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將世界水道的運動轉化為重要能源來源的探索可能仍處於起步階段，但幾個潮汐能專案正在取得進展。無論它們是在湖泊、河流還是海洋中執行，試圖利用潮汐的專案都有著相同的使命：改進技術，並提供化石燃料的經濟替代品。
可再生水動能來自多種不同的來源，包括波浪的上下運動以及潮汐的平穩流動，潮汐是由太陽和月球對地球水體的引力引起的。潮汐能被視為一種有前景的能源，因為它具有可預測性，並且有可能從海洋洋流和連線河流與海洋的河口通道中獲取。
目前全球只有少數幾個潮汐能專案正在執行，而且目前還沒有任何專案能夠商業化生產電力。這些專案大多使用某種渦輪機來捕獲潮汐的動能。一般來說，當渦輪機緩慢旋轉時，它們會轉動連線的齒輪箱中的齒輪來產生電力。連線到這些齒輪箱的電纜將電力輸送到岸上。
儘管尚不清楚潮汐具有產生多少電能的潛力，但電力研究所(EPRI)已經研究了幾個潮汐能專案站點。2008年，EPRI估計，這些站點加起來每年有潛力產生高達115太瓦時的電力，儘管這些站點的實際發電潛力約為每年14太瓦時。（根據EPRI的資料，美國每年的電力總消耗量約為4000太瓦時。）其中大部分能源將來自阿拉斯加，這得益於阿拉斯加東南部、庫克灣和阿留申群島的高功率密度和大型站點。研究的其他地點包括緬因州、舊金山和華盛頓州的普吉特海灣。儘管2008年的報告沒有研究紐約市和切薩皮克灣，但EPRI得出結論，這些地點也可以利用潮汐水動能資源。
RITE 專案
美國更先進的潮汐能運營專案之一正在紐約市的東河進行，羅斯福島潮汐能(RITE)專案自2006年以來一直在測試類似風車的渦輪機。該專案由Verdant Power領導，安裝了六臺類似風車的渦輪機——每臺直徑五米，錨固在東河底部，深度約九米——在羅斯福島旁邊，羅斯福島是曼哈頓和皇后區之間河流中一塊長3.2公里、寬240米的狹長土地。
“Verdant 採用了一種看起來像傳統風力機的設計——一個帶有三個葉片的開放式轉子，”EPRI 研究員羅傑·貝達德說，他研究了基於水流的能源發電。他補充說，這是一個經過深思熟慮的舉動，因為風能在可再生能源方面非常商業化。
自安裝以來，在記錄了約 9,000 小時的執行時間後，所有六臺原始渦輪機於今年早些時候被拆除，目前正在拆卸中，以便 Verdant 可以研究它們的密封件、軸承和其他部件的磨損跡象。與此同時，Verdant 正在開發其下一代渦輪機，這將與之前的渦輪機截然不同。
Verdant 最初的潮汐渦輪機是單獨錨固在河床上的，看起來有點像一片水下風車田，而新的設計將在三角形框架上執行三個渦輪機，三角形框架位於（而不是錨固在）河底。該公司計劃在河底放置 10 個三角形框架——總共 30 個渦輪機。每個新渦輪機在額定水速下將產生 35 千瓦的電力，這意味著 10 框架裝置應產生高達約 1 兆瓦的電力（足以為大約 800 戶家庭供電）。
當然，前提是該公司能夠獲得聯邦能源監管委員會(FERC)的許可。Verdant 一直在持有 FERC 的初步許可證的情況下運營，並計劃在 8 月份申請其完整許可證，該公司需要該許可證才能生產、交付和銷售 1 兆瓦的商業電力。
水到電的效率
Verdant 總裁兼營銷和業務發展主管特雷·泰勒估計，他公司的渦輪機具有約 40% 的“水到電”效率，這意味著將渦輪機轉動的總水流能量的 40% 轉化為電網上的電力。對於 RITE 示範專案，產生的電力提供給了羅斯福島上的兩個地點——當地的一家超市和一個停車場。
泰勒將他在羅斯福島的工作比作技術史上另一個著名的第一步：“東河就像我們的基蒂霍克，”他說，“但最終它將引導我們走向 747。”
Verdant 希望在紐約市周圍的水域中放置更多的渦輪機。泰勒說，美國海岸警衛隊甚至提到可能在東河的聯合國安全區放置渦輪機。“聯合國似乎很喜歡這一點，因為渦輪機可能會阻止船隻駛入該區域，那裡本不應該有任何船隻，”泰勒說。Verdant 已獲得 FERC 的初步許可，以研究該站點，該站點可以產生高達 5 兆瓦的電力。該區域的水深可能允許 Verdant 安裝直徑為 7 米的渦輪機，泰勒估計這將轉化為每臺渦輪機 110 千瓦的電力。“一旦我們研究了該站點，並將專案和經濟模型應用於該站點，”他說，“我們將與聯合國就在其安全區內建設一個專案展開討論。”
泰勒說，東河僅僅是一個開始，聖勞倫斯河更深、流速更快的水域構成了紐約州和加拿大安大略省之間的部分邊界，其發電潛力是 RITE 專案的三倍。一個關鍵的區別是，聖勞倫斯河是一條穩定流動的河流，而東河則依賴於潮汐，潮汐根據一天中的時間向北或向南流動。
