E.
22 de octubre de 2009
El Senado confirmó a Arun Majumdar como primer director de ARPA-E.
26 de octubre de 2009
El Departamento de Energía otorgó $151 millones en fondos de la Ley de Recuperación para 37 proyectos de investigación energética bajo el primer Anuncio de Oportunidad de Financiamiento de ARPA-E.
7 de diciembre de 2009
El Secretario de Energía de EE. UU., Steven Chu, anunció la segunda ronda de oportunidades de financiación de ARPA-E en las áreas de “Electrocombustibles”, “Materiales y procesos innovadores para tecnologías avanzadas de captura de carbono (IMPACCT)” y “Baterías para almacenamiento de energía eléctrica en transporte (BEEST)”.
1 al 3 de marzo de 2010
ARPA-E organizó la primera “Cumbre de Innovación Energética”, que atrajo a más de 1.700 participantes.
2 de marzo de 2010
El Secretario de Energía de EE. UU., Steven Chu, anunció la tercera ronda de oportunidades de financiación de ARPA-E en las áreas de “Almacenamiento intermitente despachable a escala de red (GRIDS)”, “Entrega ágil de tecnología de energía eléctrica (ADEPT)” y “Eficiencia energética en edificios a través de dispositivos térmicos innovadores (BEET-IT)”.
29 de abril de 2010
El vicepresidente Joe Biden anunció 37 proyectos adjudicados bajo la segunda oportunidad de financiación de ARPA-E.
12 de julio de 2010
El Departamento de Energía otorgó $92 millones para 42 proyectos de investigación bajo la tercera oportunidad de financiación de ARPA-E.
8 de diciembre de 2014
Ellen Williams confirmada por el Senado como directora de ARPA-E. [9]
28 de junio de 2019
Lane Genatowski confirmado por el Senado como director de ARPA-E. [10]
22 de diciembre de 2022
Evelyn Wang fue confirmada por el Senado como directora de ARPA-E.
La ARPA-E se creó para financiar proyectos de tecnología energética que traduzcan los descubrimientos científicos y las invenciones en innovaciones tecnológicas y aceleren los avances tecnológicos en áreas de alto riesgo que la industria probablemente no emprenderá de manera independiente. Este objetivo es similar al trabajo de la Oficina de Eficiencia Energética y Energía Renovable (EERE) del Departamento de Energía de los Estados Unidos , que promueve proyectos de energía limpia de acuerdo con hojas de ruta establecidas. [11] Sin embargo, la ARPA-E también financia tecnología avanzada en otros ámbitos, como el gas natural y la tecnología de redes. [12] [13] [14] La ARPA-E no financia mejoras incrementales de tecnologías existentes ni de hojas de ruta establecidas por programas existentes del DOE. [15]
Los programas ARPA-E se crean mediante un proceso de debate en torno a los méritos y desafíos técnicos y científicos de las áreas de investigación potenciales. Los programas deben satisfacer tanto el “impulso tecnológico” (el mérito técnico de las tecnologías de plataforma innovadoras que se pueden aplicar a los sistemas de energía) como la “atracción del mercado” (el impacto potencial en el mercado y la relación costo-beneficio de la tecnología).
El proceso de creación de un programa comienza con una “inmersión profunda” en la que se explora un problema energético para identificar posibles temas para el desarrollo del programa. A continuación, los directores del programa ARPA-E organizan talleres técnicos para recopilar información de expertos de diversas disciplinas sobre tecnologías actuales y futuras. Hasta la fecha, ARPA-E ha organizado o copatrocinado 13 talleres técnicos.
Después de cada taller, el Director del Programa propone un nuevo programa y lo defiende frente a un conjunto de criterios que justifican su creación. Luego, el Director del Programa perfecciona el programa, incorporando los comentarios y solicita la aprobación del Director. Si tiene éxito, se crea un nuevo programa ARPA-E y se publica un anuncio de oportunidad de financiación (FOA) en el que se solicitan propuestas de proyectos.
El proceso de revisión por pares de ARPA-E está diseñado para ayudar a impulsar el éxito del programa. Durante la revisión de las propuestas, ARPA-E solicita comentarios externos de los principales expertos en un campo en particular. Los revisores de ARPA-E evalúan las solicitudes durante varias semanas y luego convocan a un panel de revisión.
