L'énergie maréthermique (ou énergie thermique des mers (ETM)) est produite en exploitant la différence de température entre les eaux superficielles et les eaux profondes des océans. Un acronyme souvent rencontré est OTEC, pour Ocean thermal energy conversion.
En raison de la surface qu'occupent les mers et les océans de la Terre, ils se comportent comme un gigantesque capteur pour :
Bien qu'une partie de cette énergie soit dissipée (courants, houle, frottements, etc..) une grande partie réchauffe les couches supérieures de l'océan. C'est ainsi qu'à la surface, grâce à l'énergie solaire, la température de l'eau est élevée (elle peut dépasser les 25°C en zone intertropicale) et; en profondeur privée du rayonnement solaire, l'eau est froide (aux alentours de 2 à 4 °C, sauf dans les mers fermées, comme la Méditerranée, dont le plancher ne peut être "tapissé" par les "bouffées" d'eaux froides polaires qui "plongent", au nord et au sud de l'océan Atlantique, avec un débit total moyen de 25 millions de m3/seconde .
De plus, les couches froides ne se mélangent pas aux couches chaudes. En effet, la densité volumique de l'eau s'accroît lorsque la température diminue ce qui empêche les eaux profondes de se mélanger et de se réchauffer.
Cette différence de température peut être exploitée par une machine thermique. Cette dernière ayant besoin d'une source froide et d'une source chaude pour produire de l'énergie, utilise respectivement l'eau venant des profondeurs et l'eau de surface comme sources.
On attribue généralement à Jules Verne, l'idée d'utiliser les différences de températures de la mer pour produire de l'électricité. Dans son livre, Vingt mille lieues sous les mers, il fait référence aux « eaux de surface et les eaux profondes des océans pour produire de l'électricité » et cela, dès 1869.
C'est le physicien français Arsène d'Arsonval, qui conceptualisa la première fois cette idée. Il voulait mettre en relation les eaux chaudes, de surface, avec les eaux froides, de profondeur. Mais dans les années 1880, la technologie existante n'est pas encore capable de réaliser un prototype.
Il faudra attendre 1930, et le français Georges Claude, fondateur de l'entreprise Air liquide, pour voir le premier prototype construit.
Son prototype, une centrale de 50kW utilisait l'eau de surface chaude (aux alentours de 25-27°C),et de l'eau pompée à plus de 700 m de profondeur (à environ 11°C). Celle-ci était construite au large de Cuba.
Les pays actuellement (2004) qui réalisent le plus de recherches dans ce domaine sont les États-Unis et le Japon. C'est principalement à cause des chocs pétroliers des années 1970, que la recherche a véritablement commencé. Les premières "estimations" de la quantité d'énergie qui pourrait être produite sans nuire à l'environnement viennent d'être publiées.
A priori, avec les techniques envisagées (exploitation de la différence de température entre surface et fond), cette énergie n'est exploitable que dans les zones intertropicales ; ailleurs, la différence de température entre la surface et le fond est insuffisante pour obtenir un rendement suffisant, et donc une puissance suffisante pour pomper l'eau froide à grande profondeur et alimenter une machine thermique (on se rappelle que le rendement d'une telle machine dépend de la différence de température entre la source chaude et la source froide).
En plus de l'énergie, les systèmes envisagés permettraient la climatisation (utilisation directe de l'eau froide pompée), et éventuellement l'utilisation (cultures marines) des nutriments piégés en grande quantité dans les couches froides de l'océan, où la photosynthèse est impossible.
La production d'énergie maréthermique ne fait pas intervenir de combustion et donc ne rejette pas de dioxyde de carbone (CO2) qui est un gaz à effet de serre.
Cependant ce système implique l'utilisation de très larges volumes d'eau. Durant le pompage de cette eau, de nombreuses espèces vivantes peuvent être entraînées et tuées (poissons, larves, etc..)
De plus, l'utilisation de chlore est fréquente pour éviter le développement des dépôts marins. Celui-ci endommage l'écosystème.