Elle était dans l'eau quand l'épiphanie a frappé. Bien sûr, Annette von Jouanne a toujours été dans l’eau, nageant dans les lacs et les piscines alors qu’elle grandissait autour de Seattle, et nageait de loin en nage libre de manière compétitive au lycée et au collège. Il y a même une piscine d'exercice dans son sous-sol, où elle et son mari (un ancien nageur olympique pour le Portugal) et leurs trois enfants ont passé beaucoup de temps ... à nager.
De cette histoire
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Observez un prototype de bouée d'énergie houlomotrice à la surface de l'eau alors que des chercheurs de l'Oregon State University étudient son efficacité.
Vidéo: Déploiement de la bouée à énergie houlomotrice
Mais en décembre 1995, elle faisait du surf à Hawaii pendant les vacances. Elle venait juste de commencer à travailler comme professeure assistante en génie électrique à la Oregon State University. Elle avait 26 ans et était désireuse de faire une différence - de trouver ou d'améliorer une source d'énergie utile, de préférence une source d'énergie qui n'était pas rare, fugace, imprévisible ou sale. Le soleil se couchait. Le vent mourait. Elle flottait dans la houle.
«Au coucher du soleil, il m’a frappé: je pouvais faire du surf toute la journée et toute la nuit, toute l’année», déclare von Jouanne. "La puissance des vagues est toujours présente. Elle ne s'arrête jamais. J'ai commencé à penser qu'il devait exister un moyen d'exploiter toute l'énergie d'une houle de mer, de manière pratique et efficace, de manière responsable."
Aujourd'hui, von Jouanne est l'un des moteurs du secteur en pleine croissance de l'énergie des vagues, ainsi que son principal promoteur. Elle expliquera à tous ceux qui écouteront que contrairement aux énergies éolienne et solaire, l’énergie des vagues est toujours disponible. Même lorsque l'océan semble calme, la houle déplace l'eau suffisamment pour générer de l'électricité. Et un appareil pour générer des kilowatts d'énergie à partir d'une vague peut être beaucoup plus petit que ce qui est nécessaire pour exploiter les kilowatts du vent ou du soleil, car l'eau est dense et l'énergie fournie est concentrée.
Bien entendu, toute cette énergie est également destructive. Depuis des décennies, le défi consiste à construire un appareil capable de résister aux vagues monstrueuses et aux vents violents, sans oublier l’eau salée corrosive, les algues, les débris flottants et les curieux mammifères marins. Et l'appareil doit également être efficace et nécessiter peu de maintenance.
Pourtant, l'attrait est irrésistible. Une machine capable d'exploiter une source d'énergie inépuisable, non polluante et déployée économiquement en nombre suffisant pour générer d'importantes quantités d'électricité, un exploit de tous les âges.
Les ingénieurs ont construit des dizaines de machines, appelées convertisseurs d'énergie houlomotrice, et en ont testé certaines à petite échelle. Aux États-Unis, les ondes pourraient alimenter environ 6, 5% des besoins en électricité d'aujourd'hui, explique Roger Bedard de l'Electric Power Research Institute, un groupe de réflexion sur l'énergie à Palo Alto, en Californie. Cela équivaut à 150 millions de barils de pétrole, ce qui correspond à peu près à la même quantité d’énergie produite par tous les barrages hydroélectriques américains, assez pour alimenter 23 millions de foyers américains types. Les vagues les plus puissantes se produisent sur les côtes occidentales, en raison des forts vents mondiaux d'ouest en est. La Grande-Bretagne, le Portugal et la côte ouest des États-Unis comptent donc parmi les sites de développement de l'énergie des vagues.
En plus de la natation, l'enfance de von Jouanne était, dans son enfance, d'apprendre le fonctionnement des choses. Cela a commencé avec de petits appareils. Un réveil a éclaté. Elle dévissa le dos, répara le mécanisme et le remonta. Elle avait environ 8 ans. "C'était tellement excitant pour moi", dit-elle. Elle est ensuite passée aux calculatrices, puis à un ordinateur qu’elle a acheté avec de l’argent tiré de son itinéraire papier. Un jour, elle a attendu que ses parents quittent la maison pour pouvoir démonter la télévision et la remonter avant leur retour. (Von Jouanne met en garde les enfants de ne pas faire comme elle: "il y a un composant haute tension".)
Quand ses frères, âgés de huit à dix ans, sont rentrés à la maison pour des pauses collégiales, elle s'est penchée sur leurs manuels d'ingénierie. (Une sœur aînée a poursuivi des études en commerce.) "Leur lecture a confirmé que, oui, c'est ce que je veux faire", se souvient-elle.
