海洋中蕴藏着巨大的能量，如果我们能够提取这些能量，就能为地球提供足够的能源和动力。
苏格兰奥克尼群岛帕拉米斯（海蛇）公司的海浪能发电机
爱丁堡并非是工业间谍活动肆虐的地区，但在一个凉爽而宁静的春夜里，在这个苏格兰城市里发生了一起高风险的盗窃案。老港区里，盗贼破坏围栏闯入“帕拉米斯（海蛇）波浪发电厂”的办公室，盗走了四台笔记本电脑。这件事发生在2011年3月，当时这家公司的工程师制造出了首台从波浪中提取能量的商业规模的机器，使得这家公司在海洋能源开发中走在了世界前列。
几家欧洲公用事业公司都对这家公司的技术感兴趣，葡萄牙一家公司已经下了订单。这项技术的前景如此之好。帕拉米斯创始人和董事长理查德·耶姆（Richard Yemm）更愿意思考许多夭折梦想和努力的另一面，即让人眩目的未来，而保护公司的宝贵知识产权在他想来并不是最重要的。
耶姆的乐观是很有道理的。2013年，世界能源版图开始倾斜，可再生能源生产的新能源首次超过了化石燃料的能源，这个转变正式开始。北海石油钻塔正在拆除，将煤炭作为主要能源的时代已经结束，亚洲数百个新的燃煤发电厂计划已经搁置。反之，太阳能的商业化应用正在稳步发展，荷兰的列车全部以风能为动力，谷歌也宣布：到2017年底，其服务器和办公室将完全由可再生能源供电，主要是风能和太阳能。
海洋中蕴藏着近200万亿瓦的能量，如果我们能以某种方式提取这些能源，能够为地球提供足够的能量。海洋能有多种形式，需要用不同的方法去开发。海洋中的海水温差能、盐度差能、波浪能、潮汐能和海流能都是我们可以加以开发利用的。当然，并不是所有在理论上能够加以利用的海洋能源在实际中都是可行的。
欧盟委员会设定的目标是：到2050年欧洲所需能源的10%由海洋来提供。在海洋能源开发方面，欧盟拥有领先世界其他地方的优势，仅英国正在开发的海洋能源项目就相当于世界其他地方的总和。因此，其他地方的海洋能源开发目标无疑会低一些，但海洋能源开发仍然是世界各地新能源的重要组成部分。
对于帕拉米斯公司来说，知识产权的被窃给他们带来了一个挥之不去的忧虑，许多海洋能源开发商都在竞相开发商业化的海洋能源技术，但到目前为止他们都没意识到，海洋能源开发并不是一件容易的事。
I波浪能
欧洲海洋能源中心（EMEC）负责人尼尔·克莫德（Neil Kermode）站在苏格兰奥克尼群岛的一个悬崖顶上，看着海浪拍打着被蒙蒙雾气笼罩着的悬崖峭壁。这个群岛风力强大，产生的可再生能源远远超过供应海岛所需，从这个古老的地方可以一窥世界能源的未来。
曾有望成为波浪能转换器的“爱丁堡鸭”
克莫德说道，“波浪能基本上可以说是古老的风能，风让海浪产生波动，甚至在风止息后，海浪仍在继续前进。”波浪是一种保存能量的风力电池，这一概念是波浪发电的核心。
世界海洋蕴含大约3万兆瓦可利用的能量，足以满足世界在某一特定时刻对电力的需求。事实上，这也正是1998年成立的帕拉米斯海洋发电公司的目标，也是于2004年在这里建立了测试站点的欧洲海洋能源中心（EMEC）的目标。在建立了这个站点后，人们对海洋能开发充满了希望，企业家带来了他们幽默命名的原型设备，将设备在海上锚定，接上电源线，将电力输送到海滩上的变电站。两年前，四台设备轰隆隆的开了起来，如今只剩下了一个，在谨慎的投资环境中，波浪能源的开发从一开始的汹涌奔流变成了一股涓涓细流。
