Nguyên lý như sau: Nước bề mặt ấm áp đi vào bộ trao đổi nhiệt, làm bay hơi dung dịch amoniac, hơi nước thu được quay tua-bin, kéo máy phát điện. Ammonia được tái ngưng tụ bằng cách áp lạnh nước từ đáy biển.
Nhưng để đạt tới quy mô sản xuất công nghiệp của một nhà máy công suất 100 MW điện, cần rất nhiều nước. Giám đốc kỹ thuật OTEC tại hãng Lockheed Martin Laurie Meyer cho biết: "Để sản xuất điện với công suất lớn, nhà máy năng lượng nhiệt đại dương phải di chuyển cả “con sông nước".
Các đại dương là “hồ chứa khổng lồ nước ấm áp”, đặc biệt là ở vùng nhiệt đới, nơi sự chênh lệch nhiệt giữa các độ sâu có thể đạt 40 độ Fahrenheit (khoảng 4°C). Một đường ống dài hàng ngàn mét, đường kính 10m đưa xuống đáy biển theo chiều đứng không dễ dàng. Nhưng Lockheed sẽ xây dựng tại chỗ, bằng cách sử dụng các kỹ thuật lắp đặt đặc biệt.
Cấu trúc ống nước khổng lồ này phải chịu được áp lực liên tục của dòng chảy, áp suất khí quyển sâu trên dưới 1.000m. Đó là một thách thức. Lockheed đã chế tạo một loại vật liệu hỗn hợp làm đường ống, bao gồm sợi tổng hợp hoặc nhựa vinyl được tăng cường bằng sợi thủy tinh, đáp ứng tất cả các yêu cầu về tính linh hoạt và ổn định. Các nhà máy điện kiểu này rất thích hợp cho vùng nhiệt đới như Hawaii, Philippines, phục vụ các căn cứ Hải quân, đảo nhỏ, cảng tạm… Một nhà máy 10 MW được dự kiến sẽ hoạt động vào cuối năm nay.