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. Sigue el modelo de la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada de Defensa (DARPA).
Al 9 de enero de 2023 [update], la directora actual es Evelyn Wang . [1]
ARPA-E fue concebido 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 . El informe describe la necesidad de que Estados Unidos estimule la innovación y desarrolle energía limpia, asequible y confiable. [2] ARPA-E fue creada oficialmente por la Ley America COMPETES , escrita por el congresista Bart Gordon , [3] dentro del Departamento de Energía de los Estados Unidos (DOE) en 2007, aunque sin presupuesto. El presupuesto inicial de unos 400 millones de dólares formaba 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 hizo cambios adicionales a la estructura de 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 alcanzará sus objetivos a través de proyectos de tecnología energética haciendo lo siguiente:
Al igual que lo hace DARPA con la tecnología militar, ARPA-E está destinado a financiar investigaciones de alto riesgo y alta recompensa que involucren a laboratorios gubernamentales, industrias privadas y universidades que de otro modo no se llevarían a cabo. [5] ARPA-E tiene cuatro objetivos:
ARPA-E se creó 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 financiación , ofreciendo 151 millones de dólares en total con premios individuales que van desde 500.000 dólares a 9 millones de dólares. 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 nombrado primer director de ARPA-E en septiembre de 2009, más de seis meses después de que la organización fuera financiada por primera vez. [7] El Secretario de Energía de Estados Unidos, Steven Chu, presidió la Cumbre inaugural de Innovación Energética ARPA-E del 1 al 3 de marzo de 2010 en Washington, DC [8]
2006
Las Academias Nacionales publicaron el informe "Rising Above the Gathering Storm".
9 de agosto de 2007
El presidente George W. Bush promulgó la Ley America COMPETES que codificó muchas de las recomendaciones del informe de las Academias Nacionales, creando así ARPA-E.
27 de abril de 2009
El presidente Barack Obama asignó 400 millones de dólares en financiación a ARPA-E 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 el transporte (BEEST) .”
1 al 3 de marzo de 2010
ARPA-E fue sede de la “Cumbre de Innovación Energética” inaugural 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 despachable intermitente rampable a escala de red (GRIDS)", "Entrega ágil de tecnología de energía eléctrica (ADEPT)" y "Construcción de eficiencia energética mediante Termodispositivos innovadores (BEET-IT)”.
29 de abril de 2010
El vicepresidente Joe Biden anunció 37 proyectos adjudicados en 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 financiamiento 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.
ARPA-E se creó para financiar proyectos de tecnología energética que traduzcan descubrimientos e invenciones científicas en innovaciones tecnológicas y aceleren los avances tecnológicos en áreas de alto riesgo que la industria probablemente no perseguirá de forma independiente. Este objetivo es similar al trabajo de la Oficina de Eficiencia Energética y Energía Renovable (EERE) del Departamento de Energía de EE. UU. , que avanza proyectos de energía limpia de acuerdo con hojas de ruta establecidas. [11] Sin embargo, ARPA-E también financia tecnología avanzada en otros espacios, como el gas natural y la tecnología de redes. [12] [13] [14] ARPA-E no financia mejoras incrementales a las tecnologías existentes ni hojas de ruta establecidas por programas DOE existentes. [15]
Los programas ARPA-E se crean a través de un proceso de debate en torno a los méritos y desafíos técnicos/científicos de las posibles áreas de investigación. Los programas deben satisfacer tanto el “impulso tecnológico” (el mérito técnico de las tecnologías de plataforma innovadoras que pueden aplicarse a los sistemas energéticos) como el “atracción del mercado” (el impacto potencial en el mercado y la rentabilidad de la tecnología).
