La naturaleza ondulatoria del mar (en comparación con los movimientos y velocidades más o menos constantes del viento) genera una mayor complejidad en la concepción de los sistemas de conversión. En compensación, los recursos energéticos de los océanos presentan mayor concentración espacial (en torno a la superficie del mar). La gran mayoría de los sistemas de aprovechamientos son modulares.
Energía de las Mareas
Las mareas, que pueden ser definidas como olas muy largas, se producen por el efecto de las fuerzas gravitatorias de la luna y el Sol. Los ciclos de las mareas tienen una periodicidad de 12 horas y 25 minutos. Cada dos semanas las fuerzas gravitatorias del Sol refuerzan el efecto lunar, dando origen a mareas de mayor amplitud en estos intervalos. La altura promedio que alcanza el agua en una marea varía dependiendo del lugar del planeta que se considere. Además, características geográficas locales como estuarios, golfos, estrechos, etc., pueden producir efectos de resonancia u otros que hacen aumentar la amplitud de la marea, alcanzando varios metros de altura. En estos puntos de grandes mareas es donde se cree posible su aprovechamiento con fines energéticos.
Energía de las Olas
Se han estudiado varias formas de poder aprovechar la energía de las olas, como son: sistema de pontones abisagrados que siguen el perfil de la ola, con bombas hidráulicas unidas a las bisagras que absorben la potencia de las olas y la usan para mover un generador eléctrico; otro tipo de sistema es el de las boyas de iluminación, en donde el artefacto es colocado dentro de la boya y el movimiento de la ola a través de un sistema de diafragma y aire, genera la energía suficiente para las luces de la boya; etc.
Empleo de las corrientes marinas con fines energéticos
El hombre ha empleado las corrientes marinas desde que empezó a navegar. El conocimiento de "estos ríos marinos", como fueron definidos en un comienzo, permitía a las naves ganar muchos días de navegación.En los Estados Unidos se han realizado algunos estudios para instalar turbinas bajo la superficie del mar, sin embargo aún es materia de investigación sobre las situaciones especiales desde el punto de vista de los problemas dinámicos y estructurales de las turbinas, el problema de anclarlas en el sitio y profundidad adecuados y qué posibilidades existen de que pueda eventualmente modificar el curso o velocidad de la corriente, pues esto traería como implicancia posibles modificaciones climáticas.
Producción de energía por diferencias de temperatura en los océanos
El físico francés Jacques D'Arsonval postuló, en 1881, que una máquina que operase entre las capas superiores cálidas de los mares y zonas tropicales de los océanos y las aguas profundas y frías de los mismos, podría generar grandes cantidades de energía.Se han realizado proyectos en bahía Matanzas, Cuba, en 1929, posteriormente en 1956 se realizó un proyecto en la Costa de Marfil, África. Ambos proyectos fueron abandonados por problemas de eficiencia, además de tener una operación y mantención de elevado costo. Posteriormente Estados Unidos ha seguido investigando y se ha determinado que para el buen funcionamiento del sistema se requiere una diferencia de temperatura entre el agua de la superficie y la del fondo de unos 18 a 20 °[C], sin embargo, este sistema está aún en etapa de investigación como para poder predecir avances en la aplicación de la tecnología.
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