早在拿破仑时代的巴黎，吉拉德先生有一个关于能源的新奇想法:来自海洋的能量。1799年，吉拉德和他的儿子设计了一台机器，用来机械地捕捉海浪中的能量，并因此获得了专利。他们认为，波浪能可以用来驱动水泵和锯木厂等。
这些发明家将消失在历史的迷雾中，取而代之的是化石燃料将为工业化世界提供未来两个世纪几乎所有的能源。但越来越多的现代发明家、工程师和研究人员表示，吉拉德和菲尔斯的想法是有道理的。他们说，波浪的起伏和潮汐的拖曳将开始在世界能源的未来中发挥重要作用。
这是第一个商业规模的信号，去年10月，三个铰接的圆柱形发电机开始在葡萄牙海岸的波浪中波动。这些设备看起来像机械海蛇。(事实上，它们的制造商苏格兰的Pelamis波浪发电有限公司(Pelamis Wave Power Ltd.)就是以古希腊神话中的一条海蛇命名的。)
在葡萄牙海岸行动。太平洋波浪发电有限公司
每个Pelamis装置由四个独立的铰链部分组成。段捕捉波浪能量的处理一个老式水泵的能量捕获人类手臂:波浪岩段来回,他们泵液压油(可生物降解,以防泄漏)有力地通过涡轮旋转,产生750000瓦的电力单位。如果这些设备继续表现良好，葡萄牙能源公司预计将很快再购买28台发电机。
建成的“波浪发电厂”将把所有的电力输送到一条高压海底电缆上，为葡萄牙电网增加大约21兆瓦的电力。这足以为15000户家庭供电。
在一个单座大型燃煤或核电站就能产生超过1000兆瓦电力的世界里，这是一个适度的开端。但是，从纽约的东河到韩国的近海水域，还有许多其他项目正处于早期测试阶段。有些，比如海蛇，依赖于波浪的运动。另一些则像水下风车，利用潮汐的力量。
海洋能源技术还处于起步阶段，技术上仍然远远落后于风能和太阳能等替代能源。这些技术的设计必然是为了在固有的恶劣环境中运行，但它们在很大程度上仍未经验证，而且——除非得到政府补贴——成本高昂。(葡萄牙正在大力资助Pelamis项目，希望在未来成为欧洲清洁绿色能源的主要出口国。)一般来说，大浪或潮汐养殖场对海洋生态系统的影响尚不清楚。
然而，尽管存在不确定性，支持者表示，潜在的优势太明显了，不容忽视。水的密度是空气的800倍，流动的水会产生巨大的能量冲击力。像太阳能和风能一样，来自流动海洋的能源是免费和清洁的。但是，海能比风能和太阳能更容易预测。海浪从数千英里外的海岸线提前几天就开始形成;潮汐的涨落和月亮的周期一样可靠。这种可预见性使供需匹配更容易。
罗杰·贝达德(Roger Bedard)是位于帕洛阿尔托的美国电力研究所(EPRI)的海洋能源研究负责人，该研究所由公用事业公司资助。他说，有充分的理由对他所说的“水动力”能源的未来感到乐观。他说，在十年内，美国实际上可以通过水力发电满足10%的电力需求。作为一个参考，这相当于美国现在一半的核电发电量。虽然Bedard承认最初的海上发电项目将是昂贵的，但他相信随着经验的增长和生产规模经济的开始，水力发电将像其他替代能源一样，遵循降低成本和改进技术的相同道路。
“看看风，”他说。“20世纪80年代，风力发电的成本是50美分。现在是七美分。(这和用天然气发电差不多，只比煤多3美分，煤是美国最便宜也最脏的能源。未来对碳排放征收的任何税都可能进一步缩小这一差距，额外的清洁能源补贴也会如此。)
对一些国家来说，波浪和潮汐力量可能带来更大的冲击。例如，据估计，英国周围波涛汹涌的海洋可以提供多达25%的电力。英国替代能源分析师托马斯·w·索普(Thomas W. Thorpe)认为，在全球范围内，仅海浪就可以产生2000太瓦时的电力，相当于当今地球上所有主要水力发电站的发电量。
尽管没有任何一种技术能像Pelamis那样发展得那么远，但大多数竞争性的波浪发电技术并不是依靠机械蛇的起伏，而是依靠在海浪中大型浮标的垂直摆动所捕获的能量。位于美国新泽西州的Ocean Power Technologies公司(OPT)通过一个简单的机械活塞驱动PowerBuoy®的发电机。90英尺长的浮标大部分被淹没，其中一个固定的部分被锚定在海底;第二部分只是随着海浪的运动上下移动，驱动活塞，活塞反过来驱动发电机。阿基米德波浪摆动系统是由苏格兰AWS海洋能源公司开发的一种浮标系统，它通过抽吸空气来带动涡轮机旋转，利用波浪的上下能量。总部位于温哥华的斐那韦拉可再生能源公司使用海水作为涡轮驱动液压油。
