能源高階研究計劃署 (ARPA-E) 以三年為一個週期運作：資助的專案有三年時間來證明其價值——或沒有價值。幫助資助諸如“植物工程替代石油”(PETRO) 或“交通運輸用電能儲存電池”(BEEST) 等專案的專案主管有三年時間來指導研究。在擔任 ARPA-E 創始主任三年後，機械工程師 阿倫·馬宗達 宣佈他將於 6 月卸任。
能源部長 朱棣文 在宣佈這一意外變動的電子郵件中寫道：“在阿倫的領導下，我們看到 ARPA-E 從一個初出茅廬的專案成長為創新和能源研究的領先機構。阿倫對我、對部門、對政府來說都是寶貴的資源——我們會想念他的領導。”
馬宗達領導該機構追求朱棣文部長所稱的“第二次工業革命，一場為發達和發展中世界提供其想要和需要的能源的革命，但它可以是清潔能源”，監督了大約 12 個專案領域 180 多個專案超過 5 億美元的資金。他甚至幫助設計了像 PETRO 這樣的專案縮寫。
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ARPA-E 以五角大樓成功的國防高階研究計劃署 (DARPA) 為模型，但專注於開發廉價且具有重大影響的能源技術，它已經看到其最成功的專案獲得 2 億美元的額外私人投資。“從價值上來說，從效果上來說，很難找到比 ARPA-E 更有效的政府行為了，”聯邦快遞主席弗雷德·史密斯在該機構最近的會議上表示。
大眾科學 在該機構 3 月份的第三屆年會上與馬宗達討論了 ARPA-E 及其未來。
[以下是對話的編輯版文字記錄。]
ARPA-E 最近宣佈了一些成功案例，例如一種新的、能量密度更高的高能量密度鋰離子電池。隨著這些技術開花結果或失敗，您如何重新評估您的專案？
在我們與專案簽訂的合作協議中，有最初的里程碑。在我們啟動任何專案之前，甚至在合同簽署之前，我們會協商技術里程碑，在[Envia 電池] 的案例中，這包括能量密度和迴圈壽命。對於像 Envia 這樣的成功案例，它們可能需要籌集一些私人部門的資金，它們正在這樣做。例如，通用汽車正在投資該技術。它們將需要更多資金來建立製造工廠。最終，這是一個商業命題。我不知道它們具體在做什麼。它們不必與我們分享。我希望看到它們開始運作。
它如何與能源部 (DoE) 的其他部門合作？您有時會移交專案嗎？
能源部有應用能源專案。一些技術需要更長的時間才能讓私營部門介入。在一般情況下，應用能源專案有助於將接力棒傳遞到私營部門介入的程度。
到目前為止，失敗的情況如何？
我們協商技術里程碑，如果專案無法在很大程度上達到其里程碑——如果這個想法根本行不通——我們首先會捲起袖子，作為科學家和工程師，嘗試幫助它們。專案主管會說：“嘿，你有什麼想法可以幫助這些人嗎？”我會閱讀論文並嘗試提供幫助。這是一個持續五六個月的完整過程。
但有些想法就是行不通。聽起來像個好主意，但除非你嘗試過，否則你永遠不會知道。當這些想法行不通，並且我們知道這是一個死衚衕時，我們會中止該專案。不要繼續把錢投到你明知道行不通的地方。中止該專案，把省下來的錢投入到實際可行的專案上。這是對納稅人資金最好的管理。
美國目前是否害怕失敗？我們需要承擔更多風險嗎？
問題是：作為聯邦政府機構，我們的角色是[投資]那些對私營部門來說風險太大的領域——進行可能不會成功的研究。如果這些專案 100% 都成功了，那我們就沒有做好自己的工作。私營部門應該做這些。我們的工作是進行研究。我們所做的是轉化科學並應用它。這是每個人都應該理解的事情。如果聯邦政府不支援研究，那麼我們就遇到了問題。
