Była w wodzie, gdy doszło do objawienia. Oczywiście Annette von Jouanne była zawsze w wodzie, pływając w jeziorach i basenach, gdy dorastała w okolicach Seattle, i pływała na dystansie w stylu dowolnym w szkole średniej i na studiach. W jej piwnicy jest nawet basen do ćwiczeń, gdzie ona i jej mąż (były pływak olimpijski w Portugalii) i ich troje dzieci spędzili dużo czasu ... pływając.
Z tej historii
[×] ZAMKNIJ
Zobacz prototyp boje energii falowej w górę iw dół na powierzchni wody, gdy naukowcy z Oregon State University badają jego skuteczność
Wideo: Wdrażanie boi energii falowej
Ale w grudniu 1995 r. Podczas wakacji trenowała na Hawajach. Właśnie rozpoczęła pracę jako asystent profesora elektrotechniki na Uniwersytecie Stanowym w Oregon. Miała 26 lat i chciała coś zmienić - znaleźć lub ulepszyć przydatne źródło energii, najlepiej takie, które nie było rzadkie, przelotne, nieprzewidywalne lub brudne. Słońce zachodziło. Wiatr umierał. Kołysała się w falach.
„Gdy zaszło słońce, uderzyło mnie to: mogłem jeździć na falach przez cały dzień i całą noc, przez cały rok”, mówi von Jouanne. „Moc fal jest zawsze obecna. Nigdy się nie zatrzymuje. Zacząłem myśleć, że musi być sposób na wykorzystanie całej energii fal oceanu, w praktyczny i skuteczny sposób, w odpowiedzialny sposób”.
Dzisiaj von Jouanne jest jedną z sił napędowych szybko rozwijającej się dziedziny energii falowej, a także jej wiodącym zwolennikiem. Wyjaśni każdemu, kto słucha, że w przeciwieństwie do energii wiatru i słońca energia fal jest zawsze dostępna. Nawet gdy ocean wydaje się spokojny, fale poruszają wodę w górę i w dół wystarczająco, aby wytworzyć elektryczność. A urządzenie do generowania kilowatów energii z fali może być znacznie mniejsze niż to, co jest potrzebne do wykorzystania kilowatów od wiatru lub słońca, ponieważ woda jest gęsta, a energia, którą oddaje, jest skoncentrowana.
Cała ta energia jest oczywiście również destrukcyjna i od dziesięcioleci wyzwaniem było zbudowanie urządzenia, które będzie w stanie wytrzymać fale potworów i wiatry o sile wichury, nie wspominając o korozyjnej słonej wodzie, wodorostach, pływających szczątkach i ciekawych ssakach morskich. Urządzenie musi być również wydajne i wymagać niewielkiej konserwacji.
Jednak urok jest nieodparty. Maszyna, która mogłaby wykorzystać niewyczerpane, nieskażące źródło energii i być ekonomicznie rozmieszczona w wystarczającej liczbie, aby wytworzyć znaczne ilości energii elektrycznej - to byłby wyczyn na wieki.
Inżynierowie zbudowali dziesiątki maszyn, zwanych konwertorami energii fal, i przetestowali niektóre na małą skalę. Roger Bedard z Electric Power Research Institute, think tanku ds. Energii w Palo Alto w Kalifornii, w Stanach Zjednoczonych fale mogą zaspokoić około 6, 5 procent dzisiejszych potrzeb energetycznych. Jest to ekwiwalent energii w 150 milionach baryłek ropy naftowej - mniej więcej tyle samo energii, która jest wytwarzana przez wszystkie amerykańskie zapory hydroelektryczne łącznie - wystarczającej do zasilania 23 milionów typowych amerykańskich domów. Najsilniejsze fale występują na zachodnich wybrzeżach, z powodu silnych wiatrów globalnych z zachodu na wschód, dlatego Wielka Brytania, Portugalia i Zachodnie Wybrzeże Stanów Zjednoczonych należą do miejsc, w których rozwija się energia fal.
Oprócz pływania, inna pasja von Jouanne jako młodzieńca uczyła się, jak to działa. Zaczęło się od małych urządzeń. Budzik się zepsuł. Odkręciła tył, naprawiła mechanizm i złożyła go z powrotem. Miała około 8 lat. „To było dla mnie bardzo ekscytujące” - mówi. Przeszła do kalkulatorów, a potem do komputera, który kupiła za pieniądze ze swojej papierowej trasy. Pewnego dnia czekała, aż rodzice wyjdą z domu, aby rozebrać telewizor na części i złożyć go przed powrotem. (Von Jouanne ostrzega dzieci, aby nie robiły tak jak ona: „istnieje element wysokiego napięcia”).
