Dia berada di dalam air ketika epiphany melanda. Sudah tentu, Annette von Jouanne sentiasa berada di dalam air, berenang di tasik dan kolam sambil dia tumbuh di sekeliling Seattle, dan berenang jarak jauh gaya kompetitif di sekolah tinggi dan kolej bertemu. Malah ada kolam latihan di ruang bawah tanahnya, di mana dia dan suaminya (bekas perenang Olimpik untuk Portugal) dan tiga anaknya menghabiskan banyak masa ... berenang.
Dari Kisah Ini
[×] TUTUP
Lihat prototaip gelombang buoy tenaga gelombang atas dan ke bawah di permukaan perairan sebagai penyelidik dari Oregon State University mengkaji keberkesanannya
Video: Menyediakan Gelombang Tenaga Buoy
Tetapi pada bulan Disember 1995, dia sedang menunggang badan di Hawaii selama cuti. Dia baru sahaja bekerja sebagai penolong profesor kejuruteraan elektrik di Oregon State University. Dia berumur 26 tahun dan tidak sabar-sabar untuk membuat perbezaan-untuk mencari atau memperbaiki sumber tenaga yang berguna, lebih baik yang tidak sia-sia atau sekejap atau tidak dapat diramalkan atau kotor. Matahari turun. Angin itu mati. Dia sedang merebak dalam bengkak.
"Seperti matahari terbenam, ia melanda saya: saya boleh menunggang gelombang sepanjang hari dan sepanjang malam, sepanjang tahun, " kata von Jouanne. "Kuasa gelombang selalu ada, tidak pernah berhenti, saya mula berfikir bahawa ada cara untuk memanfaatkan semua tenaga yang membengkak, secara praktikal dan efisien, dengan cara yang bertanggungjawab."
Hari ini, von Jouanne adalah salah satu daya pendorong dalam bidang tenaga gelombang yang pesat dan juga penyokong utamanya. Dia akan menjelaskan kepada sesiapa sahaja yang akan mendengar bahawa tidak seperti angin dan kuasa solar, tenaga gelombang sentiasa ada. Walaupun lautan kelihatan tenang, bengkak bergerak ke atas dan bawah untuk menghasilkan tenaga elektrik. Dan alat untuk menghasilkan kilowatt kuasa dari gelombang dapat lebih kecil daripada apa yang diperlukan untuk memanfaatkan kilowatt dari angin atau sinar matahari karena airnya padat dan tenaga yang diberikannya tertumpu.
Semua tenaga itu juga, tentu saja, merosakkan, dan selama beberapa dekad cabarannya adalah untuk membina sebuah peranti yang dapat menahan gelombang raksasa dan angin berkuat kuasa angin, belum lagi air masin menghakis, rumpai laut, puing-puing terapung dan mamalia marin yang ingin tahu. Dan peranti juga mesti cekap dan memerlukan sedikit penyelenggaraan.
Namun, daya tariknya tidak dapat dinafikan. Mesin yang boleh memanfaatkan sumber tenaga yang tidak habis-habis, tidak meloloskan dan digerakkan secara ekonomi dalam jumlah yang mencukupi untuk menjana sejumlah besar tenaga elektrik - yang akan menjadi pencapaian untuk zaman.
Jurutera telah membina berpuluh-puluh mesin, yang dikenali sebagai penukar tenaga gelombang, dan menguji beberapa pada skala kecil. Di Amerika Syarikat, gelombang boleh memicu kira-kira 6.5 peratus daripada keperluan elektrik hari ini, kata Roger Bedard dari Institut Penyelidikan Tenaga Listrik, sebuah tangki pemikir tenaga di Palo Alto, California. Itulah setara dengan tenaga dalam 150 juta tong minyak - tentang jumlah kuasa yang sama yang dihasilkan oleh semua empangan hidroelektrik AS yang digabungkan-cukup untuk menguasai 23 juta rumah khas Amerika. Gelombang paling kuat berlaku di pantai barat, kerana angin global yang kuat dari barat ke timur, jadi Great Britain, Portugal dan Pantai Barat Amerika Syarikat adalah antara tapak di mana tenaga gelombang sedang dibangunkan.
