Hun var i vannet da epifaniet slo til. Selvfølgelig var Annette von Jouanne alltid i vannet, svømte i innsjøer og bassenger mens hun vokste opp rundt Seattle, og svømming avstand freestyle konkurrerende i videregående skole og college. Det er til og med et treningsbasseng i kjelleren hennes, der hun og mannen hennes (en tidligere olympisk svømmer for Portugal) og deres tre barn har brukt mye tid ... svømming.
Fra denne historien
[×] STENGT
Se en prototype av en bølgeenergobøye opp og ned på vannoverflaten mens forskere fra Oregon State University studerer effekten
Video: Distribuere Wave Energy Buoy
Men i desember 1995 syklet hun på Hawaii i løpet av ferien. Hun hadde nettopp begynt å jobbe som adjunkt i elektroteknikk ved Oregon State University. Hun var 26 år gammel og ivrig etter å gjøre en forskjell - å finne eller forbedre en nyttig energikilde, helst en som ikke var knapp eller flyktig eller uforutsigbar eller skitten. Solen var på vei ned. Vinden holdt på å dø. Hun surret i dønningene.
"Da solen gikk ned slo den meg: Jeg kunne sykle bølger hele dagen og hele natten, hele året, " sier von Jouanne. "Bølgekraft er alltid der. Det stopper aldri. Jeg begynte å tenke at det må være en måte å utnytte all energien fra et havsvulm, på en praktisk og effektiv måte, på en ansvarlig måte."
I dag er von Jouanne en av drivkreftene i det raskt voksende feltet av bølgeenergi - så vel som dets ledende talsmann. Hun vil forklare alle som vil lytte til at i motsetning til vind- og solkraft, er bølgeenergi alltid tilgjengelig. Selv når havet virker rolig, beveger dønninger vann opp og ned tilstrekkelig til å generere strøm. Og et apparat for å generere kilowatt kraft fra en bølge kan være mye mindre enn det som trengs for å utnytte kilowatt fra vind eller solskinn fordi vann er tett og energien det gir er konsentrert.
All den energien er selvfølgelig også ødeleggende, og i flere tiår har utfordringen vært å bygge et apparat som tåler monsterbølger og kulingvind, for ikke å snakke om etsende saltvann, tang, flytende rusk og nysgjerrige sjøpattedyr. Og enheten må også være effektiv og krever lite vedlikehold.
Likevel er lokket uimotståelig. En maskin som kan utnytte en uuttømmelig, forurensende energikilde og bli distribuert økonomisk i tilstrekkelig antall til å generere betydelige mengder strøm - det vil være en prestasjon for tidene.
Ingeniører har bygget dusinvis av maskinene, kalt bølgeenergi-omformere, og testet noen i liten skala. I USA vil bølger kunne gi drivstoff omtrent 6, 5 prosent av dagens strømbehov, sier Roger Bedard fra Electric Power Research Institute, en energitanketank i Palo Alto, California. Det tilsvarer energien i 150 millioner fat olje - omtrent den samme mengden strøm som produseres av alle amerikanske vannkraftsdammer samlet - nok til å drive 23 millioner typiske amerikanske hjem. De kraftigste bølgene forekommer ved vestlige kyster, på grunn av sterk global vind fra øst til øst, så Storbritannia, Portugal og USAs vestkyst er blant stedene der bølgeenergi utvikles.
Bortsett fra svømming, var von Jouannes andre lidenskap som ung å lære hvordan ting fungerer. Det startet med små apparater. En vekkerklokke brøt. Hun skrudde av ryggen, festet mekanismen og satte den sammen igjen. Hun var omtrent 8 år gammel. "Det var så spennende for meg, " sier hun. Hun gikk videre til kalkulatorer og deretter til en datamaskin hun kjøpte med penger fra papirruten. En dag ventet hun på at foreldrene skulle forlate huset slik at hun kunne ta fra seg fjernsynet og sette det sammen før de kom tilbake. (Von Jouanne advarer barna om ikke å gjøre som hun gjorde: "det er en høyspentkomponent.")
