ARPA-E

高等研究計画局 - エネルギー

略語	ARPA-E
形成	2009年; 15年前 (2009)
タイプ	政府機関
監督	エヴリン・ワン
親組織	米国エネルギー省
Webサイト	arpa-e.energy.gov

ARPA-E（高等研究計画局エネルギー省）は、先進エネルギー技術の研究開発の促進と資金提供を任務とする米国政府機関です。国防高等研究計画局（DARPA） をモデルにしています。

2023年1月より、^[update]監督はエヴリン・ワンが務める。^[1]

ARPA-Eは当初、全米科学アカデミーによる報告書「迫りくる嵐を乗り越えて：より明るい経済的未来のためにアメリカを活性化し雇用する」によって考案されました。報告書では、米国がイノベーションを刺激し、クリーンで手頃な価格で信頼できるエネルギーを開発する必要があると述べられています。^{[2] ARPA-Eは、2007年に}米国エネルギー省（DOE）内でバート・ゴードン下院議員^{[3]が起草した}アメリカ競争法によって正式に設立されましたが、予算はありませんでした。約4億ドルの当初予算は、2009年2月の経済刺激法案の一部でした。 ^[4] 2011年1月初旬、2010年のアメリカ競争法再認可法により、ARPA-Eの構造に追加の変更が加えられました。この構造は、米国法典第42編、第149章、第17節、§16538に成文化されています。

主な規定の中で、第 16538 条は、ARPA-E がエネルギー技術プロジェクトを通じて以下の目標を達成することを規定しています。

1. 基礎科学および応用科学における革新的な進歩を特定し、促進すること。
2. 科学的発見と最先端の発明を技術革新につなげること。
3. 技術的および財政的な不確実性のため、業界単独では実行しにくい分野における変革的な技術進歩を加速します。

DARPAが軍事技術に対して行っているように、ARPA-Eは、政府の研究所、民間企業、大学が関与する、そうでなければ追求されない可能性のある、リスクが高く、報酬も大きい研究に資金を提供することを目的としています。^[5] ARPA-Eには4つの目的があります。

1. エネルギー研究に新鮮さ、興奮、使命感をもたらし、米国の最も優秀で聡明な人材を引き付ける。
2. リスクが高いため業界がサポートできない、またはサポートしないが、大きな利益を生む可能性のある創造的で変革的なエネルギー研究に焦点を当てる。
3. ARPAのようなフラットで機敏、かつ疎らな組織を活用し、期待通りの成果が得られなかったプログラムを段階的に廃止しながら、将来性のあるプロジェクトを長期間維持できる体制を構築する。
4. 基礎エネルギー研究開発と産業革新の間のギャップを埋めるための新しいツールを創出する。^[5]

ARPA-Eは、ジョージ・W・ブッシュ大統領が2007年8月に署名したアメリカ競争法の一環として創設された。バラク・オバマ大統領は、研究開発と科学教育への連邦政府の投資に関する発表の一環として、2009年4月27日にARPA-Eの立ち上げを発表した。立ち上げ後すぐに、ARPA-Eは最初の資金提供機会発表を発表し、総額1億5100万ドル、個別の賞金は50万ドルから900万ドルとした。申請者は、技術的概念を概説した8ページの「コンセプトペーパー」を提出し、一部の申請者は完全な申請書を提出するよう求められた。^[6]

ローレンス・バークレー国立研究所の元副所長であるアルン・マジュムダールは、組織が最初に資金提供されてから6か月以上経った2009年9月にARPA-Eの初代所長に任命されました。^[7] 米国エネルギー長官 スティーブン・チューは、2010年3月1日から3日にかけてワシントンDCで第1回ARPA-Eエネルギーイノベーションサミットを主催しました。^[8]

2006

全米科学アカデミーは「迫りくる嵐を乗り越えて」報告書を発表した。

2007年8月9日

ジョージ W. ブッシュ大統領は、全米科学アカデミーの報告書の推奨事項の多くを成文化したアメリカ競争法に署名し、ARPA-E を創設しました。

2009年4月27日

バラク・オバマ大統領は、2009年のアメリカ復興・再投資法から ARPA-E に 4 億ドルの資金を割り当てました。

2009年9月18日

バラク・オバマ大統領は、アルン・マジュムダール氏をARPA-Eのディレクターに指名した。

2009年10月22日

上院は、アルン・マジュムダール氏をARPA-Eの初代所長に承認した。

2009年10月26日

エネルギー省は、ARPA-E の最初の資金提供機会発表に基づき、37 件のエネルギー研究プロジェクトに復興法資金として 1 億 5,100 万ドルを交付しました。

