Hän oli vedessä, kun loppiainen iski. Tietysti Annette von Jouanne oli aina vedessä, uinut järvissä ja uima-altaissa kasvaessaan Seattlessa ja ui etumatkaa vapaasti, kilpailukykyisesti lukion ja yliopiston tapaamisissa. Hänen kellarissaan on jopa kuntosali, jossa hän ja hänen miehensä (entinen Portugalin olympiajouttaja) ja heidän kolme lastaan ovat viettäneet paljon aikaa ... uida.
Tästä tarinasta
[×] SULJE
Katso aaltoenergiapoijujen prototyyppi ylös ja alas veden pinnalla, kun Oregonin osavaltion yliopiston tutkijat tutkivat sen tehoa
Video: Aaltoenergiapoijun käyttöönotto
Mutta joulukuussa 1995 hän oli bodysurffausta Havaijilla lomien aikana. Hän aloitti juuri työskennellessään sähkötekniikan apulaisprofessorina Oregonin osavaltion yliopistossa. Hän oli 26-vuotias ja halukas tekemään muutosta - löytääkseen tai parantamaan hyödyllistä energialähdettä, mieluiten sellaista, joka ei ollut niukkaa tai ohimenevää tai arvaamatonta tai likaista. Aurinko laski. Tuuli kuoli. Hän räpytti turvotuksissa.
"Kun aurinko laski, se iski minua: Voin ajaa aaltoja koko päivän ja yön, ympäri vuoden", sanoo von Jouanne. "Aaltovoima on aina olemassa. Se ei lopu koskaan. Aloin ajatella, että on oltava tapa valjastaa kaikki meren turvotuksen energia käytännöllisesti ja tehokkaasti, vastuullisella tavalla."
Nykyään von Jouanne on yksi vetovoimista nopeasti kasvavalla aaltoenergian kentällä - ja myös sen johtava kannattaja. Hän selittää jokaiselle kuuntelevalle, että toisin kuin tuuli ja aurinko, aaltoenergia on aina saatavilla. Jopa kun valtameri vaikuttaa rauhalliselta, turvotukset liikuttavat vettä ylös ja alas riittävästi sähkön tuottamiseksi. Ja laite kilowattien voiman tuottamiseksi aallolta voi olla paljon pienempi kuin mitä tarvitaan tuulen tai auringonpaisteen kilowattien valjastamiseksi, koska vesi on tiheää ja sen lähettämä energia on keskittynyt.
Kaikki tämä energia on tietysti tuhoavaa, ja vuosikymmenien haasteena on ollut rakentaa laite, joka kestää hirviöaaltoja ja tuulenpuhallusta, puhumattakaan syövyttävästä suolavesistä, merilevästä, kelluvista roskista ja uteliaista merinisäkkäistä. Laitteen on myös oltava tehokas ja vaativa vähän huoltoa.
Silti viehätys on vastustamaton. Kone, joka voisi valjastaa ehtymättömän, pilaantumattoman energialähteen ja jota voidaan käyttää taloudellisesti riittävästi tuottamaan merkittäviä määriä sähköä - se olisi ikäisten saavutus.
Insinöörit ovat rakentaneet kymmeniä koneita, joita kutsutaan aaltoenergian muuntimiksi, ja testanneet joitain pienessä mittakaavassa. Yhdysvalloissa aallot voisivat polttaa noin 6, 5 prosenttia nykyisestä sähköntarpeesta, kertoo Roger Bedard Electric Power Research Institute -laitoksesta, energiaajattelusta Palo Altossa, Kaliforniassa. Se vastaa energiaa 150 miljoonassa tynnyrissä öljyä - suunnilleen saman verran voimaa kuin kaikki yhdysvaltalaiset vesivoimalaitokset tuottavat - tarpeeksi 23 miljoonan tyypillisen amerikkalaisen kodin käyttämiseen. Voimakkaimpia aaltoja esiintyy länsirannikolla voimakkaiden länestä itään suuntautuvien globaalien tuulien vuoksi, joten Iso-Britannia, Portugali ja Yhdysvaltojen länsirannikko ovat alueita, joissa aaltoenergiaa kehitetään.