波浪能开发可回溯到1973年，当时阿拉伯石油禁运，油价突然翻了两番，促使受到惊吓的各国政府开始考虑开发替代能源。英国能源部向工程师们发出了“曼哈顿计划”规模的挑战：建立一个20亿瓦（2千兆瓦）的海洋能源电站。“这就像1905有人提出的空中客车A380开发计划。”如今已成为爱丁堡大学工程设计名誉教授的斯蒂芬?索尔特（Stephen Salter）说道。当时的索尔特是一位有梦想的年轻工程师，在他低头深思中想到的是一个“鸭子”的形象。
他的灵感来自抽水马桶水箱里的浮子，索尔特想象中在波涛汹涌的大海里上下浮动的“鸭子”，随着波浪的起伏产生电能。据索尔特估计，每只“鸭子”可生产约2兆瓦的电量，因此他需要很多这样的“鸭子”。早期试验表明，索尔特的“鸭子”吸收波能的效率很高，但索尔特的目标是更强大的波浪发电“鸭子”，他预测：如果能在这样的波浪发电装置中加上微型计算机，不断调整水压，波能的开发率可达90%。
索尔特的“鸭子”让他小有名气。“他是最早提出并让公众了解海浪中蕴藏着巨大能量的人。”克莫德说道，当年年轻的索尔特出现在电视屏幕上的形象他仍然记忆犹新。
但在可再生能源复兴的道路上有些事情发生了。1983年，政府突然下令中止波浪能的研究，索尔特的“爱丁堡鸭”连同所有竞争对手的开发计划都胎死腹中。随着石油价格的下降，联邦政府发起的可再生能源开发计划也随之结束，至少这是官方的解释。但对于这个解释，索尔特一点也不相信。他认为，政府之所以扼杀它，是因为它有点太有前途了，对核能构成了威胁。他们在报告中夸大了索尔特计划的开发成本。“他们改动了所有的数字，让这个计划看起来极为不可靠，”他说。后来的调查也显示，政府将索尔特“爱丁堡鸭”计划的成本夸大了至少10倍。
即使在今天，索尔特的“鸭子”仍然是最有效的波浪能发电装置，而他曾梦想的能够改变游戏规则的装有机载电脑的新技术也已经有了，而它的成本只有大约2英镑。
然而，并非那个时代的所有海洋能源开发专门技术都胎死腹中。索尔特的博士生理查德·耶姆（Richard Yemm）建立了海蛇波浪能发电公司，开发了大有前途的波能转换器。耶姆开发的“海蛇”波能转换器是一种分段式设备，每段就像一支折断的蜡笔，从铰链点产生电能。这是第一台将海浪运动转化为电流的设备。耶姆的设备证明了海浪发电的可行性，但盈利却是不可能的。2014年，他无奈宣布帕拉米斯公司破产，改为从事顾问咨询工作。在入室盗窃事件发生3年后，帕拉米斯的技术未能实现可再生能源的市场化场景。帕拉米斯宣布破产之后，新成立的政府机构苏格兰波能研究所买下了帕拉米斯的部分资产，包括所有的知识产权。
但英国一直没有放弃开发波能的希望。英国千万富翁亚当·诺里斯（Adam Norris）为他所创办的一家波能公司Wavepower投资了至少5 000万英镑。但是失去的这些年意味着：波浪能在可再生能源竞赛中将落后于其他技术。与此同时，海洋能源已转移到另一个不同的开发空间：一个更深、更黑暗、压力更大的海洋区域。
II潮汐发电
2016年11月的一天，在退潮时海水平静的45分钟里，一艘拖轮挂在驳船后面进入了加拿大东海岸的芬迪湾，来到芬迪湾海洋能源研究中心（FORCE）的指定停泊点：加拿大海洋能源研究的主要试验场。一架起重机放下了一个看起来像喷气发动机的1 000吨的涡轮，缓慢沉入大海，固定在多岩石的海床上。然后所有人都紧张地等待着，期待着从芬迪湾这片海洋中获取能量的时刻到来。