Da brødrene hennes, eldre på åtte og ti år, kom hjem til universitetspauser, porer hun over tekniske tekstbøkene deres. (En eldre søster fulgte en handelsgrad.) "Å lese dem bekreftet at det var det jeg vil gjøre, " husker hun.
Hun studerte elektroteknikk som hovedfag ved Southern Illinois University og for doktorgrad ved Texas A&M University. Hun var ofte en av få kvinner i en klasse. "Jeg har aldri sett meg selv som en kvinneingeniør, " sier hun. "Jeg så på meg selv som en ingeniør som prøvde å gjøre ting bedre for verden."
Ved Oregon State University, relatert hun bølgende kastet epifan til Alan Wallace, en professor i elektroteknikk som delte henne fascinasjon for havets kraft. "Vi begynte å si, det må være en måte å utnytte denne energien på, " husker hun. De studerte bølgeenergiomformere som deretter ble produsert og lette opp hundre år gamle patenter for kontraster for å hente ut strøm fra bølger. Noen lignet på vindmøller, dyrebur eller skipspropeller. En moderne en så ut som en enorm hval. Alle dingsene hadde ett problem til felles: De var for kompliserte.
Ta for eksempel et apparat kalt Pelamis Attenuator, som nylig ble distribuert i fire måneder utenfor kysten av Portugal av Pelamis Wave Power. Det ser ut som en 500 fot lang rød slange. Når bølger beveger seg, bøyer maskinen seg opp og ned. Bøyningen pumper hydraulisk væske gjennom en motor som genererer strøm. Komplekse maskiner som dette er utstyrt med ventiler, filtre, rør, slanger, koblinger, lagre, brytere, målere, målere og sensorer. Mellomtrinnene reduserer effektiviteten, og hvis en komponent går i stykker, går hele enheten til kaput.
Etter å ha analysert feltet sier von Jouanne: "Jeg visste at vi trengte en enklere design."
Von Jouannes laboratorium er navngitt til minne om Wallace, som døde i 2006, men Wallace Energy Systems & Renewables Facility (WESRF) er kjent som "We Surf." Labet er malt i dyp blå og grå farge og har veggmalerier av krøllende bølger, og har vært et forskningsanlegg og prøvefelt for så innovative produkter som et allelektrisk marineskip, et svevefly og Ford Escape Hybrid-motoren. I det ene hjørnet er en høy bøye som ligner et enormt kobber-toppbatteri. Ved siden av ser en annen bøye ut som to langrennsski med ledning mellom dem. Designene var blant von Jouannes tidligst. "Gjennombrudd er nesten alltid født av feil, " sier hun.
Hennes gjennombrudd var å tenke seg et apparat som bare har to hovedkomponenter. I de nyeste prototypene er en tykk spiral av kobbertråd inne i den første komponenten, som er forankret til havbunnen. Den andre komponenten er en magnet festet til en flottør som beveger seg fritt opp og ned med bølgene. Når magneten heves av bølgene, beveger dets magnetfelt seg langs den stasjonære spolen av kobbertråd. Denne bevegelsen induserer strøm i ledningen - elektrisitet. Så enkelt er det.
I begynnelsen av 2005 hadde von Jouanne konstruert en av prototypene sine og ønsket å teste om den var vanntett. Hun dro bølgeenergikonverteren til kjelleren sin, inn i en flume som sirkulerer vann for å la henne svømme på plass. Datteren Sydney, da 6 år, satt på prototypen, omtrent som en sel kunne klamre seg fast til en ekte bøye. Det fløt.
Neste ringte hun et nærliggende bølgebasseng, der folk skal leke i simulerte bølger.
"Leier du ut bassenget ditt?" hun sa.
"For hvor mange mennesker?" spurte den fremmøtte.
"Ikke mange mennesker - en bølgeenergibøye."
Parken donerte to tidlige morgener til sin satsning. Von Jouanne forankret maskinen med ti vekter på 45 pund fra et helsestudio. Det presterte bra i de lekne bølgene, bobbet opp og ned uten å synke.
Så kom den virkelige testen, på en av de lengste bølgesimulatorene i Nord-Amerika.
