直到现在，对海洋潮流能的全球评估缺乏实际数据。利用30年来的NOAA全球漂流者计划数据，一项研究表明，佛罗里达东海岸和南非的海洋潮流具有极高的功率密度，非常适合发电。这些地区的功率密度超过每平方米2500瓦，是“优秀”风能资源的2.5倍。浅水区域进一步增强了海洋潮流涡轮机的潜力，而日本和南美洲等地区在类似深度下则显示出较低的密度。
随着全球电力需求的增长，传统能源来源受到压力。覆盖地球表面70%以上的海洋，提供了来自海洋潮流和波浪等可再生资源的清洁能源的巨大潜力。
然而，与风能和太阳能相比，海洋可再生能源的发展仍处于早期阶段。一个挑战是确定海洋潮流能项目最可行和经济有效的地点。虽然许多研究集中在区域海洋潮流能资源评估，但基于实际数据的全球评估一直缺乏——直到现在。
利用NOAA全球漂流者计划（GDP）超过30年的测量数据，佛罗里达大西洋大学工程与计算机科学学院的独特研究提供了迄今为止最全面的海洋潮流能全球评估。对东南佛罗里达地区来说，这是一件好消息。
研究人员探讨了从海洋潮流中捕获动能的潜力，专注于功率密度估算及其在时间和地点上的变化。GDP包括约1250个卫星跟踪的浮标，用于测量海洋潮流及其位置。为了这项研究，研究人员使用了1988年3月至2021年9月之间超过4300万的数据点。
发表在期刊可再生能源上的结果显示，佛罗里达东海岸和南非的水域始终表现出高功率密度，使其成为从海洋潮流中发电的理想场所。具体而言，这些地区的功率密度超过每平方米2500瓦，是“优秀”风能资源的2.5倍。相对较浅的水域——大约300米深——进一步增强了其使用海洋潮流涡轮机提取能量的适宜性。相对而言，日本和南美洲的某些地区在这些深度下未显示出类似的功率密度。
“我们的研究表明，约75%的高功率密度区域覆盖了约49万平方公里的海洋，其能量水平在每平方米500到1000瓦之间。这表明从海洋潮流中采集能量的潜力巨大，尤其是在功率密度适中但对可持续能源生产显著的重要区域。”工程与计算机科学学院的首位作者、研究生助理Mahsan Sadoughipour博士表示。“我们的研究还提供了关于影响能量生成估算准确性因素的见解，例如环境条件和测量方法。”
高功率密度（每平方米超过2000瓦）出现在美国东南海岸，从佛罗里达到北卡罗来纳州，以及非洲的东部和东南海岸（索马里、肯尼亚、坦桑尼亚、南非和马达加斯加）。在东太平洋（日本、越南和菲律宾）、南美北部（巴西和法属圭亚那）以及澳大利亚东海岸则观察到较低的功率密度。
研究的另一个关键发现是功率密度估算的准确性。在北美和日本，计算结果非常可靠，增强了对能源潜力预测的信心。此外，与现有研究的比较证实了这些地区研究结果的可靠性，因为功率密度估算与通过其他测量方法获得的测量值紧密匹配。然而，南非和南美某些地区，特别是巴西北部和法属圭亚那附近，由于数据有限或水状况高度变动，评估难度较大。
“巴西和南非等地区可用的数据有限，影响了能量预测的准确性，使得更全面评估其能量提取潜力变得困难。”FAU电气工程与计算机科学系副教授、FPL智能能源技术中心主任Yufei Tang博士表示。“扩大数据收集将改善我们的理解并释放完整的能源潜力。例如，使用声学多普勒流速剖面仪的区域特定研究可以更好地估算沉没涡轮机的能量生产。”
研究结果还显示，南非和日本等地区虽然具有高功率密度，但由于水域较深和复杂的流动模式，面临更多挑战。深水区（1000米或更深）在能量提取方面更加具有挑战性。
“深度与功率密度之间的关系对涡轮机的布局和设计至关重要。强海流通常位于海面附近，水总深度一般在250米到3000米以上，”FAU海洋与机械工程系助理教授、共同作者James H. VanZwieten Jr.博士表示。“这带来了显著挑战，因为涡轮机需要先进的系泊系统以保持稳定和正常运行。增深的深度还增加了安装和维护的成本和复杂性，使得开发针对这些困难环境的专业技术变得至关重要。”
季节性变化在能量可用性中也起着重要作用。在北半球的暖季（月6至8月），在佛罗里达、日本和巴西北部等地区观察到更高的功率密度，与这些月份的能量需求增加相吻合。类似地，南非在其暖季（12月至2月）期间，其功率密度最高。这些季节性模式表明，海洋潮流能可能与与空调使用增加相关的电力需求高峰期良好契合，使其成为一个潜在的可靠可再生能源来源。
“准确的海洋潮流能估算依赖于数据密度、数据类型和流动变异性等关键因素，”工程与计算机科学学院院长Stella Batalama博士表示。“本研究的发现强调了仔细考虑这些变量的必要性，而提供的能量特性将有助于确保海洋潮流能能够有效地融入更广泛的可再生能源格局。”
这项工作部分得到了国家科学基金会、美国能源部和FAU FPL InETech的支持。
“这项开创性研究进一步巩固了东南佛罗里达作为利用海洋潮流能的首选地点之一，”FAU东南国家海洋可再生能源中心主任Gabriel Alsenas表示。“在SNMREC，我们自豪于位于国内能源创新的前沿，推动向更具韧性的未来迈进。凭借我们独特的丰富海洋潮流资源，我们引领着孵化尖端技术，以增强我们的区域能源安全和国家能源主导地位。”