Uinnin lisäksi von Jouannen nuori intohimo oli oppia asioiden toimivuutta. Se alkoi pienistä laitteista. Herätyskello rikkoi. Hän auki takaosan, kiinnitti mekanismin ja laitti sen takaisin. Hän oli noin 8 vuotta vanha. "Se oli minulle niin jännittävää", hän sanoo. Hän siirtyi laskureihin ja sitten tietokoneeseen, jonka hän osti rahalla paperireittinsä kautta. Eräänä päivänä hän odotti vanhempiensa poistuvan talosta, jotta hän voisi irrottaa television ja koota sen uudelleen ennen heidän palaamistaan. (Von Jouanne varoittaa lapsia älkää tekemästä kuten hän teki: "on korkeajännitekomponentti.")
Kun hänen veljensä, jotka olivat kahdeksan ja kymmenen vuotta vanhemmat, tulivat kotiin yliopistotaukoille, hän ravittui heidän teknisiin oppikirjoihinsa. (Vanhempi sisko suoritti yritystutkintoa.) "Heitä lukemalla vahvistettiin, että kyllä, tämän haluan tehdä", hän muistelee.
Hän opiskeli sähkötekniikkaa perustutkintoaan Etelä-Illinoisin yliopistossa ja tohtorintutkintoaan Texas A&M -yliopistossa. Hän oli usein yksi harvoista luokan naisista. "En koskaan nähnyt itseni naisinsinööriksi", hän sanoo. "Näin itseni insinööriksi, joka yritti tehdä asioita paremmaksi maailmalle."
Oregonin osavaltion yliopistossa hän kertoi aallon heittämänsä loppuvuoden Alan Wallacelle, sähkötekniikan professorille, joka jakoi kiehtovansa valtameren voiman. "Aloimme sanoa, että on oltava tapa hyödyntää tätä energiaa", hän muistelee. He tutkivat tuolloin tuotettavia aaltoenergiamuuntajia ja etsivät vuosisatojen vanhoja patentteja supistuksille energian uuttamiseksi aalloista. Jotkut muistuttivat tuulimyllyjä, eläinsäkkejä tai laivan potkuria. Moderni näytti valtavalta. Kaikilla laitteilla oli yksi yhteinen ongelma: ne olivat liian monimutkaisia.
Otetaan esimerkiksi Pelamis-vaimentimen niminen laite, jota Pelamis Wave Power käytti äskettäin neljän kuukauden ajan Portugalin rannikolta. Se näyttää 500 jalkaa pitkä punainen käärme. Kun aallot kulkevat pituudeltaan, kone taipuu ylös ja alas. Taivutus pumppaa hydraulinestettä moottorin läpi, joka tuottaa sähköä. Tällaiset monimutkaiset koneet täytetään venttiileillä, suodattimilla, putkilla, letkuilla, kytkimillä, laakereilla, kytkimillä, mittarilla, mittarilla ja antureilla. Välivaiheet vähentävät tehokkuutta, ja jos yksi komponentti rikkoutuu, koko laite menee kaputiin.
Tutkittuaan kentän, von Jouanne sanoo: "Tiesin, että tarvitsimme yksinkertaisemman suunnittelun."
Von Jouannen laboratorio on nimetty vuonna 2006 kuolleen Wallacen muistoksi, mutta Wallace Energy Systems & Renewables Facility (WESRF) tunnetaan nimellä "We Surf". Syvälle siniselle siniselle harmaalle ja harmaalle aaltoilevalle seinämaalaukselle maalattu laboratorio on ollut tutkimuslaitos ja testauspaikka sellaisille innovatiivisille tuotteille kuin kokonaan sähköinen merivoimien alus, ilmatyynyalus ja Ford Escape Hybrid -moottori. Yhdessä nurkassa on korkea poiju, joka muistuttaa valtavaa kuparipohjaista akkua. Sen vieressä toinen poiju näyttää kahdelta hiihtosukselta, joiden välissä on lanka. Suunnittelut olivat von Jouannen varhaisimpia. "Läpimurtot syntyvät melkein aina epäonnistumisista", hän sanoo.