Kiedy jej bracia, starsi o osiem i dziesięć lat, wrócili do domu na przerwy w nauce, zastanawiała się nad ich podręcznikami do inżynierii. (Starsza siostra zdobyła stopień naukowy.) „Czytanie ich potwierdziło, że tak, właśnie to chcę robić”, wspomina.
Studiowała inżynierię elektryczną jako licencjat na Southern Illinois University oraz na doktorat na Texas A&M University. Często była jedną z niewielu kobiet w klasie. „Nigdy nie widziałam siebie jako kobietę inżyniera” - mówi. „Widziałem siebie jako inżyniera starającego się ulepszyć świat”.
Na Uniwersytecie Stanowym w Oregon opowiedziała swoje podekscytowane objawienie Alanowi Wallace'owi, profesorowi elektrotechniki, który podzielał swoją fascynację mocą oceanu. „Zaczęliśmy mówić, że musi być sposób na wykorzystanie tej energii” - wspomina. Zbadali następnie wytwarzane przetworniki energii fal i przejrzeli stuletnie patenty na urządzenia do wydobywania energii z fal. Niektóre przypominały wiatraki, klatki dla zwierząt lub śmigła statków. Nowoczesny wyglądał jak wielki wieloryb. Wszystkie gadżety miały jeden wspólny problem: były zbyt skomplikowane.
Weźmy na przykład urządzenie o nazwie Pelamis Attenuator, które zostało niedawno wdrożone na cztery miesiące u wybrzeży Portugalii przez Pelamis Wave Power. Wygląda jak czerwony wąż o długości 500 stóp. Gdy fale przemieszczają się na całej długości, maszyna wygina się w górę i w dół. Gięcie pompuje płyn hydrauliczny przez silnik, który wytwarza prąd. Takie złożone maszyny są pełne zaworów, filtrów, rur, węży, sprzęgieł, łożysk, przełączników, mierników, mierników i czujników. Etapy pośrednie zmniejszają wydajność, a jeśli jeden element się zepsuje, całe urządzenie przechodzi w kaput.
Po analizie pola von Jouanne powiedział: „Wiedziałem, że potrzebujemy prostszego projektu”.
Laboratorium von Jouanne'a zostało nazwane ku pamięci Wallace'a, który zmarł w 2006 roku, ale Wallace Energy Systems & Renewables Facility (WESRF) jest znane jako „We Surf”. Malowane na głębokich błękitach i szarościach oraz z malowidłami zwijającymi się falami laboratorium było placówką badawczą i poligonem doświadczalnym dla takich innowacyjnych produktów, jak całkowicie elektryczny okręt morski, poduszkowiec i silnik Ford Escape Hybrid. W jednym rogu jest wysoka boja, która przypomina ogromną miedzianą baterię. Obok niego inna boja wygląda jak dwie narty biegowe z przewleczonym między nimi drutem. Projekty należały do najwcześniejszych von Jouanne'a. „Przełomy niemal zawsze rodzą się z niepowodzeń” - mówi.
Jej przełomem było stworzenie urządzenia, które ma tylko dwa główne elementy. W najnowszych prototypach gruba cewka z drutu miedzianego znajduje się wewnątrz pierwszego elementu, który jest zakotwiczony do dna morskiego. Drugi element to magnes przymocowany do pływaka, który porusza się swobodnie w górę iw dół wraz z falami. Gdy magnes jest obciążony falami, jego pole magnetyczne przesuwa się wzdłuż stacjonarnej cewki drutu miedzianego. Ten ruch indukuje prąd w przewodzie - elektryczność. To takie proste.
Na początku 2005 roku von Jouanne opracowała jeden ze swoich prototypów i chciała sprawdzić, czy jest wodoodporny. Wciągnęła konwerter energii falowej do swojej piwnicy, w kanał, który krąży w wodzie, pozwalając jej pływać w miejscu. Jej córka, wówczas 6-letnia Sydney, siedziała na prototypie, podobnie jak foka może przylgnąć do prawdziwej boi. Unosił się.
Następnie zadzwoniła do pobliskiej puli fal, gdzie ludzie chodzą grać w symulowanych falach.
„Czy wynajmujesz swój basen?” powiedziała.
"Dla ilu osób?" opiekun zapytał.
„Niewiele osób - jedna boja energii falowej”.
Park podarował swojemu przedsięwzięciu dwa wczesne poranki. Von Jouanne zakotwiczył maszynę za pomocą dziesięciu 45-funtowych ciężarów z klubu zdrowia. Dobrze sobie radził na zabawnych falach, kołysząc się w górę i w dół, nie tonąc.
Potem przyszedł prawdziwy test w jednym z najdłuższych symulatorów fal w Ameryce Północnej.
