Где можно найти лазеры, электрогитары и стеллажи с новейшими аккумуляторами в одном гигантском зале? На этой неделе ответ был один — на Саммите по энергетическим инновациям ARPA-E 2025, который прошел недалеко от Вашингтона, округ Колумбия.
Энергетические инновации могут принимать самые разные формы, и разнообразие научных исследований было представлено на этом саммите в полной мере. ARPA-E, являясь частью Министерства энергетики США, финансирует исследовательские проекты с высоким риском и потенциально высокой отдачей. Саммит собирает вместе как проекты, получившие финансирование агентства, так и инвесторов, политиков и журналистов.
На огромной выставочной площадке в рамках конференции были представлены сотни проектов с демонстрациями и результатами исследований. Вот четыре самых интересных инновации, на которые обратило внимание издание *MIT Technology Review*, находясь на месте.
Сталь, выплавленная с помощью лазеров
Стартап Limelight Steel разработал процесс производства железа, основного компонента стали, используя лазеры для нагрева железной руды до сверхвысоких температур.
На сегодняшний день производство стали обеспечивает около 8% мировых выбросов парниковых газов. Частично это связано с тем, что большая часть стали по-прежнему производится с использованием доменных печей, которые требуют сжигания угля для достижения высоких температур, необходимых для запуска требуемых химических реакций.
Вместо этого Limelight направляет лазерный луч на железную руду, нагревая ее до температур свыше 1600 °C. Расплавленное железо затем можно отделить от примесей, а полученный металл направить на существующие процессы для производства стали.
Компания создала небольшую демонстрационную систему с лазерной мощностью около 1,5 киловатта, способную переработать от 10 до 20 граммов руды. Вся система состоит из 16 лазерных массивов, каждый из которых размером не больше почтовой марки.
Компоненты демонстрационной системы коммерчески доступны; этот тип лазеров обычно используется в проекторах. По словам соучредителя и технического директора компании Энди Чжао, стартап выиграл от многолетнего прогресса в телекоммуникационной отрасли, который помог снизить стоимость лазеров.
Следующий шаг — создание системы большего масштаба, которая будет использовать мощность 150 киловатт и сможет производить до 100 тонн стали в год.
Камни, способные производить топливо
Глыбы породы на стенде Массачусетского технологического института (MIT) могут показаться не слишком высокотехнологичными, но однажды они могут помочь в производстве топлива и химических веществ.
Основной темой обсуждения на саммите ARPA-E стал «геологический водород» — существует огромный интерес к поиску подземных залежей этого газа, который может использоваться как топливо в широком спектре отраслей, включая транспорт и тяжелую промышленность.
В прошлом году ARPA-E профинансировало несколько проектов по этой теме, включая один, реализуемый в лаборатории Ивнетема Абате в MIT. Абате — один из исследователей, которые стремятся не просто искать водород, а фактически использовать условия недр для его производства. Ранее в этом году его команда опубликовала исследование, показывающее, что с помощью катализаторов и условий, типичных для подповерхностных слоев, ученые могут производить водород, а также другие химикаты, такие как аммиак. Абате стал соучредителем дочерней компании Addis Energy для коммерциализации этого исследования, которая с тех пор также получила финансирование от ARPA-E.
Все камни на столе, от куска темного, твердого базальта до более мягкого талька, могут быть использованы для производства этих химикатов.
Электрогитара на нитридных магнитах из железа
Звуки музыки доносились от стенда Niron Magnetics через соседние проходы. Проходящие мимо люди останавливались, чтобы поиграть на демонстрационной электрогитаре, оснащенной магнитами компании.
Большинство современных мощных магнитов содержат неодим — спрос на которые резко возрастет в ближайшие годы, особенно с учетом того, что мир строит больше электромобилей и ветряных турбин. Поставки могут стать дефицитными, а геополитическая ситуация осложняется тем, что большая часть запасов поступает из Китая.
Niron разрабатывает новые магниты, не содержащие редкоземельных металлов. Технология Niron основана на более распространенных материалах: азоте и железе.
Гитара — это демонстрационный продукт. Сегодня магниты в электрогитарах обычно содержат сплавы на основе алюминия, никеля и кобальта, которые помогают преобразовывать вибрации стальных струн в электрический сигнал, передаваемый через усилитель. Niron использовала свои магниты на основе нитрида железа. (Посмотреть фотографии гитары с прошлогоднего мероприятия можно здесь.)
В конце 2024 года Niron открыла пилотное коммерческое производство мощностью 10 тонн магнитов в год. С момента нашего последнего материала о Niron в начале 2024 года компания объявила о планах строительства полномасштабного завода, который после выхода на полную мощность будет производить около 1500 тонн магнитов в год.
Батареи для питания высокопроизводительных дата-центров
Растущее потребление энергии для ИИ и дата-центров также стало горячей темой саммита, а серверные стойки, демонстрирующие технологии для этого сектора, занимали место на выставочном полу. Одно из представленных устройств, напичканное батареями, привлекло мое внимание — это была разработка Natron Energy.
Компания производит натрий-ионные аккумуляторы, призванные удовлетворить потребности дата-центров в электроэнергии.
Потребление энергии в дата-центрах может быть крайне переменным, и по мере роста их общих потребностей эти колебания могут начать влиять на энергосеть. Соучредитель и технический директор Natron Колин Уэсселлс отмечает, что натрий-ионные аккумуляторы Natron могут быть установлены на этих объектах для сглаживания самых больших пиков, позволяя вычислительному оборудованию работать на полную мощность, не перегружая при этом общую сеть.
Натрий-ионные батареи являются более дешевой альтернативой литиевым химическим составам. Они также производятся без лития, кобальта и никеля — материалов, производство или переработка которых ограничены. Мы уже видим некоторые варианты натрий-ионных аккумуляторов, появляющиеся в электромобилях в Китае.
В прошлом году Natron запустила производственную линию в Мичигане, а компания планирует открыть завод стоимостью 1,4 миллиарда долларов в Северной Каролине.
