Тя беше във водата, когато епифанията удари. Разбира се, Анет фон Жуан винаги е била във водата, плуваше в езера и басейни, докато растеше около Сиатъл и плува на разстояние фрийстайл, състезателно в срещата на гимназията и колежа. В мазето й има дори басейн за упражнения, където тя и съпругът й (бивш плувец на олимпийски игри за Португалия) и трите им деца са прекарали много време ... плувайки.
От тази история
[×] ЗАКРИТЕ
Вижте прототип на вълнообразна шамандура с вълна нагоре и надолу по водната повърхност, докато изследователи от Университета на щата Орегон изучават нейната ефективност
Видео: Разгръщане на вълновия енергиен буй
Но през декември 1995 г. тя се занимава с бодисерфинг на Хаваите през празниците. Току-що започна да работи като асистент по електротехника в Орегонския държавен университет. Тя беше на 26 години и нетърпелива да промени нещо - да намери или подобри полезен източник на енергия, за предпочитане такъв, който не беше оскъден или мимолетен, непредсказуем или мръсен. Слънцето залязваше. Вятърът умираше. Кълвеше в отоците.
„Докато слънцето залязваше, ме удари: можех да карам вълни по цял ден и цяла нощ, през цялата година“, казва фон Жуан. "Силата на вълната винаги е налице. Тя никога не спира. Започнах да мисля, че трябва да има начин да използвам цялата енергия на океанския набъб, по практичен и ефикасен начин, по отговорен начин."
Днес фон Жуан е една от движещите сили в бързо развиващата се област на вълновата енергия - както и нейният водещ привърженик. Тя ще обясни на всеки, който ще слуша, че за разлика от вятърната и слънчевата енергия, енергията на вълните винаги е налична. Дори когато океанът изглежда спокоен, отоците се движат достатъчно нагоре и надолу, за да генерират електричество. А устройство за генериране на киловати мощност от вълна може да бъде много по-малко от необходимото за извличане на киловат от вятър или слънце, защото водата е гъста и енергията, която тя отделя, е концентрирана.
Цялата тази енергия също е, разбира се, разрушителна и от десетилетия предизвикателството е да се изгради устройство, което да издържа на чудовищни вълни и ветрове, без да говорим за разяждаща солена вода, морски водорасли, плаващи отломки и любопитни морски бозайници. И устройството също трябва да е ефективно и да изисква малко поддръжка.
Все пак примамката е неустоима. Машина, която може да използва неизчерпаем, незамърсяващ източник на енергия и да бъде използвана икономически в достатъчен брой, за да генерира значителни количества електроенергия - това би било подвиг за вековете.
Инженерите са изградили десетки машини, наречени вълново-енергийни преобразуватели и тестват някои в малки мащаби. В Съединените щати вълните биха могли да захранват около 6, 5 процента от днешните нужди от електроенергия, казва Роджър Бедард от Изследователския институт за електрическа енергия, енергиен мозъчен тръст в Пало Алто, Калифорния. Това е еквивалентът на енергията в 150 милиона барела петрол - приблизително същото количество енергия, което се произвежда от всички водноелектрически язовири в САЩ, комбинирани - достатъчно за захранване на 23 милиона типични американски домове. Най-мощните вълни се появяват на западните брегове, поради силните ветрове от запад на изток, така че Великобритания, Португалия и Западното крайбрежие на САЩ са сред местата, където се развива енергията на вълните.
Освен плуването, другата страст на фон Жуан като младеж беше да науча как работят нещата. Започна с малки уреди. Счупи се будилник. Тя отви гърба, фиксира механизма и го върна отново. Тя беше на около 8 години. „Това беше толкова вълнуващо за мен“, казва тя. Тя премина към калкулатори, а след това към компютър, който купи с пари от хартиения си маршрут. Един ден тя изчакала родителите си да напуснат къщата, за да може да отдели телевизора и да го събере отново, преди да се върнат. (Фон Джуан предупреждава децата да не правят както тя: „има компонент с високо напрежение.“)
Когато братята й, по-големи от осем и десет години, се прибраха за почивки в колежа, тя надделя над техническите им учебници. (По-възрастна сестра преследва бизнес степен.) „Четенето им потвърди, че, да, това е, което искам да правя“, спомня си тя.
