אנרגיית מים
היסטוריה

העדויות המוקדמות ביותר על גלגלי מים וטחנות מים מקורן בסהר הפורה, שבמזרח הקדום, במאה הרביעית לפני הספירה, במיוחד באימפריה הפרסית, 350 שנה לפני הספירה, באזורי עיראק, איראן ומצרים .
באימפריה הרומית ויטרוביוס תיאר טחנות מונעות על ידי מים במאה הראשונה לפני הספירה. בטחנת ברבגל (אנ') היו 16 גלגלי מים שעיבדו וטחנו עד 28 טון דגנים ליום. גלגלי מים רומאיים שימשו גם לניסור שיש למשל המנסרה של הירפוליס (אנ') בסוף המאה ה-3 לספירה. במנסרות אלה היה גלגל מים שהניע שני מוטות ארכובה וחיבור להפעלת שני מסורים. מתקנים שכאלה ישנם גם בשתי טחנות מסור רומיות מזרחיות מהמאה ה-6 שנחפרו באפסוס ובג'רש בהתאמה. הארכובה ומנגנון מוט החיבור של טחנות המים הרומיות הללו המירו את התנועה הסיבובית של גלגל המים לתנועה ליניארית של להבי המסור.
בסין, כבר משושלת האן (202 לפנה"ס - 220 לספירה) פטישים מכניים ומפוחים היו מונעים על ידי סקופי מים (אנ'), ישנם היסטוריונים הטוענים שהפטישים המכניים היו מונעים על ידי גלגלי מים ולא על בסיס של סקופי מים. כי לא היה להם מספיק כוח כדי להניע את מפוחי התנורים. ניתן לראות בסין עדויות לגלגלי מים אנכיים המפעילים פטישים המונעים על ידי מים. הטקסטים המוקדמים ביותר לתיאור מכשירים מסוג שכזה הם מילון ג'יג'יופיה (אנ') משנת 40 לפני הספירה, הטקסט של יאנג שיונג (אנ') המכונה פאנגיאן (אנ') משנת 15 לפני הספירה, וכן שין שין שכתב הואן טאן (אנ') בסביבות 20 לספירה. בתקופה זו גם המהנדס דו שי (אנ') הפעיל כוח באמצעות גלגלי המים על בוכנת - מפוח באתר להתכה ויציקות ברזל.
כוח של זרם מים המתפרץ בלחץ ממכל, שימש במכרות פתוחים להפקת עפרות ומתכות בשיטה הנקראת הצפת המצוק (אנ') באמצעות אקוודוקטים שהובילו את המים למקום ההצפה והכרייה. השיטה שימשה לראשונה במכרות הזהב של דולאוקותי (אנ') בוויילס משנת 75 לספירה ואילך, אך פותחה בספרד במכרות כמו לאס מדולאס. שיטת ההצפה הייתה בשימוש נרחב גם בבריטניה בתקופת ימי הביניים ובתקופות מאוחרות יותר להפקת עופרת ועפרות בדיל. מאוחר יותר השיטה התפתחה לכרייה הידראולית (אנ') כאשר נעשה בה שימוש במהלך הבהלה לזהב בקליפורניה.
בעולם המוסלמי בתקופת תור הזהב של האסלאם והמהפכה החקלאית הערבית (במאות 8–13 לספירה), מהנדסים איסלמיים עשו שימוש נרחב בכוח מים כמו גם בשימוש מוקדם בכוח הגאות, במתחמי מפעלים הידראוליים גדולים. בעולם האסלאמי נעשה שימוש במגוון טחנות תעשייתיות המונעות על ידי מים, כולל בבתי מבטשות, טחנות קמח ביתיות, טחנות נייר, בוכנות, מנסרות, טחנות ספינה (אנ'), תעשיות הברזל והפלדה, טחנות בתעשיית זיקוק הסוכר וטחנות גאות (אנ'). במאה ה-11 פעלו טחנות תעשייתיות אלו ברחבי העולם האסלאמי, מאל-אנדלוס וצפון אפריקה ועד המזרח התיכון ומרכז אסיה . מהנדסים מוסלמים השתמשו גם בטורבינות מים, בגלגלי שינים ובטחנות מים להעלאת מים ממפלס נמוך למפלס גבוהה, היו חלוצים בשימוש בסכרים כמקור כוח מים, לשימוש בטחנות מים ובמכונות להעלאת מים.
