Era nell'acqua quando l'epifania ha colpito. Certo, Annette von Jouanne era sempre in acqua, nuotava nei laghi e nelle piscine mentre cresceva intorno a Seattle e nuotava a distanza competitiva in stile libero nelle scuole superiori e nelle università. C'è anche una palestra nel suo seminterrato, dove lei e suo marito (un ex nuotatore olimpico per il Portogallo) e i loro tre figli hanno trascorso molto tempo ... nuotando.
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Guarda un prototipo di una boa di energia delle onde che si muove su e giù sulla superficie delle acque mentre i ricercatori della Oregon State University ne studiano l'efficacia
Video: distribuzione di Wave Energy Buoy
Ma nel dicembre 1995 durante le vacanze stava praticando il bodysurfing alle Hawaii. Aveva appena iniziato a lavorare come assistente professore di ingegneria elettrica alla Oregon State University. Aveva 26 anni e desiderava fare la differenza: trovare o migliorare un'utile fonte di energia, preferibilmente una che non fosse scarsa o fugace o imprevedibile o sporca. Il sole stava tramontando. Il vento stava morendo. Stava oscillando tra le onde.
"Mentre il sole tramontava, mi colpiva: potevo cavalcare le onde tutto il giorno e tutta la notte, tutto l'anno", afferma von Jouanne. "La potenza delle onde è sempre lì. Non si ferma mai. Ho iniziato a pensare che ci doveva essere un modo per sfruttare tutta l'energia di un moto ondoso oceanico, in modo pratico ed efficiente, in modo responsabile."
Oggi von Jouanne è una delle forze trainanti nel campo in rapida crescita dell'energia delle onde, nonché il suo principale sostenitore. Spiegherà a chiunque ascolterà che a differenza dell'energia eolica e solare, l'energia delle onde è sempre disponibile. Anche quando l'oceano sembra calmo, i rigonfiamenti muovono l'acqua su e giù sufficientemente per generare elettricità. E un apparato per generare kilowatt di potenza da un'onda può essere molto più piccolo di quello che è necessario per sfruttare i kilowatt dal vento o dal sole perché l'acqua è densa e l'energia che impartisce è concentrata.
Tutta quell'energia è anche, ovviamente, distruttiva e per decenni la sfida è stata quella di costruire un dispositivo in grado di resistere a onde mostruose e venti di burrasca, per non parlare di acqua salata corrosiva, alghe, detriti galleggianti e curiosi mammiferi marini. Inoltre, il dispositivo deve essere efficiente e richiedere poca manutenzione.
Tuttavia, il fascino è irresistibile. Una macchina che potrebbe sfruttare una fonte inesauribile e non inquinante di energia ed essere dispiegata economicamente in numero sufficiente per generare quantità significative di elettricità - sarebbe un'impresa per secoli.
Gli ingegneri hanno costruito dozzine di macchine, chiamate convertitori di energia delle onde, e ne hanno testato alcune su piccola scala. Negli Stati Uniti, le onde potrebbero alimentare circa il 6, 5 percento del fabbisogno elettrico di oggi, afferma Roger Bedard dell'Electric Power Research Institute, un think tank sull'energia a Palo Alto, in California. È l'equivalente dell'energia in 150 milioni di barili di petrolio - circa la stessa quantità di energia prodotta da tutte le dighe idroelettriche statunitensi messe insieme - abbastanza per alimentare 23 milioni di tipiche case americane. Le onde più potenti si verificano sulle coste occidentali, a causa dei forti venti globali da ovest a est, quindi la Gran Bretagna, il Portogallo e la costa occidentale degli Stati Uniti sono tra i siti in cui viene sviluppata l'energia delle onde.
Oltre al nuoto, l'altra passione di von Jouanne da giovane stava imparando come funzionano le cose. È iniziato con piccoli elettrodomestici. Si è rotta una sveglia. Svitò la parte posteriore, riparò il meccanismo e lo rimise insieme. Aveva circa 8 anni. "È stato così emozionante per me", afferma. Passò ai calcolatori e poi a un computer che acquistò con i soldi dal suo percorso cartaceo. Un giorno ha aspettato che i suoi genitori lasciassero la casa in modo da poter smontare la televisione e rimontarla prima che tornassero. (Von Jouanne avverte i bambini di non fare come faceva lei: "c'è un componente ad alta tensione").