Учи електротехника като бакалавър в университета в Южен Илинойс и докторат в Тексаския университет A&M. Тя често беше една от малкото жени в един клас. „Никога не съм се виждала като жена инженер“, казва тя. "Видях се като инженер, който се опитва да подобри нещата за света."
В Университета в Орегон тя свързва епифанията с вълни с Алън Уолъс, професор по електротехника, който сподели очарованието си със силата на океана. "Започнахме да казваме, че трябва да има начин да използваме тази енергия", спомня си тя. Те изследвали вълновите енергийни преобразуватели, след което се произвеждали, и търсили вековни патенти за измишльотини за извличане на енергия от вълните. Някои приличаха на вятърни мелници, клетки за животни или корабни витла. Модерен приличаше на огромен кит. Всички джаджи имаха един общ проблем: бяха твърде сложни.
Вземете например устройство, наречено „Атенюатор на Пеламис“, което наскоро беше разгърнато в продължение на четири месеца край бреговете на Португалия от Pelamis Wave Power. Прилича на червена змия с дължина 500 фута. Докато вълните пътуват по дължината си, машината се огъва нагоре и надолу. Огъването изпомпва хидравлична течност през двигател, който генерира електричество. Сложните машини като тази са снабдени с клапани, филтри, тръби, маркучи, съединители, лагери, превключватели, уредби, измервателни уреди и сензори. Междинните етапи намаляват ефективността и ако един компонент се счупи, цялото устройство отива kaput.
След анализа на полето, фон Жуан казва: „Знаех, че се нуждаем от по-опростен дизайн“.
Лабораторията на Фон Джоан е кръстена в памет на Уолъс, който почина през 2006 г., но Механизмът за енергийни системи и възобновяеми енергийни източници на Уолъс (WESRF) е познат като "Ние сърфираме". Оцветена в дълбоки блуси и сиви цветове и носещи стенописи на къдрещи вълни, лабораторията е изследователска база и изпитателна площадка за такива иновативни продукти като изцяло електрически морски кораб, ховърплафт и двигателя на Ford Escape Hybrid. В единия ъгъл е висок буй, който прилича на огромна медна батерия. До него още една шамандура прилича на две крос-кънтри ски с жица, нанизана между тях. Дизайните бяха сред най-ранните фон Жуан. "Пробивите почти винаги се раждат от неуспехи", казва тя.
Нейният пробив беше да създаде устройство, което има само два основни компонента. В най-новите прототипи дебела намотка от медна тел е вътре в първия компонент, който е закотвен към морското дъно. Вторият компонент е магнит, прикрепен към поплавък, който се движи нагоре и надолу свободно с вълните. Докато магнитът се надига от вълните, магнитното му поле се движи по неподвижната намотка от медна тел. Това движение предизвиква ток в проводника - електричество. Това е толкова просто.
До началото на 2005 г. фон Жуан е проектирал един от своите прототипи и е искал да провери дали е водоустойчив. Тя завлече преобразувателя на енергията на вълната към мазето си, в дим, който циркулира вода, за да може да плува на мястото си. Дъщеря й Сидни, която тогава беше на 6, седна на прототипа, тъй като печат може да се прилепи към истинска шамандура. Той плаваше.
След това тя се обадила в близкия вълнен басейн, където хората отиват да играят в симулирани вълни.
"Наемате ли своя басейн?" тя каза.
"За колко души?" - попита придружителят.
"Не много хора - една вълна-енергиен буй."
Паркът дари две ранни сутрини за начинанието си. Фон Джоан е закотвил машината с десет тежести от 45 килограма от здравен клуб. Той се представи добре в игривите вълни, капеше нагоре и надолу, без да потъва.
След това дойде истинският тест, на един от най-дългите вълнови симулатори в Северна Америка.