El proceso de creación del programa comienza con una “inmersión profunda” donde se explora un problema energético para identificar temas potenciales para el desarrollo del programa. Luego, los directores del programa ARPA-E realizan talleres técnicos para recopilar aportes de expertos en diversas disciplinas sobre las tecnologías actuales y futuras. Hasta la fecha, ARPA-E ha organizado o coorganizado 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, incorpora comentarios y busca la aprobación del director. Si tiene éxito, se crea un nuevo programa ARPA-E y se publica un anuncio de oportunidad de financiación (FOA) solicitando 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 la propuesta, ARPA-E solicita comentarios externos de expertos líderes en un campo en particular. Los revisores de ARPA-E evalúan las solicitudes durante varias semanas y luego convocan 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 proporcionar 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 a ARPA-E tomar decisiones informadas. [2]
El Departamento de Energía de Estados Unidos y ARPA-E otorgaron 151 millones de dólares en fondos de la Ley Estadounidense de Recuperación y Reinversión 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 energéticos de biomasa . Las subvenciones también apoyaron tecnologías de eficiencia energética , incluida la electrónica de potencia y generadores de motores para vehículos avanzados , dispositivos para la recuperación de calor residual , vidrios inteligentes y sistemas de control para edificios inteligentes , diodos emisores de luz (LED), membranas de ósmosis inversa para la desalinización del agua , catalizadores para dividir el agua en hidrógeno y oxígeno, membranas de pilas de combustible mejoradas y materiales magnéticos más densos en energía para componentes electrónicos. Seis subvenciones se destinaron a tecnologías de almacenamiento de energía , incluido un ultracondensador , baterías mejoradas de iones de litio , baterías de metal-aire que utilizan líquidos iónicos , baterías de sodio líquido y baterías de metal líquido . [16] [17] [18] Otros premios se otorgaron a proyectos que realizaron investigación y desarrollo en un biorreactor con potencial para producir gasolina directamente a partir de 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 Secretario de Energía de Estados Unidos, Steven Chu, anunció una segunda ronda de oportunidades de financiación de ARPA-E el 7 de diciembre de 2009. [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 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 entre más de 540 documentos conceptuales iniciales. [20] Los premios oscilaron entre 500.000 y 6 millones de dólares e involucraron a una variedad de laboratorios, universidades y empresas nacionales. [21]
A diferencia de la Primera Oportunidad de Financiamiento, la Segunda Oportunidad de Financiamiento designó las presentaciones 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 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 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 mediante absorbentes de cambio de fase" del GE Global Research Center , 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 ARPA-E, el Secretario de Energía de Estados Unidos, Steven Chu, anunció una tercera oportunidad de financiación para proyectos ARPA-E. Al igual que la segunda oportunidad de financiación, ARPA-E solicitó proyectos por categoría: almacenamiento despachable intermitente rampable a escala de red (GRIDS), entrega ágil de tecnología de energía eléctrica (ADEPT) y eficiencia energética de edificios a través de termodispositivos innovadores (BEET-IT). GRIDS dio la bienvenida a proyectos que se centraron en el despliegue generalizado de almacenamiento de energía rentable a escala de red 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 largo plazo, y 2) sistemas avanzados. prototipos 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 suave, 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, compactas, controladores 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 paquete a escala de kilovatios al permitir aplicaciones como inversores eficientes y de bajo costo para energía fotovoltaica conectada a la red y variables motores de alta velocidad, 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 sobre tecnologías de refrigeración energéticamente eficientes y acondicionadores de aire (AC) para edificios para ahorrar energía y reducir las emisiones de GEI en las siguientes áreas: 1) sistemas de refrigeración que utilizan refrigerantes con bajo potencial de calentamiento global ; 2) sistemas de aire acondicionado (AC) energéticamente eficientes para climas cálidos y húmedos con un mayor coeficiente de rendimiento (COP); y 3) sistemas de aire acondicionado por compresión de vapor para climas cálidos para recircular cargas de aire con un COP aumentado. [22]
El secretario Chu anunció la selección de 43 proyectos bajo GRIDS, ADEPT y BEET-IT el 12 de julio de 2010. Las adjudicaciones ascendieron a un total de 92 millones de dólares y oscilaron entre 400.000 y 5 millones de dólares. Los premios incluyeron 14 proyectos en ADEPT, 17 proyectos en BEET-IT y 12 proyectos en GRIDS. Ejemplos de proyectos premiados incluyen una "Batería de flujo de plomo y ácido soluble" que bombea productos químicos a través de una celda de batería cuando se necesita electricidad (GRIDS), "Módulos de energía de carburo de silicio para la conversión de energía a escala de red" que utiliza 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 productos químicos (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 entrega solar ágil de tecnología de energía eléctrica (Solar ADEPT). PETRO se centró en proyectos que tenían sistemas para crear biocombustibles a partir de fuentes nacionales 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 forma fiable la red eléctrica. Solar ADEPT aceptó proyectos que integraban 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 financiamiento se anunciaron el 29 de septiembre de 2011. Los 60 proyectos recibieron $156 millones del presupuesto de ARPA-E para el año fiscal 2011. Ejemplos de los proyectos premiados incluyeron 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 innovador compuesto que utiliza materia de manganeso (REACT); un proyecto denominado "HybriSol", que desarrolla una batería de calor 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 componen la red eléctrica (GENI); y un proyecto que desarrolla electrónica liviana para conectar a paneles solares fotovoltaicos para ser instalados en paredes o tejados. [24]
Desde 2010, ARPA-E acoge 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]
ARPA-E ha generado más de 1.000 proyectos desde su inicio, atrajo alrededor de 4.900 millones de dólares en inversión privada para 179 de estos proyectos, con 2.600 millones de dólares invertidos en I+D por parte del gobierno de Estados Unidos. Los artículos de investigación publicados y revisados por pares también constituyen un resultado importante, con un total de 4.614. Además, el programa ha generado 716 patentes. [26]