Neuartige Energieerfindungen Wirken Sich Stärker Aus

2023 Autor: Peter Bradberry | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2023-07-27 17:19

Fragen und Antworten mit der neuen Leiterin der Agentur für fortgeschrittene Forschungsprojekte - Energiechemikerin Ellen Williams.

Biokraftstoffhersteller kämpfen, Energieversorger führen Krieg gegen Solarenergie auf dem Dach und Brennstoffe, die von Mikroben mit Kohlendioxid und Elektrizität zusammengefügt werden, bleiben fest im Labor - aber zumindest gibt es keine Ölquellen mehr, die zum Stillstand gebracht werden könnten. Die Chemikerin Ellen Williams trat im Dezember 2014 als neue Leiterin der Agentur für fortgeschrittene Forschungsprojekte des US-Energieministeriums - Energy - bei. Obwohl einige Energieinnovationen derzeit ins Stocken geraten, ist dies nichts im Vergleich zu den Ereignissen von 2010, als sie zu BP kam, einem der weltweit größten Energieunternehmen als Chefwissenschaftler. Dies war das Jahr des Ausblasens des Macondo-Bohrlochs im Golf von Mexiko, das zur Deepwater Horizon-Katastrophe führte, der schlimmsten Ölpest in der Geschichte der USA.

"Als ich als Chefwissenschaftler zu BP rekrutiert wurde, bot die Pflaume, die sie anboten, die Gelegenheit, ihre Herausforderung im Bereich der Nachhaltigkeit von Energie zu bewältigen", erinnerte sie sich auf dem sechsten jährlichen ARPA-E-Gipfel am 10. Februar und wies auf die Bedenken hinsichtlich der Wechselwirkung zwischen Energie hin. Klima sowie die Verfügbarkeit von Wasser, Land und Mineralien. "Energie mit Klima ist die wirklich große Verbindung, auf die wir achten müssen."

Wie BP in seiner jährlichen Analyse der globalen Energie feststellt, verbrennt das menschliche Unternehmen immer mehr fossile Brennstoffe - daher muss in den tiefen Gewässern des Golfs nach Öl gesucht werden. Die jüngsten Statistiken des Energieunternehmens sehen kein Ende dieses Trends und daher einen weiteren Anstieg der Kohlendioxidemissionen, unter anderem der Verschmutzung, die durch all diese Verbrennungen verursacht wird. Steigende atmosphärische CO2-Werte, die bereits 400 ppm erreicht haben, speichern immer mehr Wärme und verändern das Klima.

ARPA-E wurde 2009 gegründet, um diesen Trend zu verlangsamen und umzukehren und gleichzeitig die Vitalität der US-Wirtschaft zu gewährleisten. Eine Agentur, die Williams auch als "das Coolste auf der Welt" bezeichnete, wie könnte ich mich also fernhalten? Sie fügte hinzu: "Ich bin ein wahrer Geek. Es gibt nichts, was ich mehr mag als über Technologie zu sprechen." Scientific American setzte sich mit Williams auf dem Gipfel zusammen, um über ihre Vision für die Zukunft der Energieinnovation zu sprechen.

[Es folgt eine bearbeitete Abschrift des Interviews.].

Was sind Ihre Pläne für ARPA-E?

Das erste, was ich in dieser neuen Rolle hoffe - und das Wichtigste - ist, unsere Wirkung zu erweitern. Das ARPA-E-Modell unserer Geschäftstätigkeit ist ungewöhnlich und tatsächlich einzigartig, wenn wir modernste technologische Innovationen mit einem kaltäugigen Fokus auf die Marktrealität kombinieren. Wir bringen diese beiden Dinge zusammen und das ist es, was ARPA-E anders macht.

In den fünf Jahren, in denen ARPA-E Projekte finanziert hat, haben wir eine Produktpipeline entwickelt. Wirklich innovative Dinge, die Sie nie für möglich gehalten hätten, wurden in eine Position gebracht, in der wir gezeigt haben, dass sie in einen Wettbewerbsraum passen. In Zukunft werden wir also immer mehr dieser Produkte herausbringen, ihre Wirkung entwickeln, ihre Wirkung verstehen und auf dem aufbauen, was wir gelernt haben, um unsere nächste Runde zu gestalten.

Gibt es bestimmte Programme, die Sie gerne sehen würden? Sie haben gerade einen offenen Anruf..

Bei ARPA-E dreht sich alles um Veränderung. Es erfindet sich alle zwei bis drei Jahre neu. Wir lieben unsere Programme und wie gesagt, sie füllen unsere Pipeline. Aber dann sind sie fertig. Und am Ende des Programms werden wir den nächsten Ort ständig neu bewerten und planen, sodass wir uns ständig ändern und ständig auf unseren Erkenntnissen aus der Vergangenheit aufbauen werden.

