L’enorme potencial energètic tancat en el moviment perpetu de les aigües dels oceans ha inspirat durant segles als inventors; molts projectes van quedar sense realització a causa de les dificultats degudes a les condicions atmosfèriques adverses als efectes corrosius de l’aigua salada sobre les parts metàl.liques, als elevats costos i a les pèrdues que es produeixen a les transferències d’energia elèctrica desde els punts de producció en mar obert a les bases de utilització situada a la terra.

Els mars i els oceans són immensos col.lectors solars, dels quals es pot extreure energia d’orígens diversos.

-La radiació solar incident sobre els oceans, en determinades condicions atmosfèriques, dóna lloc als gradients tèrmics oceànics (diferència de temperatura) a baixes latituds i profunditats menors de 1000 metres.

-La interacció dels vents i les aigües són responsables de l’oleatge i de les corrents marines.

-La influència gravitatorial dels cossos celestes sobre les masses oceàniques provoca marees.

L’energia estimada que es dissipa per les marees és de l’ordre de 20000 TWh. D’aquesta energia es considera recuperable una quantitat que està al voltant les 200 TWh.

La contemplació de les onades xocant a la vora o al marge, o de l'ascens i descens diari de les marees transmet la sensació que deu existir alguna forma simple de dominar aquesta evident font d’energia. Les frustracions sempre són vàlides quan es pretén aprofitar el moviment de les marees. L’energia està allà i a més a més en grans quantitats, però aprofitar-la és molt difícil.

Històricament, el desenvolupament dels molins mareals fou semblant al dels molins de riu, però les limitacions geogràfiques i les seves dificultats inherents van impedir el seu ús generalitzat.

El molí mareal estava instal.lat sobre terra ferma, a una certa distància d’una ansa. Quan pujava la marea, aquesta fluïa a un embassament on les seves porten romanien tancades durant l’ascens de l’aigua.

En retirar-se l’aigua, s’obrien unes comportes, creant-se un torrent que posava en moviment el molí.

Els desavantatges eren (i són) obvies. No hi havia dos dies iguals degut als horaris de les marees. Amés a més, les diferències entre les marees mortes i les marees vives, significava que cada dia s’emmagatzemés una quantitat variable d’aigua, alterant així la producció del molí. Finalment la capacitat de tot el molí depèn de la càrrega d’aigua, pel que el molí mareal oscil.lava durant el seu propi funcionament, disminuint la seva potència a mida que es buidava l’estanc. L’ingeni humà no es va interrompre davant aquests inconvenients i va tractar de trobar les solucions més aptes. En molts molins hi havia dos o més estancs per acumular aigua durant les marees o per a mantenir la càrrega d’aigua en l’estanc principal durant el màxim de temps possible.

La capacitat màxima és molt poca si la comparem amb les estacions tèrmiques modernes. I mentre aquestes poden funcionar contínuament, al menys en teoria, les centrals mareomotrius permanèixen en activitat tan sols durant una quarta part del temps, variant la seva producció no segons la demanda d’electricitat, sinó d’acord amb la periodicitat de les marees. Això pot arreglar-se si es disposa d’estancs secundaris i terciaris. Encara que el combustible és gratuït (la marea), la subtilització d’una forta inversió de capital li resta competitivitat a la central mareomotriu enfront a les convencionals.

Un gran inconvenient a tenir en compte en aquest tipus de instal.lacions és el fet que una de les crestes de màxima generació d’energia es dóna precisament en plena nit, coincidint amb el període de menor demanda d’energia elèctrica.

La innovació està constituïda per la instal.lació de grups de tipus "bulb", que permeten aprofitar la corrent en ambdós sentits, de fluix i de reflux, d’aquesta forma s’utilitza al màxim les possibilitats que ofereixen les marees.

Cada grup està format per una turbina, on la roda motriu té quatre pales orientades, i va capolada directament a un alternador. Funcionen ambdós dins d'un càrter metàl.lic en forma d'ogiva.

Però l’impuls, en l’aprofitament d’aquesta font d’energia, es va aconseguir amb la turbina "Straflo", en experimentació desde 1984. La innovació d’aquest sistema radica en què el generador elèctric circumda a una branca estesa i corbada cap a terra (álabe) de la turbina, en lloc d’anar instal.lat a continuació de l’eix de la mateixa. D’aquesta forma s'aconsegueix un augment del rendiment, ja que el generador no s’interposa en el fluix de l’aigua.

