โครงการHigh Performance Computing for Energy Innovation ( HPC4EI ) เป็น โครงการริเริ่ม ของกระทรวงพลังงานสหรัฐฯ (DOE) ที่ใช้ประโยชน์จาก ทรัพยากร ซูเปอร์คอมพิวเตอร์จากห้องปฏิบัติการแห่งชาติของ DOE เพื่อสนับสนุนความร่วมมือกับภาคอุตสาหกรรมในการพัฒนาการผลิตที่มีประสิทธิภาพด้านพลังงาน การพัฒนาวัสดุ และเทคโนโลยีลดการปล่อยคาร์บอน^{[ 1 ] [ 2 ] [ 3 ]}โครงการนี้เปิดตัวในปี 2015 และทำหน้าที่เป็นโครงการหลักสำหรับสองโครงการย่อยที่สำคัญ ได้แก่ High Performance Computing for Manufacturing (HPC4Mfg) และ High Performance Computing for Materials (HPC4Mtls) ^{[ 1 ] [ 4 ] [ 5 ]}โครงการนี้มีเป้าหมายเพื่อลดการปล่อยมลพิษทางอุตสาหกรรม เพิ่มประสิทธิภาพการใช้พลังงาน และเร่งนวัตกรรมพลังงานสะอาดโดยการให้เข้าถึงเครื่องมือการสร้างแบบจำลอง การจำลอง และการวิเคราะห์ข้อมูลขั้นสูง^{[ 2 ] [ 6 ] [ 7 ]}

HPC4EI ก่อตั้งขึ้นเพื่อเชื่อมช่องว่างระหว่างความต้องการของอุตสาหกรรมและความสามารถในการประมวลผลประสิทธิภาพสูง (HPC) ของ DOE ทำให้ผู้ผลิตขนาดเล็กและขนาดกลางสามารถรับมือกับความท้าทายที่ซับซ้อนได้โดยไม่ต้องลงทุนล่วงหน้าจำนวนมากในโครงสร้างพื้นฐานด้านการประมวลผล^{[ 1 ] [ 8 ]} โครงการริเริ่มนี้ บริหารจัดการโดยห้องปฏิบัติการแห่งชาติลอว์เรนซ์ลิเวอร์มอร์ (LLNL) ในนามของสำนักงานประสิทธิภาพพลังงานและพลังงานหมุนเวียน (EERE) และสำนักงานพลังงานฟอสซิลและการจัดการคาร์บอน (FECM) ของ DOE โดยได้ให้ทุนสนับสนุนโครงการมากกว่า 169 โครงการ รวมเป็นเงินกว่า 50 ล้านดอลลาร์สหรัฐ ณ ปี 2024 ^{[ 9 ] [ 10 ] [ 11 ] [ 12 ]}

โปรแกรมนี้ดำเนินการขอรับข้อเสนอโครงการความร่วมมือปีละสองครั้ง (ฤดูใบไม้ผลิและฤดูใบไม้ร่วง) โดยพันธมิตรในอุตสาหกรรมจะสนับสนุนค่าใช้จ่ายอย่างน้อย 20% ผ่านทรัพยากรที่ไม่ใช่เงินสด^{[ 13 ] [ 4 ] [ 14 ] [ 15 ]}โดยทั่วไปโครงการจะมีระยะเวลา 12–18 เดือน และใช้ซูเปอร์คอมพิวเตอร์ในห้องปฏิบัติการต่างๆ เช่นArgonne , Oak Ridge และSandia ^{[ 6 ] [ 16 ] [ 17 ] [ 18 ]}

HPC4EI ประกอบด้วยโปรแกรมย่อยที่เน้นเฉพาะด้านสองโปรแกรม ได้แก่:

• การประมวลผลประสิทธิภาพสูงสำหรับการผลิต (HPC4Mfg) : โครงการย่อยนี้ได้รับทุนสนับสนุนหลักจากสำนักงานเทคโนโลยีวัสดุและการผลิตขั้นสูง (AMMTO) และสำนักงานประสิทธิภาพอุตสาหกรรมและการลดคาร์บอน (IEDO) ของ EERE โดยมีเป้าหมายเพื่อปรับปรุงกระบวนการผลิต การใช้พลังงานตลอดวงจรชีวิต และประสิทธิภาพของเทคโนโลยีการแปลง/จัดเก็บพลังงาน^{[ 1 ] [ 19 ] [ 20 ]}โดยสนับสนุนโครงการในภาคส่วนต่างๆ เช่นการบินและอวกาศและการผลิตพลังงานสะอาด^{[ 21 ] [ 22 ]}

• การประมวลผลประสิทธิภาพสูงสำหรับวัสดุ (HPC4Mtls) : โครงการย่อยนี้ได้รับการสนับสนุนโดย FECM โดยใช้ HPC เพื่อเสริมสร้างความแข็งแกร่งของห่วงโซ่อุปทานวัสดุภายในประเทศสำหรับการใช้งานด้านพลังงาน เช่นการดักจับคาร์บอนไฮโดรเจนสะอาดและลดต้นทุนวัสดุ^{[ 14 ] [ 23 ]}

HPC4EI ได้ให้การสนับสนุนโครงการริเริ่มที่หลากหลาย รวมถึง:

• ความร่วมมือในปี 2023 ระหว่างLLNLและAllegheny Technologies Incorporated (ATI) เพื่อพัฒนา "ดิจิทัลทวิน" สำหรับการผลิตชิ้นส่วนอากาศยาน โดยปรับกระบวนการให้ใกล้เคียงกับรูปร่างสุดท้ายเพื่อลดของเสียและการใช้พลังงาน^{[ 24 ] [ 25 ]}
• รางวัล FY22 รวมมูลค่า 3.9 ล้านดอลลาร์สหรัฐ สำหรับ 13 โครงการที่มุ่งเน้นการลดคาร์บอนและส่งเสริมความมีชีวิตชีวาของภาคการผลิต^{[ 2 ] [ 26 ] [ 27 ] [ 28 ]}
• เงินทุน 4 ล้านดอลลาร์สหรัฐในปี 2024 สำหรับ 10 โครงการ รวมถึง ความพยายามที่นำโดย LLNLในการดักจับคาร์บอนและการลด CO2 คาดว่าจะประหยัดพลังงานได้ 25 ล้านกิกะจูลต่อปีและลดการปล่อยCO2 86 ล้าน ตัน^{[ 29 ] [ 30 ] [ 31 ]}

โปรแกรมนี้ได้ผลักดันนวัตกรรมด้านประสิทธิภาพการใช้พลังงาน โดยมีโครงการต่างๆ ที่ห้องปฏิบัติการ เช่นArgonneเร่งการพัฒนาเทคโนโลยีพลังงานสะอาด^{[ 32 ]}

HPC4EI จัดการประชุมเชิงปฏิบัติการประจำปีเพื่อส่งเสริมความร่วมมือ เช่น งานในเดือนสิงหาคม 2024 ที่ LLNL เพื่อทบทวนการดำเนินงานและสำรวจการประยุกต์ใช้ HPC ในการผลิต^{[ 33 ]}การประชุมเชิงปฏิบัติการก่อนหน้านี้ เช่น การประชุมในเดือนตุลาคม 2023 ได้รวบรวมข้อเสนอแนะจากผู้มีส่วนได้ส่วนเสียเพื่อปรับปรุงกลยุทธ์ของโครงการ^{[ 34 ]}มีการจัดสัมมนาออนไลน์พร้อมข้อมูลประกอบการขอรับทุนเพื่อเป็นแนวทางแก่ผู้สมัคร^{[ 35 ]}

• การประมวลผลประสิทธิภาพสูง
• กระทรวงพลังงานแห่งสหรัฐอเมริกา
• ห้องปฏิบัติการแห่งชาติลอว์เรนซ์ลิเวอร์มอร์
• พลังงานสะอาด