Vodní energie
Nejstarší doklady o vodních kolech a vodních mlýnech pocházejí ze starověkého Blízkého východu ze 4. století př. n. l., konkrétně v Perské říši před rokem 350 př. n. l. v oblastech Iráku, Íránu a Egypta.
V Římské říši byly mlýny poháněné vodou popsány Vitruviem již v 1. století před naším letopočtem. Barbegalský mlýn měl šestnáct vodních kol zpracovávajících až 28 tun obilí denně. Římská vodní kola se používala také k řezání mramoru, například pila v Hierapolisu z konce 3. století našeho letopočtu. Takové pily měly vodní kolo, které pohánělo dvě kliky a spojovací tyče pohánějící dvě pily. Objevuje se také u dvou východořímských pil ze 6. století, které byly vykopány v Efezu a Gerase. Mechanismus kliky a spojovacího táhla těchto římských vodních mlýnů převáděl rotační pohyb vodního kola na lineární pohyb pilových listů.
V Číně existovala teorie, že její vodou poháněná výletová kladiva a měchy již od dynastie Han (202 př. n. l. – 220 n. l.) byly poháněny vodními lopatkami, ale pozdější historici se domnívali, že byly poháněny vodními koly na základě toho, že vodní lopatky by neměly hnací sílu pro pohon jejich vysokopecních měchů. Důkazy o chanských vertikálních vodních kolech lze spatřit na dvou soudobých modelech pohřebního nádobí, které zobrazují vodou poháněná výletová kladiva. Nejstaršími texty, které toto zařízení popisují, jsou slovník Jijiupian z roku 40 př. n. l., text Yang Xiong známý jako Fangyan z roku 15 př. n. l. a také Xin Lun, který napsal Huan Tan kolem roku 20 n. l.. V této době také inženýr Du Shi (asi 31 n. l.) použil sílu vodních kol na pístové měchy při kování litiny.
Síla vodní vlny vypouštěné z nádrže se využívala k těžbě kovových rud metodou známou jako huspenina. Tato metoda byla poprvé použita ve zlatých dolech Dolaucothi ve Walesu od roku 75 n. l., ale již dříve byla vyvinuta ve Španělsku v dolech jako Las Médulas. Hushing se ve středověku a v pozdějších obdobích hojně používal také v Británii k těžbě olověných a cínových rud. Později se vyvinulo v hydraulickou těžbu, když bylo použito během kalifornské zlaté horečky.
V muslimském světě během islámského zlatého věku a arabské zemědělské revoluce (8.-13. století) inženýři široce využívali vodní energii, stejně jako rané využití přílivové energie a velké hydraulické tovární komplexy. V islámském světě se používala celá řada průmyslových mlýnů poháněných vodou, včetně plnicích mlýnů, mlýnů na mletí, mlýnů na papír, truhláren, pil, lodních mlýnů, lisoven, oceláren, cukrovarů a přílivových mlýnů. V 11. století byly tyto průmyslové mlýny v provozu ve všech provinciích islámského světa, od Al-Andalusu a severní Afriky až po Blízký východ a střední Asii. Muslimští inženýři také používali vodní turbíny, používali převody ve vodních mlýnech a strojích na zvedání vody a jako první začali používat přehrady jako zdroj vodní energie, který sloužil k zajištění dodatečné energie pro vodní mlýny a stroje na zvedání vody.
Islámský strojní inženýr Al-Džazarí (1136-1206) popsal ve své knize Kniha znalostí o důmyslných mechanických zařízeních návrhy 50 zařízení, z nichž mnohá byla poháněna vodou, včetně hodin, zařízení na podávání vína a pěti zařízení na zvedání vody z řek nebo tůní, ačkoli tři jsou poháněna zvířaty a jedno může být poháněno zvířaty nebo vodou. Patří mezi ně nekonečný pás s připojenými džbány, stínadlo poháněné krávou a pístové zařízení s výklopnými ventily.
V roce 1753 vydal francouzský inženýr Bernard Forest de Bélidor knihu Architecture Hydraulique, která popisovala hydraulické stroje s vertikální a horizontální osou. Rostoucí poptávka průmyslové revoluce měla být také hnacím motorem vývoje.
Hydraulické sítě využívaly potrubí pro přenos tlakové vody a přenos mechanické síly od zdroje ke koncovým uživatelům. Zdrojem energie byla obvykle vodní hladina, které mohlo pomáhat i čerpadlo. Tyto sítě byly rozsáhlé ve viktoriánských městech ve Spojeném království. Hydraulická energetická síť byla vyvinuta také ve švýcarské Ženevě. Světoznámý Jet d’Eau byl původně navržen jako přetlakový ventil pro tuto síť.
Na počátku průmyslové revoluce ve Velké Británii byla voda hlavním zdrojem energie pro nové vynálezy, jako byl vodní rám Richarda Arkwrighta. Přestože v mnoha větších mlýnech a továrnách ustoupila vodní síla parnímu pohonu, v průběhu 18. a 19. století se stále používala pro mnoho menších operací, jako byl pohon měchů v malých vysokých pecích (např. Dyfiho pec) a mlýny, např. mlýny postavené u vodopádů Saint Anthony Falls, které využívají padesátistopý (15 m) spád řeky Mississippi.
V 30. letech 19. století, na počátku vrcholného období budování průplavů v USA, poskytovala vodní energie energii pro dopravu bárek do strmých kopců a z nich pomocí šikmých rovinných železnic. Když železnice předstihly kanály pro dopravu, byly systémy kanálů upravovány a rozvíjeny do podoby vodních elektráren; historie města Lowell ve státě Massachusetts je klasickým příkladem komerčního rozvoje a industrializace postavené na dostupnosti vodní energie.
Technologický pokrok posunul otevřené vodní kolo do podoby uzavřené turbíny nebo vodního motoru. V roce 1848 James B. Francis, který pracoval jako hlavní inženýr společnosti Lowell’s Locks and Canals, tyto konstrukce vylepšil a vytvořil turbínu s účinností 90 %. Na problém konstrukce turbíny použil vědecké principy a zkušební metody. Jeho matematické a grafické metody výpočtu umožnily s jistotou navrhnout turbíny s vysokou účinností, které přesně odpovídaly konkrétním podmínkám proudění v daném místě. Francisova reakční turbína se dodnes široce používá. V 70. letech 19. století, odvozeně od využití v kalifornském důlním průmyslu, vyvinul Lester Allan Pelton impulsní turbínu s Peltonovým kolem s vysokou účinností, která využívala vodní energii z toků s vysokým spádem, charakteristických pro hornaté kalifornské vnitrozemí.
.