L’augment dels preus dels combustibles i la disminució de les reserves existents influiran positivament sobre el desenvolupament de la tecnologia mareomotriu.

No obstant, es pensa que només 25 llocs en el món satisfan les condicions d’amplitud de marea i topografia costera. L’ús de l’energia mareal és clarament limitat.

Les onades del mar són un derivat terciari de l’energia solar. El calentament de la superfície terrestre genera vent, i el vent genera les onades. Únicament el 0.01% del flux de l’energia solar es transforma en energia de les onades. Una de les propietats característiques de les onades és la seva capacitat de desplaçar-se a grans distàncies sense gairebé pèrdua d’energia. Per això, l’energia generada en qualsevol part de l’oceà acaba en el bordó continental. D'aquesta manera l’energia de les onades es concentra en les costes, que totalitzen 336000 quilòmetres de longitud.

L’aprofitament realment eficaç i rentable de l’energia de les onades sembla, pel moment, estar molt lluny, doncs avui dia encara s’entrebanca amb les altíssimes inversions que fan falta i amb la gran dificultat de trobar materials suficientment lleugers a més a més, resistents a la corrosió. Malgrat això, existeixen alguns dispositius capaços d’aprofitar aquesta energia, no obstant es troben encara en fase experimental.

La tecnologia del sistema generador d’onades no serà gaire complicada. Podria prendre la forma, per exemple, de tancs flotants col.locats a 1.5 quilòmetres de la costa, lligats els uns amb els altres i a blocs de formigó en el fons del mar. El moviment ondulant causat per les onades seria aprofitat per posar en funcionament una bomba d’aigua d’alta pressió; aquesta, alhora, impulsaria un generador de turbina instal.lat a terra ferma.

Els generadors d’onades no són possibles encara, s’ha de desenvolupar certes investigacions, però s'hauran completat d’aquí a poc temps. És molt possible que el públic s’hi oposi als generadors d’onades en base a criteris estètics i que poden causar algunes molèsties a la navegació. També existeix el perill que alguns dels tancs es deixin anar i flotin a la deriva.

Per altra banda, boies buides en forma d’anell. El moviment extensional de les onades empeny l'aigua cap a l’interior de la boia a través de ranures practicades en el fons, desplaçant l’aire de l’interior cap amunt a través de les turbines i sortint posteriorment a l’exterior per unes obertures situades en la part superior de la bolla. El moviment descendent de les onades torna a aspirar l’aire a través de les turbines que d’aquesta manera giren en sentit determinat pel flux de l’aire.

Exemples:

-Un dels primers va ser el "convertidor noruec Kvaerner", on el seu primer prototip es construí a Bergen el 1985. Consisteix e un tub buit de formigó, de deu metres de llargada, disposat verticalment en el buit d’un penya-segat. Les onades penetren per la part inferior del cilindre i desplacen cap amunt la columna d’aire, el que fa impulsar una turbina instal.lada en l’extrem superior del tub. Aquesta central té una potència de 500 kW i abasta a una aldea d’unes cinquanta cases.

"L’ànec de Salter" consisteix en un flotador allargat on una secció té forma d’ànec. La part més estreta del flotador s’enfronta a l'onada amb la finalitat d’absorbir el seu moviment el millor possible. Els flotadors giren sota l’acció de les onades al voltant d’un eix on el moviment de rotació acciona una bomba d’oli que s’encarrega de moure una turbina.

La dificultat que presenta aquest sistema és la generació d’electricitat degut als lents moviments que es produeixen.

"Raig de Cockerell", que consta d’un conjunt de plataformes articulades que reben l’impacte de les crestes de les onades. Els raigs (de transport) ascendeixen i descendeixen impulsant un fluid fins a un motor que mou un generador per mitjà d’un sistema hidràulic instal.lat en cada articulació.

"Rectificador de Russell", format per mòduls que s’instal.len en el fons marí, paral.lels a l'avançament de les onades. Cada mòdul consta de dues caixes rectangulars, una sobre de l’altre. L’aigua passa de la superior a la inferior a través d’una turbina.

"Boia de Nasuda", consisteix en un dispositiu flotant on el moviment de les onades s’aprofita per aspirar i impulsar aire a través d’una turbina de baixa pressió que mou un generador d’electricitat.

 L‘exploració de les diferències de temperatura dels oceans ha estat proposada una multitud de vegades.

La conversió d’energia tèrmica oceànica és un mètode de convertir en energia útil la diferència de temperatura entre l’aigua de la superfície i l’aigua que es troba a 100 metres de profunditat. En les zones tropicals aquesta diferència varia entre 20 i 24 ºC. Per l’aprofitament és suficient una diferència de 20 ºC.

