Ta oli vees, kui epifaania tabas. Muidugi oli Annette von Jouanne Seattle'i ümbruses kasvades alati vees, ujumas järvedes ja basseinides ning ujumisdistantsil mõõdeti keskkoolides ja ülikoolides võistlusvõistlusi. Tema keldris on isegi treeningbassein, kus ta koos abikaasa (endine Portugali olümpia ujuja) ja nende kolme lapsega on veetnud palju aega ... ujudes.
Sellest loost
[×] SULETUD
Vaadake veepinnal üles ja alla liikuva laineenergiapoi prototüüpi, kui Oregoni Riikliku Ülikooli teadlased uurivad selle tõhusust
Video: laineenergiapoi kasutuselevõtt
Kuid 1995. aasta detsembris sõitis ta pühade ajal Hawaiil kehalisena. Ta oli just asunud tööle Oregon State University elektrotehnika abiprofessorina. Ta oli 26-aastane ja soovis midagi muuta - leida või parendada kasulikku energiaallikat, eelistatult seda, mis polnud napp ega põgus, ettearvamatu ega räpane. Päike loojus. Tuul oli suremas. Ta siples paistes.
"Päikese loojudes tabas mind see: ma võisin terve aasta ja terve öö lainetega sõita, " ütleb von Jouanne. "Lainejõud on alati olemas. See ei peatu kunagi. Ma hakkasin mõtlema, et peab olema võimalus ookeani paisumise kogu energiat praktiliselt ja tõhusalt ning vastutustundlikult ära kasutada."
Täna on von Jouanne üks kiiremini areneva laineenergia valdkonna liikumapanevaid jõude - ja ka selle juhtiv pooldaja. Ta selgitab kõigile, kes kuulavad, et erinevalt tuule- ja päikeseenergiast on laineenergia alati saadaval. Isegi kui ookean tundub rahulik, liiguvad tursed vett piisavalt üles ja alla, et elektrit toota. Ja seade, mis genereerib lainetest kilovatte võimsust, võib olla palju väiksem kui tuule või päikesepaiste korral kilovattide rakendamiseks vajalik, kuna vesi on tihe ja energia, mida see eraldab, on kontsentreeritud.
Kogu see energia on muidugi ka hävitav ja aastakümnete vältel on väljakutseks olnud sellise seadme ehitamine, mis talub koletiselaineid ja galeerjõu tuuli, rääkimata söövitavast soolasest veest, merevetikatest, ujuvatest prahtidest ja uudishimulikest mereimetajatest. Ja ka seade peab olema tõhus ja nõudma vähe hooldust.
Ikka, see võlu on vastupandamatu. Masin, mis saaks kasutada ammendamatut, mitte saastavat energiaallikat ja mida saaks piisavalt säästlikult kasutada, et toota märkimisväärses koguses elektrit - see oleks läbi aegade saavutus.
Insenerid on ehitanud kümneid masinaid, mida nimetatakse laineenergia muunduriteks, ja katsetanud neid vähesel määral. USA-s võiksid lained kütta umbes 6, 5 protsenti tänapäevasest elektrivajadusest, ütles Roger Bedard Californias Palo Alto linnas asuvas energeetika mõttekojas Electric Power Research Institute. See on samaväärne energiaga 150 miljoni barreli nafta kohta - umbes sama palju energiat kui kõik USA hüdroelektrijaamad kokku -, mis on piisav 23 miljoni tüüpilise Ameerika kodu toiteks. Kõige võimsamad lained tekivad läänerannikul tugeva lääne-ida suunas toimuva globaalse tuule tõttu, nii et Suurbritannia, Portugal ja USA läänerannik kuuluvad lainete energia arendamise piirkondade hulka.
Peale ujumise oli von Jouanne'i noor kirg nooreks kirglikuks õppimiseks, kuidas asjad toimivad. See sai alguse väikestest seadmetest. Äratuskell purunes. Ta keeras selja lahti, kinnitas mehhanismi ja pani selle uuesti kokku. Ta oli umbes 8-aastane. "See oli minu jaoks nii põnev, " ütleb naine. Ta kolis kalkulaatorite juurde ja seejärel arvutisse, mille ostis raha eest oma paberiteelt. Ühel päeval ootas ta, et vanemad lahkuksid majast, et ta saaks enne naasmist televiisori lahti võtta ja uuesti kokku panna. (Von Jouanne hoiatab lapsi, et nad ei teeks nii, nagu ta tegi: "seal on kõrgepingekomponent.")
