隨著越來越多的國家推出嚴(yán)格的脫碳政策，并為開發(fā)綠色能源項(xiàng)目提供稅收減免及其他財(cái)政激勵措施，世界各地的能源公司都在追求創(chuàng)新的可再生能源解決方案，以支持綠色轉(zhuǎn)型。水下渦輪機(jī)就是其中一項(xiàng)備受矚目的新興技術(shù)，其也被稱為潮汐流或海流渦輪機(jī)，相關(guān)新項(xiàng)目正涌現(xiàn)于世界各地。
長期以來，科學(xué)家們一直持樂觀態(tài)度，認(rèn)為利用水下渦輪機(jī)生產(chǎn)高量級清潔能源大有潛力。然而迄今為止，與傳統(tǒng)的可再生能源項(xiàng)目（如風(fēng)電場和光伏電場）相比，該技術(shù)的應(yīng)用量依然很少。水下洋流的能量巨大且有待開發(fā)，但對其加以利用是較為復(fù)雜的。
水下渦輪機(jī)被設(shè)計(jì)用于利用洋流或潮汐流產(chǎn)生的動能，并將其轉(zhuǎn)化為電力。水流經(jīng)過渦輪葉片使其旋轉(zhuǎn)，從而驅(qū)動發(fā)電機(jī)日夜不停地發(fā)電。它們的運(yùn)作方式與傳統(tǒng)風(fēng)力渦輪機(jī)類似，只不過是在水下。潮汐渦輪機(jī)主要有兩種類型：一種是需要快速水流的潮汐流系統(tǒng)，另一種是利用高低潮位差來捕捉勢能的潮汐范圍系統(tǒng)。
2022年，美國能源部（DoE）宣布了一系列計(jì)劃，用以探索水下渦輪機(jī)的潛力，旨在使其變得更高效、更具成本效益。美國能源部強(qiáng)調(diào)稱，對于該技術(shù)會如何影響到水下環(huán)境，尚缺乏了解。此外，水力動能渦輪機(jī)的高昂成本，長期以來一直阻礙著開發(fā)商對于該技術(shù)的商業(yè)化。
美國能源部高級能源研究計(jì)劃局（ARPA-E）此前曾于2020年為11個項(xiàng)目提供了資助，撥款3800萬美元，用于開發(fā)具有性價比的水下渦輪機(jī)技術(shù)。該技術(shù)被稱為“千兆瓦級潛艇水力動能與河流系統(tǒng)（SHARKS）”（SubmarineHydrokineticandRiverineKilo-megawattSystems-SHARKS）。這些項(xiàng)目旨在研發(fā)最終發(fā)電成本低于每千瓦時0.05美元（約為現(xiàn)有水下渦輪機(jī)成本的六分之一）的海洋技術(shù)。
SHARKS項(xiàng)目開發(fā)了兩種類型的水下渦輪機(jī)——“潮汐動力拖船”（TidalPowerTug）和“魔鬼魚”（Manta）?！俺毕珓恿ν洗笔怯葾quantis公司制造的第二代浮動式潮汐能轉(zhuǎn)換器。它應(yīng)當(dāng)非常適合美國東海岸沿線的墨西哥灣流，這些洋流會形成被稱為“環(huán)流”（gyres）的多個圓形水流?！澳Ч眙~”則由加利福尼亞的SRI國際研究所開發(fā)，是一個系泊在海底的輕型泡沫與玻璃纖維復(fù)合制成的“風(fēng)箏”，且?guī)в幸粋€小型發(fā)動機(jī)。這一發(fā)動機(jī)可用于調(diào)整方向及放氣，以避開船只和風(fēng)暴。它更適合為小規(guī)?；蚱h(yuǎn)社區(qū)供電。
過去五年中，全球多地更大規(guī)模地部署了水下渦輪機(jī)。今年1月份，總部位于英國的潮汐能公司ProteusMarineRenewables（PMR）在日本鳴門海峽（NaruStrait）啟動了一個潮汐渦輪項(xiàng)目，該公司稱這是“英日兩國首個運(yùn)營此類設(shè)備的項(xiàng)目”。
PMR公司的AR1100型渦輪機(jī)預(yù)計(jì)可產(chǎn)生電力1.1兆瓦，可助力長崎縣五島群島的電力脫碳。PMR日本分公司執(zhí)行董事菲利普·阿徹（PhilipArcher）表示：“在日本部署AR1100渦輪機(jī)，充分體現(xiàn)了我們團(tuán)隊(duì)與當(dāng)?shù)貙I(yè)人士協(xié)作的專業(yè)能力與奉獻(xiàn)精神?！卑匮a(bǔ)充道：“這一成果強(qiáng)化了潮汐能作為日本可再生能源一個可靠來源的潛力。接下來，我們的首要任務(wù)是完成日本首個兆瓦級并網(wǎng)潮汐系統(tǒng)中渦輪機(jī)的調(diào)試工作，以及推進(jìn)后續(xù)的測試和認(rèn)證階段流程?！?/span>
今年3月份，法國諾曼底水輪機(jī)公司（NormandieHydroliennes-NH）在諾曼底沿海開啟一個名為NH1的商業(yè)規(guī)模潮汐能試點(diǎn)項(xiàng)目，如果順利的話，預(yù)計(jì)可為當(dāng)?shù)財(cái)?shù)千戶家庭提供清潔電力。該項(xiàng)目將利用歐洲最強(qiáng)的RazBlanchard海峽洋流來驅(qū)動四臺渦輪機(jī)。NH公司在此項(xiàng)目上獲得了歐盟創(chuàng)新基金（InnovationFund）的資助，該基金為創(chuàng)新性清潔技術(shù)的研發(fā)提供資金。該公司希望從2028年起，能夠利用該項(xiàng)目來生產(chǎn)清潔電力。
RazBlanchard海峽洋流有巨大潛力來開發(fā)更多項(xiàng)目，NH1很可能只是第一個，后續(xù)還會有更多。NH公司表示，這一海峽洋流是世界上蘊(yùn)含能量最大的海流之一，開發(fā)潛力約為5吉瓦（GW）至6吉瓦，這意味著它可以生產(chǎn)15至18太瓦時（TWh）的電量，并為多達(dá)800萬人供電。公司總監(jiān)卡蒂亞·戈蒂埃（KatiaGautier）表示：“能被創(chuàng)新基金選中，是對我們工作以及我們技術(shù)系統(tǒng)（創(chuàng)新的ProteusAR3000水平軸渦輪機(jī)）對脫碳和能源結(jié)構(gòu)改善所能產(chǎn)生影響的巨大認(rèn)可?！?/span>
雖然水下潮汐流渦輪技術(shù)仍處于起步階段，但近年來該行業(yè)涌入的大量投資讓許多希望將這項(xiàng)技術(shù)商業(yè)化的能源公司看到了希望。如果各種試點(diǎn)項(xiàng)目展現(xiàn)出足夠前景，就有望使更多投資流向該領(lǐng)域，在全球的洋流中大規(guī)模部署此類渦輪機(jī)，從而生產(chǎn)出大量的清潔電力。