Quando i suoi fratelli, più grandi di otto e dieci anni, tornarono a casa per le pause del college, studiava attentamente i loro libri di testo di ingegneria. (Una sorella maggiore ha conseguito una laurea in economia.) "Leggendoli ha confermato che, sì, questo è quello che voglio fare", ricorda.
Ha studiato ingegneria elettrica come studente universitario presso la Southern Illinois University e per il suo dottorato presso la Texas A&M University. Era spesso una delle poche donne in una classe. "Non mi sono mai visto una donna ingegnere", afferma. "Mi vedevo come un ingegnere che cercava di migliorare le cose per il mondo."
All'Oregon State University, ha collegato la sua epifania agitata con le onde ad Alan Wallace, un professore di ingegneria elettrica che ha condiviso il suo fascino per il potere dell'oceano. "Abbiamo iniziato a dire che deve esserci un modo per sfruttare questa energia", ricorda. Hanno studiato i convertitori di energia delle onde in fase di produzione e hanno cercato brevetti secolari per aggeggi per estrarre energia dalle onde. Alcuni assomigliavano a mulini a vento, gabbie di animali o eliche di navi. Uno moderno sembrava un'enorme balena. Tutti i gadget avevano un problema in comune: erano troppo complicati.
Prendiamo, ad esempio, un dispositivo chiamato Pelamis Attenuator, che è stato recentemente distribuito per quattro mesi al largo della costa del Portogallo da Pelamis Wave Power. Sembra un serpente rosso lungo 500 piedi. Mentre le onde percorrono la sua lunghezza, la macchina si piega su e giù. La flessione pompa il fluido idraulico attraverso un motore, che genera elettricità. Macchine complesse come questa sono piene di valvole, filtri, tubi, tubi, giunti, cuscinetti, interruttori, calibri, misuratori e sensori. Le fasi intermedie riducono l'efficienza e se un componente si rompe, l'intero dispositivo diventa kaput.
Dopo aver analizzato il campo, von Jouanne dice "Sapevo che avevamo bisogno di un design più semplice".
Il laboratorio di Von Jouanne prende il nome da Wallace, scomparso nel 2006, ma il Wallace Energy Systems & Renewables Facility (WESRF) è noto come "We Surf". Dipinto in blu e grigi profondi e con murales di onde arricciate, il laboratorio è stato una struttura di ricerca e banco di prova per prodotti innovativi come una nave navale completamente elettrica, un hovercraft e il motore Ford Escape Hybrid. In un angolo c'è una boa alta che ricorda un'enorme batteria con la cima di rame. Accanto ad essa un'altra boa assomiglia a due sci da fondo con filo intrecciato tra di loro. I disegni furono tra i primi di von Jouanne. "Le scoperte nascono quasi sempre da fallimenti", afferma.
La sua svolta fu quella di concepire un dispositivo che avesse solo due componenti principali. Nei prototipi più recenti, una spessa bobina di filo di rame è all'interno del primo componente, che è ancorato al fondo del mare. Il secondo componente è un magnete attaccato ad un galleggiante che si muove su e giù liberamente con le onde. Mentre il magnete viene sollevato dalle onde, il suo campo magnetico si sposta lungo la bobina fissa di filo di rame. Questo movimento induce una corrente nel filo: l'elettricità. È così semplice.
All'inizio del 2005, von Jouanne aveva progettato uno dei suoi prototipi e voleva testare se fosse impermeabile. Trasportò il convertitore di energia delle onde nel suo seminterrato, in un canale che fa circolare l'acqua per lasciarla nuotare in posizione. Sua figlia Sydney, allora 6, sedeva sul prototipo, proprio come un sigillo potrebbe aggrapparsi a una vera boa. Galleggiava.
Successivamente ha telefonato a una piscina ad onde vicina, dove le persone vanno a giocare in onde simulate.
"Noleggiate la vostra piscina?" lei disse.
"Per quante persone?" chiese l'operatore.
"Non molte persone: una boa di energia delle onde."
Il parco ha donato due mattine alla sua avventura. Von Jouanne ha ancorato la macchina con dieci pesi di 45 libbre da un centro benessere. Ha funzionato bene con le onde giocose, oscillando su e giù senza affondare.
Poi è arrivato il vero test, in uno dei simulatori di onde più lunghi del Nord America.
All'estremità ovest del rigoglioso campus dell'Oregon State University, oltre gli studiosi edifici in mattoni rossi, c'è un enorme capannone in acciaio a forma di T in un gigantesco lotto pavimentato. Sebbene l'edificio si trovi a 50 miglia dall'Oceano Pacifico e ben oltre la portata delle onde di marea assassine, un cartello di metallo blu e bianco all'ingresso dice "Entrare nella zona pericolosa dello Tsunami".