尽管Pelamis击败了所有这些公司，OPT似乎也紧随其后，计划最早明年在俄勒冈海岸安装北美首个商业规模的波浪能浮标阵列。这个阵列——占据了一平方英里的海洋，像其他波浪发电装置一样，位于远离航道的地方——最初将产生2兆瓦的电力。OPT还在去年9月宣布了一项协议，将在西班牙海岸安装一个1.4兆瓦的阵列。澳大利亚的一家子公司加入了一家合资企业，在澳大利亚海岸开发一个10兆瓦的波浪发电厂。
与此同时，Pelamis波浪电力公司计划安装更多的机械蛇形装置——在苏格兰西北海岸安装3兆瓦的发电能力，在英国康沃尔海岸安装另一个5兆瓦的阵列。
这个位于康沃尔的装置将是四个波浪发电设施之一，接入一个20兆瓦的水下变压器，位于一个叫做“波浪枢纽”的地方。从本质上讲，Wave Hub是一个巨大的水下插座，每个开发人员都可以插入，它将通过海底电缆连接到陆地电网，被设计为竞争技术的试验点。OPT的浮标系统赢得了四个Wave Hub泊位中的另一个。
其他创新者则试图利用海洋或河口潮汐的力量。值得注意的是，在2007年，维吉尼亚州的绿色电力公司在纽约东河的地板上安装了6个涡轮机，它们的外观和功能都很像短粗的水下风车，它们的叶片——直径16英尺——以每分钟32转的最高转速转动。东河实际上是一条咸而强大的潮汐直道，连接着长岛海峡和大西洋。尽管“水下风车”立即开始发电，但试验一直处于停顿状态。强烈的潮汐很快破坏了涡轮机的第一代(玻璃纤维和钢)和第二代(铝和镁)叶片，更重要的是拆卸了安装螺栓。
然而，Verdant Power并没有被吓倒，它在9月份开始测试用一种更强的铝合金制成的新叶片。如果能够克服设备耐久性问题，该公司希望在东河安装多达300台涡轮机，足以为纽约1万户家庭供电。
一些类似的“水下风车”项目的原型已经在挪威、北爱尔兰和韩国的潮汐点安装。(此外，人们对迁入淡水地区的兴趣也在增加。Verdant公司自己也希望在圣劳伦斯河上安装涡轮机。至少还有一家公司——马萨诸塞州的自由流动电力公司(Free Flow Power of Massachusetts)——已经获得联邦能源监管委员会(Federal Energy Regulatory Commission)的许可，可以对圣路易斯以南密西西比河上的一系列地点进行初步研究。
水力发电对环境的好处似乎显而易见:化石燃料发电不会产生二氧化碳或任何其他排放。没有漏油或核废料。对于那些因审美原因而反对风力发电场的人来说，从遥远的陆地上看不出低调的波浪发电场;潮汐式风车式涡轮机在水下操作，直到升起进行维护。
然而，这些技术也存在着环境风险。
纽约州监管机构要求翠绿电力公司监控其涡轮机对鱼类和野生动物的影响。到目前为止，传感器显示，鱼和水鸟可以轻松地避开叶片，叶片的最大转速为每分钟32转。事实上，该公司的传感器显示，鱼类倾向于在海峡两岸的岩石后面寻找庇护，在潮汐最强的时候完全远离中央海峡。
但是许多其他关于环境影响的问题仍然没有答案。从波浪养殖场延伸到海洋的高压电缆会以某种方式损害海洋生态系统吗?数以百计的浮标阵列或机械蛇会干扰海洋鱼类的运动或鲸鱼的迁徙吗?吸收大量的波浪能对海岸线的生物和生态系统有什么影响?
“环境影响是目前最大的问题，”EPRI的Bedard说，“因为世界上没有任何大型的水动力项目。”
他说，为了保护环境，项目的规模和数量可能必须受到限制。这是他把美国的“现实”估计限制在目前发电能力的10%的很大一部分原因。但是，获得关于环境影响的明确答案的唯一方法可能是进行实际的实验——也就是说，开始建造水力设施，然后监测环境的影响。
Bedard建议，要想获得明确的答案，就必须谨慎地建立一个像Verdant那样的模型:“从很小的地方开始。仔细监控。把它造大一点，再多监视一些。我希望看到它以一种适应性的方式发展。”