Вода була першим джерелом енергії, і, ймовірно, першою машиною, в якій людина використовувала енергію води, була примітивна водяна турбіна. Понад 2000 років тому горці на Ближньому Сході вже користувалися водяним колесом у вигляді валу з лопатками. Суть пристрою зводилася до наступного. Потік води, відведений із струмка або річки, тисне на лопатки, передаючи їм свою кінетичну енергію. Лопатки приходять в рух, а оскільки вони жорстко скріпляють з валом, вал обертається. З ним у свою чергу скріпляє млинове жорно, яке разом з валом обертається по відношенню до нерухомого нижнього жорна. Саме так працювали перші "механізовані" млини для зерна. Але їх споруджували тільки в гірських районах, де є річки і струмки з великим перепадом і сильним натиском. На поволі поточних потоках водяні колеса з горизонтально розміщеними лопатками малоефективні.

      У сучасній гідроелектростанції маса води з великою швидкістю спрямовується на лопатки турбін. Вода із-за дамби тече - через захисну сітку і регульований затвор - по сталевому трубопроводу до турбіни, над якою встановлений генератор. Механічна енергія води за допомогою турбіни передається генераторам і в них перетвориться в електричну. Після здійснення роботи вода стікає в річку через тунель, що поступово розширюється, втрачаючи при цьому свою швидкість.

      Гідроелектростанції класифікуються по потужності на дрібних (зі встановленою електричною потужністю до 0,2 Мвт), малих (до 2 Мвт), середніх (до 20 Мвт) і великих (понад 20 Мвт). Другий критерій, по якому розділяються гідроелектростанції, - натиск. Розрізняють низьконапірні (натиск до 10 м), середнього натиску (до 100 м) і високонапірні (понад 100 м). У окремих випадках дамби високонапірних ГЕС досягають висоти 240 м. Такі дамби зосереджують перед турбінами водну енергію, накопичуючи воду і піднімаючи її рівень.

      Турбіна - енергетично дуже вигідна машина, тому що вода легко і просто міняє поступальну ходу на обертальну. Той же принцип часто використовують і в машинах, які зовні зовсім не схожі на водяне колесо (якщо на лопатки впливає пара, то мова йде про паровій турбіні).

      Переваги гідроелектростанцій очевидні - постійно поновлюваний самою природою запас енергії, простота експлуатації, відсутність забруднення навколишнього середовища. Проте споруда дамби крупної гідроелектростанції виявилася завданням куди складнішою, ніж споруда невеликої. Щоб привести в обертання могутні гідротурбіни, потрібно накопичити за дамбою величезний запас води. Для споруди дамби потрібно укласти таку кількість матеріалів, що об'єм гігантських єгипетських пірамід в порівнянні з ним покажеться нікчемним.

      Але поки людям служить лише невелика частина гідроенергетичного потенціалу землі. Щорічно величезні потоки води, що утворилися від дощів і танення снігів, стікають в моря невикористаними. Якби вдалося затримати їх за допомогою дамб, людство отримало б додатково колосальну кількість енергії.

      Різке збільшення цін на паливо, труднощі з його отриманому, повідомлення про виснаження паливних ресурсів - всі ці видимі ознаки енергетичної кризи викликали останніми роками в багатьох країнах значний інтерес до нових джерел енергії, зокрема до енергії Світового океану.

      Останні десятиліття характеризується певними успіхами у використанні теплової енергії океану. Так, створені установки міні-ОТЕС і ОТЕС-1 (ОТЕС - початкові букви англійських слів Осеаn Тhеrmal Energy Conversion, тобто перетворення теплової енергії океану - мова йде про перетворенні в електричну енергію). У серпні 1979 р. поблизу Гавайських островів почала працювати теплоенергетична установка міні-ОТЕС. Пробна експлуатація установки протягом трьох з половиною місяців показала її достатню надійність. При безперервній цілодобовій роботі не було зривів, якщо але вважати дрібних технічних неполадок, що зазвичай виникають при випробуваннях будь-яких нових установок. Її повна потужність складала в середньому 48,7 кВт, максимальна -53 кВт; 12 кВт (максимум 15) установка віддавала в зовнішню мережу на корисне навантаження, точніше - на зарядку акумуляторів. Решта потужності, що виробляється, витрачалася на власні потреби установки. До їх числа входять витрати анергії на роботу трьох насосів, втрати в двох теплообмінниках, турбіні і в генераторі електричної енергії.

      Три насоси було потрібно з наступного розрахунку: один - для подачі теплою види з океану, другий - для підкачки холодної води з глибини близько 700м, третій - для перекачування вторинної робочої рідини усередині самої системи, тобто з конденсатора у випарник. Як вторинна робоча рідина застосовується аміак.