2009年12月7日

米国エネルギー長官スティーブン・チュー氏は、「電気燃料」、「先進的炭素回収技術のための革新的材料とプロセス（IMPACCT）」、「輸送における電気エネルギー貯蔵用バッテリー（BEEST）」の分野におけるARPA-Eの第2回資金提供機会を発表しました。

2010年3月1日～3日

ARPA-E は、1,700 人を超える参加者を集めた初の「エネルギー イノベーション サミット」を主催しました。

2010年3月2日

米国エネルギー長官スティーブン・チュー氏は、「グリッド規模の急激な間欠的ディスパッチ可能なストレージ（GRIDS）」、「電力技術のアジャイルな提供（ADEPT）」、「革新的な熱電装置によるエネルギー効率の向上（BEET-IT）」の分野におけるARPA-Eの第3回資金提供機会を発表しました。

2010年4月29日

ジョー・バイデン副大統領は、ARPA-Eの第2回資金提供機会を通じて37件のプロジェクトが受賞したと発表した。

2010年7月12日

エネルギー省は、ARPA-E の第 3 回資金提供機会に基づき、42 件の研究プロジェクトに 9,200 万ドルを授与しました。

2014年12月8日

エレン・ウィリアムズが上院によりARPA-Eのディレクターに承認された。^[9]

2019年6月28日

レーン・ジェナトウスキーが上院によりARPA-Eのディレクターに承認された。^[10]

2022年12月22日

エブリン・ワン氏がARPA-Eのディレクターとして上院により承認された。

ARPA-Eは、科学的発見や発明を技術革新につなげ、業界が独自に追求する可能性が低い高リスク分野での技術進歩を加速させるエネルギー技術プロジェクトに資金を提供するために設立されました。この目標は、確立されたロードマップに従ってクリーンエネルギープロジェクトを推進する米国エネルギー省のエネルギー効率・再生可能エネルギー局（EERE）の取り組みに似ています。 ^[11]ただし、ARPA-Eは天然ガスやグリッド技術など、他の分野の先進技術にも資金を提供しています。^{[12] [13] [14]} ARPA-Eは、既存のDOEプログラムによって確立された既存の技術やロードマップの段階的な改善には資金を提供しません。^[15]

ARPA-E プログラムは、潜在的な研究分野の技術的/科学的メリットと課題をめぐる議論のプロセスを通じて作成されます。プログラムは、「テクノロジー プッシュ」(エネルギー システムに適用できる革新的なプラットフォーム テクノロジーの技術的メリット) と「マーケット プル」(テクノロジーの潜在的な市場への影響とコスト効率) の両方を満たす必要があります。

プログラム作成プロセスは、エネルギー問題を調査してプログラム開発の潜在的なトピックを特定する「ディープ ダイブ」から始まります。次に、ARPA-E プログラム ディレクターは技術ワークショップを開催し、さまざまな分野の専門家から現在の技術と今後の技術に関する意見を集めます。現在までに、ARPA-E は 13 の技術ワークショップを主催または共同主催しています。

各ワークショップの後、プログラム ディレクターは新しいプログラムを提案し、その作成を正当化する一連の基準に照らしてそのプログラムを擁護します。その後、プログラム ディレクターはフィードバックを取り入れてプログラムを改良し、ディレクターの承認を求めます。承認が得られた場合には、新しい ARPA-E プログラムが作成され、プロジェクト提案を募る資金提供機会通知 (FOA) が発行されます。

ARPA-E のピア レビュー プロセスは、プログラムの成功を促進するために設計されています。提案のレビュー中、ARPA-E は特定の分野の第一人者から外部フィードバックを求めます。ARPA-E のレビュー担当者は数週間にわたって申請書を評価し、その後レビュー パネルを招集します。

ARPA-E の評価プロセスの注目すべき側面の 1 つは、申請者が審査員のコメントを読んで反論する機会があることです。ARPA-E は、資金提供の決定を行う前に、申請者にそのコメントに対する反論を検討します。申請者の回答期間を通じて、ARPA-E は、情報に基づいた決定を下せるように、明確な質問をすることで誤解を避けることができます。^[2]