Kui tema vennad, kaheksa ja kümme aastat vanemad, tulid koju koolivaheaegade järele, armus ta nende inseneriõpikute üle. (Vanem õde oli omandanud ettevõtluskraadi.) "Neid lugedes kinnitati, et jah, just seda ma tahangi teha, " meenutab naine.
Ta on õppinud elektrotehnika bakalaureuse kraadi Lõuna-Illinoisi ülikoolis ja doktorikraadi Texase A&M ülikoolis. Ta oli sageli üks väheseid naisi klassis. "Ma ei näinud end kunagi naisinsenerina, " ütleb ta. "Nägin ennast insenerina, kes püüdis maailma jaoks paremaid asju teha."
Oregoni osariigi ülikoolis seostas ta oma lainetega visandatud epifaania elektrotehnika professori Alan Wallace'iga, kes jagas oma võlu ookeani võimsusega. "Hakkasime ütlema, et selle energia rakendamiseks peab olema võimalus, " meenutab ta. Nad uurisid tollal toodetavaid laineenergiamuundureid ja otsisid sajanditevanuseid kontratseptsioonide patente lainete energia ammutamiseks. Mõni meenutas tuulikuid, loomapuure või laevade propellereid. Moodne nägi välja nagu tohutu vaal. Kõigil vidinatel oli üks ühine probleem: need olid liiga keerulised.
Võtame näiteks seadme Pelamis Attenuator, mida hiljuti neli kuud Portugali rannikult Pelamis Wave Power kasutusele võttis. See näeb välja nagu 500 jalga pikk punane madu. Kuna lained liiguvad pikkusega, paindub masin üles ja alla. Painutamine pumpab hüdraulikavedeliku läbi mootori, mis genereerib elektrit. Niisugused keerulised masinad on varustatud ventiilide, filtrite, torude, voolikute, sidurite, laagrite, lülitite, gabariitide, mõõturite ja anduritega. Vaheetapid vähendavad tõhusust ja kui üks komponent puruneb, läheb kogu seade kaputiks.
Pärast välja analüüsi ütleb von Jouanne: "Ma teadsin, et vajame lihtsamat kujundust."
Von Jouanne'i labor on nimetatud 2006. aastal surnud Wallace'i mälestuseks, kuid Wallace'i energiasüsteemide ja taastuvate energiaallikate hoone (WESRF) on tuntud kui "We Surf". Värvitud sügava sinise ja halli värviga ning lokirullide kandvate seinamaalingutega, on labor olnud uurimisvõimalus ja katsekoht selliste uuenduslike toodete jaoks nagu ülielektrilaevad, hõljuk ja Ford Escape Hybrid mootor. Ühes nurgas on kõrge poi, mis sarnaneb tohutu vasest pealmisele akule. Selle kõrval näeb teine poi välja nagu kaks murdmaasuuski, mille vahel oleks traat. Kujundus kuulus kõige varem von Jouanne'i hulka. "Läbimurded sünnivad peaaegu alati ebaõnnestumistest, " ütleb naine.
Tema läbimurre oli kavandada seade, millel on vaid kaks peamist komponenti. Viimastes prototüüpides on esimese komponendi sees paks vasktraadist mähis, mis on ankurdatud merepõhja. Teine komponent on ujuki külge kinnitatud magnet, mis liigub lainete abil vabalt üles ja alla. Kuna magnet on lainete poolt üles tõstetud, liigub selle magnetväli mööda vasktraadi statsionaarset mähist. See liikumine kutsub esile juhtmes voolu - elektrit. See on nii lihtne.
2005. aasta alguseks oli von Jouanne projekteerinud ühe oma prototüüpide ja tahtis testida, kas see on veekindel. Ta vedas laineenergiamuunduri oma keldrisse veekoguna, mis ringleb vett laskma oma kohale ujuda. Tema tütar Sydney, siis 6-aastane, istus prototüübi kallal, nii nagu hüljes võib klammerduda tõelise poi külge. See hõljus.
Järgmisena helistas ta lähedal asuvale lainebasseinile, kus inimesed käivad simuleeritud lainetena mängimas.
"Kas rentite oma basseini välja?" ta ütles.
"Mitme inimese jaoks?" küsis saatja.
"Pole palju inimesi - üks laineenergia poi."
Park annetas oma ettevõtmisele kaks varahommikut. Von Jouanne ankurdas masina terviseklubist kümne 45-kilose raskusega. See esines hästi mängulistes lainetes, bobides üles ja alla, vajumata.
Siis tuli tõeline katse Põhja-Ameerika ühes pikima lainega simulaatorites.