Hat sich der Ehrgeiz geändert? Einige der frühen Programme wie Elektrotreibstoffe waren sehr kühn, während einige der neueren Programme wie Methanüberwachung vielleicht weniger mutig sind..

Ich denke, wir haben eine großartige Balance und eine großartige Gelegenheit, diese Balance aufrechtzuerhalten. Wie Sie sagten, befanden sich Elektokraftstoffe also in einem sehr frühen Stadium, aber sie hatten den Vorteil, dass sie ein völlig neues Feld bildeten. Unser Konstrukt besteht wirklich darin, die Technologie voranzutreiben und zu bewerten, was erforderlich ist, um sie auf den Markt zu bringen. Elektrotreibstoffe waren ein Erfolg, da wir jetzt verstehen, was erforderlich ist, und es eine Weile dauern wird, bis Elektrofahrstoffe die kommerzielle Bereitschaft erreichen.

Das wäre also ein Ende des Spektrums. Und dann bewegen wir uns ganz in Richtung Programme, in denen es einen wirklich neuen Fortschritt gibt, der es ermöglichen wird, einen viel effizienteren Motor zu entwickeln. Und das ist ein ebenso gültiger Teil des ARPA-E-Portfolios.

Gibt es bestimmte Erfolge in der Vergangenheit oder neue Projekte, die Sie für ARPA-E gewonnen haben?

Sie wissen also, dass wir ein alterndes Netz haben. Ich meine, die Leute sagen, dass Thomas Edison dieses Gitter erkennen würde. Es gibt nichts in diesem Raster, was Edison überraschen würde, wie es funktioniert und wie es eingerichtet ist.

In unserem Leben wurde jedoch alles andere in unserem Leben durch die digitale Revolution vollständig revolutioniert. Jetzt nutzt das Netz sicherlich mehr digitale Technologien, aber dort gibt es eine große Chance. Es ist ein so großes, kompliziertes System, und es ist so viel mehr Belastungen durch extremes Wetter, sich ändernde Nutzungsmuster und die Integration von dezentraler und erneuerbarer Energieerzeugung ausgesetzt.

ARPA-E allein wird das Raster nicht lösen. Wir machen keine Probleme mit der Straßenkarte. Was wir tun, ist, uns alles anzuschauen, was dort draußen bereits vor sich geht, und nach einer Gelegenheit in dem Raum zu suchen, den sonst niemand betrachtet.

Wir schauen also über die Aktivität der Nachfrageantwort hinaus und sagen: "Können wir das Netz wirklich als ein dynamisches System betrachten, in dem wir die gesamte Nachfrage und die gesamte Generation zusammenführen, um die Nachfrage und die Reaktion wirklich so anzupassen, dass sie effektiv synchron arbeiten?" Diese sehr aufregende Gelegenheit bringt angewandte Mathematiker, Informatiker und Experten des Stromnetzes auf eine bisher nicht gekannte Weise zusammen. Und wir werden es versuchen, die Spezialität von ARPA-E, einen harten Schub in einem Bereich mit hohem Risiko zu geben und zu sehen, ob wir das lösen können. Wenn es geht, wird es einen großen Einfluss auf das Netz insgesamt haben.

Haben Sie genug Geld, um diese hohen Risiken einzugehen? Ich weiß aus Gesprächen mit früheren Direktoren wie Arun Majumdar, dass er immer wehmütig war, dass er im Nuklearbereich nichts tun konnte, weil er einfach nicht genug Geld hatte..

War er wehmütig?

Nun, das hat er ausgedrückt: "Ich wünschte, ich hätte das Budget gehabt, um es zu versuchen."

Interessant. Nun, wir haben eine Programmstruktur um diese Idee herum, einen scharfen Schub in einen gut fokussierten Bereich von Möglichkeiten zu geben. Wir sind also gut strukturiert, um das Budget, über das wir verfügen, sehr effektiv zu nutzen, da wir die Anzahl der Projekte, die wir durchführen, an unser Budget anpassen können. Mehr ist immer besser, aber wir können mit dem, was wir haben, großartige Arbeit leisten.

Gibt es bestimmte Fehler, von denen ARPA-E von außen nicht genug gelernt hat?

