海流能

海流能原理

太阳的能量为海流产生的主要驱动力，太阳的能量在地球上各水域，不均匀的分布形成温差，由于海水密度的差异而导致海水流动。随着深度的增加，海水流速降低，甚至下层海水与表层海水流动方向相反。另外，风、地形、潮汐、陆地河水的流入、盐度的区域差异，以及由于地球自转引起的科里奥利力等其他因素也会影响海流。
海流可以携带大量的能量，借由测深学，可以测得流速增强海流的地点，主要出现在岛屿和大陆之间的海峡，或是海岬周围浅水区中的水下地形。增强流速对于海流能的主要作用，在于提供显著的动能以供发电。
海流的动能可以使用发电机截取能量，其运作的原理类似风能对风力发电机。可以利用具备增强的流速的地点，部署发电机以截取洋流的能量。

发展历程

在第一次石油危机之后，在1970年代中期，海流作为能源来源的可能性开始受到关注。1980年代，有许多评估海流能发电的小型研究计划。主要研究国家为英国、加拿大和日本。1994至1995年间，EU-JOULE CENEX计划标出欧洲超过100个潜力地点，各地点其面积介于2至200平方公里，其中许多地点的功率密度超过10 MW/km²。英国政府和欧盟均致力于推出因应措施，以面对全球暖化相关的国际公约。海流能发电有潜力可以提供大量的可再生能源电力，针对前述超过100个潜力地点的潜能预估，年发电量为50 TWh。如果可以有效开发，将成为21世纪清洁能源的重来来源之一，并发展出新兴产业。
现今相关的应用可以参照：潮汐能发电站列表。参考潮汐能的主要原因为，潮汐能对海流能相关程度高，许多海流能的潜在地点亦具有丰富潮汐能。
日本IHI公司（旧称：石川岛播磨重工业）在2017年完成了100kW等级的“かいりゅう”测试机组，与新能源产业技术综合开发机构（NEDO）合作在鹿儿岛县的口之岛进行实证研究。

设计概念

有几种可在开阔水域应用的装置，可做为海流能发电之用；其中大部分的概念都源自于水车或类似构想。海流能发电机的叶片设计类似风力发电，可依照旋转轴的方向，区分为“水平轴型”与“垂直轴型”，以及不是透过叶片旋转，而是透过震动的“振动水翼型”三类。

水平轴型

发电机的旋转轴面对海流（旋转轴与海流方向平行），通常使用两个或三个叶片，螺旋桨造型类似一般常见的水平轴风力发电机。

垂直轴型

发电机的旋转轴与海流方向呈90度（旋转轴与海流方向垂直）。

振动水翼型

水翼的角度随着海水的流动而变化，引起升力和阻力摆动水翼，带动发电机产生电力。

支撑系统

让海流能发电能固定于海中，不受风、波浪、海流等而旋转、倾斜或位移的支撑系统均可以选择以下三种之一：浮动系泊、海床安装，以及介于两者之间。安装于海床的单桩（Monopile）结构具有工程技术相对成熟的优势，但应用范围仅限于相对较浅的水域（约20至40米深）；若采用浮动系泊系统，虽然已普遍用于石油工业，作为风力发电应用的浮体式离岸风力发电也快速发展中，但若用于海流能发电，技术相对仍较不成熟。

海流能的环境影响

海流的存在，有助于稳定世界许多地区的气候，虽然海流能发电对于减少洋流能量的比例甚小。但若长期设置海流能发电设备，对于环境的影响为何尚不可知。发电设备中，旋转的叶片、发电机均会产生震波，对于依赖洋流生活的海洋生物可能造成影响。另外，由于设置地点可能离陆地较远，需要更长的电力电缆，其电磁波对于海洋环境也可能造成影响。美国能源部之Tethys数据库提供与海洋能环境影响相关的科学文献和一般信息。