      Вперше в історії техніки установка міні-ОТЕС змогла віддати в зовнішнє навантаження корисну потужність, одночасно покривши і власні потреби. Досвід, отриманий при експлуатації міні-ОТЕС, дозволив швидко приступити до проектування ще могутніших систем подібного типу.

      Проте дійсний хід приливу і відливу вельми складний. На нього впливають особливості руху небесних тіл, характер берегової лінії, глибина води, морські течії і вітер.

      Найвищі і сильніші приливні хвилі виникають в дрібних і вузьких затоках або гирлах річок, що впадають в моря і океани. Приливна хвиля Індійського океану котиться проти перебігу Гангу на відстань 250 км. від його гирла. Приливна хвиля Атлантичного океану розповсюджується на 900 км. вгору по Амазонки. У закритих морях, наприклад Чорному або Середземному, виникають малі приливні хвилі заввишки 50-70 див.

      Для використання приливної енергії найбільш відповідними можна рахувати такі місця на морському побережжі, де приливи мають велику амплітуду, а контур і рельєф берега дозволяють влаштувати великі замкнуті "басейни". Потужність електростанцій в деяких місцях могла б скласти 2-20 Мвт.

      Найважливіша і найвідоміша морська течія - Гольфстрім.

      В даний час у ряді країн, і в першу чергу в Англії, ведуться інтенсивні роботи по використанню енергії морських хвиль. Британські острови мають дуже довгу берегову лінію, до в багатьох місцях море залишається бурхливим протягом тривалого часу.

      Один з проектів використання морських хвиль заснований на принципі водяного стовпа, що коливається. У гігантських "коробах" без дна і з отворами вгорі під впливом хвиль рівень води то піднімається, то опускається. Стовп води діє на зразок поршня: засмоктує повітря і нагнітає його в лопатки турбін. Головну трудність тут складає узгодження інерції робочих коліс турбін з кількістю повітря в коробах, так щоб за рахунок інерції зберігалася постійною швидкість обертання турбінних валів в широкому діапазоні умов на поверхні морить.

      В Україні загальний річний об'єм комунально-побутових стоків становить близько 3740 млн. м3. Температура стоків становить 12-20оC залежно від сезону.

      Потужні теплонасосні станції теплопостачання можуть розміщатеся біля відвідних каналів очищених комунально-побутових вод. Можливим є створення окремих теплонасосних установок для утилізації теплоти умовно чистих стоків басейнів, спортивних комплексів, пральних комбінатів та інших об'єктів побутового і промислового призначення.

      Для розрахунку ресурсів низькопотенціальної теплової енергії стічних вод прийнято, що температура стоків в літній період становить 200С, а в зимовий період 120С. В ідеальному випадку в тепловому насосі стічні води можна охолодити до 00С, але в реальних умовах досягається охолодження до 0,50С.

      Теоретичні ресурси низькопотенціальної теплової енергії стічних вод розраховуються, виходячи з загального обсягу каналізаційних стоків відповідної області. Технічно доступні ресурси розраховуються, виходячи з загального обсягу очищених каналізаційних стоків лише від міських поселень.

      Економічно-доцільні обсяги використання низькопотен-ціальної теплової енергії стічних вод розраховуються, виходячи з половини обсягу очищених стоків від міських поселень відповідної області (враховуються обмеження, пов'язані з нерівномірністю надходження стоків).

      Завдяки роботі теплонасосних станцій можна зменшити споживання високоякісного палива в комунальних системах теплопостачання міст; при використанні теплових насосів з приводом від двигунів внутрішнього згоряння, паро- або газотурбінних установок значно збільшуються можливі обсяги виробництва товарної теплової енергії, а ефективність теплонасосних станцій зростає майже у два рази.

Енергетичний потенціал низькопотенціальної теплової енергії стічних вод в областіх України
№ п/п	Області	Потенціал низькопотенціальної теплової енергії стічних вод, тис. т у.п./рік
		Загальний потенціал	Технічний потенціал	Доцільно-економічний потенціал
1	Вінницька	144	78	29
2	Волинська	94	47	18
3	Дніпропетровська	1156	594	223
4	Донецька	1052	503	189
5	Житомирська	142	61	23
6	Закарпатська	111	47	18
7	Запорізька	380	189	71
8	Івано-Франківська	230	112	42
9	Київська	1182	626	235
10	Кіровоградська	103	56	21
11	Луганська	365	164	61
12	Львівська	612	322	121
13	Миколаївська	152	80	30
14	Одеська	477	213	80
15	Полтавська	207	105	39
16	Рівненська	209	64	24
17	Сумська	126	56	21
18	Тернопільська	92	46	17
19	Харківська	649	348	130
20	Херсонська	107	55	21
21	Хмельницька	140	67	25
22	Черкаська	274	95	36
23	Чернівецька	60	33	12
24	Чернігівська	114	59	22
25	АР Крим	407	157	59
Всього:		8585	4177	1567