Quando von Jouanne ha portato per la prima volta una boa per testare nel canale di cemento lungo 342 piedi presso il laboratorio di ricerca delle onde di Hinsdale nello Stato dell'Oregon, "le cose non sono andate come previsto", dice Dan Cox, direttore della struttura, con una risata. Von Jouanne e collaboratori hanno fatto cadere la boa nel canale profondo 15 piedi e lo hanno schiacciato con onde di due, tre e quattro piedi. La prima ondata di cinque piedi la inclinò.
"Abbiamo avuto un problema di zavorra", afferma von Jouanne in modo un po 'imbarazzato. Continua, "Siamo ingegneri elettrici e abbiamo davvero bisogno di più aiuto da parte degli ingegneri oceanici, ma per ottenerli abbiamo avuto bisogno di più finanziamenti e per ottenere più finanziamenti necessari per mostrare un certo successo".
Von Jouanne continuava a raffinare le sue boe. Un piccolo gruppo guardò mentre un'onda di cinque piedi si dirigeva verso una delle sue ultime versioni. Mentre la boa si sollevava con l'impennata, una lampadina da 40 watt sopra di essa, alimentata dall'energia delle onde, si accendeva. "Tutti abbiamo esultato", ricorda Cox.
Traccia 20 venti dallo Stato dell'Oregon alla costa attraverso cedri e abeti, seguendo il fiume Yaquina. Vicino alla foce del fiume c'è uno sputo sabbioso con edifici bassi decorati con gusci di ostriche e legni nodosi. Le brezze mettono le drizze dalla vicina marina che si scontrano contro alberi di metallo. Questa è la sede del Hatfield Marine Science Center dell'Oregon State, dedicato alla ricerca sugli ecosistemi marini e sull'energia oceanica.
George Boehlert, scienziato marittimo e direttore del centro, guarda fuori dal suo ufficio un campo di erba marina ondulata. "Quello che sappiamo ora è ciò che non sappiamo", dice Boehlert, i cui sporchi riccioli biondi assomigliano alle onde dell'oceano. "L'energia oceanica è un campo in rapido movimento e i ricercatori ambientali hanno molte domande".
Ad esempio, le boe assorbono energia dalle onde, riducendone le dimensioni e la potenza. I rigonfiamenti ristretti influenzerebbero il movimento della sabbia e le correnti vicino alla costa, forse contribuendo all'erosione?
Le boe, così come i cavi di alimentazione che si collegherebbero alla rete elettrica a terra, emettono campi elettromagnetici. E i cavi di ormeggio avrebbero pulsato le correnti, come una corda di chitarra. Questi disturbi potrebbero confondere balene, squali, delfini, salmoni, razze, granchi e altri animali marini che usano l'elettromagnetismo e il suono per l'alimentazione, l'accoppiamento o la navigazione?
Gli uccelli si scontrerebbero con le boe o le tartarughe resterebbero impigliati nei cavi?
Le ancore creerebbero barriere artificiali che attirano pesci che normalmente non si trovano in quell'habitat?
L'implementazione, la manutenzione e la rimozione di boe disturberebbe il fondale marino o cambierebbe l'ambiente oceanico?
"Voglio conoscere anche le risposte a queste domande", afferma von Jouanne. "L'ultima cosa che voglio fare è danneggiare l'oceano e le sue meravigliose creature." Per studiare i rischi ambientali e consentire agli ingegneri dell'energia delle onde di testare le loro invenzioni, lei e i colleghi dell'Oregon State, tra cui Boehlert, stanno costruendo un posto di collaudo galleggiante nelle vicinanze. L'apertura è prevista per il prossimo anno e al suo centro ci sarà una boa piena di strumenti per raccogliere dati sulle prestazioni dei convertitori di energia delle onde.
L'ormeggio di prova fa parte di un enorme sforzo per spostare l'energia delle onde fuori dal laboratorio e sulla rete elettrica. Attraverso un nuovo centro nazionale per le energie rinnovabili marine finanziato dal Dipartimento dell'Energia, i ricercatori di tutto il paese avranno la possibilità di raffinare le loro invenzioni nel laboratorio energetico WESRF, testarle nel canale delle onde di Hinsdale e perfezionarle nell'oceano. "Questo è ciò che dobbiamo fare per esplorare completamente l'energia delle onde come parte di un portafoglio di energie rinnovabili, per lo stato, la nazione e il mondo", afferma von Jouanne.
