Ze was in het water toen de epiphany toesloeg. Natuurlijk was Annette von Jouanne altijd in het water, zwemde ze in meren en plassen terwijl ze opgroeide rond Seattle, en zwom ze op freestyle op competitieve wijze naar de middelbare school en de universiteit. Er is zelfs een oefenbad in haar kelder, waar zij en haar man (een voormalige Olympische zwemmer voor Portugal) en hun drie kinderen veel tijd hebben doorgebracht ... zwemmen.
Van dit verhaal
[×] SLUITEN
Bekijk een prototype van een golfenergieboei op en neer op het wateroppervlak terwijl onderzoekers van Oregon State University de werkzaamheid ervan bestuderen
Video: De Wave Energy Buoy inzetten
Maar in december 1995 was ze bodysurfen in Hawaii tijdens de vakantie. Ze was net begonnen als universitair docent elektrotechniek aan de Oregon State University. Ze was 26 jaar oud en wilde graag het verschil maken - om een bruikbare energiebron te vinden of te verbeteren, bij voorkeur een die niet schaars of vluchtig of onvoorspelbaar of vies was. De zon ging onder. De wind ging liggen. Ze dobberde in de deining.
"Toen de zon onderging, trof het me: ik kon de hele dag en de hele nacht golven, het hele jaar door", zegt von Jouanne. "Golfkracht is er altijd. Het houdt nooit op. Ik begon te denken dat er een manier moest zijn om alle energie van een oceaanzwelling te benutten, op een praktische en efficiënte manier, op een verantwoorde manier."
Tegenwoordig is von Jouanne een van de drijvende krachten in het snelgroeiende veld van golfenergie - evenals zijn leidende voorstander. Ze zal aan iedereen die wil luisteren uitleggen dat golfenergie altijd beschikbaar is, in tegenstelling tot wind- en zonne-energie. Zelfs als de oceaan kalm lijkt, bewegen zwellen water voldoende op en neer om elektriciteit op te wekken. En een apparaat om kilowatt vermogen uit een golf te genereren, kan veel kleiner zijn dan wat nodig is om kilowatt uit wind of zonneschijn te benutten, omdat water dicht is en de energie die het geeft geconcentreerd is.
Al die energie is natuurlijk ook destructief, en al tientallen jaren is de uitdaging geweest om een apparaat te bouwen dat bestand is tegen monstergolven en stormachtige wind, en niet te vergeten bijtend zout water, zeewier, drijvend puin en nieuwsgierige zeezoogdieren. En het apparaat moet ook efficiënt zijn en weinig onderhoud vergen.
Toch is de allure onweerstaanbaar. Een machine die een onuitputtelijke, niet-vervuilende energiebron kan benutten en economisch in voldoende aantallen kan worden ingezet om aanzienlijke hoeveelheden elektriciteit te genereren - dat zou een prestatie zijn voor alle leeftijden.
Ingenieurs hebben tientallen machines gebouwd, golfenergieconverters genoemd, en enkele op kleine schaal getest. In de Verenigde Staten kunnen golven ongeveer 6, 5 procent van de huidige elektriciteitsbehoeften voeden, zegt Roger Bedard van het Electric Power Research Institute, een denktank voor energie in Palo Alto, Californië. Dat is het equivalent van de energie in 150 miljoen vaten olie - ongeveer dezelfde hoeveelheid energie die wordt geproduceerd door alle Amerikaanse waterkrachtcentrales samen - genoeg om 23 miljoen typische Amerikaanse huizen van stroom te voorzien. De krachtigste golven komen voor aan de westkust, vanwege de sterke west-tot-oost-wereldwijde winden, dus Groot-Brittannië, Portugal en de westkust van de Verenigde Staten behoren tot de locaties waar golfenergie wordt ontwikkeld.
Afgezien van zwemmen, was de andere passie van von Jouanne als een jongere leren hoe dingen werken. Het begon met kleine apparaten. Er ging een wekker uit. Ze maakte de rug los, repareerde het mechanisme en bracht het weer in elkaar. Ze was ongeveer 8 jaar oud. "Dat was zo opwindend voor mij", zegt ze. Ze ging door naar rekenmachines en vervolgens naar een computer die ze kocht met geld van haar papieren route. Op een dag wachtte ze tot haar ouders het huis zouden verlaten om de televisie uit elkaar te halen en weer in elkaar te zetten voordat ze terugkwamen. (Von Jouanne waarschuwt kinderen niet te doen zoals zij deed: "er is een hoogspanningscomponent.")