В западния край на листния университетски университет в Орегон, покрай научните сгради от червена тухла, е масивен Т-образен стоманен навес в гигантски павиран участък. Въпреки че сградата се намира на 50 мили от Тихия океан и далеч извън обсега на убийствените приливни вълни, синьо-бял метален знак на входа й гласи "Влизане в зона за опасност от цунами".
Когато фон Жуан за пръв път донесе буй, за да се тества в 342-метровата бетонна тръба в изследователската лаборатория на вълната в щата Орегон, „нещата не вървят по план“, казва през смях Дан Кокс, директор на съоръжението. Фон Жуан и негови колеги сложиха шамандура в 15-футовия канал и го завъхаха с вълни от два, три и четири крака. Първата петметрова вълна го преобърна.
„Имахме проблем с баласта“, казва някак зловещо фон Жуан. Тя продължава: „Ние сме електроинженери и наистина се нуждаехме от повече помощ от океанските инженери, но за да ги получим, ни трябваше повече финансиране и за да получим повече финансиране, за да покажем някакъв успех“.
Фон Джоан продължи да усъвършенства шамандурите си. Малка група наблюдаваше как петметрова вълна се насочва към една от последните й версии. Докато шаманът се вдигна с вълна, 40-ватова електрическа крушка отгоре, захранвана от вълнова енергия, светна. „Всички се развеселихме“, спомня си Кокс.
Маршрут 20 ветрове от щата Орегон до брега, макар чедър и ела, следвайки река Якина. В близост до устието на реката се намира пясъчна коса с ниски сгради, украсена с стриди от черупки и грохот. Бризът създава огради от близкото пристанище, прилепващо към метални мачти. Това е домът на Hatfield Marine Science Center от щата Орегон, посветен на изследванията на морските екосистеми и океанската енергия.
Джордж Бухлерт, морски учен и директор на центъра, гледа от кабинета си на поле с вълнообразна морска трева. "Това, което знаем сега, е това, което не знаем", казва Бохлерт, чиито мръсни руси къдрици приличат на океански вълни. „Енергията на океана е бързо движеща се област и изследователите на околната среда имат много въпроси“.
Например, шамандурите абсорбират енергия от вълните, намалявайки техния размер и мощност. Ще се отразят ли свитите отоци върху движението на пясък и течения в близост до брега, може би допринасят за ерозия?
Буите, както и силовите кабели, които биха се свързвали към електрическата мрежа на брега, излъчват електромагнитни полета. А акостиращите кабели щръкнаха в теченията, като китара. Може ли тези смущения да объркат китове, акули, делфини, сьомга, лъчи, раци и други морски животни, които използват електромагнетизъм и звук за хранене, чифтосване или навигация?
Били ли птици да се сблъскат с шамандурите или костенурките да се заплитат в кабелите?
Дали котвите ще създадат изкуствени рифове, които привличат риба, която обикновено не се намира в това местообитание?
Дали разгръщането, поддържането и премахването на шамандурите може да наруши морското дъно или по друг начин да промени океанската среда?
"Искам да знам и отговорите на тези въпроси", казва фон Жуан. "Последното нещо, което искам да направя, е да навредя на океана и неговите красиви създания." За да проучат рисковете за околната среда и да позволят на инженерите на вълновите енергии да тестват изобретенията си, тя и колегите от щата Орегон, включително Boehlert, изграждат плаващ тест наблизо. Предвижда се тя да бъде отворена през следващата година и в нейния център ще има буй, пълен с инструменти за събиране на данни за това, колко добре се справят вълновите енергийни преобразуватели.
Тестовото място е част от огромно усилие за преместване на вълновата енергия от лабораторията и върху електрическата мрежа. Чрез нов национален морски център за възобновяеми източници на енергия, изследователи от цялата страна ще имат шанса да усъвършенстват изобретенията си в енергийната лаборатория на WESRF, да ги изпробват в вълната на вълната Hinsdale и да ги усъвършенстват в океана. "Това е, което трябва да направим, за да проучим изцяло енергията на вълните като част от портфолиото от възобновяеми енергийни източници, за държавата, нацията и света", казва фон Жуан.