Hänen läpimurtonaan oli ajatella laitetta, jolla on vain kaksi pääkomponenttia. Uusimmissa prototyypeissä paksu kuparilangan kela on ensimmäisen komponentin sisällä, joka on kiinnitetty merenpohjaan. Toinen komponentti on magneetti, joka on kiinnitetty kellukseen, joka liikkuu vapaasti ylös ja alas aaltojen mukana. Kun magneettia nostaa aallot, sen magneettikenttä liikkuu kuparilangan kiinteää kelaa pitkin. Tämä liike indusoi virtaa johdossa - sähköä. Se on niin yksinkertaista.
Vuoden 2005 alkuun mennessä von Jouanne oli suunnitellut yhden prototyypeistään ja halunnut testata onko se vesitiivis. Hän veti aaltoenergian muuntimen kellariinsa, flumeksi, joka kiertää vettä, jotta hän voi uida paikoillaan. Hänen tyttärensä Sydney, silloin 6, istui prototyypissä, paljon kuin sinetti voisi tarttua oikeaan poijuun. Se kellui.
Seuraavaksi hän soitti läheiselle aalto-altaalle, missä ihmiset leikkivät simuloiduissa aalloissa.
"Vuokraatko uima-altaan?" hän sanoi.
"Kuinka monelle ihmiselle?" hoitaja kysyi.
"Ei paljon ihmisiä - yksi aaltoenergiapoiju."
Puisto lahjoitti hankkeelleen kaksi aikaista aamua. Von Jouanne ankkuroi koneen kymmenellä 45 paunan painolla kuntoklubilta. Se esiintyi hyvin leikkisissä aalloissa, roikkuu ylös ja alas ilman uppoamista.
Sitten tuli todellinen testi yhdessä Pohjois-Amerikan pisimpien aaltojen simulaattoreissa.
Lehtisen Oregon State University -kampuksen länsipäässä, tieteellisesti punatiilisten rakennusten ohi, on massiivinen T-muotoinen teräsvaja jättiläisellä päällystetyllä tontilla. Vaikka rakennus on 50 mailin päässä Tyynestä valtamerestä ja tappavien vuoroveden aaltojen ulottumattomissa, sininen ja valkoinen metalli-merkki sen sisäänkäynnillä sanoo "Sisäänpääsy tsunamin vaaravyöhykkeelle".
Kun von Jouanne toi ensimmäisen kerran poijun testaamaan 342 metrin mittaisessa betonilämpötilassa Oregonin osavaltion Hinsdalen aaltojen tutkimuslaboratoriossa, "asiat eivät menneet suunnitellusti", kertoo laitoksen johtaja Dan Cox nauraen. Von Jouanne ja työtoverit löysivät poijua 15 jalkaa syvälle kanavalle ja puskuroivat sen kahden, kolmen ja neljän jalkan aalloilla. Ensimmäinen viiden jalan aalto kaatoi sen.
"Meillä oli liitäntälaiteongelma", von Jouanne sanoo hieman arka. Hän jatkaa: "Olemme sähköinsinöörejä ja tarvitsimme todella enemmän apua meri-insinööriltä, mutta heidän saamiseksi tarvitsimme lisää rahoitusta ja saadaksemme lisää varoja, joita tarvittiin osoittaakseen menestystä."
Von Jouanne jatkoi poijujensa jalostamista. Pieni ryhmä katseli, kun viiden jalkan aalto suuntasi yhtä hänen uusimmista versioistaan. Kun poiju nousi nousun kanssa, sen päällä oleva 40 watin hehkulamppu, jota virransyöttö aaltoenergiaa, syttyy. "Me kaikki hurrasivat", Cox muistelee.
