运动不息浩瀚无垠的海水，拥有巨大的再生能源。它所产生的能量正如法国著名作家儒勒·凡尔纳在1847年讲的那样，是“无尽源泉”。据科学家研究分析，世界海洋能的蕴藏量为750多亿千瓦，其中波浪能占93％，达700多亿千瓦，潮汐能10亿千瓦，温差能20亿千瓦，海流能10亿千瓦，盐差能10亿千瓦。这么巨大的能源资源是目前世界能源总消耗量的数千倍，在条件允许的情况下，只要略加开发，就可以满足人们生产、生活的需要。

人们把海水的涨落，叫潮汐。潮汐有规律、有节奏的运动，这是由月亮、太阳对地球的引力而造成的。地球每天自转一周，一天之内地球上任何一个地方总有一次背着月亮，一次向着月亮，所以地球上的海水，每天总有两次涨潮，两次落潮。这种潮人们称之为半日潮，而有些地方一天之内只出现一次高潮和一次低潮，这种潮叫全日潮。当月亮、太阳、地球处在一条直线上的时候，月亮和太阳的引潮力合在一起，海水就会发生大潮，这就是每月的朔(初一)和望(十五、十六)时。在上弦月(初七、八)和下弦月(二十二、二十三)时，地球、月亮和太阳不在一条直线上，太阳的引力、潮力抵消了一部分月球的引潮力，海水就出现小潮。民谚说得好：“初一、十五涨大潮，初八、二十三，海水爬不上滩”。随着地球、月亮、太阳三者相对位置的变化，使得海水发生了周期性的涨落，出现了复杂的潮汐运动现象。

海水的涨落，蕴藏着巨大的能量。这种廉价的能源周而复始，经久不息。对潮汐能的利用可以溯源久远。早在我国唐朝的时候，沿海地区的一些人就利用潮汐冲击石磨转动碾米磨面。到了11世纪，潮汐磨已在世界沿海很多地方出现。随着社会发展和科技的进步，利用潮汐发电这一技术也日趋完善，并越来越实用。1961年到1967年，法国人建造的朗斯发电站就是利用潮汐原理建起来的潮汐发电站。那里的潮汐差达10.9米，最大达13.5米，流入河中海水量最大为1.8万立方米/秒，利用水库面积约为22平方千米，河水深度15～25米左右，电站坡高12米，长750米，安装了直径为5.35米的可逆水轮24台，每台功率1万千瓦，年净发电5.44亿度。此后，在1968年前苏联也建成了一座小型潮汐试验电站，并安装了一台400千瓦的双向贯流机组；加拿大在芬迪湾建设一个装机容量3800千瓦，年发电126亿度的大型潮汐发电站。在我国沿海的广东、福建、浙江、江苏、山东等地，也陆续建立了8座潮汐电站，装机容量总计7000多千瓦，年发电量约1700万度。我国最大的潮汐电站是浙江温岭的江厦潮汐试验电站。该电站所处的海区最大潮差8.39米，平均潮差5.08米，港湾面积5.3平方千米，港湾水库容量490万立方米，电站总装机3200千瓦，年发电量达700万度。另外，在福建平潭建起了我国第二大潮汐发电站--幸福潮汐发电站，年发电量达315万度。目前，世界各国对潮汐能的运用方兴未艾，新技术已经广泛运用于潮汐发电，一种带有大型旋转翅片的圆柱形装置--移动水柱发电机已设置在英国49个地方，发电量约占英国总发电量的15％。

通过人们长期对海浪的观察和研究，对海浪的产生、发展有了广泛的认识。人们习惯上把海浪分成风浪、涌浪和近岸浪三种。风浪是在风直接作用下生成的海水波动现象。风越大，浪越高，波浪的高度差不多和风的速度成正比，但风浪瞬息万变，波面粗糙，周期比较短。涌浪是在风停以后或风速风向突然变化，在原来的海区内剩余的波浪，还有从别的海区传来的海浪。涌浪的外形圆滑规则，排列整齐，周期比较长。风浪和涌浪传到海岸边的浅水地区变成近岸浪。在水深是波长的一半时，海浪发生触底，波谷展宽变平，波峰发生倒卷破碎。为了表示海浪的大小，人们按海浪的征状的波高，把海浪分成了10级。