Lehekujulise Oregoni Riikliku Ülikooli ülikoolilinnaku läänepoolses otsas, teaduslikest punastest tellistest hoonetest mööda, on massiivne T-kujuline terasest kuur hiiglasliku sillutatud krundiga. Ehkki hoone asub Vaiksest ookeanist 50 miili kaugusel ja hävitavate loodete lainetest kaugemal, on sinise ja valge metalli silt selle sissepääsu juures kirjas sisenemisega tsunami ohualasse.
Kui von Jouanne tõi esimest korda poi, et katsetada Oregoni osariigi Hinsdale'i laineuuringute laboris asuvat 342-meetrist betoonivalamut, "ei läinud asjad plaanipäraselt, " ütleb rajatise direktor Dan Cox naerdes. Von Jouanne ja töökaaslased lõid poi 15-jalase sügavuse kanali sisse ja puhverdasid seda kahe-, kolme- ja nelja-suu lainetega. Esimene viis jalga laine kallutas selle ümber.
"Meil oli probleem ballastiga, " ütleb von Jouanne mõnevõrra kohmakalt. Ta jätkab: "Oleme elektriinsenerid ja me vajasime ookeaniinseneridelt tõepoolest rohkem abi, kuid nende saamiseks oli vaja rohkem rahalisi vahendeid ja suurema edu saamiseks vajalike rahaliste vahendite saamiseks."
Von Jouanne jätkas oma poide täpsustamist. Väike grupp jälgis, kuidas viis jalga laine suunas ühe tema viimase versiooni. Kui poi koos tõusuga tõusis, süttis põlema 40-vatine lambienergiaga lambipirn. "Me kõik rõõmustasime, " meenutab Cox.
Suunake 20 tuult Oregoni osariigist seedri ja kuusepuu kaudu rannikule, järgides Yaquina jõge. Jõe suudme lähedal asub austrikoore ja õrna triivpuuga kaunistatud madalate ehitistega liivane sülg. Breezes seadsid lähedal olevast jahisadamast metalli mastide vastu klompides haardid. See on Oregoni osariigi Hatfieldi mereteaduste keskuse kodu, mis on pühendatud mere ökosüsteemide ja ookeanienergia uurimisele.
Mereteadlane ja keskuse direktor George Boehlert vaatab oma kabinetist välja lainelise mererohu väljal. "See, mida me praegu teame, on see, mida me ei tea, " ütleb Boehlert, kelle räpased blondid lokid meenutavad ookeanilaineid. "Ookeanienergia on kiiresti liikuv väli ja keskkonnauurijatel on palju küsimusi."
Näiteks neelavad poid lainetest energiat, vähendades nende suurust ja võimsust. Kas kahanenud tursed mõjutaksid liiva liikumist ja kalda lähedal asuvaid hoovusi, aidates ehk kaasa erosioonile?
Poid, nagu ka kaldal asuva elektrivõrguga ühendatavad toitekaablid, kiirgavad elektromagnetilisi välju. Ja kaablite sildumine tõmbuks vooludesse nagu kitarrikeel. Kas need häired võivad segi ajada vaalad, haid, delfiinid, lõhe, kiired, krabid ja muud mereloomad, kes kasutavad elektromagnetilisust ja heli söötmiseks, paaritamiseks või navigeerimiseks?
Kas linnud põrkuvad poidega või kilpkonnad satuvad kaablitesse?
Kas ankrud tekitaksid kunstlikke riffe, mis meelitavad ligi kalu, keda selles elupaigas tavaliselt ei leidu?
Kas poide kasutuselevõtt, hooldamine ja eemaldamine häiriks merepõhja või muudaks ookeani keskkonda muul viisil?
"Tahan teada vastuseid ka neile küsimustele, " ütleb von Jouanne. "Viimane asi, mida ma teha tahan, on kahjustada ookeani ja selle kauneid olendeid." Keskkonnariskide uurimiseks ja laineenergeetika inseneridel oma leiutiste proovile panemiseks ehitavad tema ja Oregoni osariigi kolleegid, sealhulgas Boehlert, läheduses ujuva katsekai. See on kavas avada järgmisel aastal ja selle keskel on poi, mis on täis vahendeid, et koguda andmeid selle kohta, kui hästi laineenergia muundurid töötavad.