Elle a étudié le génie électrique au premier cycle à la Southern Illinois University et a obtenu son doctorat à la Texas A & M University. Elle était souvent l'une des rares femmes dans une classe. "Je ne me suis jamais vue comme une femme ingénieure", dit-elle. "Je me suis vu comme un ingénieur essayant d'améliorer les choses pour le monde."
À l'Oregon State University, elle a raconté son épiphanie lancée par vagues à Alan Wallace, professeur de génie électrique, qui partageait sa fascination pour la puissance de l'océan. "Nous avons commencé à dire, il doit y avoir un moyen d'exploiter cette énergie", se souvient-elle. Ils ont étudié les convertisseurs d'énergie des vagues alors produits et ont examiné des brevets centenaires à la recherche de solutions pour extraire l'énergie des vagues. Certains ressemblaient à des moulins à vent, à des cages à animaux ou à des hélices de navire. Un moderne ressemblait à une énorme baleine. Les gadgets avaient tous un problème en commun: ils étaient trop compliqués.
Prenez, par exemple, un appareil appelé Pelamis Attenuator, qui a récemment été déployé depuis quatre mois au large de la côte portugaise par Pelamis Wave Power. Cela ressemble à un serpent rouge de 500 pieds de long. Lorsque les vagues parcourent sa longueur, la machine se plie de haut en bas. La flexion pompe le fluide hydraulique à travers un moteur, qui génère de l'électricité. Des machines complexes comme celle-ci sont criblées de vannes, filtres, tubes, flexibles, raccords, roulements, commutateurs, manomètres, compteurs et capteurs. Les étapes intermédiaires réduisent l'efficacité et si l'un des composants tombe en panne, tout le dispositif devient défectueux.
Après avoir analysé le terrain, von Jouanne a déclaré: "Je savais que nous avions besoin d’une conception plus simple."
Le laboratoire de Von Jouanne est nommé à la mémoire de Wallace, décédé en 2006, mais le centre de recherche sur les énergies renouvelables de Wallace Energy Systems (WESRF) est connu sous le nom de "We Surf". Peint en bleu et gris profond et orné de vagues représentant des vagues de curling, le laboratoire est un centre de recherche et de test pour des produits innovants tels qu'un navire de guerre entièrement électrique, un aéroglisseur et le moteur Ford Escape Hybrid. Dans un coin se trouve une grande bouée qui ressemble à une énorme batterie recouverte de cuivre. À côté, une autre bouée ressemble à deux skis de fond reliés par un fil de fer. Les dessins étaient parmi les plus anciens de von Jouanne. "Les percées naissent presque toujours des échecs", dit-elle.
Sa découverte a consisté à concevoir un appareil qui ne comporte que deux composants principaux. Dans les prototypes les plus récents, une épaisse bobine de fil de cuivre se trouve à l'intérieur du premier composant, qui est ancré au fond marin. Le deuxième composant est un aimant attaché à un flotteur qui monte et descend librement avec les vagues. Lorsque l'aimant est soulevé par les ondes, son champ magnétique se déplace le long de la bobine fixe de fil de cuivre. Ce mouvement induit un courant dans le fil — électricité. C'est si simple.
Au début de 2005, von Jouanne avait conçu un de ses prototypes et souhaitait vérifier son étanchéité. Elle a transporté le convertisseur d'énergie des vagues dans son sous-sol, dans un canal qui fait circuler de l'eau pour lui permettre de nager à la place. Sa fille Sydney, alors âgée de 6 ans, était assise sur le prototype, de la même manière qu'un phoque pourrait s'accrocher à une vraie bouée. Il a flotté.
Ensuite, elle a téléphoné à une piscine à vagues voisine, où les gens vont jouer dans des vagues simulées.
"Louez-vous votre piscine?" dit-elle.
"Pour combien de personnes?" le préposé a demandé.
"Peu de gens, une bouée à énergie houlomotrice."
Le parc a fait don de deux matinées matinales à son entreprise. Von Jouanne a ancré la machine avec dix poids de 45 livres d'un club de santé. Il a bien performé dans les vagues espiègles, oscillant sans dégringoler.
Puis vint le vrai test, sur l’un des simulateurs de vagues les plus longs en Amérique du Nord.