海浪有着巨大的爆发力和冲击力。大的海浪对海岸的冲击力是每平方米30吨，最高可达60吨。暴风时的击岸浪，可冲走数十吨或数千吨的水泥块或石块。1952年12月16日，一艘美国轮船在意大利西部遭到巨浪袭击，船被击为两截，一截被抛上海岸。1896年，日本本州地震引起的巨大海啸，巨浪冲毁房屋1万多间，冲走船舶3万只，死伤2.7万人。据专家测算，1个波高2米，周期5秒的海浪在1000米宽的海面上，至少可以产生2000千瓦的电力。整个海洋中的波浪能达700亿千瓦。如此巨大的波浪能，人类是绝不会只让它带来灾难，而不能造福于人类的。人类通过艰难的探索，让海浪能变害为利。

要利用海浪发电，关键是要探索海浪运动变化的规律，及时准确地将海浪能“收集”起来，加以利用。这就要求人们设计和试验的波力发电装置必须能充分地将大面积的波浪能加以吸收，并集中转换成机械能，再带动发电机运转发出电来。同时要求发电装置坚固结实，以抗御海浪的冲击。为研究这种装置，许多海洋科学家进行了长期反复的探索和实验。早在1799年法国人设计研制波能转换装置，通过100多年的试验，终于在1911年建成了世界上第一个波浪发电装置。1965年，波能发电装置作为导航及灯塔的工作用电开始在实际中运用。英国、日本、美国等十几个国家已在研究大型波浪发电装置。特别是英国发展波能的进展最快，在外赫布里底群岛的近海海域，已有多种波浪发电机投入使用。在日本建造了1000千瓦的“海明”号波浪发电站，1978年在海上实验成功，最大功率达375千瓦。1979年国际能源机构组织了联合研究，先后将美国、英国、加拿大和日本等国的波浪发电装置在“海明”号进行试验。“海明”号是一艘相当于2000吨级货船大小的海浪式波力发电船。船长80米，宽12米，高15米，船舱部分分隔成22个空气室，每个空气室长7.5米，宽1.2米，高0.5米。气室开口朝下对着海水，上部与二阀瓣式发电系统相连。发电系统使用的是空气涡轮和厉磁式交流发电机。当波浪在空气室内上下起伏运动时，便像活塞一样推动室内空气，产生压缩空气，驱动空气涡轮高速运转，直接带动发电机发电。整个发电船用铁链和大锚系固海底。1980年初“海明”号把所发出的电并入陆上电网。

在英国颇有点名气的波浪发电装置叫“点头鸭”式波力发电装置。这种装置是英国爱丁堡大学的索蒂尔博士发明的。据他说，他发明波能装置纯属偶然。1973年的一天，索蒂尔患感冒，妻子对他说：“别在那里躺着为自己发愁，你为什么不解决能源危机呢？”她要求丈夫为她设计的波能装置要既清洁，又安全，而且在苏格兰的冬天也能正常运转，并经久耐用。具有发明才能的索蒂尔领悟到，提取波能的装置应该是类似抽水马桶里的球型阀一类的东西，一起一落，推动泵产生电力。在爱丁堡大学的实验室里，他利用波浪槽开始试验，他和助手制做的“点头鸭”模型可撮15％的波浪，后经改进，撮率高达90％，又经过多次试验，他们按1∶1的尺寸制造了模型，这些模型用钢筋混凝土方容器组成，每个容器有一间房子大，容器像鸭子一样随波点头，驱动发电机发电。

由于大海里的波浪运动复杂，因而捕捉到有效的波力发电成本很高，人们正运用高技术，进一步提高波能发电装置的科技水平，以便充分地利用波能。在我国，波能资源也很丰富，其总量大约为5亿千瓦。我国近海受季风控制，冬季浪大，特别是冬季在强烈的偏北风的吹刮下，从黄海到南海形成了一条东北一西南走向的大浪带，平均波高在2米以上，具有波高周期小的特点，有利于波能发电。目前我国对波能的利用还处于试验阶段，小型的波能发电装置已广泛应用于航标灯、浮标等设施。