Els avantatges d’aquesta font energètica, s’associen de forma que és un salt tèrmic permanent i benigne desde el punt de vista mediambiental. Pot tenir avantatges secundàries, com són els aliments i l’aigua potable, degut que l’aigua profunda és rica en substàncies nutritives i sense agents patògens.

Les possibilitats d’aquesta tècnica s’han potenciat degut a la transferència de tecnologia associada a les explotacions petrolíferes fora de costa. El desenvolupament tecnològic de instal.lació de plataformes profundes, la utilització de materials compostos i noves tècniques de unió faran possible el disseny d’una plataforma, però el màxim inconvenient és l’econòmic.

Un punt a favor de l’energia tèrmica marítima, especialment quan es compara amb altres esquemes d’energia solar, consisteix en la seva capacitat de vint-i-quatre hores. No depèn que brilli el sol, sinó simplement de la calor solar emmagatzemat en el mar.

No obstant el fet que encara no hi hagi plantes d’energia tèrmica marítima en operació, la tecnologia no és l’aventura pionera que sembla. Durant anys, les companyies petrolíferes han construït enormes aparells marítims per la perforació de pous petrolífers un bon punt de partida.

La Lockheed Missiles and Space Company, ha proposat una planta pilot d’energia tèrmica marítima que pesa unes 300000 tones i produeix 100 megawats d’energia a un cost de 2’7 centaus per quilowat-hora, competitiu amb els costos de plantes de combustibles fòssils.

La Lockheed assenyala el que els enginyers d’energia tèrmica marítima sabien desde dècades anteriors: Els oceans representen un dipòsit virtualment inesgotable d’energia tèrmica, reaprovisionat contínuament pel sol. Aquest dipòsit pot ser utilitzat vint-i-quatre hores diàries i no solament quan brilla el sol o bufa el vent. Encara quan Lockheed dóna un 3 % d’eficiència esperada per la seva planta, observa que el 97 per cent restant d’energia tèrmica no es desaprofita, com és el cas dels combustibles fòssils i altres màquines. En ves d’això, es torna al mar per ser utilitzada novament en una altra època.

El disseny produït per Lockheed consisteix en quatre mòduls d’energia acoblats a una plataforma central. Es contemplà una canonada d’admissió d’aigua freda de 1000 peus de llarga i dispositius d’anclada capaços d’anclar en 20000 peus d’aigua. L’electricitat seria transmesa a la platja per cable en forma de corrent directa, a una distància màxima de vuitanta milles. Com alternatives per electricitat, la planta OTEC (Ocean Thermic Energy Converter) tindria una capacitat per produir hidrogen líquid o gasós, hidrurs metàl.lics, amoníac i altres formes d’energia emmagatzemada que poguessin ser transportades a terra per un ús, segons es necessiti.

L’enorme planta de Lockheed es construiria de concret armat, reforçat per la resistència addicional. Es va escollir aquest material degut al seu llarg historial d’ús en les estructures de mar endins.

Ja que es tractaria d’una instal.lació en alta mar, la planta de la Lockheed fou dissenyada per complir amb les normes i reglaments de la U. S. Coast Guard amb el que respecte a la seguretat de navegació i de la tripulació. La planta inclouria llums, sirenes de boira baixa, equip de radar i de comunicació, així com portes hermètiques, sistemes d’alarma, equip respiratori d’emergència i altres dispositius de seguretat. La tripulació de trenta cinc membres seria formada per especialistes en operació i manteniment amb un nivell de capacitació comparable al del personal d’una planta alimentada amb combustible fòssil.

Els costos de les plantes d’energia OTEC de la Lockheed són considerablement més alts per kw de capacitat que els càlculs efectuats per nombrosos experts.

La OTEC no afegeix calor a l’aire o a l’aigua i no produeix cap contaminant, excepte el soroll de la seva operació. Aquest no seria pitjor que el d’una planta convencional, i donat que estaria situada en alta mar no seria molest. L’únic contaminant possible seria el fluid operant d'amoníac. En cas de filtració, aquest es dissoldria amb l’aigua de l’oceà i s’absorbiria biològicament sense efectes adversos coneguts. En concret, l’acer i el titani es van seleccionar gràcies a la seva mínima corrosió.