Na zachodnim krańcu zielonego kampusu Uniwersytetu Stanowego w Oregonie, obok budynków naukowych z czerwonej cegły, znajduje się masywna stalowa szopa w kształcie litery T na gigantycznej utwardzonej działce. Chociaż budynek znajduje się 50 mil od Oceanu Spokojnego i daleko poza zasięgiem zabójczych fal pływowych, niebiesko-biały metalowy znak przy wejściu mówi „Wejście do strefy zagrożenia Tsunami”.
Kiedy von Jouanne po raz pierwszy przyniósł boję do przetestowania w betonowym rynnie o długości 342 stóp w laboratorium badawczym Hinsdale Wave w stanie Oregon, „sprawy nie potoczyły się zgodnie z planem” - śmieje się Dan Cox, dyrektor zakładu. Von Jouanne i współpracownicy umieścili boję w kanale o głębokości 15 stóp i zderzali ją falami o długości dwóch, trzech i czterech stóp. Pierwsza fala o długości pięciu stóp przewróciła go.
„Mieliśmy problem ze statecznikiem”, mówi nieco nieśmiało von Jouanne. Mówi dalej: „Jesteśmy inżynierami elektrykami i naprawdę potrzebowaliśmy więcej pomocy od inżynierów oceanicznych, ale aby je uzyskać, potrzebowaliśmy więcej funduszy, a aby uzyskać więcej funduszy, potrzebowaliśmy wykazać sukces”.
Von Jouanne wciąż poprawiał swoje boje. Mała grupa obserwowała falę o długości pięciu stóp zmierzającą do jednej z jej najnowszych wersji. Gdy boja unosiła się wraz z falą, świeciła na niej 40-watowa żarówka, zasilana energią falową. „Wszyscy wiwatowaliśmy” - wspomina Cox.
Poprowadź 20 wiatrów ze stanu Oregon na wybrzeże przez drzewa cedrowe i jodłowe, wzdłuż rzeki Yaquina. W pobliżu ujścia rzeki znajduje się piaszczysta mierzeja z niskimi budynkami ozdobionymi ostrygowymi skorupami i sękatym drewnem. Bryzy ustawiają fale z pobliskiej przystani, waląc metalowymi masztami. Jest to dom Hatfield Marine Science Center w stanie Oregon, który zajmuje się badaniami ekosystemów morskich i energii oceanów.
George Boehlert, naukowiec morski i dyrektor centrum, wychodzi z biura na pole pofalowanej trawy morskiej. „Teraz wiemy, czego nie wiemy”, mówi Boehlert, którego brudne blond loki przypominają fale oceanu. „Energia oceaniczna jest szybko zmieniającą się dziedziną, a badacze środowiska mają wiele pytań”.
Na przykład boje pochłaniają energię fal, zmniejszając ich rozmiar i moc. Czy skurczone fale wpłyną na ruch piasku i prądy w pobliżu brzegu, być może przyczyniając się do erozji?
Boje, a także kable zasilające, które łączyłyby się z siecią elektryczną na lądzie, emitują pola elektromagnetyczne. A kable cumownicze pulsowałyby w prądach, jak struna gitarowa. Czy zakłócenia te mogą dezorientować wieloryby, rekiny, delfiny, łososia, promienie, kraby i inne zwierzęta morskie, które wykorzystują elektromagnetyzm i dźwięk do karmienia, krycia lub nawigacji?
Czy ptaki zderzyłyby się z boja lub żółwie zaplątałyby się w kable?
Czy kotwice stworzyłyby sztuczne rafy, które przyciągają ryby normalnie nie spotykane w tym środowisku?
Czy rozmieszczenie, utrzymanie i usuwanie boi zakłóciłoby dno morskie lub w inny sposób zmieniłoby środowisko oceanu?
„Chcę również poznać odpowiedzi na te pytania” - mówi von Jouanne. „Ostatnią rzeczą, którą chcę zrobić, to zaszkodzić oceanowi i jego pięknym stworzeniom”. Aby zbadać zagrożenia środowiskowe i pozwolić inżynierom energii fal na przetestowanie swoich wynalazków, ona i koledzy ze stanu Oregon, w tym Boehlert, budują w pobliżu pływające stanowisko testowe. Otwarcie planowane jest w przyszłym roku, aw jego centrum będzie boja pełna instrumentów do gromadzenia danych na temat wydajności konwerterów energii falowej.