Selain berenang, keghairahan von Jouanne yang lain sebagai anak muda belajar cara kerja. Ia bermula dengan peralatan kecil. Jam penggera berlaku. Dia membongkok belakang, menetapkan mekanisme itu dan meletakkannya semula bersama-sama. Dia berusia kira-kira 8 tahun. "Itu sangat menarik untuk saya, " katanya. Dia berpindah ke kalkulator dan kemudian ke komputer yang dibeli dengan wang dari laluan kertasnya. Suatu hari, dia menunggu ibu bapanya meninggalkan rumah supaya dia dapat membongkar televisyen dan menyusun semulanya sebelum mereka pulang. (Von Jouanne memberi amaran kepada anak-anak supaya tidak melakukan seperti yang dilakukannya: "ada komponen voltan tinggi.")
Apabila saudara-saudaranya, lebih tua lapan dan sepuluh tahun, pulang ke rumah untuk berehat di kolej, dia mengetuk buku teks kejuruteraan mereka. (Seorang saudara yang lebih tua mengejar ijazah perniagaan.) "Membaca mereka mengesahkan bahawa, ini adalah yang saya mahu lakukan, " katanya.
Beliau belajar kejuruteraan elektrik sebagai seorang siswazah di Southern Illinois University dan untuk doktornya di Texas A & M University. Dia sering menjadi salah seorang daripada beberapa wanita dalam kelas. "Saya tidak pernah melihat diri saya sebagai jurutera wanita, " katanya. "Saya melihat diri saya sebagai seorang jurutera yang cuba membuat sesuatu yang lebih baik untuk dunia."
Di Oregon State University, dia mengaitkan epiphany gelombangnya kepada Alan Wallace, seorang profesor kejuruteraan elektrik yang berkongsi daya tarikannya dengan kuasa lautan. "Kami mula berkata, ada cara untuk memanfaatkan tenaga ini, " katanya. Mereka mengkaji penukar tenaga gelombang kemudian dihasilkan dan memandang paten-paten yang berabad-abad untuk perangkap untuk mengeluarkan tenaga daripada gelombang. Sesetengahnya menyerupai kincir angin, sangkar haiwan atau kipas kapal. Yang moden kelihatan seperti ikan paus besar. Semua alat mempunyai satu masalah yang sama: mereka terlalu rumit.
Sebagai contoh, ambil alih peranti yang dikenali sebagai Pelamis Attenuator, yang baru-baru ini digunakan selama empat bulan di luar pantai Portugal oleh Pelamis Wave Power. Ia kelihatan seperti ular merah sepanjang 500 kaki. Apabila ombak mengembara panjangnya, mesin membentang ke atas dan ke bawah. Pam lenturan bendalir hidraulik melalui motor, yang menjana elektrik. Mesin kompleks seperti ini penuh dengan injap, penapis, tiub, hos, gandingan, galas, suis, tolok, meter dan sensor. Tahap perantaraan mengurangkan kecekapan, dan jika satu komponen pecah, seluruh peranti menjadi kaput.
Selepas menganalisis bidang itu, von Jouanne berkata, "Saya tahu kami memerlukan reka bentuk yang lebih mudah."
Makmal Von Jouanne dinamakan sebagai ingatan Wallace, yang meninggal dunia pada tahun 2006, tetapi Wallace Energy Systems & Renewables Facility (WESRF) dikenali sebagai "We Surf." Diwarnai dengan blues dan grays yang mendalam dan mempunyai mural dari gelombang curling, makmal ini menjadi kemudahan penyelidikan dan ujian untuk produk-produk inovatif seperti kapal tentera laut semua-elektrik, hovercraft dan enjin Ford Escape Hybrid. Di satu sudut adalah pelampung tinggi yang menyerupai bateri tembaga yang besar. Di samping itu, pelampung lain kelihatan seperti dua buah salji bersilang dengan dawai yang tersambung di antara mereka. Reka bentuk itu adalah yang paling awal dari von Jouanne. "Terobosan hampir selalu dilahirkan dari kegagalan, " katanya.