Boehlert e altri affermano che anche se l'energia delle onde ha alcuni impatti ambientali locali, sarebbe probabilmente molto meno dannosa delle centrali elettriche a carbone e petrolio. "Gli effetti del continuare a pompare carbonio nell'atmosfera potrebbero essere molto peggiori per la vita marina rispetto alle boe che oscillano tra le onde", afferma. "Vogliamo che l'energia oceanica funzioni."
Von Jouanne ha recentemente rimorchiato la sua boa più performante, il suo undicesimo prototipo, fuori dalla baia di Yaquina e ad un miglio e mezzo al largo. La boa, che ricorda un gigantesco disco volante giallo con un tubo nero che sporge nel mezzo, era ancorata in 140 piedi di acqua. Per cinque giorni si alzò e si abbassò con onde e generò circa 10 kilowatt di potenza. Nei prossimi due o tre anni, Columbia Power Technologies, una società di energia rinnovabile che ha supportato la ricerca di von Jouanne, prevede di installare una boa che genera tra 100 e 500 kilowatt di elettricità nel posto di ormeggio al largo delle coste dell'Oregon.
"Qualche anno fa", dice Cox di von Jouanne, "stava lavorando a pochi soldi. Ora ha il governo alle spalle il suo lavoro e le aziende bussano alla sua porta. È un avanzamento incredibilmente veloce che fa ben sperare per il futuro dell'energia delle onde. "
Un'altra delle invenzioni di Von Jouanne, la prima nel suo genere, è una macchina che testa i convertitori di energia delle onde senza doverli bagnare. Una boa prototipo è fissata all'interno di una carrozza metallica che imita il movimento su e giù delle onde dell'oceano. Le apparecchiature elettriche monitorano la potenza generata dalla boa. Il banco di prova sembra una macchina dell'ascensore nel mezzo del suo laboratorio.
I ricercatori di energia delle onde di altre istituzioni saranno invitati a utilizzare il banco di prova di von Jouanne, ma al momento detiene una delle sue boe di conversione di energia. Uno studente seduto a un computer vicino comanda al dispositivo di simulare onde alte 1 metro che viaggiano 0, 6 metri al secondo con intervalli di 6 secondi tra i picchi delle onde.
"È una piccola ondata estiva", afferma von Jouanne.
La macchina ronza, barcolla e ansima come un giro nel parco di divertimenti.
Mentre la boa si muove su e giù, un indicatore registra il succo che produce. L'ago si muove. Un chilowatt, due, quindi tre.
"È abbastanza per alimentare due case", afferma von Jouanne.
Elizabeth Rusch è una giornalista con sede a Portland, Oregon e autrice di The Planet Hunter e di altri libri scientifici per bambini.
L'onda elettrica : nel "convertitore di energia d'onda" di von Jouanne, le bobine all'interno di una colonna ancorata sono circondate da un magnete attaccato a un galleggiante. Le onde muovono il galleggiante su e giù e l'interazione elettromagnetica genera corrente. (Infografica 5W) 
Dopo anni di esperimenti in laboratori, piscine con onde e persino nel suo seminterrato, l'ingegnere Annette von Jouanne ha testato prototipi di convertitori nell'oceano (una gru solleva una boa nell'acqua al largo dell'Oregon nel 2007). (Annette von Jouanne) 
Annette von Jouanne si trova nell'oceano lungo la Otter Rock Beach dell'Oregon, vicino a dove ha sperimentato le boe di energia delle onde. (Per gentile concessione di Annette von Jouanne) 
Una barca rimorchia un prototipo di boa di energia ad onde verso il mare. (Annette von Jouanne) 
Uno sguardo più da vicino a uno dei prototipi di boa. La parte gialla della boa galleggia lungo la superficie dell'acqua. (Annette von Jouanne) 
Una luce che brilla sopra una boa mostra che l'elettricità scorre attraverso la boa. (Annette von Jouanne) 
Nel laboratorio di von Jouanne, una recente invenzione simula l'azione delle onde, consentendo ai ricercatori di progettare boe a secco (testare un dispositivo di energia delle onde senza galleggiante). (Brian Smale) 
Von Jouanne afferma: "Abbiamo avuto input promettenti che [questa tecnologia] è la strada da percorrere". (Brian Smale)