מהנדס המכונות האסלאמי אל-ג'זארי (1136–1206) תיאר עיצובים של 50 מכשירים, רבים מהם מונעים במים, בספרו "ספר הידע של מכשירים מכניים גאוניים", הוא מתאר שעונים, מכשיר להגשת יין, וחמישה מכשירים להרמה מים ומטענים". בנוסף לאלה הוא מתאר מתקן חגורה אינסופית עם כדים מחוברים המבוססת על גלגל מים.
בשנת 1753 פרסם המהנדס הצרפתי ברנרד פורסט דה בלידור (אנ') ספר בשם "אדריכלות הידראוליקה Architecture Hydraulique" שתיאר מכונות הידראוליות עם ציר אנכי ואופקי. במהפכה התעשייתית היה ביקוש רב למכונות שכאלה דבר שגרם גם להתפתחות המכונות.
בסוף המאה ה-18 היו באירופה בסביבות 500,000 עד 600,000 טחנות מים שהפעילו טחנות קמח ומכונות אחרות. התפוקה הממוצעת של טחנות אלה הייתה בין 3 ל־5 קילוואט, במערכות הגדולות ביותר היו מגיעות מעל 40 קילוואט.
עם התפתחות רשתות חשמל הידראוליות (אנ') נעשה שימוש בצינורות להובלת מים בלחץ ולהעברת כוח מכני מהמקור למשתמשי הקצה. מקור הכוח היה בדרך כלל גלגל מים, שהפעיל משאבה. שימוש נרחב בטכנולוגיה זו נעשה בערים ויקטוריאניות בבריטניה. רשת חשמל הידראולית פותחה גם בז'נבה, שווייץ. מזרקת סילון המים המפורסמת בעולם תוכננה במקור כשסתום הפחתת לחץ יתר ברשת הצנרת להולכת המים.
בתחילת המהפכה התעשייתית בבריטניה, המים היו מקור הכוח העיקרי להמצאות חדשות כמו נול המים או מסגרת מים לתעשיית הבדים שהתבסס על גלגל מים של ריצ'רד ארקרייט. אף על פי שהשימוש בכוח מים פינה את מקומו לאנרגיית קיטור בטחנות והמפעלים הגדולים, הוא עדיין שימש במהלך המאה ה-18 וה- 19 לפעולות קטנות רבות יותר, כמו להניע את המפוח בתנורי רם קטנים (למשל תנור Dyfi).
בשנות ה-30 של המאה העשרים, בשיא הבניית של תעלות המים בארצות הברית. אנרגיית מים שימשה להובלת דוברות במעלה ובמורד הנהרות ולהפעלת קרוניות כבלים במעלה גבעות תלולות.
ההתקדמות הטכנולוגית העבירה את גלגל המים הפתוח לטורבינה סגורה או למנוע מים (אנ'). בשנת 1848, ג'יימס ב. פרנסיס (אנ'), בזמן שעבד כמהנדס ראשי בחברת "לואל תאי שיט ותעלות" - Lowell's Locks and Canals company, שיפר את הטורבינות הסגורות שהגיעו ליעילות של 90%. הוא יישם עקרונות מדעיים ושיטות לבדיקת בעיות תכנון בטורבינות. שיטות החישוב המתמטיות והגרפיות שלו אפשרו תכנון טורבינות בעלות יעילות גבוהה ולהתאים אותן בדיוק לתנאי הזרימה הספציפיים של האתר בו הן הוצבו. טורבינת התגובה של פרנסיס (אנ') נמצאת בשימוש נרחב. בשנות ה-70 של המאה העשרים, פיתח לסטר אלן פלטון (אנ') לטובת מערכת הכרייה בקליפורניה, את טורבינת הדחפים הגלגלית של פלטון (אנ') היעילה ביותר, שניצלה את אנרגיית המים.