未来几十年，英国沿海地区的潮汐能和其他海上可再生能源设施的数量将大幅增长。

然而，将最先进的设备发射到常常湍急的洋流中可能会给潮汐能产业带来一系列挑战，包括它们如何与环境相互作用的不确定性。

为了解决这一问题，一组科学家结合使用空中无人机技术和船上勘测，绘制出了世界上最强大的潮汐涡轮机——位于苏格兰奥克尼群岛中心的轨道海洋动力公司的O2所遇到的复杂潮汐流。

与传统的潮汐涡轮机不同，O2漂浮在海面上，通过系泊线固定在海床上。该平台长70多米，与欧洲海洋能源中心(EMEC)的电网相连，估计每年可为2,000户英国家庭供电。

该研究重点关注了超过8节的潮汐流变化会如何影响该设备及其性能，以及下游的O2尾流会如何影响其他涡轮机的放置以及海洋栖息地。

通过这种方式，科学家们对潮汐涡轮机的最佳位置提供了新的见解，同时强调了在潜在涡轮机地点进行现场特定评估的重要性，以帮助弥合真实世界测量和计算机模拟之间的差距。

他们还希望他们的方法可以用来解决与自然环境和海洋栖息地相互作用的不确定性。

主要作者之前的研究发现，涡轮机尾流为附近繁殖的海鸟提供了可预测的觅食热点。然而，如果涡轮机阵列排列得太紧密，可能会限制一些海洋动物的活动。

除了海鸟之外，作者在一次无人机调查中还发现了游过涡轮机的虎鲸，这证明了解决这一问题的重要性。

这项研究发表在《自然通讯》上，是由海洋生物协会(MBA)、普利茅斯大学和设得兰高地与群岛大学(UHI)的研究人员进行的。

PIV得出的O2所经历的表面电流大小和湍流。来源：NatureCommunications(2024)。DOI：10.1038/s41467-024-52578-x

“在世界上最强大的潮汐流之一进行海洋调查，这里的潮流可以超过8节，这既令人兴奋又充满挑战。然而，在这些湍流环境中收集数据对于解决当今潮汐能行业面临的一些复杂问题至关重要。将这些涡轮机最佳地放置在岛屿环绕的狭窄水道中是一项复杂的工作，但我们的新方法为这些湍流和尾流特征提供了可靠的见解，”高级研究员LilianLieber博士说。

潮汐能被视为更可靠的清洁能源之一，因为潮汐与风和波浪不同，既有规律又可预测。

这些涡轮机旨在利用海面附近的潮汐能，其工作原理与水下风车类似，将流动的水的动能转化为电能。但由于水的密度是空气的800多倍，因此它们产生的能量比同等大小的风力涡轮机要多。

未来，预计英国各地可能会安装更多潮汐能，参与当前研究的人员之前的研究表明，潮汐能可以满足英国每年11%的电力需求。

UHI设得兰群岛高级科学家兼渔业负责人ShaunFraser补充道：“这项研究展示了结合科学专业知识和部署新技术的好处，从而可以在了解动态潮汐环境方面取得重大进展。随着高地和群岛地区海洋可再生能源基础设施在不久的将来进一步发展，这项工作对当地工业和社区比以往任何时候都更加重要。”

尽管潮汐能前景广阔，但该行业仍然面临着巨大的挑战，包括扩大技术规模的成本、电网连接容量，以及确保涡轮机能够在极其湍急的水流中继续运转。

这项新研究旨在通过推进必要的现场测量技术来解决其中的一些挑战，这些技术对于潮汐技术的长期可靠性和可持续发展是必不可少的。

“无论是凯尔特海的浮动海上风电场还是苏格兰海岸的潮汐涡轮机，未来几十年我们将看到更多的海上可再生能源平台在英国海岸线周围安装。然而，英国周围水域的自然条件极其多样和复杂，在受控的实验室实验或计算机模拟中不可能完全复制。

海洋科学与技术教授亚历克斯·尼莫·史密斯说：“这项研究展示了一种经济有效的应对方法，如果我们想从清洁能源革命中获得最大的利益，那么考虑到现实世界的环境条件的评估将至关重要。”