«Onda» es un término común para una serie de formas diferentes de transferencia de energía:

• En las ondas electromagnéticas, la energía se transfiere a través de vibraciones de campos eléctricos y magnéticos.
• En las ondas sonoras, la energía se transfiere a través de la vibración de partículas de aire o partículas de un sólido a través del cual viaja el sonido.
• En las ondas de agua, la energía se transfiere a través de la vibración de las partículas de agua.

Las olas transfieren energía pero no masa

Cuando vemos olas de surf que llegan a la costa, es fácil pensar que partículas de agua individuales se están moviendo hacia nosotros, pero ese no es el caso. Las partículas involucradas en las ondas se mueven hacia adelante y hacia atrás perpendicularmente a la forma en que va la onda, pero no se mueven significativamente en la dirección de la onda. Las partículas ‘participan’ en la onda chocando entre sí y transfiriendo energía. Esta es la razón por la que la energía se puede transferir, aunque la posición media de las partículas no cambie.

¿Cómo funciona esto? Puede ayudar pensar en una boya que se balancea en el océano. La boya se mueve hacia arriba y hacia abajo por las olas que pasan por ella, pero no se mueve direccionalmente a través del agua.

También podrías pensar en una ola mexicana en un partido deportivo. La ola se mueve alrededor de la arena, pero los miembros del público no se mueven con ella, solo se ponen de pie y se sientan (un movimiento perpendicular a la dirección de la ola).

Las partículas en una onda de agua intercambian energía cinética por energía potencial

Cuando las partículas en agua se convierten en parte de una onda, comienzan a moverse hacia arriba o hacia abajo. Esto significa que se les ha transferido energía cinética (energía de movimiento). A medida que las partículas se alejan más de su posición normal (hacia arriba hacia la cresta de la onda o hacia abajo hacia el canal), disminuyen la velocidad. Esto significa que parte de su energía cinética se ha convertido en energía potencial: la energía de las partículas en una onda oscila entre la energía cinética y la energía potencial.

Pensar en la energía potencial puede ayudarnos a entender por qué los tsunamis pueden ser tan dañinos. Cuando un tsunami se acerca a la costa, se vuelve mucho más alto, por lo que las partículas de agua se desplazan más lejos del equilibrio. Adquieren una gran cantidad de energía potencial, y esta se libera cuando la ola interactúa con la tierra.

Medición de la energía en una onda

¿Por qué algunas ondas tienen más energía que otras? La frecuencia y longitud de onda de una onda son indicadores de su energía, pero esto difiere para diferentes tipos de ondas.

Para las olas de agua, las de alta velocidad y longitud de onda larga (como un tsunami) tienen la mayor cantidad de energía. Para las ondas electromagnéticas, la velocidad es constante, por lo que las ondas con una frecuencia alta y una longitud de onda corta (como los rayos X) son las más energéticas.

Para todas las ondas, una mayor amplitud significa más energía.

En el espectro electromagnético interactivo, puede hacer clic en varias longitudes de onda para obtener más información sobre las ondas que componen el espectro.

Aprovechar la energía de las olas

Científicos de Nueva Zelanda y de otros lugares están estudiando cómo convertir la energía de las olas del agua en electricidad. Los océanos alrededor de Nueva Zelanda son lugares prometedores para generar energía de las olas porque tenemos olas grandes y corrientes fuertes. La generación de energía de las olas implicaría un dispositivo submarino (como una paleta, por ejemplo) que se movería en respuesta a las olas y accionaría una turbina que produciría electricidad.

La idea de la energía de las olas es atractiva porque las olas son un recurso sostenible, no se pueden usar (a diferencia de otros recursos, como el carbón, que se utilizan para producir electricidad en Nueva Zelanda). Sin embargo, son bastante ineficientes: necesitan mucho espacio costero para generar cantidades útiles de energía. Usando el modelado matemático y la construcción de modelos físicos, los científicos neozelandeses están investigando cómo aprovechar la energía de las olas, pero pasará algún tiempo antes de que usemos electricidad de la energía de las olas en nuestros hogares.

Entre 2007 y 2011, la Autoridad de Conservación y Eficiencia Energética (EECA) administró el Fondo de Despliegue de Energía Marina, que financió proyectos de energía marina. Después de una revisión, ninguno de los proyectos fue seleccionado para avanzar más y, a partir de 2016, la EECA cree que la abundancia de recursos de energía renovable más baratos en Nueva Zelanda hace que sea poco probable que la energía marina contribuya a la red nacional en el futuro previsible. En otros países continúan las investigaciones sobre el aprovechamiento de la energía de las olas oceánicas.

De 2017 a 2019, como parte de un proyecto del Fondo de Innovación de Mares Sostenibles, NIWA investigó si la generación de electricidad a partir de las fuertes corrientes de marea dentro del Estrecho de Cook sería viable para Aotearoa. Para obtener más información, consulte el sitio web de NIWA Energía de las corrientes de marea, que pone en marcha una nueva industria marina con un enorme potencial.