À l'extrémité ouest du campus verdoyant de l'Oregon State University, devant les bâtiments érudits en briques rouges, se trouve un immense hangar en acier en forme de T dans un terrain pavé géant. Bien que le bâtiment se trouve à 50 miles de l'océan Pacifique et hors de portée des raz de marée, un panneau en métal bleu et blanc à l'entrée indique "Entrer dans la zone à risque de tsunami".
Lorsque von Jouanne a amené pour la première fois une bouée à tester dans le canal en béton de 342 pieds de long du Hinsdale Wave Research Laboratory, dans l'État de l'Oregon, «les choses ne se sont pas déroulées comme prévu», dit en riant Dan Cox, le directeur de l'installation. Von Jouanne et ses collègues ont posé la bouée dans le chenal d'une profondeur de 15 pieds et l'ont agitée par vagues de deux, trois et quatre pieds. La première vague de cinq pieds a basculé.
"Nous avons eu un problème de lestage", dit von Jouanne un peu penaud. "Nous sommes des ingénieurs électriciens, et nous avions vraiment besoin de plus d’ingénieurs océaniens, mais pour les obtenir, nous avions besoin de plus de fonds, et pour obtenir plus de fonds, nous avions besoin de succès."
Von Jouanne a continué d'affiner ses bouées. Un petit groupe a observé une vague de cinq pieds se diriger vers l'une de ses dernières versions. Lorsque la bouée s'est soulevée, une ampoule de 40 watts, alimentée par l'énergie des vagues, s'est allumée. "Nous avons tous applaudi", se souvient Cox.
La route 20 serpente de l’État de l’Oregon jusqu’à la côte à l’aide de cèdres et de sapins longeant la rivière Yaquina. Près de l'embouchure de la rivière se trouve une langue de sable avec des bâtiments bas décorés avec des coquilles d'huîtres et du bois flottant noueux. Les brises placent les drisses de la marina voisine contre les mâts métalliques. C'est ici que se trouve le centre des sciences de la mer Hatfield de l'État de l'Oregon, consacré à la recherche sur les écosystèmes marins et l'énergie des océans.
George Boehlert, un scientifique de la mer et directeur du centre, regarde de son bureau un champ d’herbes marines ondulantes. "Ce que nous savons maintenant, c'est ce que nous ne savons pas", explique Boehlert, dont les boucles blondes et sales ressemblent à des vagues océaniques. "L'énergie océanique est un domaine qui évolue rapidement et les chercheurs en environnement se posent beaucoup de questions."
Par exemple, les bouées absorbent l'énergie des vagues, réduisant ainsi leur taille et leur puissance. La houle réduite réduirait-elle le mouvement du sable et les courants près du rivage, contribuant peut-être à l'érosion?
Les bouées, ainsi que les câbles électriques qui se connecteraient au réseau électrique à terre, émettent des champs électromagnétiques. Et les câbles d'amarrage résonneraient dans les courants, comme une corde de guitare. Ces perturbations peuvent-elles confondre baleines, requins, dauphins, saumons, raies, crabes et autres animaux marins qui utilisent l’électromagnétisme et les sons pour se nourrir, se reproduire ou naviguer?
Les oiseaux entreraient-ils en collision avec les bouées ou les tortues seraient-elles empêtrées dans les câbles?
Des ancres créeraient-elles des récifs artificiels qui attirent des poissons qui ne se trouvent pas normalement dans cet habitat?
Le déploiement, l'entretien et le retrait des bouées perturberaient-ils le fond de la mer ou changeraient-ils l'environnement de l'océan?
"Je veux aussi connaître les réponses à ces questions", déclare von Jouanne. "La dernière chose que je veux faire est de nuire à l'océan et à ses magnifiques créatures." Pour étudier les risques environnementaux et permettre aux ingénieurs en énergie houlomotrice de tester leurs inventions, elle et ses collègues de l’État de l’Oregon, y compris Boehlert, construisent un poste d’essai flottant à proximité. Son ouverture est prévue pour l’année prochaine. Une bouée pleine d’instruments permettra de recueillir des données sur les performances des convertisseurs d’énergie des vagues.
Le poste d’essai fait partie d’un effort colossal visant à transférer l’énergie des vagues du laboratoire vers le réseau électrique. Grâce à un nouveau centre national des énergies marines renouvelables financé par le Département de l'énergie, des chercheurs de tout le pays auront la possibilité d'affiner leurs inventions dans le laboratoire d'énergie de WESRF, de les tester dans le canal de houle de Hinsdale et de les perfectionner dans l'océan. "C’est ce que nous devons faire pour explorer pleinement l’énergie des vagues dans le cadre d’un portefeuille d’énergies renouvelables, pour l’État, la nation et le monde", a déclaré von Jouanne.