捕捉潮汐是人类获取能源最古老的想法之一，古代罗马人建立水坝，利用潮汐涨落的能量带动磨坊中的磨粉机来研磨谷物。利用传统的带有闸门的拦河坝拦住汹涌的水流后通过涡轮发电也是利用潮汐的经典方法。2011年，韩国在水原市附近建造了唯一的现代潮汐发电坝，但是像许多水坝一样，拦河筑坝计划不利于海洋动物和海岸线的生态环境。因此，工程师们另辟蹊径，尝试了许多不通过拦坝蓄水捕获水中能量的办法，如像鲨鱼尾巴一样在水中摇摆的机械鳍，利用水流压差无运动部件的装置等，这些设想目前都在测试中，就像生物进化中的生存竞争一样，适合的才是最好的。
一种新的潮汐能利用模式在诸多的设计中脱颖而出。尽管并非没有异议，但基本取得的共识认为，这是对海洋生态危害最小的从海洋中有效获取电力的方法，那就是安装水中风车。这一方案以“垂直”方式获取潮汐能，而不是像拦河坝计划那样利用潮差，即高低潮之间的差异获取能量的“水平”方式。在潮汐流方案中，潮流流过固定在海底的涡轮，就像风穿过风车一样。这是爱尔兰都柏林OpenHydro能源公司开发的潮汐流涡轮机，于2016年11月安装在加拿大芬迪湾的米纳斯湾，这是7年前失败后的再次尝试，这里成为世界潮汐能量开发的热点地区。
每天两次，140亿吨的水量通过两面陡岬之间的狭窄通道，比世界上所有河流的流量加起来还多。潮汐涨落的巨大力量令洋底的巨石都摇晃滚动，当潮水涌入并填满芬迪湾最东部的海湾米纳斯湾时，涨潮时的米纳斯通道波涛汹涌，搅起海底的泥沙，使得海水看起来就像拿铁咖啡，以每秒5米的速度向前移动。
法国布列塔尼地区朗塞河上的挡潮闸工程，自1966年开始一直在为附近地区提供部分电力
第一次实验时，OpenHydro公司在米纳斯通道安装了价值1000万美元的原型机，工程师们在奥克尼群岛的潮汐中对涡轮机进行了测试。但在芬迪湾，测试机器就像洗车时挡风玻璃的刮水器，根本起不到任何作用。20天内，所有12个涡轮机的转子叶片都被损坏或彻底报废。因此，OpenHydro第二次测试的机器制造得更加坚固。然而，没有人能确定它是否能经受得住芬迪湾汹涌的潮汐流。
根据最近的估计，米纳斯海峡的原动能达7000兆瓦以上，如果能够全部开发出来，足以满足加拿大大西洋省份的能源需求。新斯科舍省已经决定以潮汐能作为未来能源开发的关键，总投资达3600万美元。OpenHydro获取潮汐能的涡轮机已列入计划，作为化石燃料的替代能源，可减少3000吨进入大气层的二氧化碳。计划最早将于今年秋天在附近海底安装第二台涡轮机。大部分电力将可供应加拿大大西洋省份以外的地方。目前向南方输电的输电电缆正在铺设之中，届时将能够将潮汐发电的电力输送到纽约和波士顿。
但是，潜在的“魔鬼交易”也已经隐隐出现。人类对于海洋能源的过度开发，不仅给海洋生态带来危害，同时也会将沿海居民置于危险之中。当人们从海洋水流中抽取能量时，也就减少了水的流动。另外，将涡轮埋在海底也是不明智的，由于涡轮机开动对水流的干扰，导致水位上升。海岸建模否决了在芬迪湾布置庞大涡轮机阵列的想法。不久前，阿卡迪亚大学的科学家们对米纳斯海峡蕴藏的7 000兆瓦潮汐能进行计算后认为，如果在这里再安装第三台或更多的潮汐发电涡轮机，有可能令这里的潮汐流产生紊乱。模型显示，拦河坝可导致波士顿港涨潮时的水位提高23厘米。“即使是产生这种影响的可能性，也会导致从新斯科舍到科德角所有有地下室的业主的诉讼。”一位分析家在报告中指出。
潮汐是清洁能源的新领域，但是不是值得赌上它所带来的一些不利影响呢？