Una faceta notable del proceso de evaluación de ARPA-E es la oportunidad que tiene el solicitante de leer los comentarios de los revisores y presentar una refutación que la Agencia revisa antes de tomar decisiones de financiación. El período de respuesta del solicitante permite a ARPA-E evitar malentendidos al hacer preguntas aclaratorias que le permiten tomar decisiones informadas. [2]
El Departamento de Energía de los Estados Unidos y ARPA-E otorgaron $151 millones en fondos de la Ley de Recuperación y Reinversión Estadounidense el 26 de octubre de 2009 para 37 proyectos de investigación energética. Apoyó tecnologías de energía renovable para células solares , turbinas eólicas , perforación geotérmica , biocombustibles y cultivos de biomasa energética . Las subvenciones también apoyaron tecnologías de eficiencia energética , incluyendo electrónica de potencia y generadores de motores para vehículos avanzados , dispositivos para recuperación de calor residual , vidrio inteligente y sistemas de control para edificios inteligentes , diodos emisores de luz (LED), membranas de ósmosis inversa para desalinización de agua , catalizadores para dividir el agua en hidrógeno y oxígeno, membranas de celdas de combustible mejoradas y materiales magnéticos con mayor densidad energética para componentes electrónicos. Seis subvenciones se destinaron a tecnologías de almacenamiento de energía , incluyendo un ultracondensador , baterías de iones de litio mejoradas , baterías de metal-aire que utilizan líquidos iónicos , baterías de sodio líquido y baterías de metal líquido . [16] [17] [18] Otros premios fueron para proyectos que llevaron a cabo investigación y desarrollo en un biorreactor con potencial para producir gasolina directamente a partir de la luz solar y dióxido de carbono, y tecnología de crecimiento de cristales para reducir el costo de los diodos emisores de luz . [16] [17] [18]
El 7 de diciembre de 2009, el Secretario de Energía de los Estados Unidos, Steven Chu, anunció una segunda ronda de oportunidades de financiación de ARPA-E. [19] ARPA-E solicitó proyectos que se centraran en tres áreas críticas: Biocombustibles a partir de electricidad (electrocombustibles), Baterías para almacenamiento de energía eléctrica en el transporte (BEEST) y Materiales y procesos innovadores para tecnologías avanzadas de captura de carbono (IMPACCT). El 29 de abril de 2010, el Vicepresidente Biden anunció los 37 premiados que ARPA-E había seleccionado de entre más de 540 documentos conceptuales iniciales. [20] Los premios oscilaban entre los 500.000 y los 6 millones de dólares e involucraban a una variedad de laboratorios, universidades y empresas nacionales. [21]
A diferencia de la primera oportunidad de financiación, la segunda oportunidad de financiación designó las propuestas de proyectos por categoría. De los proyectos seleccionados, 14 se centraron en IMPAACT, 13 en electrocombustibles y 10 en BEEST. Por ejemplo, la Facultad de Medicina de Harvard presentó un proyecto en el marco de los electrocombustibles titulado "Ingeniería de una pila de combustible inversa bacteriana", que se centra en el desarrollo de una bacteria que puede convertir el dióxido de carbono en gasolina. El MIT recibió un premio en el marco de BEEST por una propuesta titulada "Batería de combustible recargable semisólida", un concepto para producir baterías para vehículos más ligeras, más pequeñas y más baratas. Los proyectos IMPAACT incluyeron el "Proceso de captura de CO2 utilizando absorbentes de cambio de fase" del Centro de investigación global de GE , que se centra en un líquido que se vuelve sólido cuando se expone al dióxido de carbono. [20]
El 2 de marzo de 2010, en la Cumbre inaugural de innovación energética de ARPA-E, el Secretario de Energía de los EE. UU., Steven Chu, anunció una tercera oportunidad de financiación para proyectos de ARPA-E. Al igual que la segunda oportunidad de financiación, ARPA-E solicitó proyectos por categoría: almacenamiento intermitente despachable a escala de red (GRIDS), tecnología de suministro ágil de energía eléctrica (ADEPT) y eficiencia energética de edificios mediante dispositivos térmicos innovadores (BEET-IT). GRIDS dio la bienvenida a proyectos que se centraran en la implementación generalizada de almacenamiento de energía a escala de red rentable en dos áreas específicas: 1) proyectos de componentes de almacenamiento de prueba de concepto centrados en validar nuevos conceptos de almacenamiento de energía eléctrica a lo largo del horizonte, y 2) prototipos de sistemas avanzados que abordan deficiencias críticas de las tecnologías de almacenamiento de energía a escala de red existentes. ADEPT se centró en invertir en materiales para avances fundamentales en magnetismo blando, interruptores de alto voltaje y almacenamiento de carga confiable y de alta densidad en tres categorías: 1) convertidores de potencia a escala de chip totalmente integrados para aplicaciones que incluyen, entre otras, controladores compactos y eficientes para