导语：漂浮在海面上的涡轮机能更加有效地利用潮汐能，它代表着这个领域的未来。
关键词：涡轮机；漂浮
全世界的潮汐能总和相当于英国的全国用电量。而且，由于能有效利用月球稳定的周期性引力，潮汐能克服了传统可再生能源的典型问题：阳光和风雨的不可预测性。如今，安装在海平面下的水下涡轮发电机也许将实现潮汐能领域的重大突破。
在潮汐能领域，昂贵的技术成本和难以接近的地理位置是迄今为止人们所面临的最大障碍。虽然目前已有安装在海床上的涡轮机，但这些既大又沉、价值不菲的设备都紧盯着商用市场。潮汐能需要能与屋顶太阳能电池板匹敌的技术。
现在试着想象一台风力发电机，不过它是安装在水下的，而且不用固定在海床上，这种“漂浮式移动涡轮机”的成本更低，比大型固定式涡轮机具有更好的适应性。大多数漂浮式涡轮机的样子如下图所示：
这种Evopod有一部分是浮在水面上的，而其他一些设计则是完全浸在水中。图片来源：Ocean Flow Energy Ltd, CC BY
它们被放置在潮汐强度最大的地方，然后用绳索松弛地拴（而不是固定）在海床上。涡轮机产生的电能由铺设在海床上的电缆一路传送到海岸上。
为什么漂浮式比固定式更好？
流速最快的水流通常离水面很近，而漂浮式涡轮机能从中获得能源。在海底，由于水流对海床的冲击，导致流速下降和平稳度降低。相比安装在海床上的涡轮机，漂浮在正确位置的涡轮机能产生更多电能。
英国是世界上潮汐能资源最为丰富的国家之一。图片来源：NASA。
潮流大约每六小时改变一次方向，因此最理想的涡轮机应能利用两个方向的水流。漂浮式涡轮机能在变化的潮流中自由转动，这样就能免除固定式涡轮机昂贵复杂的机械调向系统。
漂浮式更加经济
海床固定式涡轮机庞大而笨重。
在海床上安装庞大而笨重的涡轮机需要昂贵的特种船只和平台。即便是常规维护的成本也十分高昂。
相比之下，漂浮式涡轮机具有可拖动、安装快和成本低的优势。涡轮机的内部机械可安装在水面以上，有利于常规维护和降低防水成本。
漂浮式涡轮机的安装和运维成本相对便宜，因此它的适用范围更广，而不是局限于公共事业领域。离海岸较近的工业可投资漂浮式涡轮机以减少电费开支，就如同现在投资太阳能和风能技术一样。你甚至能通过共享停泊点的方式“接入”多台涡轮机。
相比从海面上看不见的海床固定式涡轮机，大多数漂浮式涡轮机都在海面以上，它们可能对航道产生影响，还可能遭遇海面上漂浮的碎片。
漂浮式涡轮机最适合半封闭的潮汐环境，比如入海口，因为风暴浪会影响涡轮机的功率输出和运行状况。
漂浮式涡轮的设计
目前有许多创意十足的漂浮式涡轮机设计方案。
一些漂浮式涡轮机由漂浮在水面上的船壳和运行在水下的涡轮机组成，比如Scotrenewable公司的SR2000就号称是“全世界最大最强的潮汐涡轮发电机”。SR2000 船壳长64米，涡轮机叶片直径为16米，设计寿命达20年之久。
为了降低运输和组装难度，一些漂浮式涡轮机采用了模块化设计，还有一些涡轮机被设计成特殊的流线型，并系泊在环形的连接器上，以适应恶劣的海洋环境。
另外，还有悬浮在海面以下的“漂浮式”潮汐涡轮机。在一个设计方案中，采用了一个最多能承载36台涡轮机的半沉浸式平台，该平台与海床上的“铰链”相连，可以在潮流中自由转动。黑石潮汐发电公司（Black Rock）认为：相比采用单台大型涡轮机，将多个独立且低价的涡轮机安装在最优潮流位置是更好的配置方式。
漂浮式涡轮机显示了人类在开发潮汐能方面的不懈努力。它正在不断成长，并逐渐追赶上商用级别的海床固定式涡轮机组，未来的发展机会非它莫属。
关于作者：
Ross Jennings，赫尔大学（University of Hull）可再生能源专业博士。
（翻译：范俊；审校：侯政坤）
原文链接[the conversation]:
https://theconversation.com/how-floating-turbines-could-harness-the-awesome-power-of-the-tides-46035
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