2016年10月，在伦敦举行的国际潮汐能源峰会上，这个悖论没有被任何人所忽视，亚特兰蒂斯资源公司首席执行官蒂姆·科尼利厄斯（Tim Cornelius）大步走上讲台，亚特兰蒂斯公司拥有世人瞩目的巨大的潮汐涡轮机MeyGen AK1000。2010年，亚特兰蒂斯在苏格兰北端凯斯内斯建造了世界上最大的潮汐能电站，现有四个涡轮机，英国最急的潮流推动着8米高的叶片转动。该计划的最终目标是要在覆盖面积超过10平方公里的海上安装269个涡轮机组成的阵列，产生为175 000个家庭供电的足够电力，并为已关闭的敦雷核电厂中数百名下岗工人提供更多的工作岗位。
除了投资者，大家都很兴奋。
潮汐能源的前景未能吸引风险资本家：风险太大、成本太高、天上馅饼太多，这是一个与月亮引力有关的计划，但这也正是它的伟大之处，科尼利厄斯向底下数百人的听众说道，“在你解释潮汐发电时，普通投资者会喜欢这个主意的。”他说的对，利用月球引力的想法很有诗意。由于水的密度几乎是空气的900倍，所以，只有陆上风力发电机1/3大小的潮汐涡轮机可以提供同样多的电力输出，而且潮汐涡轮机都沉在海水下面，在人们的视线之外，不影响海岸景观，而且还可节省大笔电缆布线成本。
Scotrenewables公司的SR2000，世界上最大的潮汐涡轮机
加拿大新斯科舍省能源部可持续与可再生能源执行部主任基思·柯林斯（Keith Collins）说道，“任何将机械安置在海水中并让其发电的人都值得我们向他们脱帽致敬。”如果风力发电机坏了，只要派人带上工具箱上梯子检修就行了，但在海里就完全是另一回事了，不仅不得不派遣潜水员，更麻烦的是，还需要一艘大船将需要检修的涡轮机拖回修理厂检修。
第一台商业化的潮汐流涡轮机SeaGen（2008年安装在北爱尔兰海岸）的发明者彼得·弗兰克尔（Peter Fraenkel）说道，“绝大多数都是一些非常小的故障，通常是一个小的电器部件或其他一些小东西，但如果你不得不花20 000美元的代价更换一个只值20美元的零部件，那实在是一件让人沮丧的事情。”
这是投资者所不能接受的。
因此，潮汐涡轮机的设计还有另一种方法，许多业内人士认为最有前途的方法，那就是制造一个可以在海上漂浮的装置。
2016年10月的一天，苏格兰Scotrenewables公司开发的潮汐涡轮发电机SR2000出现在苏格兰奥克尼群岛的EMEC潮汐试验场，这是针对海洋恶劣环境设计的世界上最强大的潮汐涡轮机。与传统涡轮机不同的是，这种新型潮汐涡轮机不需要在海底安装固定，而是浮在水面上。双转子的设计看起来就像一艘克林贡猛禽舰，这种设计适合于现场维修，如果是更严重的大修，只要将两个1兆瓦的涡轮机拖到遮蔽水域维修就可以了。该公司的主要市场在英国、法国和加拿大，尽管他们也在亚洲寻找商机。这种便携性设计适合在世界各个海域安装，包括一些因海水太深无法在海底安装涡轮机的海区。
搭上了海上风电产业在工程效率上大跨越的顺风车，如Scotrenewables这样的一些公司正在推动实现全世界开发利用可再生能源的梦想，这一天似乎不再遥不可及。
但这个梦想也给电网经理们带来了噩梦。他们需要知道：在需要的时候就能获得电能，而可再生能源不能保证这一点。供电太多或供电不足的情况常常发生：在电网电力充足的时候，风力强劲或阳光强烈，而在电力不足、需要用电的时候却平静无风或云层覆盖阳光。这也正是潮汐发电的优势，月亮不会错过每一次引发潮水涨落的机会，我们知道海潮何时涨落的规律，就可以利用这种预测性来估算潮汐能的实际发电量。但问题在于，在潮汐发电的电能存储方案得到完善之前，潮汐仍然无法提供“始终都有”的基准能源。如果有谁能够破解可再生能源时代这个廉价基准能源的难题，都将成为互联网以来最大的颠覆性事件。