Toen haar broers, ouder met acht en tien jaar, thuiskwamen voor schoolvakanties, bestudeerde ze hun technische studieboeken. (Een oudere zus haalde een zakelijke graad.) "Het lezen van hen bevestigde dat, ja, dit is wat ik wil doen, " herinnert ze zich.
Ze studeerde elektrotechniek als student aan de Southern Illinois University en promoveerde aan de Texas A&M University. Ze was vaak een van de weinige vrouwen in een klas. "Ik zag mezelf nooit als een vrouwelijke ingenieur", zegt ze. "Ik zag mezelf als een ingenieur die dingen probeerde te verbeteren voor de wereld."
Aan de Oregon State University vertelde ze haar door golven gegooide epiphany aan Alan Wallace, een professor in elektrotechniek die haar fascinatie voor de macht van de oceaan deelde. "We begonnen te zeggen, er moet een manier zijn om deze energie te benutten, " herinnert ze zich. Ze bestudeerden de golfenergieomzetters die vervolgens werden geproduceerd en zochten eeuwenoude patenten op voor constructies om stroom uit golven te extraheren. Sommige leken op windmolens, dierenkooien of scheepsschroeven. Een moderne leek op een enorme walvis. De gadgets hadden allemaal één probleem gemeen: ze waren te ingewikkeld.
Neem bijvoorbeeld een apparaat met de naam Pelamis Attenuator, dat onlangs door Pelamis Wave Power gedurende vier maanden voor de kust van Portugal werd ingezet. Het ziet eruit als een 500-voet lange rode slang. Terwijl golven over de lengte reizen, buigt de machine op en neer. De buiging pompt hydraulische vloeistof door een motor, die elektriciteit opwekt. Complexe machines zoals deze zijn bezaaid met kleppen, filters, buizen, slangen, koppelingen, lagers, schakelaars, meters, meters en sensoren. De tussenliggende fasen verminderen de efficiëntie en als een component kapot gaat, gaat het hele apparaat kaput.
Na analyse van het veld zegt von Jouanne: "Ik wist dat we een eenvoudiger ontwerp nodig hadden."
Het laboratorium van Von Jouanne is genoemd ter nagedachtenis van Wallace, die stierf in 2006, maar de Wallace Energy Systems & Renewables Facility (WESRF) staat bekend als 'We Surf'. Geschilderd in diepe blues en grijstinten en met muurschilderingen van krullende golven, is het lab een onderzoeksfaciliteit en testterrein geweest voor innovatieve producten zoals een volledig elektrisch marineschip, een hovercraft en de Ford Escape hybride motor. In een hoek bevindt zich een lange boei die lijkt op een enorme koperen batterij. Ernaast ziet een andere boei eruit als twee langlaufski's met draad ertussen geregen. De ontwerpen behoorden tot de vroegste van von Jouanne. "Doorbraken worden bijna altijd geboren uit mislukkingen", zegt ze.
Haar doorbraak was het bedenken van een apparaat dat slechts twee hoofdcomponenten heeft. In de meest recente prototypes bevindt zich een dikke spoel koperdraad in het eerste component, dat aan de zeebodem is verankerd. De tweede component is een magneet bevestigd aan een vlotter die vrij op en neer beweegt met de golven. Terwijl de magneet door de golven wordt opgeheven, beweegt zijn magnetisch veld langs de stationaire spoel van koperdraad. Deze beweging veroorzaakt een stroom in de draad - elektriciteit. Het is zo simpel.
Begin 2005 had von Jouanne een van haar prototypes ontwikkeld en wilde testen of deze waterdicht was. Ze sleepte de golfenergieconvertor naar haar kelder, in een goot die water circuleert om haar op zijn plaats te laten zwemmen. Haar dochter Sydney, toen 6, zat op het prototype, net zoals een zeehond zou kunnen vasthouden aan een echte boei. Het dreef.
Vervolgens belde ze een nabijgelegen golfslagbad, waar mensen in gesimuleerde golven gaan spelen.
"Verhuurt u uw zwembad?" ze zei.
"Voor hoeveel mensen?" vroeg de begeleider.
"Niet veel mensen - één golfenergieboei."
Het park schonk twee vroege ochtenden aan haar onderneming. Von Jouanne verankerde de machine met tien gewichten van 45 pond van een healthclub. Het presteerde goed in de speelse golven, op en neer dobberend zonder te zinken.
