对可靠的清洁能源的需求正在不断增长。虽然人们的目光常常聚焦于风能和太阳能，但这两种可再生能源都面临一个共同的挑战：间歇性。
正如天气预报所示，有很多日子阳光不照射，风也不吹——这意味着太阳能电池板和风力涡轮机产生的电力可能会停滞，考虑到可再生能源的长期储能所面临的挑战。因此，许多国家仍然依赖化石燃料，因为它们知道化石燃料是可靠的。毕竟，燃烧煤炭或抽取天然气并不需要好天气。
但现在，一些公司和团体正在寻求一个创造性的选择：海洋涡轮机，它们通过潮汐变化而不是微风来产生电力。海洋永不停息地翻腾，因此利用这种能量可以提供其他可再生能源无法实现的基荷，即稳定的能源流。上个月，日本 IHI 公司工程师在黑潮附近的海底测试了一款重达 330 吨的潮汐涡轮机原型。根据日本新能源与产业技术综合开发机构的数据，仅这一股洋流就能通过水下涡轮机产生 200 吉瓦的能量，相当于日本发电量的 60%。
在此之前，英国去年还有一个项目，成功地将 Orbital Marine Power 重约 700 吨的潮汐涡轮机连接到苏格兰奥克尼的能源电网。而在 2019 年，四台苏格兰的潮汐涡轮机为约 4,000 户家庭提供了这项新技术最长的连续供电记录。
以下是您需要了解的关于这种日益增长的海洋能源的信息。
潮汐涡轮机的工作原理
这些涡轮机的设计方式实际上非常简单——几乎就像您想象的风力涡轮机一样运作。
Seatower AS 公司（该公司建造海上风力发电设施的基础）的首席执行官 Petter Karal 表示：“无论是水介质还是空气介质，确定涡轮机的几何形状和效应都遵循相同的工程学原理和相同的方程。”
月球对地球的引力导致了一种叫做“潮汐力”的现象，这使得地球及其水体在最靠近月球和最远离月球的两侧隆起。随着地球和月球在其轨道上两次经过这个位置，这些隆起每天都会在不同的海岸线形成“高潮”。随着潮汐的变化，洋流也随之变化。洋流是水从左到右的运动，主要受潮汐影响并可预测（但也可能受到水温、盐度和风等因素的影响）。可以将它们想象成水下的疾风。
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水面以下的这些流动是海上涡轮机的动力来源。当洋流流经潮汐涡轮机时，它们会旋转并产生电力。（Karal 指出，这些装置通常看起来更像船用螺旋桨而不是典型的风力涡轮机。）涡轮机几乎可以在任何深度运行：最新的日本型号安装在海底，但一些型号，如苏格兰的 Orbital Marine Power，则是漂浮的，并使用机械腿从海洋表层捕捉能量。
潮汐能源的优势和障碍
月球在不久的将来不会停止绕地球旋转（如果它停止了，我们有比涡轮机更重要的问题需要担心）。这使得潮汐能源成为可再生能源的理想选择，特别是考虑到气候变化尚未对洋流产生足够大的影响，导致潮汐能源完全不可预测。更不用说，早在 2004 年的研究就估计全球潮汐发电的总潜在能量约为 3,000 吉瓦。
对海洋野生动物和生态系统的影响似乎也很小。苏格兰欧洲海洋能源中心的研究发现，经过约 10,000 小时的野生动物监测，海洋生物和当地鸟类并未受到潮汐涡轮机的显著影响。由于水的密度比空气大得多，涡轮机不需要转得特别快就能发电，这缓解了一些担忧。此外，Orbital Maritime 正在进行一项研究，以调查其O2 潮汐涡轮机的声学对当地海洋环境的影响。
但尽管它们听起来很理想，潮汐涡轮机确实也带来了一些复杂的问题。首先，它们不能随意放置在任何水域：最佳地点是具有特别强劲洋流的沿海地区，例如英伦三岛周围、英吉利海峡中的海峡群岛和法国之间，以及意大利和西西里岛附近的墨西拿海峡。其他热点地区包括东南亚的岛屿地区、希腊群岛之间的海峡，以及加拿大的岛屿海岸。
维护是另一个障碍。毕竟，这些巨大的结构（例如，Orbital Marine 涡轮机长约 240 英尺）需要足够坚固才能在最恶劣的海洋环境中生存，并且需要定期维修。对于安装在海底的涡轮机来说，这可能非常昂贵。
Orbital Marine Power 的 Sarah Clark 说：“一个问题是，维护这些涡轮机可能需要花费数千甚至数十万美元，（并且[需要]数天甚至数周的时间来维修这些涡轮机）。“无论你的技术是什么，它总有一天需要维修，即使只是清除叶片侧面的藤壶。”
此外，由于没有一种成熟的方法来建造这些能源，因此测试它们并获得能源行业的支持可能会很昂贵。更不用说获取国家/地区许可来在海底安装巨型涡轮机的负担了。
尽管如此，不久前，其他类型的可再生能源也面临着一些相同的问题。如果潮汐涡轮机能够 24/7 产生近零排放的电力，那么也许是时候开始迎接这些飞跃了。