Kejayaannya adalah untuk memahami satu peranti yang mempunyai dua komponen utama. Dalam prototaip yang paling baru, gegelung tebal dawai tembaga berada di dalam komponen pertama, yang berlabuh ke dasar laut. Komponen kedua ialah magnet yang dilekatkan pada apungan yang bergerak ke atas dan ke bawah secara bebas dengan gelombang. Apabila magnet diseret oleh gelombang, medan magnet bergerak di sepanjang gegelung pegun wayar tembaga. Gerak ini mendorong arus dalam wayar-elektrik. Itulah yang mudah.
Menjelang awal tahun 2005, von Jouanne telah merancang salah satu prototaipnya dan mahu menguji sama ada ia kalis air. Dia mengangkut penukar tenaga gelombang ke ruang bawah tanahnya, ke dalam flume yang mengalirkan air untuk membiarkan dia berenang di tempatnya. Anak perempuannya Sydney, kemudian 6, duduk di prototaip, seolah-olah sebuah meterai mungkin berpegang pada pelampung sebenar. Ia terapung.
Seterusnya dia menelefon kolam gelombang berdekatan, di mana orang pergi bermain dalam gelombang simulasi.
"Adakah anda menyewakan kolam anda?" dia berkata.
"Berapa ramai orang?" petugas bertanya.
"Tidak banyak orang-satu pelampung gelombang tenaga."
Taman itu menyampaikan dua pagi awal untuk usaha beliau. Von Jouanne berlabuh dengan sepuluh 45 pound berat dari sebuah kelab kesihatan. Ia berfungsi dengan baik di dalam gelombang suka bermain, menaikkan dan turun tanpa tenggelam.
Kemudian datang ujian sebenar, di salah satu simulator gelombang terpanjang di Amerika Utara.
Di hujung barat kampus negeri Oregon State berdaun, melewati bangunan-bangunan bata bata yang ilmiah, adalah keluli berbentuk T besar yang ditumpahkan di dalam sebuah kawasan yang berturap raksasa. Walaupun bangunan itu berjarak 50 km dari Lautan Pasifik dan jauh dari jangkauan gelombang pasang pembunuh, tanda logam biru dan putih di pintu masuknya mengatakan "Memasuki Zon Bahaya Tsunami."
Apabila von Jouanne mula-mula membawa peluru untuk menguji dalam flume konkrit sepanjang 342 kaki di Makmal Penyelidikan Gelombang Hinsdale Oregon State, "perkara-perkara tidak berlaku seperti yang dirancang, " kata Dan Cox, pengarah kemudahan itu, dengan ketawa. Von Jouanne dan rakan sekerja melancarkan pelampung di saluran 15 kaki dan meretasnya dengan gelombang dua, tiga dan empat kaki. Gelombang lima kaki pertama menafikannya.
"Kami mempunyai masalah balast, " kata von Jouanne agak malu-malu. Beliau berkata, "Kami jurutera elektrik, dan kami benar-benar memerlukan lebih banyak bantuan daripada jurutera laut, tetapi untuk mendapatkan mereka kami memerlukan lebih banyak dana, dan untuk mendapatkan lebih banyak dana kami perlu menunjukkan kejayaan."
Von Jouanne terus menaikkan pelampungnya. Sebuah kumpulan kecil menyaksikan gelombang lima kaki menuju salah satu versi terbarunya. Sebagai pelampung yang diangkat dengan lonjakan, bola lampu 40 watt di atasnya, dikuasakan oleh tenaga gelombang, menyala. "Kami semua bersorak, " kata Cox.