Boehlert и други казват, че дори ако енергията на вълните има някои локални въздействия върху околната среда, тя вероятно ще бъде далеч по-малко вредна от електроцентралите с въглища и петрол. "Ефектите от продължаването на изпомпването на въглерод в атмосферата биха могли да бъдат много по-лоши за морския живот, отколкото шамандурите, които се катерят във вълните", казва той. "Искаме океанската енергия да работи."
Фон Жуан наскоро теглеше най-добре изпълняващата се шамандура - своя 11-ти прототип - през залива Якина и половина мили от брега. Буят, който прилича на гигантска жълта летяща чиния с черна тръба, стърчаща през средата, беше закотвен в 140 фута вода. За пет дни той се издигна и падна с набъбване и генерира около 10 киловата мощност. В следващите две до три години Columbia Power Technologies, компания за възобновяеми енергийни източници, която подкрепи изследванията на фон Джоан, планира да монтира шаман, генериращ между 100 и 500 киловата електроенергия в пристанището за тестване край бреговете на Орегон.
"Преди няколко години", казва Кокс за фон Жуан, "тя работеше върху шопинг. Сега тя има правителство зад работата си и компании, които чукат на вратата й. Това е невероятно бърз напредък, който е добър за бъдещето на вълновата енергия. "
Друго от изобретенията на Von Jouanne, първото по рода си, е машина, която тества преобразуватели на вълновата енергия, без да се налага да ги намокри. Прототипна шамандура е закрепена вътре в метална карета, която имитира движението нагоре-надолу на океанските вълни. Електрическото оборудване следи силата, която буйът генерира. Тестовото легло изглежда като асансьор в средата на лабораторията.
Изследователите на вълновата енергия от други институции ще бъдат добре дошли да използват изпитателното легло на фон Жуан, но в момента той притежава една от собствените си шамандури за енергийни конвертори. Студент, който седи на близкия компютър, командва устройството да симулира вълни с височина 1 метър при пътуване с 0.6 метра в секунда с интервали от 6 секунди между върховете на вълната.
"Това е малка лятна вълна", казва фон Жуан.
Машината бръмчи, тръпне и се извисява като разходка в увеселителен парк.
Докато буйът се движи нагоре и надолу, габарит регистрира сока, който произвежда. Иглата се движи. Един киловат, два, после три.
„Това е достатъчно за захранването на две къщи“, казва фон Жуан.
Елизабет Ръш е журналистка от Портланд, базирана в Орегон и автор на „Планетарният ловец“ и други научни книги за деца.
Електрическата вълна : във вълновия енергиен преобразувател на фон Джоан, намотките вътре в закотвена колона са заобиколени от магнит, прикрепен към поплавък. Вълните движат поплавъка нагоре и надолу, а електромагнитното взаимодействие генерира ток. (5W Инфографика) 
След години експерименти в лаборатории, вълнови басейни и дори в нейното мазе, инженерът Анет фон Жуан тества прототипи на конвертори в океана (кран вдига шаман във водата край Орегон през 2007 г.). (Анет фон Жуан) 
Анет фон Жуан стои в океана покрай скалния плаж Отергон в Орегон, в близост до който експериментира с вълни от енергийни шамандури. (С любезното съдействие на Анет фон Жуан) 
Една лодка дърпа прототип на вълнен енергиен буй. (Анет фон Жуан) 
По-подробно разглеждане на един от прототипите на шамандурата. Жълтата част на шамандура плава по повърхността на водата. (Анет фон Жуан) 
Светлина, блестяща отгоре на буй, показва, че през шамандурата тече електричество. (Анет фон Жуан) 
В лабораторията на фон Джоан скорошно изобретение симулира вълновите действия, оставяйки на изследователите проекти на буйни буйове (тестване на вълново-енергийно устройство без поплавък). (Брайън Смайл) 
Фон Джоан казва: „Имахме обещаващи приноси, че [тази технология] е пътят.“ (Брайън Смайл)