I vestenden av det grønne campus Oregon State University, forbi de vitenskapelige bygningene med rød teglstein, ligger et massivt T-formet stålskjul i et gigantisk asfaltert parti. Selv om bygningen ligger 50 miles fra Stillehavet og langt utenfor rekkevidden til mordre tidevannsbølger, sier et blått og hvitt metallskilt ved inngangen "Entering Tsunami Hazard Zone."
Da von Jouanne først brakte en bøye for å teste i den 342 fot lange betongflommen ved Oregon State's Hinsdale Wave Research Laboratory, "gikk ting ikke som planlagt, " sier Dan Cox, direktør for anlegget, med en latter. Von Jouanne og kolleger plukket bøyen i den 15 fot dype kanalen og slo den med to-, tre- og firfots bølger. Den første fem-fots bølgen tippet den over.
"Vi hadde et ballastproblem, " sier von Jouanne noe sauete. Hun fortsetter, "Vi er elektriske ingeniører, og vi trengte virkelig mer hjelp fra havingeniører, men for å få dem trengte vi mer finansiering, og for å få mer finansiering trengte vi for å vise litt suksess."
Von Jouanne fortsatte å raffinere bøyene. En liten gruppe så på da en femfot lang bølge siktet mot en av hennes siste versjoner. Da bøyen løftet seg med bølgen, tennes en 40-watts lyspære på toppen av den, drevet av bølgeenergi. "Vi heiet alle sammen, " husker Cox.
Rute 20 slynger seg fra Oregon State til kysten, selv om sedertre og gran trær, etter Yaquina River. I nærheten av munningen av elven er en sandspett med lave bygninger dekorert med østersskall og svakt drivved. Briser satte halyards fra den nærliggende marinaen og klamrer seg mot metallmaster. Dette er hjemmet til Oregon State Hatfield Marine Science Center, viet til forskning om marine økosystemer og havenergi.
George Boehlert, havforsker og direktør for senteret, ser ut av kontoret sitt på et felt med bølgende havgress. "Det vi vet nå er det vi ikke vet, " sier Boehlert, hvis skitne, blonde krøller ligner havbølger. "Havenergi er et raskt bevegende felt og miljøforskere har mange spørsmål."
For eksempel absorberer bøyene energi fra bølger, noe som reduserer størrelsen og effekten. Ville krympet dønning påvirke sandbevegelse og strømninger nær kysten, og kanskje bidra til erosjon?
Bøyer, så vel som strømkablene som skulle kobles til det elektriske nettet på land, avgir elektromagnetiske felt. Og fortøyningskabler ville tromme i strømningene, som en gitarstreng. Kan disse forstyrrelsene forvirre hvaler, haier, delfiner, laks, stråler, krabber og andre marine dyr som bruker elektromagnetisme og lyd for fôring, parring eller navigering?
Skulle fugler kollidere med bøyene eller skilpaddene bli flettet inn i kablene?
Ville ankre laget kunstige skjær som tiltrekker fisk som ikke normalt finnes i det habitatet?
Vil utplassering, vedlikehold og fjerning av bøyer forstyrre havbunnen eller på annen måte endre havmiljøet?
"Jeg vil vite svarene på disse spørsmålene, " sier von Jouanne. "Det siste jeg vil gjøre er å skade havet og dets vakre skapninger." For å studere miljørisikoen og la bølgeenergiingeniører teste oppfinnelsene sine, bygger hun og kollegene i Oregon State, inkludert Boehlert, en flytende testkøyke i nærheten. Det er planlagt å åpne neste år, og i sentrum vil det være en bøye full av instrumenter for å samle inn data om hvor bra bølgeenergi-omformere klarer seg.
Testkøya er del av en massiv innsats for å flytte bølgeenergi ut av laboratoriet og inn på det elektriske strømnettet. Gjennom et nytt energiavdelingsfinansiert nasjonalt marint fornybar energisenter, vil forskere fra hele landet få sjansen til å avgrense oppfinnelsene sine i WESRF energilaboratorium, teste dem i Hinsdale-bølgeflume og perfeksjonere dem i havet. "Dette er hva vi må gjøre for å utforske bølgeenergi fullt ut som en del av en fornybar energiportefølje, for staten, nasjonen og verden, " sier von Jouanne.