Reitti 20 tuulta Oregonin osavaltiosta seetrin ja kuusien kautta Yaquinajoen jälkeen. Joen suun lähellä on hiekkainen sylke, jossa matalat rakennukset on koristeltu osterikuorilla ja räikeällä ajopuuella. Tuulet asettavat vierekkäisestä venesatamasta pilareita, jotka klanisoivat metallimastot vastaan. Tämä on Oregonin osavaltion Hatfieldin meritieteellisen keskuksen koti, joka on omistettu meriekosysteemien ja merienergian tutkimukselle.
Merentutkija ja keskuksen johtaja George Boehlert näyttää toimistolta aaltoilevan meriruohan kentällä. "Mitä tiedämme nyt, sitä mitä emme tiedä", sanoo Boehlert, jonka likaiset vaaleat kiharat muistuttavat valtameren aaltoja. "Merienergia on nopeasti muuttuva kenttä ja ympäristötutkijoilla on paljon kysymyksiä."
Esimerkiksi poijut absorboivat aaltojen energiaa vähentäen niiden kokoa ja tehoa. Voisiko kutistuneet turvotukset vaikuttaa hiekan liikkeeseen ja rannan lähellä oleviin virtauksiin, mikä ehkä edistäisi eroosiota?
Poijut samoin kuin maalla olevaan sähköverkkoon kytkettävät virtajohdot lähettävät sähkömagneettisia kenttiä. Ja kaapeleiden kiinnitys vaikuttaisi virroihin, kuten kitaran kieli. Voivatko nämä häiriöt sekoittaa valaat, hait, delfiinit, lohi, säteet, raput ja muut merieläimet, jotka käyttävät sähkömagneettisuutta ja ääntä ruokintaan, paritukseen tai navigointiin?
Olisiko linnut törmätty poijut kanssa tai takertuisivat kilpikonnat kaapeleihin?
Luoisiko ankkurit keinotekoisia riuttoja, jotka houkuttelevat kaloja, joita ei normaalisti löydy kyseisestä elinympäristöstä?
Häiritsisikö poijujen sijoittaminen, ylläpitäminen ja poistaminen merenpohjaa vai muuttaisiko se muuten meriveden ympäristöä?
"Haluan tietää vastaukset myös näihin kysymyksiin", von Jouanne sanoo. "Viimeinen asia, jonka haluan tehdä, on vahingoittaa valtamerta ja sen kauniita olentoja." Ympäristöriskien tutkimiseksi ja aaltoenergia-insinöörien testaamiseksi keksintönsä hän ja Oregonin osavaltion kollegat, mukaan lukien Boehlert, rakentavat lähelle kelluvaa koepaikkaa. Sen on tarkoitus avata ensi vuonna, ja sen keskuksessa on poiju, joka on täynnä instrumentteja keräämään tietoja siitä, kuinka hyvin aaltoenergian muuntimet toimivat.
Testilaituri on osa massiivista pyrkimystä siirtää aaltoenergiaa laboratoriosta ja sähköverkkoon. Uuden energiaosaston rahoittaman kansallisen uusiutuvan energian merenkulkukeskuksen kautta tutkijat ympäri maata voivat tarkentaa keksintöjään WESRF-energialaboratoriossa, testata niitä Hinsdale-aaltovirralla ja täydentää niitä valtameressä. "Tämä on mitä meidän on tehtävä voidaksemme tutkia täysin aaltoenergiaa osana uusiutuvan energian tuotesalkkua valtiolle, kansakunnalle ja maailmalle", von Jouanne sanoo.
Boehlert ja muut sanovat, että vaikka aaltoenergialla olisi joitain paikallisia ympäristövaikutuksia, se olisi todennäköisesti paljon vähemmän haitallista kuin hiili- ja öljypolttoaineet. "Hiilen pumppaamisen jatkaminen ilmakehään voi olla paljon huonompi merieläimelle kuin aalloissa roikkuva poiju", hän sanoo. "Haluamme merienergian toimivan."
