Vyřeší armáda problém alternativní energie?

29. července 2009, 14:33 - Elise Craig
29. července 2009, 14:33

DARPA, úřad amerického ministerstva obrany, který..

Celý podtitul: DARPA, úřad amerického ministerstva obrany, který pomohl vymyslet internet, se zaměřuje na zelené technologie

Před devíti lety se Robert J. Nowak, elektrochemický expert amerického ministerstva obrany, dozvěděl, že nejvyšší generálové nejsou spokojení s elektronickým vybavením jednotek. Přestože přístroje na noční vidění a laserová a GPS zařízení fungovaly dobře, akumulátory, které je napájely, vážily asi jedenáct kilogramů na vojáka. Dost na to, aby některé z nich trápily. Proto se Nowak, který pracoval v Úřadu pro pokročilé výzkumné projekty obrany (Defense Advanced Research Projects Agency, DARPA), slavném výzkumném odboru ministerstva obrany, snažil získat nabídky na nový přístroj, který by napájel zařízení vojáka z akumulátorů s desetinou hmotnosti a za cenu zlomku z těch existujících sta dolarů. Z původních osmnácti společností, které se chopily Nowakovy výzvy, zbyly dnes jen dvě: UltraCell se sídlem v kalifornském městě Livermore a Adaptive Materials z michiganského Ann Arboru. Jejich řešením jsou malé, bytelné palivové články, které mohou napájet soubor mobilních přístrojů vojáka celý týden s nějakými čtyřmi litry metanolu nebo propanu. Verze palivových článků vhodné do boje budou k dispozici ještě letos. Úřad DARPA se domnívá, že pro armádu tento výsledek mění hru – podobně jako potenciální posun na automobilovém trhu od benzinových aut k hybridním nebo elektrickým vozům. Před palivovými články, „když byl člověk v Afghánistánu a měl akumulátor, musel v zásadě jet do jiné země, aby si jej nechal znovu nabít“, říká Nowak, nyní již v důchodu. Jednou by z toho mohli mít užitek také američtí spotřebitelé a americké podniky. Obě společnosti testují modely pro americký komerční trh. První cíle – městská policie a výrobci rekreačních vozidel. Je dobře známé velké úsilí vytvořit životaschopnou budoucnost s alternativní energií, jež vyvíjí Detroit, nadnárodní společnosti, jako je IBM a BP, a nové firmy v Silicon Valley V této oblasti je však ještě jeden důležitý hráč – armáda USA a zejména DARPA. Tento úřad vznikl na vrcholu studené války na podporu amerických vojenských technologií – poté, co Sovětský svaz vypustil umělou družici – „sputnik“. A má dlouhou historii zavádění novinek. Nejznámější je, že výzkumníci úřadu poprvé spojili dohromady na počátku šedesátých let počítače na čtyřech místech, čímž vznikl ARPANET – počítačová síť pro badatele, která se stala jádrem toho, z čeho časem vznikl internet. Další výrazné posuny pomohly na cestě ke komerčnímu vývoji polovodičů, GPS a Unixu, široce používanému počítačovému operačnímu systému. Došlo i k některým vážným omylům včetně mechanických slonů na přepravu jednotek vietnamskými džunglemi či nedomyšleného vyhledávání lidí nadaných paranormálními schopnostmi. Celkově se však DARPA velmi osvědčila při přenášení nápadů z laboratoře do reálného světa.
Může teď DARPA dosáhnout dvojnásobného úspěchu změnou způsobu, jímž vojenský a civilní svět vyrábí a spotřebovává energii? Nejdůležitějším cílem úřadu je zvýšit sílu branné moci USA. Proto tento úřad se sídlem ve virginském Arlingtonu věnuje zhruba sto milionů z ročního rozpočtu tří miliard dolarů alternativní energii. Americké vojenské síly rozmístěné v Afghánistánu a Iráku jsou ve spotřebě energie nenasytné. Následkem toho se staly nebezpečně závislými na dlouhých, drahých a zranitelných konvojích tankerů s motorovou naftou. V květnové zprávě Vojenského poradního výboru (MAB) se píše, že pro přepravu a střežení paliva – většinou k pohonu generátorů pro klimatizaci, laptopů a dalších zařízení na amerických základnách a stanovištích – se používá více vozidel než ve vlastním boji. Započítají-li se výlohy na konvoje a hlídky, náklady na galon paliva (galon je 3,785 litru – pozn. red.) se mohou pohybovat od patnácti do několika set dolarů, uvádí stejná zpráva. Armáda si proto stanovila cíl významně snížit spotřebu paliva. Dle tohoto plánu by se dodávky paliva a zásob brigádám o pěti tisících mužích měly omezit a namísto současných intervalů několika dnů provádět jen jednou měsíčně.