En treure calor de l’oceà per operar la planta OTEC, aquest absorbiria més energia solar entrant. A través del temps, el medi ecològic ha marcat un equilibri, i no existeix perill que els mars es refredin. De fet, alguns científics consideren que podria presentar-se un lleuger augment en la temperatura de l’oceà, però no en un grau que causés canvis ambientals.

Els escèptics diuen que encara queda per veure com de ràpid i com de lluny arribarà el programa d’energia tèrmica marítima. És d’admetre que aquests projectes són molt complexos i encara estan gairebé completament sense provar. L’impacte ambiental és únicament un aspecte que podria presentar problemes, ja que consideren que l’oceà retindria més calor solar bombejant-se aigua freda de les profunditats. Així l’home no estaria interposant-se en el gegantesc sistema de l’oceà explotant la calor emmagatzemat.

Hi ha qui es preocupa que una planta així pugui modificar l’equilibri de l’oceà i produir canvis intolerables en l’ambient, com una nova edat glacial.

La ubicació de l’estanc s’anivellaria i aplanaria primer amb un equip pesat. Desprès es revestiria amb asfalt negre, això serviria per un doble propòsit d’impermeabilitzar el sòl i proporcionar l’absorció de calor. Una estructura semblant a un hivernacle molt baix sostindria fulles de vidre de finestra a un peu sobre el sòl. Per tot l’estanc circularien tres polsades d’aigua i una fina capa de parafina desfeta fluiria sobre aquesta. Aquesta capa tancada, més el vidre, ajudarien a retenir la calor solar en un col.lector

El resultat parcial en el sistema, l’aigua a 200 graus, produiria vapor per activar la turbina especialment dissenyada. L’aigua que es desaprofités, tornaria a l’estanc solar per tornar a ser recalentada. La turbina operaria en una diferència de temperatura al voltant de 100 graus F., bastant més disponible per les plantes d’energia tèrmica marítima proposades, i per tant, seria eficient. El cost estimat del col.lector solar seria de quaranta dòlars per cavall de força de cost instal.lat.

El 1948, el Dr. Rudolph Bloch d’Israel va suggerir un singular concepte que va arribar a ser conegut com l’estanc solar de "gradient tèrmic invers". Com el nom implica, això és l’oposat a la situació oceànica on l’aigua està freda en nivells baixos i calenta en la part superior. Aquesta disposició treballa contra l’enginyer de l’estanc solar ja que l’aigua calenta en la superfície tendeix a perdre la seva calor ràpidament. L’esquema de gradient tèrmic invers donaria com a resultat que l’aigua en les profunditats fos més calenta que la de superfície. Això sembla molt difícil, però amb un intel.ligent truc va tenir èxit. La idea va provenir d'un llac d'Hongria on el gradient invers ha estat produït naturalment. Degut a la concentració de sal en el llac, i cada cop que es baixava en profunditat augmentava en quantitat, se suprimia el moviment ascendent de l’aigua carenada. Deu anys desprès que Bloc desenvolupés la idea, es va començar a estudiar l’estanc solar amb gradient invers de densitat. En el termini d’un any, s’havien aconseguit temperatures de 60 graus C., en un antic estanc d’evaporació. Uns anys més tard, un estanc més gran al voltant de 625 metres quadrats en les platges al sud del Mar Mort fou molt ben tractat amb clorur de magnesi i es va obtenir una temperatura de l’aigua del fons de 90 graus C., amb l’aigua de la superfície a temperatura de l’aire. I 90 graus C., equival a 194 graus F., aproximant-se al punt d’ebullició.

Un estanc de gradient invers és difícil de produir i encara més difícil mantenir. No obstant, amb certa precaució, les concentracions de sal poden mantenir-se per unes quantes setmanes. Es va dir, que es podia obtenir aigua calenta del fons –sense pertorbar el gradient de densitat -i fer-se servir per alimentar un motor, un estanc d’un quilòmetre quadrat produiria al voltant de 40 milions de kw/h d’electricitat anual. Això demandaria una eficiència general d’un 2%, lleugerament menys que les prediccions per una planta d’energia tèrmica marítima. No obstant, l’estanc impulsaria una planta d’energia de 5 megawats, suficient per proporcionar electricitat a 5000 persones. Si l’estanc es fes servir simplement per proporcionar calefacció i refrigeració domèstica, així com aigua, estalviaria aproximadament 50000 tones de petroli a l’any.

El mar és l’avinguda d’exploració i viatge de l’home, i una abundant font d’aliments, pot, no abans de molt temps subministrar-li grans quantitats d’energia que molt bé poden ser inesgotables. Els pròxims anys ho diran.