Von Jouanne veti äskettäin parhaiten suoriutuneen poijunsa - 11. prototyyppinsä - Yaquina Bayn ja puolitoista mailia merelle. Poiju, joka muistuttaa jättiläistä keltaista lentävää lautasta, jonka keskellä on kiinni musta putki, kiinnitettiin 140 jalkaan vettä. Viiden päivän ajan se nousi ja laski turpojen kanssa ja tuotti noin 10 kilowattia voimaa. Seuraavan kahden tai kolmen vuoden aikana von Jouannen tutkimusta tukenut uusiutuvaa energiaa käyttävä Columbia Power Technologies aikoo asentaa poiju, joka tuottaa 100–500 kilowattia sähköä koepaikkaan Oregonin rannikolle.
"Muutama vuosi sitten", Cox sanoo von Jouanne: sta, "hän työskenteli kenkänauhassa. Nyt hallitus on menossa työn takana ja yritykset koputtavat hänen ovelleen. Se on uskomattoman nopea eteneminen, joka antaa hyvää tukea aaltoenergian tulevaisuudelle. "
Toinen Von Jouannen keksinnöistä, ensimmäinen laatuaan, on kone, joka testaa aaltoenergian muuntajia tarvitsematta kastella niitä. Prototyyppipoja on kiinnitetty metallivaunun sisään, joka jäljittelee valtamerien aaltojen ylös- ja alas-liikettä. Sähkölaitteet valvovat poijun tuottamaa voimaa. Testisänky näyttää hissikorilta laboratorion keskellä.
Muiden laitosten aaltoenergiatutkijat ovat tervetulleita käyttämään von Jouannen testipenkkiä, mutta tällä hetkellä siinä on yksi hänen omista muista energianmuuntajapoijista. Läheisessä tietokoneessa istuva opiskelija käskee laitteen simuloimaan 1 metrin korkeita aaltoja, jotka liikkuvat 0, 6 metriä sekunnissa 6-sekunnin välein aaltohuippujen välillä.
"Se on pieni kesäaalto", von Jouanne sanoo.
Kone humaisee, lurches ja raivoaa kuin huvipuisto ratsastaa.
Kun poiju liikkuu ylös ja alas, mittari rekisteröi tuotetun mehu. Neula liikkuu. Yksi kilowatti, kaksi, sitten kolme.
"Se riittää kahden talon voimaansaattamiseen", von Jouanne sanoo.
Elizabeth Rusch on Portlandissa, Oregonissa toimiva toimittaja ja The Planet Hunterin ja muiden lasten tieteellisten kirjojen kirjoittaja.
Sähköinen aalto : von Jouannen "aaltoenergiamuuntimessa" ankkuroidun pylvään sisällä olevat kelat ovat kelluun kiinnitetyn magneetin ympäröimiä. Aallot liikuttavat kellua ylös ja alas ja sähkömagneettinen vuorovaikutus tuottaa virtaa. (5W infografia) 
Vuosien kokeilujen jälkeen laboratorioissa, aalto-altaissa ja jopa hänen kellarissaan insinööri Annette von Jouanne testasi muuntajien prototyyppejä valtameressä (nosturi nostaa poijua veteen Oregonin rannalta vuonna 2007). (Annette von Jouanne) 
Annette von Jouanne seisoo meressä Oregonin Otter Rock -rantaa pitkin, lähellä, missä hän on kokeillut aaltoenergiapoijuja. (Annette von Jouannen kohteliaisuus) 
Vene vetää aaltoenergiapoijun prototyypin merelle. (Annette von Jouanne) 
Tarkempi kuvaus yhdestä poijuprototyypistä. Poijun keltainen osa kelluu veden pintaa pitkin. (Annette von Jouanne) 
Poijun päällä paistava valo osoittaa, että poijun läpi virtaa sähköä. (Annette von Jouanne) 
Von Jouanne'n laboratoriossa viimeaikainen keksintö simuloi aallon toimintaa, antamalla tutkijoille kuiva-ajaa poijumallit (testata aaltoenergialaitetta ilman kelluketta). (Brian Smale) 
Von Jouanne sanoo: "Meillä on ollut lupaavia panoksia, että [tämä tekniikka] on tie." (Brian Smale)