米国エネルギー省とARPA-Eは、2009年10月26日に37件のエネルギー研究プロジェクトに1億5,100万ドルのアメリカ復興・再投資法資金を交付した。これは、太陽電池、風力タービン、地熱掘削、バイオ燃料、バイオマスエネルギー作物の再生可能エネルギー技術を支援した。助成金はまた、先進車両用のパワーエレクトロニクスとエンジン発電機、廃熱回収装置、スマートビル用のスマートガラスと制御システム、発光ダイオード（LED）、淡水化用の逆浸透膜、水を水素と酸素に分解する触媒、改良型燃料電池膜、電子部品用のエネルギー密度の高い磁性材料などのエネルギー効率化技術も支援した。6件の助成金は、ウルトラキャパシタ、改良型リチウムイオン電池、イオン液体を使用する金属空気電池、液体ナトリウム電池、液体金属電池などのエネルギー貯蔵技術に提供された。^{[16] [17] [18]}その他の受賞プロジェクトには、太陽光と二酸化炭素から直接ガソリンを生産できるバイオリアクターや、発光ダイオードのコストを下げる結晶成長技術 の研究開発を行ったプロジェクトが選ばれた。^{[16] [17] [18]}

2009年12月7日、米国エネルギー長官スティーブン・チューは、 ARPA-Eの第2回資金提供機会を発表しました。^[19] ARPA-Eは、電気からのバイオ燃料（エレクトロフューエル）、輸送用電気エネルギー貯蔵用バッテリー（BEEST）、先進的炭素回収技術のための革新的な材料とプロセス（IMPACCT）という3つの重要な分野に焦点を当てたプロジェクトを募集しました。2010年4月29日、バイデン副大統領は、540を超える初期コンセプトペーパーからARPA-Eが選んだ37の受賞者を発表しました。^[20] 賞金は約50万ドルから600万ドルの範囲で、さまざまな国立研究所、大学、企業が関与しました。^[21]

第 1 回目の資金調達機会とは異なり、第 2 回目の資金調達機会では、プロジェクトの提出をカテゴリ別に指定しました。選ばれたプロジェクトのうち、14 件は IMPAACT、13 件は電気燃料、10 件は BEEST に焦点を当てていました。たとえば、ハーバード大学医学部は電気燃料のプロジェクトとして「細菌逆燃料電池のエンジニアリング」というプロジェクトを提出しました。これは、二酸化炭素をガソリンに変換できる細菌の開発に焦点を当てています。MIT は、より軽量で小型で安価な車両用バッテリーを製造するためのコンセプトである「半固体充電式燃料電池」という提案で BEEST の賞を受賞しました。IMPAACT プロジェクトには、二酸化炭素にさらされると固体に変わる液体に焦点を当てたGE グローバル リサーチ センターの「相変化吸収剤を使用した CO2 回収プロセス」が含まれています。^[20]

2010 年 3 月 2 日、第 1 回 ARPA-E エネルギー イノベーション サミットで、米国エネルギー長官スティーブン チュー氏は ARPA-E プロジェクトに対する 3 回目の資金提供機会を発表しました。2 回目の資金提供機会と同様に、ARPA-E は、グリッド スケールの急激な断続的なディスパッチが可能なストレージ (GRIDS)、電力技術の迅速な提供 (ADEPT)、革新的な熱電対による建物のエネルギー効率 (BEET-IT) のカテゴリ別にプロジェクトを募集しました。GRIDS は、次の 2 つの特定領域でコスト効率の高いグリッド スケールのエネルギー ストレージの広範な導入に焦点を当てたプロジェクトを歓迎しました。1) 新しい、将来を見据えた電気エネルギー ストレージの概念を検証することに焦点を当てた概念実証ストレージ コンポーネント プロジェクト、および 2) 既存のグリッド スケールのエネルギー ストレージ技術の重大な欠点に対処する高度なシステム プロトタイプ。 ADEPT は、次の 3 つのカテゴリーで、軟磁性、高電圧スイッチ、信頼性の高い高密度電荷ストレージの基本的な進歩のための材料への投資に重点的に取り組みました。1) ソリッド ステート照明用の小型で効率的なドライバー、太陽光発電用の分散型マイクロ インバーター、コンピューター用のシングル チップ電源などのアプリケーション向けの完全に統合されたチップ スケールの電力コンバーター、2) グリッド接続型太陽光発電や可変速モーター用の低コストで効率的なインバーターなどのアプリケーションを可能にするキロワット スケールのパッケージ統合電力コンバーター、3) ソリッド ステート変電所や風力タービン発電機などの高出力アプリケーション向けの軽量ソリッド ステート中電圧エネルギー変換。BEET-IT は、次の分野でエネルギーを節約し、GHG 排出量を削減するためのエネルギー効率の高い冷却技術と建物用のエアコン (AC) に関するプロジェクトを募集しました。1)地球温暖化係数が低い冷媒を使用する冷却システム。2 ) 3) 高温気候向けに空気負荷を再循環させ、COPを向上させる蒸気圧縮式空調システム。^[22]