當你進行研究時，根據定義有些事情行不通。這些是本壘打的想法，當你試圖打出本壘打時。如果你每次擊球都打出本壘打，我很想見見那個棒球運動員。你不會的。其中一些你將會錯過，但這就是研究的意義所在。
我不稱它們為失敗，我稱它們為學習的機會。因此，這些人可以帶著更好的想法再次回來。這就是美國人一直以來的做事方式。你認為愛迪生第一次就把一切都做對了嗎？我對此表示懷疑。你認為萊特兄弟第一次或甚至前十次就把事情做對了嗎？沒有。最終他們做對了。但他們錯過了幾次。
你如何在打出本壘打的目標和打出安打的現實之間取得平衡？
我們當然不是追求安打，我們不是追求漸進式的進步。我們已經非常明確地表示，如果你看看[我們的提案徵集]，你會看到什麼是漸進式的，什麼不是。我們顯然是在追求本壘打。現在，我能聲稱我已經打出了本壘打嗎？這還需要幾年才能知道，但我擊出的或我們正在擊出的球的軌跡看起來像是一個本壘打。我現在只能這麼說。
但是，例如，你們有一個新的天然氣專案，而這當然不是一種有風險的燃料。為什麼我們需要在天然氣方面取得突破？
我可以告訴你為什麼。例如，如果你要將天然氣用於輕型車輛（乘用車），那麼要建立類似於每個街角的加油站的壓縮天然氣基礎設施，成本非常高昂。它將花費你數千億美元。可能有更好的方法來實現它。
更好的方法是看看你是否可以進行家庭加油，因為天然氣可以到達你的家。為了在四到五年內收回成本，這種技術今天並不存在。這需要一個突破。如果你能降低輕型車輛的天然氣運輸成本，以便你可以在家加油，那麼它在大眾市場的採用肯定會存在。如果它在四年或五年內可以收回成本，我認為很多人會考慮購買天然氣汽車。這就是我們正在努力做的事情。
但天然氣汽車已經存在。
當然，[對於]許多長途運輸公司。納威司達宣佈它將生產[液化天然氣或 LNG]卡車。我曾在長灘港，我們看到了那裡的 LNG 卡車。清潔能源燃料公司正在為 LNG 鋪設基礎設施，並將其每 200 英里沿主要運輸線路鋪設。這太棒了。它們的成本將在幾年內收回，卡車司機的成本也將在幾年內收回，因為它們每年行駛 10 萬英里。
但對於輕型車輛（乘用車）來說，情況並非如此，這就是差距所在。像那樣在各處建立基礎設施非常昂貴。因此，家庭加油是一種長期的嘗試，而且有風險。如果有人能想出一種可以做到這一點的技術，我認為它可能對我們的交通運輸部門產生重大影響。如果你大量採用天然氣汽車，它可以顯著減少石油進口。
幾年前也提出了關於氫燃料電池汽車的類似建議，當然，氫氣可以由天然氣製成。那麼為什麼不使用氫氣呢？
情況是一樣的。人們總是談論儲存氫氣。儲存氫氣的最好方法是儲存在碳氫化合物中。在天然氣中，對於每一個碳原子，你有四個氫原子。這是一種氫燃料。即使你做了一個基於氫的裝置，我認為這是值得考慮的，問題是：氫氣來自哪裡？它來自天然氣。那麼，為什麼不直接使用天然氣呢？
現在天然氣正流行。五年前，我們迷戀於氫經濟，五年後，也許我們會回到核能。我們如何實施一種持續一致的方法來解決能源問題？
我們必須明確我們所說的氫經濟是什麼意思。如果你談論氫氣來自哪裡，它可以來自天然氣，它可以來自核能。它可以直接用於發動機，也可以用於燃料電池。氫氣的一個優點是，如果你使用燃料電池，整個系統的效率可能會非常高。這是一個巨大的優勢。你可以使用質子交換膜燃料電池。你不需要高溫。
天然氣和燃料電池的挑戰在於你必須使用固體氧化物燃料電池。[對於]固體氧化物燃料電池，你必須達到高溫，而且運輸部門還有其他問題。我認為燃料電池是運輸的可行選擇。能源部正在[其能源效率和可再生能源部門]進行[研究和開發]，而 ARPA-E 非常支援這一點。我們需要進行研發，降低成本並提供這種選擇。我們的工作是為國家提供選擇。我們的工作不是決定企業應該做什麼，那是企業的角色。政府的作用是提供選擇和創造競爭。這就是我們正在努力做的事情。
