前面一篇我们介绍过水下充电（水下机器人的充电），从技术和应用层面主要讨论了发展历史和现状，以及一些通用的充电类型。可以说水下充电技术现在不算难题了，只要要求不是特别苛刻，很多手段都可以实现，因此，很多人关注于其市场和前景，这也是本篇的主题。
水下充电设施的数量与无缆水下机器人的数量大致成正相关。在全球范围内，目前的AUV市场规模估计为200亿人民币左右，预计到2022年将达到400亿。水下充电市场（包括充电站和其他相关设施）尚且没有具体的估值，但是随着AUV市场的增长，预计他们的增长会是同步的，只是规模相对较小。一些利用海底洋流发电的小型充电站可以产生大约1.5KW的功率。
在过去几年，AUV的市场增长很大程度上来源于军事和科学研究领域的需求增长，特别是国防工业。主要应用范围有：情报、监视和侦察、反潜战、目标识别、通讯和导航节点、有效载荷运载工具、水下巡逻、海底支持等。相比于单艘军舰，部署大量的AUV可以轻松覆盖一大片水域，在战术层面的成本优势十分明显。
AUV市场同样与石油和天然气行业紧密相连，并显现出同国防领域一样的增长态势。技术层面除了深度越来越深、续航能力越来越长、机动性越来越好以及实时或接近实时通信等能力以外，水下勘探部门对AUV和AUV的充电技术也特别感兴趣。AUV的最主要的用户是海底勘察和测绘、海上钻井和管道巡检，其次是国防和国土安全部门、以及北极勘探等科考领域。
石油天然气行业将自动化作为优先发展战略，因为该行业目前所面临的的重重挑战，比如较低的采收率，非常规油气勘探，以及在极端环境条件下的作业和盈利能力（北极和超深水、盐下）。因此，该行业将越来越依赖机器人解决方案，进行水下检查、焊接、操作、遥测以及应急干预。此外，AUV和ROV用于水产养殖、用于水下物体的检查、监视和渔网检查。
美国国防部将AUV的任务准确地定义为9种类别：情报收集、监视侦察、反水雷、反潜战、检查识别、海洋学调查、通信和导航节点、有效荷载运输、信息战和应急处置。
除了海洋能以外，目前几乎没有切实可行的方法来为水下机器人充电站供电。氢氧燃料电池正在成为可行的水下充电站电源，但需要持续的氢氧燃料供应；柴油发电机必须在水面，并且经常要加油维护，几乎没有可行性；太阳能和风能也不太合适，因为要从水面水下大量布线，且目标太过明显，没有隐身性，除了商用水下机器人可以采用这种方式外，军事用途是不可行的。太阳能光伏板安装在海洋表面，需要经常清理，以免盐雾和鸟粪覆盖，风电受水深制约很大。在不同的海域，能源储存的模式也有所不同，比如近海的洋流和潮汐流会比较丰富，波浪能不论在近海还是远海都算比较丰富。潮汐资源最常见于内陆水域和浅水峡湾地区，这些地区对长期AUV监测需求较少。而洋流，特别是流速较快的西边界流，在某些地区可以达到3到4节，完全可以用于水下充电。但是，在这样的海流中操作机器人会比较困难。也不是没有办法解决，因为海流也是自然能，有周期性和随机性，同时在深度和水平方向上的分布也有差异，可以避开操作困难的区域。因为大多数潮汐能和洋流发电装置都在水面以下，所以隐蔽性很好。
AUV受续航的限制，通常只能维持24个小时，之后必须浮出水电下载数据或通过水面船充电。来回穿梭于水面水下，会降低任务执行效率，同时也降低了隐身性。支援船非常昂贵，最便宜的也要几万美元一天，还有其他风险比如船员的安全、排放以及油品泄露等。如果可以给AUV设置水下充电，每天大约可以节省10万美元的开支。现在较为可行的方案是，用电池组作为水下电源，并辅助以海洋能进行发电，断开脐带缆的ROV也能从中受益。
如何考虑电力来源、功率密度、任务时间和经济性之间的关系
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领海区域和公海区都有布设水下充电设施的机会，这些地区需要使用AUV进行长期监视调查，并且有足够的波浪能和潮汐能可供利用。AUV操作员通常会尽可能选择洋流最小的环境。
哪些类型的AUV最需要水下充电呢，当然是任务时间超长的的大功率AUV。对于结合观察浮标的充电站来说，波浪能系统比仅仅电池组供电更持久，并且比风能、太阳能系统功率要大。但是，当不需要充电时，电池电量可以满足较短的AUV任务时间。如果有人认为水下充电站仅仅能给水下机器人充电，那就大错特错了。美国海军和空军中一个新兴的潜在市场就是，无人机在海上的集群化任务执行能力。无人机需要充电，并且充电装置不能始终在水面暴露目标，而不是返回陆地或者船上，从而提高了无人机任务的成功率，航程等。水下充电最初项目都会比较小，并且只针对特定的AUV进行定制，国防部门和实验室仍是水下海洋能充电设备的早期采购单位。发电类型主要是小型波浪能转换器和水下涡轮机。预计安全和军事用途可能会很快发展。该领域的研究开发主要集中在海洋能设备与充电站的机械和电气对接以及数据传输上。应开发出现有的海洋能源设计方案，特别是波浪能转换。低速水下涡轮机（1海里以下）需要表现出很高的可靠性和效率。还有几个挑战：海洋污垢附着、腐蚀、波浪和流力、部署回收等，这些都在其他领域中积累了一些经验，帮助我们适应市场需求。充电站的标准化是另一个必要方面，可以适应不同的AUV，从而增加效率，降低成本。海洋能源与发电设备之间还存在其他相互作用。例如，L3 Open Water Power开发了用于水下发电的铝水电池。当配备OWP电力系统的UUVs投入海洋后，电池开始吸入海水，在阴极被分解为氢氧根阴离子和氢气。氢氧根阴离子与铝阳极相互作用，生成氢氧化铝并释放电子。产生的电子再向阴极移动形成循环，由此源源不断地向外界提供电能。该过程产生的废物是氢氧化铝和氢气，均无需作无害化处理即可丢弃。整个系统仅在充满海水时才被激活。一旦铝阳极腐蚀殆尽，更换的成本也非常低。若把这种电池系统看作水下引擎，那么跟陆地上的汽车引擎相比要优越得多。这种引擎“喝”的是海水，排放的是无害的废物；汽车则是吸入空气，排放出大量的有害废气。
OWP研制的铝水电池
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Teledyne 公司还开发了氢氧燃料电池海底动力节点，他们对推广这种产品很感兴趣。氢氧燃料被压缩储存在罐体中。
Teledyne 公司的海底氢氧燃料电池动力节点
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对于水下机器人充电技术的发展，由需求驱动的合作伙伴包括政府、学术界和工业界。政府内部主要包括国防系统、国土安全部门、海事部门以及政府资助的海洋研究单位、海洋局、中科院、自然资源管理部门等；在学术界，潜在合作伙伴包括各家涉海大学，如哈工程、海洋大学、以及其他开设海洋学科的高校等；企业界如中海油、南北船各大研究所、电力公司等等。国外的公司对水下充电技术更加感兴趣，其中Teledyne（美国）、Subsea7（英国）、Kongsberg Maritime（挪威）、Saab（瑞典）和Oceaneering International Inc（美国）都在此领域有了比较显著的成果和应用。潜在的供应商包括：Searobotics、波音、霍尼韦尔、Bluefin Robotics、以及无线充电公司，如Wibotic和Aero Jet Rocketdyne等。