Toen kwam de echte test, bij een van de langste golfsimulators in Noord-Amerika.
Aan de westkant van de lommerrijke campus van de Oregon State University, voorbij de geleerde rode bakstenen gebouwen, bevindt zich een massieve T-vormige stalen schuur op een gigantisch geplaveid terrein. Hoewel het gebouw op 80 km van de Stille Oceaan ligt en ver buiten het bereik van moordende vloedgolven, zegt een blauw en wit metalen bord bij de ingang "Entering Tsunami Hazard Zone."
Toen von Jouanne voor het eerst een boei bracht om te testen in de 342-voet lange betonnen goot in het Hinsdale Wave Research Laboratory van Oregon State, "ging het niet zoals gepland", zegt Dan Cox, de directeur van de faciliteit, met een lach. Von Jouanne en collega's ploffen de boei in het 15 voet diepe kanaal en buffeerden het met golven van twee, drie en vier voet. De eerste vijf voet golf kantelde het om.
"We hadden een ballastprobleem", zegt von Jouanne enigszins schaapachtig. Ze vervolgt: "We zijn elektrotechnisch ingenieurs en we hadden echt meer hulp nodig van oceaaningenieurs, maar om ze te krijgen hadden we meer financiering nodig en om meer financiering te krijgen hadden we wat succes nodig."
Von Jouanne bleef haar boeien verfijnen. Een kleine groep keek toe hoe een vijf meter hoge golf op weg was naar een van haar nieuwste versies. Terwijl de boei omhoog kwam met de golf, lichtte een 40 watt gloeilamp bovenop, aangedreven door golfenergie, op. "We hebben allemaal gejuicht, " herinnert Cox zich.
Route 20 slingert van Oregon State naar de kust via ceder en sparren, langs de Yaquina-rivier. Bij de monding van de rivier is een zanderig spit met lage gebouwen versierd met oesterschelpen en knoestig drijfhout. Breezes zetten vallen uit de nabijgelegen jachthaven die tegen metalen masten rammelde. Dit is de thuisbasis van het Hatfield Marine Science Center in Oregon, gewijd aan onderzoek naar mariene ecosystemen en oceaanenergie.
George Boehlert, een mariene wetenschapper en directeur van het centrum, kijkt vanuit zijn kantoor naar een veld met golvend zeegras. "Wat we nu weten is wat we niet weten", zegt Boehlert, wiens vuile blonde krullen lijken op oceaangolven. "Oceaanenergie is een snel bewegend veld en milieuonderzoekers hebben veel vragen."
De boeien absorberen bijvoorbeeld energie van golven, waardoor ze kleiner en krachtiger worden. Zouden gekrompen zwellingen de zandbeweging en stromingen in de buurt van de kust beïnvloeden, misschien bijdragen aan erosie?
Boeien, evenals de stroomkabels die op het walnet zouden worden aangesloten, zenden elektromagnetische velden uit. En meerkabels zouden in de stroming slaan, als een gitaarsnaar. Kunnen deze verstoringen walvissen, haaien, dolfijnen, zalm, roggen, krabben en andere zeedieren verwarren die elektromagnetisme en geluid gebruiken voor voeding, dekking of navigatie?
Zouden vogels botsen met de boeien of zouden schildpadden verstrikt raken in de kabels?
Zouden ankers kunstmatige riffen creëren die vissen aantrekken die normaal niet in die habitat voorkomen?
Zou het inzetten, onderhouden en verwijderen van boeien de zeebodem verstoren of anderszins de oceaanomgeving veranderen?
"Ik wil ook de antwoorden op deze vragen weten, " zegt von Jouanne. "Het laatste wat ik wil doen is de oceaan en zijn prachtige wezens schaden." Om de milieurisico's te bestuderen en golfenergie-ingenieurs in staat te stellen hun uitvindingen te testen, bouwen zij en collega's in Oregon State, waaronder Boehlert, een drijvende testligplaats in de buurt. Het is gepland om volgend jaar te openen en in het midden staat een boei vol instrumenten om gegevens te verzamelen over hoe goed golfenergieomzetters presteren.
De testplaats maakt deel uit van een enorme inspanning om golfenergie uit het laboratorium naar het elektriciteitsnet te verplaatsen. Via een nieuw, door de energieafdeling gefinancierd nationaal centrum voor hernieuwbare mariene energie, krijgen onderzoekers uit het hele land de kans om hun uitvindingen in het WESRF-energielab te verfijnen, te testen in de Hinsdale-golfgoot en ze te perfectioneren in de oceaan. "Dit is wat we moeten doen om golfenergie volledig te verkennen als onderdeel van een duurzame energieportfolio, voor de staat, de natie en de wereld", zegt von Jouanne.