利用海水的运动获得再生的清洁的能源除了潮汐能和海浪能，再就是海流能了。海洋里有着许多海流，每条海流终年沿着比较固定的路线流动，而且是首尾相通、循环不绝的。它就像人体的血液循环一样，把海水的运动联系起来了。海流的运动流速很大，并且千奇百怪，种类繁多。有风吹成的“风海流”、有海水流动相互补充的“补偿流”，有海面受高低压差造成的“倾斜流”，还有海水密度差异，产生的“密度流”等等。正是这些川流不息、无处不见的海流，才使大海充满了活力。海流不仅把海水从一个海区带到另一个海区，从低层带到表层，同时使海水不断地新陈代谢，养育着生活在海水里的万千生灵。海流同时也发生着巨大的能量。世界海洋中的海流很多，其中名气较大的是湾流和黑潮。

湾流是世界海洋里的著名暖流，它从加勒比海、墨西哥湾开始，横跨大西洋，流向寒冷的北极。它由大西洋中的北赤道流和南赤道流中越过赤道的北分支汇合而成。墨西哥湾是个巨大的温热“蓄水库”，湾内海水从佛罗里达海峡流出，成为一支强大的暖流。海流的流量很大，相当于世界上所有淡水河川总流量的50多倍。专家们认为，如果从海流中仅提出4％的能量，就可获得大约10亿～20亿千瓦电，相当于一座核电站的输出功率。

黑潮是沿太平洋西岸流动的巨大暖流。黑潮从我国东侧流入东海，过吐噶喇海峡，沿日本列岛南面海区流向东北，大约在北纬35°、东经141°附近海域，离开日本海岸蜿蜒东去。黑潮南北跨16个纬度，全长约6000千米。黑潮的流速比一般海流要强劲得多，它的流速为每小时3千米～10千米，由此可以计算出，黑潮在我国东海流量为每秒3000万立方米，这个流量相当于我国第一大河长江流量的1000倍。

把海流能量转换成为人类生活生产所需的电能是人类孜孜追求的重要课题。人们企盼着让海流发电。1973年，美国海洋学家斯特瓦尔特与3位同事曾设想在佛罗里达海峡建立海流电站的计划，他们以设想建立巨大的螺旋桨驱动水下能量转换器而轰动社会。报纸以“水下风车”为题，报道了这条消息，芝加哥的百万富翁约翰·麦克阿瑟出资筹建研究海流发电站的研究所。经过研究，这个研究所的专家们认为，从海流中提取电能可以采用三种方式：一是直接以电能的方式用水下电缆送到岸上；二是用洋流电能从海水中提取氢气，用管道输往陆地，或用罐子装藏氢气运往陆地；三是用洋流电能制取压缩空气。他们的设想使海流发电这项研究获得了社会各界的响应。在当时，美国科学家葛利·斯特尔曼曾发明了以水下降落伞系统，从海流中取电的具体方案。这一装置可以将低速海流的能量转换成可以利用的能源。这个装置包括两部分，一部分是安装在船上或平台上的带轴的轮子，另一部分是一根绕着轮子旋转像传送带似的环形缆。在这根缆上，装着一把把形状似降落伞一样的帆，它们都向一个方向排列。当它们绕着环形缆转动时，伞便收笼起来。这样反复不断的运动，导致旋转的轮子驱动使涡轮发电机发电。后来，美国加利福尼亚州的皮特·可沙曼组织设计了一个海流发电方案，取名“科里奥利方案”。之所以取这个名字，是为了纪念19世纪法国的一位名叫“科里奥利”的科学家。因为，他提出了海流和气流运动由于地球自转而发生偏向的原理。“科里奥利方案”设想将一组巨型水轮发电机安装在佛罗里达强海流区，从而产生巨大的经济电力。其中心部件里一台二级转子，它由一对反向旋转的涡轮机构成，装在一种能大量搜集海流能量的导管内。涡轮机转子采用链状叶片，它除了像普通涡轮机转子一样，固定在中心轴上外，其顶端还与环形轴相连接。当海流通过导流管时，带动涡轮机像风车一样转动发电。1980年，在经过3年阶段研究之后，这种以海流为动力的发电机样机问世。