DARPA se popisuje jako líheň nejistých technologií, jež jsou téměř pro kohokoli příliš riskantní, aby se jimi zabýval. Její práce spočívá v zadávání úkolů pro společnosti, které jsou natolik vytrvalé, že jsou schopné plnit tvrdé nároky. DARPA od dodavatelů obvykle vyžaduje řešení, která současnou technologii převyšují o několik řádů. Společnostem – od nově založených až po IBM – i špičkovým univerzitám za splnění cíle platí. DARPA navíc, aniž by ukládala přísné požadavky reportování, do práce výzkumníků nijak nezasahuje. Kromě toho, že DARPA podnítila vývoj palivových článků velikosti dlaně, uzavřela kontrakty se společnostmi na miniaturizaci solárních článků. Ty by měly nahradit generátory. V současnosti chce vyvinout levné palivo pro dieselové motory a trysková letadla z mořských řas, které by se mohly pěstovat v bitevní zóně. Cílem všech tří programů je urychlit výrobu jakéhokoli nového výrobku soukromými společnostmi, od nichž by jej armáda mohla nakupovat. Úřadu rozhodně nechybí ambicióznost – například jeho program solárních panelů. Současná technologie přeměňuje na elektřinu jen asi dvacet procent slunečního záření, jež dopadá na čtvereční metr silikonových panelů. Společnost DuPont a Delawarská univerzita společně s úřadem DARPA podepsaly kontrakt v hodnotě zhruba sto milionů dolarů na zvýšení účinnosti na 40 procent za přijatelnou cenu. Záměrem je zachytávat sluneční záření, které by normálně dopadalo na celý solární panel, a koncentrovat je do článku přibližně o velikosti nehtu. Určitý počet takových miniaturizovaných článků by byl rozložen na panelu, který by se mohl skládat a nosit do boje a pokrýval by spotřebu elektřiny šesti až dvanácti vojáků. „Je to smělý cíl,“ přiznává Brian Pierce, který řídí tento program úřadu. Výrobce solárních článků SolFocus z kalifornského Mountain View pracuje na podobné technologii pro civilní aplikace. Jeho cílem však je mnohem skromnější zvýšení účinnosti. DARPA chce, aby cena nového panelu nepřevyšovala 1500 dolarů. Funkční model panelu a článků, který nedávno vyvinula společnost Dupot, však přijde na víc než patnáct tisíc dolarů. Dan Laubacher, manažer tohoto projektu ve společnosti DuPont, říká, že uplynou ještě nejméně dva roky, než systém bude možné dodat armádě. Při urychlení výroby by však konečná cena dle něho „mohla být nižší“ než 1500 dolarů, jež jsou cílem úřadu. Časem, až se náklady sníží, společnost DuPont doufá, že tyto panely bude prodávat energetickým podnikům.
Snahy inspirované úřadem DARPA by proměnily armádu. Nakolik by úřad mohl proměnit komerční průmysl alternativní energie, je však věcí diskuse. Někteří lidé v Silicon Valley angažovanost úřadu vítají. Vinod Khosla, spoluzakladatel společnosti Sun Microsystems a jeden z nejaktivnějších investorů rizikového kapitálu do alternativní energie v Silicon Valley, upozorňuje, že soukromá ani veřejná sféra neudělaly v alternativní energii definitivní průlom. „Nikdo nezná správnou odpověď. Tudíž čím více, tím veseleji,“ tvrdí. V této souvislosti „je schopnost úřadu DARPA volit dlouhodobý přístup k výzkumu pozitivní“.
Někteří lidé však prohlašují, že alternativní energie se nepodobá žádným snahám úřadu DARPA v minulosti, kdy měl obrovský vliv. Když například pečoval o rodící se internet, byl v této oblasti sám. V současnosti zkoumají technologii solárních panelů, provádějí pokročilý výzkum akumulátorů a experimentují s biopalivy na bázi mořských řas stovky společností. Je to rovněž globální záležitost, v níž v klíčových oblastech už je v čele Japonsko, Německo a Čína.
Jiní lidé tvrdí, že cíle úřadu mohou být nerealistické. DARPA chce snížit současnou cenu paliva na bázi mořských řas z 20 až 30 dolarů na tři za galon. V lednu přiřkl úřad dvěma společnostem kontrakty v hodnotě zhruba 34,8 milionu dolarů na výrobu leteckého paliva za tři dolary za galon z mořských řas. Konkurenty jsou firmy General Atomics, známá jako výrobce bezpilotního letadla Predator, a Science Applications International. Dostaly na to tři roky. Někteří lidé pochybují, že tyto firmy – nebo i jiné – mohou tohoto cíle dosáhnout. Chris Somerville, ředitel Institutu pro energetické biovědy na Kalifornské univerzitě v Berkeley, se výslovně vyhnul investicím do paliva na bázi mořských řas, protože jeho tým nevěří, že by se cena snížila pod deset dolarů za galon. „Jsme skeptičtí, že to bude možné,“ poznamenává Somerville k cíli tří dolarů za galon. Odpověď úřadu DARPA, jak ji vyjádřil Nowak, je jednoduchá: „Chce-li člověk změnit svět,“ říká, „dává si laťku vysoko.“