Katse kai on osa ulatuslikest jõupingutustest viia laineenergia laborist välja ja elektrivõrku. Uue energiaosakonna rahastatud riikliku taastuvenergia keskuse kaudu on kogu riigi teadlastel võimalus WESRF-i energialaboris oma leiutisi täiustada, katsetada neid Hinsdale'i lainevoos ja ookeanis täiustada. "See on see, mida peame tegema taastuvenergia portfelli osana laineenergia täielikuks uurimiseks nii riigile, rahvale kui ka kogu maailmale, " ütleb von Jouanne.
Boehlert ja teised väidavad, et isegi kui laineenergial on mõni kohalik keskkonnamõju, oleks see tõenäoliselt palju vähem kahjulik kui söe- ja õliküttel töötavad elektrijaamad. "Süsiniku atmosfääri pumpamise jätkamise tagajärjed võivad mereelustikule olla palju halvemad kui lainetes kobisevad poid, " ütleb ta. "Me tahame, et ookeanienergia töötaks."
Hiljuti vedas Von Jouanne oma kõige paremini töötava poi - oma 11. prototüübi - läbi Yaquina lahe ja poolteist miili avamerel. Poi, mis sarnaneb hiiglasliku kollase lendava taldrikuga, mille keskel oli must toru, oli ankurdatud 140 jalga vette. Viie päeva jooksul see tõusis ja langes paisumisega ning tekitas umbes 10 kilovatti võimsust. Järgmise kahe kuni kolme aasta jooksul kavatseb von Jouanne'i uuringuid toetanud taastuvenergia ettevõte Columbia Power Technologies paigaldada Oregoni ranniku lähedal asuvasse proovialasse poi, mis genereerib 100–500 kilovatti elektrit.
"Mõni aasta tagasi, " räägib Cox von Jouanne'ist, "töötas ta kingapaeltel. Nüüd on valitsus töö taga ja ettevõtted uksele koputavad. See on uskumatult kiire edasiminek, mis sobib hästi laineenergia tulevikuks. "
Teine Von Jouanne'i leiutistest, esimene omataoline, on masin, mis testib laineenergiamuundureid, ilma et peaks neid märjaks tegema. Prototüüppoi on kinnitatud metallvankri sisse, mis jäljendab ookeanilainete üles-alla liikumist. Elektriseadmed jälgivad poi tekitatavat energiat. Proovivoodi näeb välja nagu liftivagun tema labori keskel.
Teiste asutuste laineenergia teadlased on oodatud kasutama von Jouanne'i katsealust, kuid praegu hoiab see ühte tema enda energiamuunduri poidest. Lähedalasuva arvuti juures istuv õpilane käsib seadmel simuleerida 1 meetri kõrguseid laineid 0, 6 meetrit sekundis 6-sekundiliste intervallidega lainetippude vahel.
"See on väike suvelaine, " ütleb von Jouanne.
Masin kümbleb, luriseb ja sõidab nagu lõbustuspargi sõit.
Poi üles ja alla liikudes registreerib gabariit sellest toodetud mahla. Nõel liigub. Üks kilovatti, kaks, siis kolm.
"Sellest piisab kahe maja toiteks, " ütleb von Jouanne.
Elizabeth Rusch on Portlandis, Oregonis asuv ajakirjanik, ajakirja The Planet Hunter ja teiste lasteteaduslike raamatute autor.
Elektrilaine : von Jouanne'i "laineenergiamuunduris" ümbritsevad ankurdatud kolonni mähised ujukiga kinnitatud magnetiga. Lained liiguvad ujukit üles ja alla ning elektromagnetiline interaktsioon tekitab voolu. (5W infograafika) 
Pärast aastaid kestnud katseid laboratooriumides, lainebasseinides ja isegi tema keldris katsetas insener Annette von Jouanne muunduri prototüüpe ookeanis (2007. aastal kraana tõstis poi Oregoni juurest vette poi). (Annette von Jouanne) 
Annette von Jouanne seisab ookeanis Oregoni Otter Rocki ranna ääres, kus ta on katsetanud laineenergiapoid. (Annette von Jouanne'i viisakusel) 
Paat veab laineenergia poi prototüübi merre. (Annette von Jouanne) 
Üks poi prototüüpidest lähemalt. Poi kollane osa hõljub mööda veepinda. (Annette von Jouanne) 
Poi kohal särav tuli näitab, et poist voolab elekter. (Annette von Jouanne) 
Von Jouanne'i laboris simuleerib hiljutine leiutis lainetegevust, lastes teadlastel poi konstruktsioone kuivatada (laineenergiaseadme testimine ilma ujukita). (Brian Smale) 
Von Jouanne ütleb: "Oleme andnud paljutõotavat sisendit, et [see tehnoloogia] on tee, kuhu minna." (Brian Smale)