那麼藻類呢？聯邦政府在藻類研究方面有著漫長而痛苦的歷史，但目前又重新投入到這項研究中。
在生物燃料領域，你必須採取多元化的方法。最初是從玉米生產乙醇——這很好。現在人們在談論纖維素。甚至在此之前，就有甘蔗制乙醇——也很棒。然後是纖維素製糖，好吧，再製成乙醇，現在又發展到直接替代燃料。很好，這是另一種方法。它們都是植物性的。藻類直接制油，那是另一種方法。
我們正在採取一種全新的途徑，工程化改造像火炬松這樣的植物來生產石油。我們的另一種方法是“電燃料”，這是一種全新的技術。它甚至不使用植物。
問題是我們不確定哪種方法最好。這就是總統所說的：採取“多管齊下”的方法。在生物燃料領域，我們採取多元化方法，因為我們不知道哪種方法在成本和產量上能夠實現規模化，並能與石油基燃料競爭。歸根結底，我認為每個人的目標都是一樣的：減少石油進口。
比爾·蓋茨認為，核工業自 1970 年代以來沒有任何創新。在核能領域，是否存在 ARPA-E 式的突破性進展的空間？
我們對一切持開放態度。我們正在研究一切。我們之前考慮過核能。核能始終被認為是基本負荷（持續穩定輸出電力的發電廠型別），但是如果你可以儲存核熱，你就可以將其用作調峰（僅在需要電力時使用）。這與太陽能和風能相反，因為它們是間歇性的，人們希望太陽能和風能作為基本負荷。我們希望核能作為調峰，因為這樣可以獲得更高的收入。當需求高時，電價會上漲。這些是我們正在考慮的事情。
我們在能源部有一個核能專案，我們與他們密切合作，以確定ARPA-E可以在哪些領域提供價值。在這些領域，如果ARPA-E投入3000萬到4000萬美元（通常的專案規模），就能夠顯著推動該領域的發展。這正是我們希望看到的。我們正在探索這一點。因此，核能當然在我們的考慮範圍之內。
能源領域的一大問題是水——無論是核電站冷卻用水還是生物燃料生產用水。ARPA-E是否計劃在能源-水關係領域開展任何工作？
我們之前做過關於水和海水淡化的專案。但效果不佳。我們舉辦過一次關於水的研討會，但並沒有形成一個專案。我們正在積極尋找可能對水感興趣的人，以招募他們。我們有一位內部的ARPA-E研究員，他研究了水方面的機遇。所以，是的，我們對水非常感興趣，尤其是在ARPA-E可以真正推動某些領域發展的地方。
我們的工作方式是，我們聘請真正聰明、技術精湛的人才，他們既懂科學工程，又懂商業，能夠將科學轉化為技術再轉化為商業。我們賦予他們權力：去弄清楚最好的機會是什麼。如果你如此聰明，就去搞清楚。然後他們會告訴我們，並向我們解釋。這就是我們的工作方式。
ARPA-E的下一步是什麼？
我們正在組建一支強大的團隊。歸根結底，關鍵是人。我們正在招募技術領域的一些頂尖人才加入ARPA-E，為國家服務。
你現在有兩份工作。情況如何？
我用參議員[麗莎]·穆爾科斯基在我確認聽證會上使用的話來回答：每個人都想知道你什麼時候睡覺？我只能說到這裡。她可能說的是對的。
我猜你是在飛回加利福尼亞州伯克利（你的家人在那裡）的飛機上睡覺，僅此而已。
確實如此。飛機起飛前我就睡著了。當飛機降落在跑道上時，我就醒了。我儘量不在家時接電話或回覆電子郵件。
在ARPA-E，無論是專案負責人還是專案，都有一個為期三年的週期，然後離開。這對ARPA-E團隊的長期發展意味著什麼？
制定ARPA-E的法規中有一些靈活性。允許主管有一定的靈活性。你不想讓規則過於死板，因為這會造成專案中斷等等問題。法規中存在這種自由裁量權，我會在需要時使用它。但我認為ARPA-E內部有一個共識，即一旦你工作了三年，就應該離開。