Miejsce do testowania jest częścią ogromnego wysiłku, aby przenieść energię fal z laboratorium na sieć elektryczną. Dzięki nowemu finansowanemu przez Departament Energii krajowemu morskiemu ośrodkowi energii odnawialnej naukowcy z całego kraju będą mieli szansę udoskonalić swoje wynalazki w laboratorium energetycznym WESRF, przetestować je na kanale falowym Hinsdale i udoskonalić je w oceanie. „To właśnie musimy zrobić, aby w pełni zbadać energię fal w ramach portfela energii odnawialnej dla państwa, narodu i świata”, mówi von Jouanne.
Boehlert i inni twierdzą, że nawet jeśli energia fal ma pewne lokalne oddziaływanie na środowisko, prawdopodobnie byłaby znacznie mniej szkodliwa niż elektrownie opalane węglem i ropą. „Skutki dalszego pompowania węgla do atmosfery mogą być znacznie gorsze dla życia morskiego niż boje kołyszące się w falach” - mówi. „Chcemy, aby energia oceanu działała”.
Von Jouanne niedawno odholowała swoją najlepiej działającą boję - swój 11 prototyp - przez zatokę Yaquina i półtora kilometra od brzegu. Boja, która przypomina gigantyczny żółty latający spodek z czarną rurką wystającą przez środek, została zakotwiczona w 140 stopach wody. Przez pięć dni rosło i spadało z falami i generowało około 10 kilowatów mocy. W ciągu najbliższych dwóch do trzech lat Columbia Power Technologies, firma zajmująca się energią odnawialną, która wspierała badania von Jouanne'a, planuje zainstalować boję wytwarzającą od 100 do 500 kilowatów energii elektrycznej w miejscu postoju u wybrzeży Oregonu.
„Kilka lat temu, ” mówi Cox o von Jouanne, „pracowała nad sznurkiem. Teraz rząd stoi za jej pracą, a firmy pukają do jej drzwi. To niesamowicie szybki postęp, który dobrze wróży przyszłości energii fal. „
Innym wynalazkiem von Jouanne'a, pierwszym w swoim rodzaju, jest maszyna, która testuje przetworniki energii fal bez konieczności ich zamoczenia. Prototypowa boja jest zamocowana wewnątrz metalowego wózka, który naśladuje ruch fal oceanicznych w górę i w dół. Sprzęt elektryczny monitoruje moc wytwarzaną przez boję. Łóżko testowe wygląda jak samochód windy na środku jej laboratorium.
Naukowcy zajmujący się energią falową z innych instytucji będą mile widziani, aby korzystać ze złoża testowego von Jouanne, ale w tej chwili mieści on jedną ze swoich boi z konwerterem energii. Student siedzący przy pobliskim komputerze nakazuje urządzeniu symulację fal o wysokości 1 metra, podróżujących 0, 6 metra na sekundę z 6-sekundowymi przerwami między szczytami fal.
„To mała letnia fala” - mówi von Jouanne.
Maszyna brzęczy, kołysze i faluje jak jazda w wesołym miasteczku.
Gdy boja porusza się w górę i w dół, miernik rejestruje wytwarzany sok. Igła się porusza. Jeden kilowat, dwa, a potem trzy.
„To wystarczy, aby zasilić dwa domy” - mówi von Jouanne.
Elizabeth Rusch jest dziennikarką z Portland w Oregonie i autorką The Planet Hunter i innych książek naukowych dla dzieci.
Fala elektryczna : W „konwerterze energii falowej” von Jouanne'a cewki wewnątrz zakotwiczonej kolumny są otoczone magnesem przymocowanym do pływaka. Fale poruszają pływak w górę i w dół, a interakcja elektromagnetyczna wytwarza prąd. (Infografika 5W) 
Po latach eksperymentów w laboratoriach, basenach fal, a nawet jej piwnicy, inżynier Annette von Jouanne przetestowała prototypy konwertera na oceanie (żuraw podnosi boję do wody u wybrzeży Oregonu w 2007 r.). (Annette von Jouanne) 
Annette von Jouanne stoi w oceanie wzdłuż plaży Otter Rock w Oregonie, w pobliżu miejsca, w którym eksperymentuje z bojami energii fal. (Dzięki uprzejmości Annette von Jouanne) 
Łódź holuje prototyp boi energii falowej do morza. (Annette von Jouanne) 
Bliższe spojrzenie na jeden z prototypów boi. Żółta część boi unosi się na powierzchni wody. (Annette von Jouanne) 
Światło świecące na boi pokazuje, że elektryczność przepływa przez boję. (Annette von Jouanne) 
W laboratorium von Jouanne najnowszy wynalazek symuluje działanie fali, umożliwiając naukowcom projektowanie boi na sucho (testowanie urządzenia energii falowej bez pływaka). (Brian Smale) 
Von Jouanne mówi: „Mieliśmy obiecujący wkład, że [ta technologia] jest właściwą drogą”. (Brian Smale)