但是，如果潮汐流目前不能提供那种令人向往的基准能量，还有一种海洋能源可以。
III海流发电
据认为，海流能是一个100亿瓦的全球资源，与潮汐流规模相当，并有着与潮汐能同样的转化为可便于使用电力的问题，但在理论上海流发电仍然是一个令人兴奋的选择。像墨西哥湾流和黑潮洋流（位于太平洋西部边缘的日本洋流）都围绕在世界许多主要的人口聚集中心附近。
“整个亚洲都环绕着流动的海洋。”总部设在瑞典哥德堡的海洋能源公司Minesto首席执行官马丁·艾德伦（Martin Edlund）说道。世界洋流的稳步向前（不匆忙也不停息）是电网运营商所喜欢的潜在新能源。每分钟有上百亿加仑的水向前运动，不比人类走路的速度快。由于动能与水速的立方成正比，因此在任何地点都不会产生很多电能，但如果布置大量的涡轮机或非常大的涡轮机，其效果将会完全不同。
这也是艾德伦所关注的一个领域。“我们发现，我们就像在水下放风筝。”他说。想象一下，一整排的遥控“风筝”在海流推动下呈8字形长流不息，并通过海面上的电脑对它们的流动路线不断进行调整。“因此，就像船的航行速度可以比风更快一样，这些水下‘风筝’可以获得一个比海洋实际流动更快的速度。”艾德伦说道。
西部大西洋的墨西哥湾流和西太平洋的“黑潮”都是潜在的海洋能源
Minesto公司比大多数海洋能源公司都更有钱，该公司的主要拥有者是瑞典一家私人股本公司和沙特阿拉伯亿万富翁穆罕默德·侯赛因·阿尔·阿莫迪（Mohammed Hussein Al Amoudi）酋长。公司在瑞典测试了它的控制系统，并在北爱尔兰进行了硬件测试，一个商业规模的项目正在进行中，并在威尔士进行了世界上首次低流量海洋能源采集。
但不是每个人都持赞同态度。弗兰克尔说道，“在我看来，有某些聪明的方法从低流量海流中获取大量能量的想法带有误导性。如果能量不在那里，就不能从那里获得能量。”弗兰克尔也是一个海流能的信奉者，只是对于如何获取有不同看法。他以前创办的一家海流涡轮机公司拥有六转子机器的专利，该机器安装在墨西哥湾流或黑潮。可以想象一下，在水流最急的海面下，一长排这样的机器慢慢运转，就像行走在德克萨斯平原上昏昏欲睡的一群驴子。
但在伦敦国际潮汐能源峰会的颁奖典礼上，艾德伦的想法得到了同行的认可，接受了最有发展前景的涡轮设计奖。在行业发展的这一阶段，光有宏伟的计划和丰厚的激励措施还是不够的，发展前景仍然是非常重要的。
IV海洋能源开发方案
9年前，苏格兰政府宣布创立海洋能源开发大奖：圣安德鲁十字奖，奖金为1 000万英镑的，奖励第一个建立可行性海洋能源系统并在苏格兰水域展示实施的公司。可行的意思是在两年时间内的发电量至少达到100亿瓦小时。当时的苏格兰首席大臣亚历克斯·萨尔蒙德（Alex Salmond）将苏格兰称为“潮汐能源的沙特阿拉伯”，称它已拥有与北海石油创造的财富相媲美的潜力。
当时，弗兰克尔在海流涡轮机公司管理若干涡轮机。他说道，“我们试图弄清楚是否有办法赢得比赛，但我们认为没有。要赢得圣安德鲁十字奖项目的建设规模有可能花上8000万至1亿英镑，相比之下，1000万英镑只是一个小数目。”现在很清楚，没有人会赢得这个奖项，至少不会如当初所设想的那样。圣安德鲁十字奖的网站如今亦坦承：海流发电“走向商业化的道路比任何人所预期的都更漫长、更艰难。”