Boehlert en anderen zeggen dat, zelfs als golfenergie lokale milieueffecten heeft, het waarschijnlijk veel minder schadelijk zou zijn dan kolen- en oliegestookte energiecentrales. "De effecten van het blijven pompen van koolstof in de atmosfeer kunnen veel slechter zijn voor het leven in zee dan boeien die in de golven dobberen", zegt hij. "We willen dat oceaanenergie werkt."
Von Jouanne heeft onlangs haar best presterende boei - haar 11e prototype - door Yaquina Bay en anderhalve mijl uit de kust getrokken. De boei, die lijkt op een gigantische gele vliegende schotel met een zwarte buis die door het midden steekt, was verankerd in 140 voet water. Vijf dagen lang steeg en daalde met deining en produceerde ongeveer 10 kilowatt vermogen. Columbia Power Technologies, een bedrijf voor hernieuwbare energie dat het onderzoek van von Jouanne heeft ondersteund, is van plan de komende twee tot drie jaar een boei te installeren die tussen de 100 en 500 kilowatt elektriciteit opwekt in de testligplaats voor de kust van Oregon.
"Een paar jaar geleden, " zegt Cox van von Jouanne, "werkte ze aan een klein aantal. Nu staat de overheid achter haar werk en kloppen bedrijven aan haar deur. Dat is ongelooflijk snelle vooruitgang die een goed voorteken is voor de toekomst van golfenergie. "
Een andere uitvinding van Von Jouanne, de eerste in zijn soort, is een machine die golfenergieomzetters test zonder ze nat te hoeven maken. Een prototype boei zit vast in een metalen koets die de op en neer gaande beweging van oceaangolven nabootst. Elektrische apparatuur bewaakt het vermogen dat de boei genereert. Het testbed lijkt op een liftwagen midden in haar lab.
Golfenergieonderzoekers van andere instellingen zijn welkom om het testbed van von Jouanne te gebruiken, maar op dit moment heeft het een van haar eigen boeien voor energieomzetter. Een student die achter een computer in de buurt zit, beveelt het apparaat om golven van 1 meter hoog te simuleren die 0, 6 meter per seconde afleggen met tussenpozen van 6 seconden tussen golfpieken.
"Dat is een kleine zomergolf, " zegt von Jouanne.
De machine zoemt, slingert en heft als een rit in een pretpark.
Terwijl de boei op en neer beweegt, registreert een meter het sap dat hij produceert. De naald beweegt. Eén kilowatt, twee en vervolgens drie.
"Dat is genoeg om twee huizen van stroom te voorzien", zegt von Jouanne.
Elizabeth Rusch is een in Portland, Oregon gevestigde journalist en auteur van The Planet Hunter en andere wetenschapsboeken voor kinderen.
De elektrische golf : In de "golf-energieomzetter van von Jouanne" worden spoelen in een verankerde kolom omgeven door een magneet die is bevestigd aan een vlotter. Golven bewegen de vlotter op en neer en de elektromagnetische interactie genereert stroom. (5W infographics) 
Na jaren van experimenten in laboratoria, golfslagbaden en zelfs haar kelder, testte ingenieur Annette von Jouanne converterprototypes in de oceaan (een kraan hijst een boei in het water voor de kust van Oregon in 2007). (Annette von Jouanne) 
Annette von Jouanne staat in de oceaan langs Otter Rock Beach in Oregon, vlakbij waar ze experimenteert met golfenergieboeien. (Met dank aan Annette von Jouanne) 
Een boot sleept een prototype van een golfenergieboei de zee op. (Annette von Jouanne) 
Een van de boeienprototypes nader bekeken. Het gele deel van de boei drijft langs het wateroppervlak. (Annette von Jouanne) 
Een licht dat bovenop een boei schijnt, laat zien dat elektriciteit door de boei stroomt. (Annette von Jouanne) 
In het lab van von Jouanne simuleert een recente uitvinding golfactie, waardoor onderzoekers boei-ontwerpen drooglopen (een golfenergie-apparaat testen zonder dobber). (Brian Smale) 
Von Jouanne zegt: "We hebben veelbelovende input gehad dat [deze technologie] de juiste weg is." (Brian Smale)