iluminación de estado sólido, microinversores distribuidos para energía fotovoltaica y fuentes de alimentación de un solo chip para computadoras, 2) convertidores de potencia integrados en paquetes a escala de kilovatios al permitir aplicaciones como inversores eficientes y de bajo costo para energía fotovoltaica conectada a la red y motores de velocidad variable, y 3) conversión de energía liviana, de estado sólido y de voltaje medio para aplicaciones de alta potencia como subestaciones eléctricas de estado sólido y generadores de turbinas eólicas. BEET-IT solicitó proyectos relacionados con tecnologías de enfriamiento y aires acondicionados (AC) energéticamente eficientes para edificios para ahorrar energía y reducir las emisiones de GEI en las siguientes áreas: 1) sistemas de enfriamiento que utilizan refrigerantes con bajo potencial de calentamiento global ; 2) sistemas de aire acondicionado (AC) energéticamente eficientes para climas cálidos y húmedos con un coeficiente de rendimiento (COP) aumentado; y 3) sistemas de aire acondicionado por compresión de vapor para climas cálidos para recircular cargas de aire con un COP aumentado. [22]
El 12 de julio de 2010, el Secretario Chu anunció la selección de 43 proyectos en el marco de GRIDS, ADEPT y BEET-IT. Los premios sumaron un total de 92 millones de dólares y oscilaron entre 400.000 y 5 millones de dólares. Los premios incluyeron 14 proyectos en el marco de ADEPT, 17 proyectos en el marco de BEET-IT y 12 proyectos en el marco de GRIDS. Entre los proyectos premiados se incluyen una "batería de flujo de plomo con ácido soluble" que bombea sustancias químicas a través de una celda de batería cuando se necesita electricidad (GRIDS), "módulos de energía de carburo de silicio para conversión de energía a escala de red" que utilizan transistores avanzados para hacer que la red eléctrica sea más flexible y controlable (ADEPT) y un "ciclo de enfriamiento por absorción-ósmosis", un nuevo sistema de aire acondicionado que utiliza agua como refrigerante, en lugar de sustancias químicas (BEET-IT). [23]
La cuarta ronda de financiación de ARPA-E se anunció el 20 de abril de 2011 y otorgó proyectos en cinco áreas tecnológicas: Plantas diseñadas para reemplazar el petróleo (PETRO), Almacenamiento térmico avanzado de alta energía (HEATS), Alternativas de tierras raras en tecnologías críticas (REACT), Integración de redes de electricidad ecológica (GENI) y Tecnología de suministro ágil de energía eléctrica solar (Solar ADEPT). PETRO se centró en proyectos que tenían sistemas para crear biocombustibles a partir de fuentes domésticas, como tabaco y pinos, por la mitad de su costo actual. REACT financió alternativas tecnológicas en etapa inicial que redujeron o eliminaron la dependencia de materiales de tierras raras mediante el desarrollo de sustitutos en dos áreas clave: motores de vehículos eléctricos y generadores eólicos. HEATS financió proyectos que promovieron el avance en la tecnología de almacenamiento de energía térmica. GENI se centró en financiar software y hardware que pudieran controlar de manera confiable la red eléctrica. Solar ADEPT aceptó proyectos que integraran la electrónica de potencia en paneles solares y granjas solares para extraer y entregar energía de manera más eficiente.
Los ganadores de la cuarta oportunidad de financiación se anunciaron el 29 de septiembre de 2011. Los 60 proyectos recibieron 156 millones de dólares del presupuesto del año fiscal 2011 de ARPA-E. Entre los proyectos premiados se incluyen un proyecto que aumenta la producción de trementina , un biocombustible líquido natural (PETRO); un proyecto titulado "Imán permanente a base de manganeso", que reduce el coste de las turbinas eólicas y los vehículos eléctricos mediante el desarrollo de un sustituto de los imanes de tierras raras basado en un compuesto innovador que utiliza materia de manganeso (REACT); un proyecto titulado "HybriSol", que desarrolla una batería térmica para almacenar energía del sol (HEATS); un proyecto que desarrolla un nuevo sistema que permite el control automatizado en tiempo real de las líneas de transmisión que forman la red eléctrica (GENI); y un proyecto que desarrolla electrónica ligera para conectar a paneles solares fotovoltaicos que se instalarán en paredes o tejados. [24]
Desde 2010, ARPA-E ha acogido la Cumbre de Innovación Energética. La décima cumbre se celebró del 8 al 10 de julio de 2019 en Denver, Colorado , y la undécima cumbre se celebró del 17 al 19 de marzo de 2021 en el Centro de Convenciones Gaylord, cerca de Washington, DC [25]
Desde su creación, ARPA-E ha generado más de 1.000 proyectos, ha atraído alrededor de 4.900 millones de dólares en inversiones privadas para 179 de estos proyectos, de los cuales 2.600 millones de dólares han sido invertidos en I+D por el gobierno de los Estados Unidos. Los artículos de investigación publicados y revisados por pares también son un resultado significativo, con un total de 4.614. Además, el programa ha generado 716 patentes. [26]