摘要：开发可再生能源是应对气候危机的重要措施。太阳能和风能是可再生能源领域的巨头，但它们的产量是不可预测的，而且是间歇性的。我们很难可靠地预测风力有多强或阳光有多亮。这是国家电网运营商面临的一个问题，他们负责动态平衡能源供应和负载。

开发可再生能源是应对气候危机的重要措施。太阳能和风能是可再生能源领域的巨头，但它们的产量是不可预测的，而且是间歇性的。我们很难可靠地预测风力有多强或阳光有多亮。这是国家电网运营商面临的一个问题，他们负责动态平衡能源供应和负载。

然而与风能和太阳能不同，潮汐能是一种自然可预测的可再生能源。太阳、月亮和地球的相对距离和位置都会影响地球两次潮汐隆起的大小和幅度。在地方一级，潮汐的大小受海岸线形状和天气条件的影响。由于潮汐是由行星运动驱动的，它们的时间可以精确预测，这使得电力系统运营商能够更科学地规划潮汐发电机。

英国潮汐能创新公司Orbital Marine Power目前已在全球多地成功部署其潮汐涡轮发电机，Orbital公司开发了一种独特的浮动结构，在两个可伸缩的漂浮台腿部各安装一个涡轮机。这些涡轮发电机在苏格兰奥克尼海岸上能够产生额定2MW输出，这有助于英国国家电网减少对化石燃料能源的依赖。

然而，对于电气和电子系统来说，北大西洋是一个严酷的工作环境。因此Orbital公司选用了坚固的Xsens MTi惯性运动传感器来保持浮动涡轮机的结构稳定。

MTi运动传感器作为Gable Technologies的Gable IMU（惯性测量单元）的一部分被集成到系统中，Gable Technologies使用了EtherCAT接口，可将Xsens传感器无缝集成到工业应用中，如Orbital的潮汐发电机。这种组合利用了Xsens传感器的准确性，确保即使在恶劣的条件下也能获得可靠的性能。

脱离海底：轨道创新

Orbital设计团队取得的突破来自于其对之前将潮汐涡轮机固定在海底尝试的多次观察：许多采用这种方法的公司因租用建筑船只和建造固定水下结构的巨额成本而资金短缺。

Orbital O2发电机的浮动结构消除了这些建造成本，并使用更简单的系泊系统来保持船体就位。船体的每一侧都有一个以涡轮机为特色的收缩腿：这一部分可以降低到最具动力的潮汐流所在的深度，或者在预测极端天气时升高以保护结构。

为了让涡轮机有效工作，该结构需要在地理位置和姿态上都保持稳定：过度运动“滚动或俯仰”会减少通过涡轮机的流量，从而影响总功率输出。因此必须在极具挑战性的条件下保持这种稳定的位置。例如，漂浮在岛屿之间的狭窄海峡中，那里的潮汐流特别强，或将船体暴露在风、盐水侵入和阳光下。

在所有条件下保持稳定的位置（保持固定的位置和姿态）需要一系列传感器，包括测量潮汐流速度的多普勒传感器、两条伸缩腿上的负载测量仪、用于地理定位的GPS卫星传感器和各种天气传感器，如风速计。

除此之外，Xsens MTi运动传感器还可以持续测量船体的俯仰和滚动以及低频振动。MTi传感器的精度和性能在业内深受好评——这些设备被用于许多以毫米精度测量运动的应用中，对于潮汐发电机应用来说绰绰有余。

Orbital公司的动力系统经理安吉尔·鲁阿·桑塔克拉拉认为，MTi传感器的性能将满足潮汐发电机的需求，而由Movella公司提供的MT软件套件所具备的综合磁校准能力将作为有力后盾。

但同时他也说到，同样重要的是传感器在恶劣海洋环境中可靠运行的能力。他说:“船体内部将保持干燥——这有利于维修和保养。但不可避免的是，浮动结构总是要暴露在盐水和潮湿的大气中，所以我们使用的每个电气和电子元件都必须经过严格指定，以承受这些恶劣的条件。

“Orbital公司在开发这一项目时首先考虑到的就是使用专门的运动传感器，这些传感器早期是向石油和天然气行业销售的，用于钻机和钻井平台。但是我们发现它们超出了我们的要求，例如，它们可以在很深的地方工作。MTi运动传感器系列提供了我们需要的性能。Gable IMU具有IP67防护等级的外壳，这意味着它可以承受发电机中的潮湿空气以及与盐水的反复接触。该传感器自从安装在我们位于奥克尼海岸的发电机上以来，一直运行可靠。”安吉尔说到。

潮汐发电大有可为

安吉尔表示，在配置O2潮汐发电机后，Orbital公司已经证明了潮汐发电的可行性，并准备扩大其运营规模，建造更多的发电机用于英国水域和其他各地。“潮汐发电在电网的无碳未来中有着重要作用，它可以部署在任何有强潮汐流的地方。我们的设计，包括控制船体运动的传感器系统，现在已经得到了验证，我们期待着向全世界提供一种全新的可再生资源获取方式。”

来源：AXIS