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雖然石油經常引發戰爭、沖突，催生消費者奴役，石油燃料還會排放大量二氧化碳，但我們還是不得不說，石油對人類起著重大作用，促使人類社會飛速發展。然而，石油是不可再生資源，它的儲量是有限的，這意味著總有一天地球上的石油將會耗盡。

正因如此，為了尋找新的代替能源，人類絞盡腦汁想出各種千奇百怪的方法，如柳枝稷乙醇、生物柴油、風能和太陽能發電。但是由于它們自身的障礙，這些方法都不能大規模投產。因此，研究人員仍在繼續尋找人類星球上更有效的發電方法。

有些研究人員把目光投向了夜空。結果證明，夜空中的確有一個巨大的能源體，那就是月亮，我們可以利用月球引力產生的潮汐發電。地球同時受太陽和月亮引力作用，雖然太陽比月亮要大得多，但是月亮離地球更近(月球距地球約24萬英里，而太陽距地球9300萬英里)。因此，月亮對地球的引力作用是太陽對地球引力的兩倍還多，由此造成的潮汐運動也蘊藏著極大能量。

我們可以將地球想象成一顆膠囊，而地球上的水則是膠囊的橡膠殼。當月球引力橫向拽拉橡膠殼時，橡膠殼的側邊膨脹，這里就會漲潮。而此時橡膠殼的頂部和底部變的很薄，這里就會出現落潮，反之亦然。月球的引力是恒定的，地球的周期性自轉引起了地球上不同位置的周期性漲潮和退潮。因為這種潮汐是規律性的，所以很多地方的人們已經開始利用潮汐動力發電。

1.水下渦輪發電

月球對水的引力造成了潮汐，同時也賦予潮水巨大的動能。一切運動的物體都有動能，比如風或一個滾下山的球都具有動能。人類已經可以通過風車捕捉風的動能，根據這個原理，現在研究人員也正在嘗試用類似風車的裝置捕捉潮水的動能，這個裝置就是水下渦輪機。

比起一些高端技術，水下(或潮汐)渦輪機的原理比較簡單，實際上就是安裝在海底或河床上的風車，它的葉輪設計就像飛機螺旋槳一樣。渦輪機的后面連接著齒輪箱，齒輪箱連接著發電機。當潮汐的力量帶動渦輪機轉動時，同時也帶動齒輪轉動，隨之帶動發電機運行。發電機產生的電能會通過海底電纜傳送到岸邊，然后匯入電網，送入千家萬戶。

雖然水底渦輪機和風車本質上是一樣的，但是相比風車，水底渦輪機還有一些優勢。首先，水底渦輪機不需要占用地面空間，而風車農場需要占用大量的土地。未來，土地利用問題將會是一個熱點話題，對于一個有6億人的地球來說，地面空間尤為寶貴，我們需要將有限的地面空間用來建造住房，種植農作物和進行其它生產等。水底渦輪機將空間問題化解于無形。

水底渦輪機的另一個優點來自于水的高密度。水的密度比空氣的密度大，這意味著在同樣轉速，同樣的受力面積時，水底渦輪機生產的電能要比風車多。更重要的是，在給定區域中吹過的風量是不可預知的，而在給定區域中的潮汐的動能卻是可以預知的。潮起潮落有規律可循，因此，在特定的潮汐地區，每個渦輪機能夠生產的電量可以準確計算。

科學家一直在測量一個月周期中潮汐池的能量變化。其中最重要的測量值有兩個，一個是平均峰值速度，另一個是平均谷值速度[來源：Carbon Trust]。這兩個測量值有助于估算一個月內潮水可能出現的最大速度和最小速度。

除了地球引力之外，還有一些其它的因素會影響水流速度。例如，周邊地形是巖石地貌還是泥沙地貌決定了水流的運動方式。另外，潮汐區域的寬度也會影響水流速度，狹窄地帶的水流速度更快一些。[NextPage]

在計算水流速度時，潮水運動和水體特質等因素都可以在紙面體現出來，而渦輪機本身對水流的影響卻只能在進行了實際測量后才能知道。

2.安裝潮汐渦輪機之前是否需要測試？

水利研究人員們非常了解潮汐地帶的水流運動，但是仍有很多未知因素。因此，一些研究人員認為人類不應該過早地把渦輪機投入水下，而應該首先充分地研究渦輪機可能產生的影響。當大量的渦輪機集中投入到一個潮汐區域后，會產生什么影響呢？我們知道，能量不能創造也不能消滅，只能從一種形式轉化成另外一種可以被我們利用的形式，例如從動能轉化成電能。但是，水流動能也許還以某種我們并不是十分了解的方式影響著水底生態環境。

很多人擔心過早把渦輪機投入水下的一個原因是，這項技術實在是太吸引人了。水底渦輪機不會排放二氧化碳，而且相對于其它發電方法來說，還是良性的：渦輪機的能源生產是被動的，只是捕捉一些潮汐運動中的動能并轉化為電能。

水底渦輪機對海洋生態系統的影響幾乎無從考證，不過一個快速旋轉的渦輪機葉片很可能將小魚卷進來。不過，令愛魚人士感到寬慰的是，潮汐渦輪機的轉速很慢，大概每分鐘10到20轉。一秒鐘只移動幾英尺的渦輪機的確不會對魚造成多大的威脅，但是如果下一代渦輪機的轉速加快了呢？

當然，渦輪機與水底生態環境的作用是相互的，我們還要考慮水底環境會對渦輪機產生什么影響。例如，像藤壺一樣的甲殼動物會不會附著在渦輪機的葉片和發動機上，使它們轉速減慢甚至停止轉動？

為了搞清楚這些問題，世界上很多地方都建立了水下渦輪試點項目。第一個投入生產的潮汐渦輪機位于挪威克瓦爾松（Kvalsund）海峽底部。這個渦輪機高20米，葉片長10米，速率是每分鐘7轉。2003年9月，該渦輪發電機接入當地一個村莊——哈默菲斯特的電網，每年能發電70萬度，相當于該地35戶人家的年用電量。

另外一個小組則正在評估渦輪機對水底生物的影響。美國弗敦電力公司在水底安裝了5個35千瓦的渦輪機，并安裝了專門裝備以監測周圍的海洋生物。這些設備會檢測、跟蹤并記錄距離渦輪機54英尺（18米)以內魚兒們的情況。到目前為止，還沒有魚被卷入渦輪機。

弗敦電力公司還參與了紐約東河的一個項目。他們在水流速度為4海里/小時(大約46英里每小時)的河底安裝了6個35千瓦的潮汐渦輪機，這六個渦輪發電機目前為周圍的雜貨店和停車場供電。弗敦公司還打算在河底安裝更多的渦輪機，計劃能夠為4000戶家庭供電。

英國也在研究水下渦輪發電。英國海洋電力公司已經在水里安裝了兩個大型的渦輪機，它們的每個葉片長18米，當轉動時可以產生一百二十萬瓦功率的電能。這兩個渦輪機產生的電流都匯入到距愛爾蘭海岸線不遠處的矗立于北海底部的一根電線桿上。