Laluan 20 angin dari Oregon State ke pantai walaupun pokok cedar dan cemara, mengikuti Sungai Yaquina. Berhampiran mulut sungai adalah meludah berpasir dengan bangunan rendah yang dihiasi dengan kerang tiram dan kayu hanyut gnarly. Breezes menyiapkan halyards dari marina berhampiran clanking terhadap tiang logam. Ini adalah rumah Pusat Sains Laut Hatfield Oregon, yang ditumpukan kepada penyelidikan tentang ekosistem laut dan tenaga laut.
George Boehlert, seorang saintis laut dan pengarah pusat, melihat dari pejabatnya di padang rumput laut yang beralun. "Apa yang kita tahu sekarang adalah apa yang kita tidak tahu, " kata Boehlert, yang keriting berambut pirang kotor menyerupai gelombang lautan. "Tenaga lautan adalah medan yang bergerak pantas dan penyelidik alam sekitar mempunyai banyak soalan."
Sebagai contoh, pelampung menyerap tenaga daripada gelombang, mengurangkan saiz dan kuasa mereka. Adakah lekuk-lekuk yang mengalir menjejaskan pergerakan pasir dan arus berhampiran pantai, mungkin menyumbang kepada hakisan?
Pelampung, serta kabel kuasa yang akan menyambung ke grid elektrik di tepi pantai, mengeluarkan medan elektromagnet. Dan kabel tambatan akan tersumbat dalam arus, seperti rentetan gitar. Mungkin gangguan ini mengelirukan ikan paus, ikan hiu, ikan lumba-lumba, ikan salmon, sinar, ketam dan haiwan marin yang lain yang menggunakan elektromagnetisme dan bunyi untuk makan, mengawan atau menelusuri?
Adakah burung bertabrakan dengan pelampung atau penyu menjadi terikat di dalam kabel?
Adakah sauh akan membuat terumbu tiruan yang menarik ikan tidak biasanya ditemui di habitat itu?
Adakah menggerakkan, mengekalkan dan menghilangkan buoys mengganggu perairan laut atau mengubah persekitaran laut?
"Saya mahu mengetahui jawapan kepada soalan-soalan ini juga, " kata von Jouanne. "Perkara terakhir yang saya mahu lakukan adalah membahayakan lautan dan makhluk yang indah." Untuk mengkaji risiko alam sekitar dan membolehkan para jurutera tenaga gelombang menguji ciptaan mereka, dia dan rakan sekerja di Oregon State, termasuk Boehlert, sedang membina tempat ujian mengambang yang berdekatan. Ia dijadualkan dibuka tahun depan dan di pusatnya akan menjadi pelampung penuh dengan instrumen untuk mengumpulkan data tentang bagaimana penukar-gelombang penukar gelombang berfungsi.
Ujian dermaga adalah sebahagian daripada usaha besar untuk memindahkan tenaga gelombang keluar dari makmal dan ke grid kuasa elektrik. Melalui Pusat Tenaga Terbarukan yang dibiayai Jabatan Tenaga yang baru, penyelidik dari seluruh negara akan mempunyai peluang untuk memperbaiki penemuan mereka di dalam makmal tenaga WESRF, menguji mereka dalam gelombang Hinsdale dan menyempurnakannya di lautan. "Inilah yang perlu kita lakukan untuk meneroka sepenuhnya tenaga gelombang sebagai sebahagian daripada portfolio tenaga boleh diperbaharui, untuk negara, negara dan dunia, " kata von Jouanne.
Boehlert dan lain-lain mengatakan bahawa walaupun tenaga gelombang mempunyai beberapa kesan alam sekitar tempatan, ia mungkin jauh lebih berbahaya daripada loji janakuasa arang batu dan minyak. "Kesan berterusan untuk mengepam karbon ke atmosfera boleh menjadi lebih teruk untuk kehidupan marin daripada pelampung yang menjulang di ombak, " katanya. "Kami mahu tenaga lautan berfungsi."