Boehlert et d’autres affirment que même si l’énergie des vagues avait des impacts environnementaux locaux, elle serait probablement beaucoup moins dommageable que les centrales au charbon et au mazout. "Les effets de la poursuite du pompage de carbone dans l'atmosphère pourraient être bien plus graves pour la vie marine que des bouées flottant dans les vagues", a-t-il déclaré. "Nous voulons que l'énergie des océans fonctionne."
Von Jouanne a récemment remorqué sa bouée la plus performante - son onzième prototype - dans la baie de Yaquina et à un kilomètre et demi de la côte. La bouée, qui ressemble à une soucoupe volante jaune géante avec un tube noir collé au milieu, était ancrée dans 140 pieds d’eau. Pendant cinq jours, il a augmenté et est tombé avec la houle et a généré environ 10 kilowatts de puissance. Dans les deux ou trois prochaines années, Columbia Power Technologies, une entreprise d’énergie renouvelable qui soutient les recherches de von Jouanne, prévoit d’installer une bouée générant entre 100 et 500 kilowatts d’électricité sur le poste d’essai au large de la côte de l’Oregon.
"Il y a quelques années", explique Cox de von Jouanne, "elle travaillait à peine. Elle a maintenant le gouvernement derrière elle et les entreprises à frapper à sa porte. C'est un progrès incroyablement rapide qui est de bon augure pour l'avenir de l'énergie houlomotrice. "
Une autre invention de Von Jouanne, la première du genre, est une machine qui teste les convertisseurs d'énergie des vagues sans avoir à les mouiller. Un prototype de bouée est fixé à l'intérieur d'un chariot en métal qui imite le mouvement de va-et-vient des vagues de l'océan. L'équipement électrique surveille la puissance générée par la bouée. Le banc d'essai ressemble à un ascenseur au milieu de son laboratoire.
Les chercheurs en énergie houlomotrice d'autres institutions seront invités à utiliser le banc d'essai de Jouanne, mais celui-ci détient actuellement l'une de ses propres bouées de conversion d'énergie. Un élève assis devant un ordinateur à proximité commande à l'appareil de simuler des vagues de 1 mètre de haut, parcourant 0, 6 mètre par seconde avec un intervalle de 6 secondes entre les pics de vague.
"C'est une petite vague d'été", déclare von Jouanne.
La machine ronronne, gronde et se soulève comme un manège.
Lorsque la bouée monte et descend, une jauge enregistre le jus qu'elle produit. L'aiguille bouge. Un kilowatt, deux, puis trois.
"Cela suffit pour alimenter deux maisons", déclare von Jouanne.
Elizabeth Rusch est une journaliste basée à Portland, dans l'Oregon, et auteur de The Planet Hunter et d'autres livres scientifiques pour enfants.
La vague électrique : Dans le "convertisseur énergie de vague" de von Jouanne, les bobines à l'intérieur d'une colonne ancrée sont entourées d'un aimant fixé à un flotteur. Les vagues déplacent le flotteur de haut en bas et l'interaction électromagnétique génère du courant. (Infographie 5W) 
Après des années d’expérimentations dans des laboratoires, des piscines à vagues et même dans son sous-sol, l’ingénieur Annette von Jouanne a testé des prototypes de convertisseurs dans l’océan (une grue hisse une bouée dans l’eau au large de l’Oregon en 2007). (Annette von Jouanne) 
Annette von Jouanne se tient dans l'océan, le long de la plage d'Otter Rock Beach, en Oregon, près de l'endroit où elle expérimente des bouées à énergie houlomotrice. (Gracieuseté d'Annette von Jouanne) 
Un bateau tracte en mer un prototype de bouée à énergie houlomotrice. (Annette von Jouanne) 
Regardons de plus près l'un des prototypes de bouées. La partie jaune de la bouée flotte à la surface de l'eau. (Annette von Jouanne) 
Une lumière au-dessus d'une bouée montre que l'électricité circule dans la bouée. (Annette von Jouanne) 
Dans le laboratoire de von Jouanne, une invention récente simule l'action des vagues, permettant aux chercheurs de concevoir des bouées à sec (tester un dispositif à énergie des vagues sans flotteur). (Brian Smale) 
Von Jouanne a déclaré: "Nous avons eu des idées prometteuses indiquant que [cette technologie] est la voie à suivre". (Brian Smale)
