Responsable du cours d'esquisses ARPA-E pour la recherche énergétique

Eric Toone, qui a pris les rênes de l'agence ARPA-E au début de l'été, a quelques réflexions sur la direction que doit prendre la recherche énergétique.

Bill Gates et le secrétaire à l'Énergie Steven Chu prennent la parole lors du sommet ARPA-E de l'année dernière, une conférence qui attire les meilleurs scientifiques, entrepreneurs et investisseurs. Crédit : DOE/Quentin Kruger

L'ARPA-E est une agence de recherche du Département de l'énergie dont la mission est de financer des idées technologiques à risque susceptibles d'améliorer la sécurité énergétique et de réduire les émissions énergétiques. Depuis sa création il y a trois ans, l'agence de recherche a généré un certain nombre de technologies prometteuses dans divers domaines, tels que les batteries, les biocarburants rentables et les bâtiments plus efficaces.

Eric Toone, directeur adjoint principal à l'ARPA-E

Dans une interview, Toone, qui a succédé au premier directeur de l'ARPA-E, Arun Majumdar, a déclaré que sa principale priorité en tant que directeur adjoint principal était de faire venir les chercheurs de haut niveau pour lesquels ARPA-E est devenu connu. Ces directeurs de programme supervisent les progrès des boursiers, qui peuvent être des entreprises, des universités ou des laboratoires nationaux. Les projets ARPA-E sont conçus pour rapprocher une avancée scientifique du marché en produisant un premier prototype ou une démonstration en quelques années. Comme l'agence DARPA du ministère de la Défense, les programmes ARPA-E sont arrêtés si l'équipe de recherche ne respecte pas les jalons techniques et commerciaux.

Dans les mois à venir, l'ARPA-E prévoit de former des programmes de recherche dans des domaines où le secteur privé ne travaille pas déjà et il existe un potentiel pour un grand saut de performance, a déclaré Toone, qui est également professeur de chimie et de biochimie à l'Université Duke. . Les idées de programmes en cours de discussion comprennent :

• Recharge rapide pour véhicules électriques. La technologie des batteries s'améliore et les stations de recharge à courant continu haute tension peuvent charger les batteries d'une voiture électrique à environ 50 % en une demi-heure. Mais les technologies permettant de recharger les véhicules électriques aussi rapidement que de faire le plein d'essence sont un domaine propice à l'innovation, a déclaré Toone.
• Détection intelligente et autonome. Les services publics commencent déjà à utiliser des dispositifs robotiques, tels que des unités de mesure de phaseur, pour surveiller les lignes de transmission et rechercher les dommages après les tempêtes. Mais Toone dit qu'il y a beaucoup plus de potentiel dans les capteurs et la robotique pour améliorer l'efficacité énergétique et la fiabilité. Il y a toutes sortes de concepts intelligents autour poussière intelligente ou des choses qui ressemblent à de petits insectes qui voyagent dans les bâtiments, inspectent les systèmes et rapportent des informations pour optimiser la consommation d'énergie, dit-il.
• De meilleurs matériaux. Des matériaux légers et résistants peuvent apporter de grandes améliorations à l'efficacité des véhicules, ce qui rend le travail sur de meilleurs alliages important. L'ARPA-E a déjà un programme pour explorer des alternatives aux aimants de terres rares puisque presque tous les éléments de terres rares proviennent de Chine. Mais Toole dit qu'il y a toujours un besoin pour de meilleurs aimants qui sont très denses et peu coûteux.
• Des cultures de biocarburants plus denses. L'un des grands défis de la fabrication de carburant à partir de sources non alimentaires est le coût du transport de la biomasse. Toone, qui dirige le programme Electrofuels de l'ARPA-E, propose un moyen de densifier massivement les résidus de culture, tels que les tiges de maïs légères et pelucheuses, lorsqu'elles sont réellement récoltées pour aider à réduire les coûts de production des biocarburants cellulosiques.
• Hydrogène à très faible coût. L'hydrogène pour les piles à combustible doit être produit, soit en séparant l'eau, soit en extrayant l'hydrogène d'une autre source. Abaisser considérablement le coût de l'hydrogène à moins d'un dollar par kilogramme éliminerait l'un des obstacles persistants à une utilisation plus large des piles à combustible.

L'ARPA-E a été créée en 2007 et initialement financée par le biais du stimulus en 2009. Depuis lors, elle a financé environ 200 projets avec des subventions relativement petites, généralement de quelques millions de dollars. (Voir, ARPA-E peut-il résoudre les problèmes d'énergie ?)

En général, l'agence de recherche a bénéficié du soutien des démocrates et des républicains au Congrès. L'année dernière, par exemple, son budget a été porté à 275 millions de dollars après avoir été réduit à 180 millions de dollars en 2011. Mais son soutien politique mérite une surveillance étroite pour les personnes intéressées par l'innovation énergétique.

L'énergie et le rôle du gouvernement dans l'énergie deviennent un sujet important dans le débat présidentiel. L'administration Obama et le secrétaire à l'Énergie Steven Chu sont de fervents partisans de l'ARPA-E ; l'administration a demandé d'augmenter le budget 2013 de l'ARPA-E à 350 millions de dollars. Mitt Romney position énergétique mentionne également l'ARPA-E, affirmant qu'il devrait se concentrer sur la recherche fondamentale.

Toone ne peut pas prédire dans quelle direction le budget de l'ARPA-E ira dans les années à venir, mais dit que l'ARPA-E bénéficierait d'un financement cohérent. Ce ne serait pas utile, par exemple, si quelqu'un triple notre budget l'année prochaine. Ce dont nous avons besoin, c'est d'une croissance régulière et soutenue qui nous permettra de continuer à augmenter à un rythme gérable.

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