Boehlert og andre sier at selv om bølgeenergi har noen lokale miljøpåvirkninger, vil det sannsynligvis være langt mindre skadelig enn kull- og oljefyrte kraftverk. "Effektene av å fortsette å pumpe karbon i atmosfæren kan være mye verre for livet i havet enn bøyer som bobber i bølgene, " sier han. "Vi vil at havenergi skal fungere."
Von Jouanne slepte nylig sin best presterende bøye - sin 11. prototype - ut gjennom Yaquina Bay og halvannen mil utenfor kysten. Bøyen, som ligner en gigantisk gul flygende tallerken med et svart rør som stikker gjennom midten, var forankret i 140 fot vann. I fem dager steg det og falt med dønninger og genererte rundt 10 kilowatt kraft. I løpet av de neste to til tre årene planlegger Columbia Power Technologies, et fornybart energiselskap som har støttet von Jouannes forskning, å installere en bøye som genererer mellom 100 og 500 kilowatt strøm i testkøya utenfor kysten av Oregon.
"For noen år siden, " sier Cox om von Jouanne, "jobbet hun med en skyvekrone. Nå har hun regjeringen som står bak arbeidet og selskapene som banker på døra. Det er utrolig raskt fremskritt som er godt for fremtiden for bølgeenergi. "
En annen av Von Jouannes oppfinnelser, den første i sitt slag, er en maskin som tester bølgeenergi-omformere uten å bli våt. En prototype bøye er sikret inne i en metallvogn som etterligner opp-og-ned bevegelse av havbølger. Elektrisk utstyr overvåker kraften bøyen genererer. Testbedet ser ut som en heis bil midt i laben hennes.
Bølgeenergiforskere fra andre institusjoner vil være velkomne til å bruke von Jouannes testbed, men for øyeblikket har den en av hennes egne energikonverteringsbøyer. En student som sitter ved en datamaskin i nærheten, kommandoer enheten til å simulere bølger på 1 meter høye som reiser 0, 6 meter per sekund med 6-sekunders intervaller mellom bølgetoppene.
"Det er en liten sommerbølge, " sier von Jouanne.
Maskinen nynner, lurer og hiver som en tur i fornøyelsesparken.
Når bøyen beveger seg opp og ned, registrerer en måler saften den produserer. Nålen beveger seg. En kilowatt, to, så tre.
"Det er nok til å drive to hus, " sier von Jouanne.
Elizabeth Rusch er en Portland, Oregon-basert journalist og forfatter av The Planet Hunter og andre barnevitenskapsbøker.
Den elektriske bølgen : I von Jouannes "bølgeenergi-omformer" er spiralene inne i en forankret søyle omgitt av en magnet festet til en flottør. Bølger beveger flottøren opp og ned, og den elektromagnetiske samhandlingen genererer strøm. (5W Infographics) 
Etter mange års eksperimenter i laboratorier, bølgebassenger og til og med kjelleren hennes, testet ingeniør Annette von Jouanne konverteringsprototyper i havet (en kran heiser en bøye i vannet utenfor Oregon i 2007). (Annette von Jouanne) 
Annette von Jouanne står i havet langs Oregon's Otter Rock Beach, i nærheten av der hun har eksperimentert med bølgenergibøyer. (Med tillatelse fra Annette von Jouanne) 
En båt sleper en bølgenergibøye-prototype ut mot havet. (Annette von Jouanne) 
En nærmere titt på en av bøyeprototypene. Den gule delen av bøyen flyter langs overflaten av vannet. (Annette von Jouanne) 
Et lys som lyser oppå en bøye viser at strøm strømmer gjennom bøyen. (Annette von Jouanne) 
I von Jouannes laboratorium simulerer en fersk oppfinnelse bølgeaksjon, og lar forskere tørke bøy-design (teste en bølgeenergi-enhet uten flottør). (Brian Smale) 
Von Jouanne sier: "Vi har hatt lovende innspill om at [denne teknologien] er veien å gå." (Brian Smale)