从目前情况来看，海流发电仍处于小型实验阶段，但巨大的海流能量具有巨大的诱惑力，人们总会突破一个个技术难关，让海流造福于人类，海流能一定会为人类开辟一条新的能源之路。人们在对潮汐能、海浪能、海流能进行探索的同时，还对海水的温差能进行着不懈的探索，尽可能地掘取海水里的一切能源。我们知道，太阳就是地球上一切能源的源泉。太阳光照到地球上的能量约为80万亿千瓦，而被海水吸收的太阳能约为60万亿千瓦，相当于1700亿吨优质煤的热量。海水所接受的太阳能，除了一部分直接反射到空气中外，大部分被海水所吸收。海水吸收了太阳能，水分子运动速度加快，水温升高，这样，太阳光所辐射的能量就被转化为水分子热运动能贮存起来了。海水贮存的太阳能极大，约为40万亿千瓦。这么大的能量即使能利用千分之一，也能满足全人类对能源的需要。

人们经过长期的观察测量发现，照射到海面上的太阳能，在海面上层就被迅速吸收了，而下层水由于上层水对阳光射线的阻拦，则吸收得较少而且越往下水温越低。例如，在低纬度海域水下500米深处的水温在5℃～10℃之间，而3000米深处的水温只有1℃～2℃。如果把赤道表层水作为热源，把2000米深层的海水作冷源，上下温差达26℃，就可以用作温差发电了。在解决了热源和冷源之后，人们发现只有使海水沸腾产生蒸气时才能推动汽轮机转动发电。可是海水的“热源”只有30℃左右，如果加热使之沸腾，则要耗费大量燃料，这是很不经济而具有事与愿违的事情。经过研究分析，人们根据水的物理特性，认为在一个大气压下，水温升到100℃便沸腾。同样，在水温度不变的情况下，当压力降到一定值时，水也要沸腾。这样获得蒸气的方法叫“扩容法”。用“扩容法”得到蒸气并推动发电的人是法国科学家克劳德。1926年11月15日，克劳德与鲍切特合作，进行了一次海水温差发电的模拟实验。他们用2只容积为25升的烧杯，一只装着28℃的温水，另一只装着冰块，用导管将两只烧杯连成一个密闭系统，外接一台真空泵。系统内有喷嘴，在中央轮和发电机之间，用引线接出3只灯泡。在实验中，克劳德用真空泵将烧杯内的空气抽出，当杯内的大气压为1/25时，温水就变得沸腾起来，随即涡轮转动了，灯泡也发出耀眼的光芒。1930年，克劳德来到古巴，在其海岸建起了一座22千瓦的海水温差电站。该电站以海边27℃的表层海水为热源，以离海岸2000米远650米深处的冷海水为冷源，以“开式循环方式”发电，发电量达22千瓦。这是世界上第一座海水温差发电站。虽然发出了电，但冷水抽水泵消耗的功率过大，以至于电站发出的全部电力还不能满足水泵的需要。最后一场大风暴把发电站摧毁了。1964年美国的安德森父子在总结前人经验教训的基础上，提出了海水温差发电新理论。他们突破前人的地方，一是把整个发电设备安装在一个巨大的浮体上，使之浮于海中，这样就可以大大缩短冷水区取水管的长度；二是不再直接以海水为工作介质，而采用低沸点的液态丙烷、氨、氟里昂等物质作为闭路系统的工作介质。这样，可使用小的高压涡轮气体发电机，不必采用克劳德使用的那种庞大的低压蒸气涡轮机了。安德森父子称这种工作方式为“闭路循环方式”。1979年5月29日，美国在夏威夷海域建成了世界上第一个闭路循环海流热能电站。该电站安装在一艘驳船上，使用的工作介质是氨。建成的电站成功地获得电量9～11千瓦。此后美国又着手进行了大型海洋热能发电装置的设计与建设工作。其中一种是16千瓦的半潜式海洋能电站。1975年日本科学家完成了闭路循环的温差发电装置，并获得成功。海洋热能发电目前仍处于试验阶段，但海水里蕴藏的巨大的热能，人类是不会让其白白耗费掉的，随着科技进步和人类对能源需求的扩大，海洋热能的开发前景是非常光明的。