Box s. 34:
Roznětka inovací v energetice Do nové civilní verze úřadu DARPA proudí návrhy

Elise Craig
Celá léta hráči v oblasti vědecké politiky velmi záviděli úřadu DARPA. Tento orgán amerického ministerstva obrany dlouho financoval průlomový výzkum považovaný za příliš riskantnío, aby se jím zabýval jen průmysl. Proč tedy nevytvořit civilní verzi pro nastartování technologií, jež mají zásadní význam pro americkou konkurenceschopnost? Jedním z nadšených stoupenců byl vědec Steven Chu. V roce 2007 se mu podařilo přimět Kongres, aby schválil organizaci podobnou úřadu DARPA pro poslední velmi zajímavou oblast výzkumu – energii -, ačkoli Kongres tehdy na ni nedal žádné peníze. Když se však Chu stal ministrem energetiky v kabinetu prezidenta Obamy, konečně v březnu zahájil činnost úřad ARPA-E (Advanced Research Projects Agency-Energy) se čtyřmi sty miliony dolarů ze stimulačního balíku. Rodící se úřad, který sídlí na ministerstvu energetiky, zatím nemá ředitele ani stálé pracovníky. To mu však nezabránilo usilovat o výzkumné návrhy. Zaplavily jej tisíce žádostí s nápady od superúčinných solárních článků až po nové akumulátorové materiály. Například firma LiveFuels z kalifornského San Carlosu žádá několik milionů dolarů na vývoj postupu k pěstování mořských řas pro pohonné látky v Mexickém zálivu. Profesor energetiky Daniel G. Nocera z Massachusettského technologického institutu poslal žádost týkající se projektu štěpení vody na vodík a kyslík s využitím slunečního záření a katalyzátoru. Získávaný vodík by mohl být využíván k výrobě elektřiny.
Přívrženci tvrdí, že peníze úřadu ARPA-E pomohou technologiím překlenout propast mezi základním výzkumem a komerčním vývojem. „Zaplňuje to důležitou mezeru ve výzkumu a vývoji,“ prohlašuje Rafe Pomerance, prezident neziskové organizace Clean Air-Cool Planet. Soukromá sféra už do čistých energetických technologií investuje miliony dolarů, ale společnosti mají tendenci sázet na věci s vysokou pravděpodobností úspěchu, upozorňuje investor rizikového kapitálu John Denniston, společník ve firmě Kleiner Perkins Caufield & Byers. Vládá může podstupovat větší riziko. „Pokud se do toho nepustí vláda, pak se to v USA neudělá,“ míní Denniston. Navíc, jak říká Nocera, výzkumníci a nové společnosti se často raději vyhýbají tlaku na relativně rychlou návratnost, který přináší rizikový kapitál. Ministerstvo energetiky vkládá do nového úřadu velké naděje. Peníze úřadu ARPA-E „by nás mohly přivést na cestu k budoucnosti s čistou energetikou,“ uvádí Steven E. Koonin, náměstek ministra energetiky pro vědu.
Bude ARPA-E dobře fungovat? „Neexistuje žádná záruka,“ varuje Jane A. Alexanderová, bývalá zástupkyně ředitele úřadu DARPA, která řídila projekt Clean Air-Cool Planet týkající se nového úřadu. Bývalý personální šéf výboru Sněmovny reprezentantů pro vědu a techniku David Goldston se obává, že poslání úřadu je příliš neurčité a že tlak Kongresu na rychlé výsledky jej může odvést od nejodvážnějšího výzkumu. Klíčový význam bude mít restrukturalizace programu, aby nepodléhal typické vládní výzkumné kultuře a odměňoval podstupování rizika. První projekty byly zadané teprve koncem července, a proto je na hodnocení efektivnosti úřadu ARPA-E příliš brzy. Kritici, kteří návrhy viděli, jsou však ohromení. „Jsou náramně dobré,“ přiznává jeden skeptik.