Wir töten absolut Projekte. Ich würde sagen, es ist selten, dass wir ein Projekt getötet haben, weil es tatsächlich ein Fehlschlag war. Wir versuchen Projekte mit hohem Risiko, weil sie ein hohes Risiko darstellen. Und wir müssen sie gefährden. Wenn wir in einem Projekt feststellen, dass dieser eine Ansatz nicht funktioniert… Ich meine, das an sich ist kein Misserfolg - das an sich ist Lernen. Es wäre ein Misserfolg, wenn wir weiter pushen und versuchen würden, ein Ziel zu erreichen, das wir nicht erreichen könnten. Jedes Mal, wenn wir ein Projekt abgesagt haben, bedeutet dies im Allgemeinen, dass wir wirklich etwas gelernt haben.

Sind Programme für Biokraftstoffe und dergleichen angesichts der derzeit niedrigen Ölkosten gefährdet?

Wir müssen bedenken, dass es bei ARPA-E um Optionen geht und die Ölpreise derzeit niedrig sind, aber Sie haben lange genug gelebt, um ein paar Ölschocks zu sehen - ich habe sicherlich noch länger gelebt, ich habe einige gesehen Ölschocks. Also ist nichts sicher, aber ich werde sagen, dass ich so sicher bin, dass es einen weiteren Ölschock geben wird. Bei ARPA-E geht es um Optionen, und wir stellen sicher, dass diese Optionen für die Zukunft auf dem Tisch liegen, damit wir nicht mit platten Füßen erwischt werden.

Gibt es Optionen wie Solar, an denen ARPA-E aufgrund der jüngsten Preissenkungen nicht mehr arbeiten muss?

Wenn Sie zu unserem Arbeitsmodell zurückkehren, schauen wir uns das große Energiesystem an und suchen immer nach einem Ort, der eine Chance oder einen Bedarf hat. Und wenn es keine Gelegenheit oder Notwendigkeit gibt, sind wir nicht da. Also werden wir aufhören, in diesem Bereich zu arbeiten.

Wir haben Solarprojekte, weil wir einen anderen Weg sehen, um das Problem anzugehen, und es hat das Potenzial, große Auswirkungen zu haben. Wieder mehr Optionen für die Zukunft.

Wer ist der Kunde für diese Optionen?

Ein Großteil unserer Struktur basiert auf [der Agentur für fortgeschrittene Verteidigungsforschungsprojekte], und DARPA hat einen Kunden. DARPA hat das Verteidigungsministerium, und auf diese Weise unterscheiden wir uns stark von DARPA.

Unser Kunde ist zu einem großen Teil die US-Wirtschaft. Wenn Sie unsere Gründungssprache wirklich lesen, werden Sie feststellen, dass ganz klar gesagt wird, dass wir hier sind, um der US-Wirtschaft zu helfen, die technische Wettbewerbsfähigkeit zu verbessern und die Energiesicherheit zu verbessern. Ich denke, es ist fair zu sagen, dass unser Kunde die US-Wirtschaft ist.

Was können Sie bei ARPA-E erreichen, was Sie bei einem großen globalen Ölunternehmen oder in der Wissenschaft nicht tun konnten?

Als Akademiker war ich an sehr grundlegenden Forschungen beteiligt. Ich begann meine Karriere damit, meine Daten mit einem Stift zu erfassen, der auf einem Blatt Papier Spuren hinterließ. Ich habe die digitale Revolution erlebt und aus erster Hand gesehen, wie sich das, was wir tun und erforschen können, grundlegend verändert hat. Das war ein großartiger Aspekt, um ein Akademiker zu sein. Aber vor allem, weil ich bei meiner Arbeit sehr grundlegend war, würde ich nicht in der Lage sein, die unmittelbare Umwandlung von Dingen, die ich in einem Labor hergestellt hatte, in den Markt zu sehen.

Bei BP war es einfach eine großartige Gelegenheit, etwas über das Energiesystem zu lernen. Für mich war es eine großartige Gelegenheit zu sehen, was es in einem Unternehmensumfeld braucht, um eine Technologie vom Konzept in die Implementierung zu überführen. Insbesondere in einem großen Unternehmen wie BP war der Bedarf an Auswirkungen ziemlich hoch. Wissen Sie, ein kleines Projekt, das einen kleinen Geldbetrag einbringen würde, war wahrscheinlich nicht das Hauptaugenmerk.

Was wir hier bei ARPA-E haben, ist meiner Meinung nach das Beste aus beiden Welten. Aus der Sicht von jemandem, der Innovation liebt und es liebt, viele neue Technologien zu sehen, haben wir die Möglichkeit, viele Dinge auszuprobieren, die ein hohes Risiko aufweisen, sehr innovativ sind und diejenigen identifizieren, die vorwärts gehen und groß sein werden Auswirkungen. Wir haben also sowohl Einfluss als auch die Möglichkeit, viele verschiedene Optionen zu prüfen.