Von Jouanne baru-baru ini menunda pelampung terbaiknya-prototaip ke-11 melalui Yaquina Bay dan satu setengah kilometer dari luar pesisir. Pelampung, yang menyerupai piring terbang kuning gergasi dengan tiub hitam yang melekat di tengah, telah berlabuh dalam 140 kaki air. Selama lima hari ia naik dan turun dengan membengkak dan menghasilkan sekitar 10 kilowatt kuasa. Dalam masa dua hingga tiga tahun akan datang, Columbia Power Technologies, sebuah syarikat tenaga boleh diperbaharui yang telah menyokong penyelidikan von Jouanne, merancang untuk memasang buoy menjana antara 100 dan 500 kilowatt elektrik dalam ujian di tepi pantai Oregon.
"Beberapa tahun yang lalu, " kata Cox tentang von Jouanne, "dia bekerja pada tali pinggang, sekarang dia mempunyai kerajaan di belakang kerjanya dan syarikat-syarikat yang mengetuk pintu. Itulah kemajuan yang sangat cepat yang membosankan dengan baik untuk masa depan tenaga gelombang. "
Satu lagi ciptaan Von Jouanne, yang pertama seumpamanya, adalah mesin yang menguji penukar gelombang tenaga tanpa perlu basah. Pelampung prototaip diamankan di dalam kereta logam yang meniru pergerakan gelombang lautan. Peralatan elektrik memantau kuasa buoy menjana. Katil ujian kelihatan seperti sebuah kereta lif di tengah makmalnya.
Penyelidik tenaga gelombang dari institusi lain akan dialu-alukan untuk menggunakan katil ujian von Jouanne, tetapi pada masa ini, ia memegang pelampung penukar tenaga sendiri. Pelajar duduk di komputer berdekatan memerintahkan peranti untuk mensimulasikan gelombang 1 meter perjalanan tinggi 0.6 meter sesaat dengan selang 6 saat antara puncak gelombang.
"Itu gelombang musim panas yang kecil, " kata von Jouanne.
Mesin hums, lurches dan berat seperti menaiki taman hiburan.
Apabila pelampung bergerak ke atas dan ke bawah, tolok mencantumkan jus yang dihasilkannya. Jarum bergerak. Satu kilowatt, dua, kemudian tiga.
"Itu cukup untuk kuasa dua rumah, " kata von Jouanne.
Elizabeth Rusch adalah wartawan yang berpusat di Portland, Oregon dan penulis Planet Hunter dan buku sains kanak-kanak lain.
Gelombang Elektrik : Dalam "penukar tenaga gelombang von Jouanne, " gegelung di dalam lajur berlabuh dikelilingi oleh magnet yang dipasang pada apungan. Gelombang menggerakkan float ke atas dan ke bawah, dan interaksi elektromagnet menghasilkan arus. (5W Infographics) 
Selepas bertahun-tahun percubaan dalam makmal, kolam gelombang dan juga ruang bawah tanahnya, jurutera Annette von Jouanne menguji prototaip penukar di lautan (sebuah kren mengangkat buoy ke dalam air di Oregon pada tahun 2007). (Annette von Jouanne) 
Annette von Jouanne berdiri di lautan di sepanjang pantai Otter Rock Oregon, di mana dia telah bereksperimen dengan pelampung tenaga gelombang. (Dari hormat Annette von Jouanne) 
Sebuah bot menunda prototaip pelampung tenaga gelombang ke laut. (Annette von Jouanne) 
Melihat lebih dekat pada salah satu prototaip pelampung. Bahagian kuning buaya mengapung di sepanjang permukaan air. (Annette von Jouanne) 
Lampu bersinar di atas pelampung menunjukkan bahawa elektrik mengalir melalui pelampung. (Annette von Jouanne) 
Dalam makmal von Jouanne, ciptaan baru-baru ini menyerupai tindakan gelombang, membiarkan penyelidik menjalankan reka bentuk buoy kering (menguji peranti tenaga gelombang tanpa terapung). (Brian Smale) 
Von Jouanne berkata, "Kami telah menjanjikan input bahawa [teknologi ini] adalah cara untuk pergi." (Brian Smale)