Popisek s. 34:
Ministr energetiky Chu vkládá velké naděje do úřadu ARPA-E

Box s. 36:
Velké hity Darpy
Úřad pro pokročilé výzkumné obranné projekty DARPA (Defense Advanced Research Projects Agency) pomáhá rozvíjet vojenskou technologii. Většina jeho výzkumu však podpořila velké pokroky i v komerčních oblastech.

GPS
V roce 1960 DARPA spolufinancovala původní satelity používané pro GPS. V osmdesátých letech její výzkum pomohl miniaturizovat přijímače GPS, které se staly přenosnými a dost levnými pro použití všude – automobily počínaje a mobilními telefony konče.

Počítačová myš
Výzkumník Douglas Engelbart sponzorovaný úřadem vynalezl toto v současnosti všudypřítomné zařízení v roce 1964. Původní model byl ze dřeva a měl jedno tlačítko.

Internet
DARPA vyvinula vojenskou síť ARPANET, z níž později vznikl internet. Tato síť, spuštěná v roce 1969 se čtyřmi spojenými místy, časem propojila univerzity a skupiny expertů. Až byla v polovině devadesátých let obchodně využita jako mezinárodní síť.

Unix
V šedesátých letech úřad financoval další rozvoj počítačového operačního systému známého jako UNIX. Ten dodnes široce využívají společnosti Hewlett-Packard, IBM, Sun Microsystems a další.

Paralelní výpočty
V devadesátých letech DARPA financovala výzkum technologie, která rozkládá složité problémy na části a řeší je souběžně. V současnosti se běžně používá pro značně náročné počítačové výpočty.

Pramen: DARPA, BusinessWeek

Copyrighted 2009 by The McGraw-Hill Companies, Inc BusinessWeek

PŘEKLAD: Jiří Kasl

Mohlo by vás zajímat

  • Majitel textilky Juta a senátor Hlavatý: V Senátu by…

  • Jan Hawelka: kavárenská hvězda z Mostu

  • Aleš Kučera: Chvíli potrvá, než se lidé naučí se státem…

  • Ondřej Kania: Otevřeme další dvě školy

  • Martin Burda: Bankám v Česku ujíždí vlak

  • Mnislav Zelený Atapana: Přítel amazonských indiánů

  • Jan Bílý: Nebuď uštvaný manažer. Buď král!

  • Jaroslav Žlábek: Na jedno nabití ujedeme 1000 kilometrů

  • Daniel Stein Kubín: Slova jsou jen slova, surf a poušť…

Hry pro příležitostné hráče