チュー長官は2010年7月12日、GRIDS、ADEPT、BEET-ITの下で43のプロジェクトを選定したことを発表した。賞金総額は9200万ドルで、40万ドルから500万ドルの範囲であった。賞金にはADEPTの14のプロジェクト、BEET-ITの17のプロジェクト、GRIDSの12のプロジェクトが含まれていた。受賞したプロジェクトの例としては、電力が必要なときにバッテリーセルに化学物質を送り込む「溶解性酸鉛フローバッテリー」（GRIDS）、高度なトランジスタを使用して電力網をより柔軟かつ制御可能にする「グリッドスケール電力変換用シリコンカーバイドパワーモジュール」（ADEPT）、化学物質ではなく水を冷媒として使用する新しい空調システム「吸収浸透冷却サイクル」（BEET-IT）などがある。^[23]

ARPA-E の第 4 回目の資金提供は 2011 年 4 月 20 日に発表され、石油代替プラント (PETRO)、高エネルギー先進蓄熱 (HEATS)、重要技術における希土類代替品 (REACT)、グリーン電力ネットワーク統合 (GENI)、および太陽光発電技術のアジャイル配信 (Solar ADEPT) の 5 つの技術分野のプロジェクトに資金が授与されました。PETRO は、タバコや松の木などの国内資源からバイオ燃料を現在の半分のコストで生成するシステムを持つプロジェクトに重点を置きました。REACT は、電気自動車のモーターと風力発電機という2 つの主要分野で代替品を開発することにより、希土類材料への依存を減らすかなくす初期段階の代替技術に資金を提供しました。HEATS は、熱エネルギー貯蔵技術の進歩を促進するプロジェクトに資金を提供しました。GENI は、グリッド ネットワークを確実に制御できるソフトウェアとハ​​ードウェアへの資金提供に重点を置きました。Solar ADEPT は、太陽光パネルと太陽光発電所にパワー エレクトロニクスを統合して、より効率的にエネルギーを抽出および配信するプロジェクトを受け入れました。

第 4 回助成の受賞者は 2011 年 9 月 29 日に発表されました。60 件のプロジェクトは、ARPA-E の 2011 年度予算から 1 億 5,600 万ドルを受け取りました。受賞したプロジェクトの例としては、天然液体バイオ燃料であるテレピン油の生産量を増やすプロジェクト (PETRO)、マンガン材料を使用した革新的な複合材料をベースにした希土類磁石の代替品を開発することで風力タービンと電気自動車のコストを削減する「マンガンベースの永久磁石」プロジェクト (REACT)、太陽エネルギーを蓄える熱バッテリーを開発する「HybriSol」プロジェクト (HEATS)、電力網を構成する送電線をリアルタイムで自動制御できる新しいシステムを開発するプロジェクト (GENI)、壁や屋根に設置する太陽光発電パネルに接続する軽量電子機器を開発するプロジェクトなどがあります。^[24]

ARPA-Eは2010年以来、エネルギーイノベーションサミットを主催しています。第10回サミットは2019年7月8日から10日にコロラド州デンバーで開催され、第11回サミットは2021年3月17日から19日にワシントンDC近郊のゲイロードコンベンションセンターで開催されました^[25]

ARPA-Eは発足以来1,000以上のプロジェクトを生み出し、そのうち179のプロジェクトに約49億ドルの民間投資を集め、米国政府による研究開発に26億ドルを投資した。査読済みの研究論文も重要な成果であり、合計4,614件に上る。さらに、このプログラムは716件の特許を生み出した。^[26]

• アメリカ競争法
• 国際再生可能エネルギー機関（IRENA）
• 保健高等研究計画局(ARPA-H)
• 高等研究計画局インフラストラクチャー(ARPA-I)
• 国防高等研究計画局(DARPA)
• 国土安全保障高等研究計画局(HSARPA)
• 情報先端研究プロジェクト活動(IARPA)

• 「エネルギー高等研究計画局」。公式ウェブサイト。2014年1月5日時点のオリジナルよりアーカイブ。2011年8月14日閲覧。
• 斬新なエネルギーアイデアに4億ドル
• DOE がエネルギー先端研究計画局を設立、46 の新しいエネルギーフロンティア研究センターを創設 (再生可能エネルギーの世界)