泰勒希望能夠在 2012 年向安大略省出售河流發電，這將使他的公司擁有兩個成功的專案，可能會吸引更多的投資者。在第三個關鍵專案中，Verdant 將與美國海軍在普吉特海灣合作。泰勒說，海軍正在研究 Verdant 的三框架渦輪機，以瞭解它們為全球海軍基地供電的潛力。從長遠來看，泰勒希望在他的公司在發展中國家安裝技術，這將需要額外的資金。總而言之，Verdant 預計到 2018 年將從其各種裝置中生產 22,000 兆瓦的電力。
在船閘和水壩系統進行的測試
總部位於休斯頓的Hydro Green Energy同樣製造水動能發電系統，這些系統從河流、潮汐和洋流中發電。該公司在 2008 年末與明尼蘇達州黑斯廷斯市達成協議，在美國陸軍工程兵團在密西西比河上的船閘和水壩系統測試 Hydro Green Energy 的渦輪機技術。
Hydro Green 執行長韋恩·克勞斯的目標是開發一種無需更多水壩即可發電的技術，並且其成本可以與燃燒化石燃料產生的電力相媲美。這意味著要開發一種緊湊、低成本的技術，該技術需要最少的零件。“在海上或鹽水環境中，零件越多，可能出錯的可能性就越大，”克勞斯說。用塑膠和碳纖維部件而不是金屬合金製造葉片是其中一種解決方案。
Hydro Green 仍在朝著其目標努力。該公司在密西西比河執行的原型渦輪機直徑約為 3.7 米，葉片由鑄鋁製成，克勞斯說鑄鋁在淡水中效果很好，但在鹹水海洋中可能會構成問題。
Hydro Green 渦輪機利用附近水電船閘和水壩系統的水流來模擬公司最終希望運營的海洋潮汐環境。在任何給定時間，大約有 30 立方米的水/秒流過渦輪機。
目前，克勞斯正試圖讓其公司的渦輪機儘可能長時間地在水中執行，記錄驗證技術設計和耐用性所需的寶貴時間。Green Hydro 於 2008 年 12 月獲得了 FERC 許可證，35 千瓦的渦輪機於 2009 年 2 月投入水中。克勞斯說，獲得 FERC 許可證是資金的最大障礙，他估計需要累計執行 10,000 到 25,000 小時才能吸引他進一步開發技術所需的投資。Hydro Green 已申請撥款，以獲得財政援助，以啟動在阿拉斯加和密西西比州的其他專案。
其他潮汐專案
總部位於愛爾蘭都柏林的 OpenHydro Group 於 2009 年 11 月成功地在加拿大芬迪灣（擁有世界最高潮汐）部署了一臺 400 噸的流內潮汐渦輪機，代表其客戶新斯科舍省電力公司。該渦輪機位於海灣的米納斯通道底部，能夠產生 1 兆瓦的電力(pdf)。
總部位於英格蘭東約克郡的 Lunar Energy 於 2009 年 5 月宣佈，其渦輪機的 1 兆瓦商業原型（在 Rotech Tidal Turbine 的幫助下開發）成功同步到模擬電網，並在陸地測試中產生電力。Lunar Energy 於 2008 年開始與韓國中部電力公司合作，在韓國海岸附近的莞島橫幹水道建立一個 300 臺渦輪機的電場。該電廠預計到 2015 年 12 月將為韓國中部電力公司提供 300 兆瓦的可再生能源。商業原型裝置預計也將在未來一年內在奧克尼的歐洲海洋能源中心 (EMEC) 部署。
同樣，桑迪亞國家實驗室於 12 月宣佈，它將從美國能源部競爭性實驗室招標中獲得超過 900 萬美元的資金，為期三年，用於開發先進的水力發電技術。桑迪亞研究人員預計將評估新的裝置設計，並在材料、塗層、粘合劑、流體動力學和製造方面進行基礎研究，以協助行業將高效技術推向市場。桑迪亞還將評估環境因素，包括沉積物輸送率、水流、水質和聲學變化。
監管挑戰
儘管正在進行的許多測試都涉及到證明渦輪機可以高效工作，但使潮汐能商業化的最大障礙是在監管方面。“這並不是說沒有工程問題，”貝達德說，“但你需要將這些裝置放入水中進行測試。”
初創企業必須花費在環境研究上的資金是獲得 FERC 許可證的主要障礙，該許可證將允許公司在真實的水體（而不是實驗室水箱）中測試其渦輪機。據泰勒稱，Verdant 在其東河專案上至少花費了 900 萬美元，其中三分之一用於評估渦輪機對穿越航道的船舶、水生生物和魚類遷徙的潛在影響。該公司一路上從州和聯邦政府的資助中獲得了一些幫助。
克勞斯說，Green Hydro 不得不研究其黑斯廷斯市裝置周圍的鳥類、魚類和水質（包括濁度和溶解氧）等，並補充說，獲得 FERC 許可證所需的研究量“繁重”。他說，魚類研究花費了 40 萬美元，而鳥類研究又花費了 4.5 萬美元。
“一個真正的商業專案無法承受與政府打交道，”貝達德說。“為了使這些專案成為現實並供應真正的電力，需要有一個允許經濟發展的流程。”