有人也许会说，这项技术效率低、成本高、风险高，开发这样的海洋能源不值得。
在海洋的潜在巨大能量中，只有很小一部分是实际上可获取的。曼尼托巴大学环境科学家、《能量转换》一书的作者瓦克拉夫·斯米尔（Vaclav Smil）说道。以潮汐能为例，这是一个有着3万兆瓦的庞大资源，但只有60亿瓦在海岸传输电缆能够抵达之处，只相当于全球一次能源的三百分之一，“对全球能源几乎没有显著贡献。”斯米尔说道。他还在一封电子邮件中补充说，“安装三层玻璃窗和全球普遍使用LED节省下来的能源也将超过从海洋中提取的能量。”
那么问题是，我们为什么还要开发海洋能源？如果大海如此吝啬，不愿献出它的宝藏，那我们何必还要如此劳心费力呢？
答案之一是：因为我们现在就必须考虑不同的能源。低垂易采摘的果实很快会消失，所有其他选择都将更具挑战性。每一种选择都有值得一试的理由。
“除非能源存储变得非常便宜，或者社会许可我们到处建立风力涡轮机和巨型水电大坝，但我想这是不可能的，我们需要一整套各种不同的技术。”不列颠哥伦比亚省维多利亚大学附属西海岸波浪能初创公司的机械工程师布赖森·罗伯森（Bryson Robertson）说道。用太阳能电池板覆盖撒哈拉地区是开发可再生能源最便宜的方式，但永远不会是温带雨林用来解决能源问题的答案，而在靠近海岸的合适地方就可以开发利用潮汐中的能量，在地球上需要因地制宜开发能源。
在阿根廷海岸，一家名为SeatechEnergy的公司从海藻中提取燃料，在高产区的广阔农场里，海藻转换为天然气、转化为电能，而且没有固体废物。
比利时计划在沿海建造10至12个防护环礁，以保护海岸免受海潮侵蚀。他们的想法是利用海水的进出运行潮汐涡轮机，如同荷兰的潮汐涡轮机。在即将到来的世纪，这可能是海洋能源开发超过其他可再生能源的最大优势：在全球变暖趋势日益严峻的形势下，每个沿海地区都需要一个防御屏障。
冈特·鲍利（Gunter Pauli）最早提出这个想法，鲍利被称为可持续能源领域的比尔盖茨。他提出：建造人工岛屿，开发其天然附属的海藻能源。这也是鲍利所称的“蓝色经济”，综合当地供应链和满足当地需求的相互依存的能源网络。你不仅有了绿色环保的解决方案，而且还是一种切实可行的商业模式，有助于恢复沿海地区的生物多样性。“同时开发潮汐能和海藻能会形成当地的一种能源组合，对于大多数人来说这是一种奇怪的组合，因为它不是太阳能加风能。这就是可再生能源的未来，或者说，‘哦，我们已经有了这个新能源的金蛋。’”
海洋能源永远不会是新的煤炭或石油，这两种曾经是给世界带来革命性变化的化石燃料。海洋能源如果能得到很好的开发利用，就能够向世界上40%没有可靠电力的国家输送电力。另外，海洋能源开发还可以结合肥料、饲料、食品等，解决全球粮食安全问题，鲍利指出。即使是最古怪的计划也可能有价值，只要适合于当地的地理特点，并将能源决策权放到当地人手中。
在奥克尼群岛的最后一天，黎明前我醒来准备收拾回家。当我打开旅馆房间里的咖啡壶煮咖啡时，突然想起几公里外的试验场地，一个小小的潮汐涡轮机正在为岛上供应所需的电力。世界上以大海提供电力煮咖啡喝的人寥寥无几，而我就是其中之一。咖啡味道很不错。
资料来源hakaimagazine.com
责任编辑 岳 峰
