I greci e i romani furono le prime civiltà nel Mondo allora conosciuto, ad utilizzare la potenza dell'acqua, o più precisamente dell'energia cinetica prodotta dal liquido; si deve però specificare che queste due antiche civiltà sfruttarono questo tipo di energia rinnovabile solo per azionare semplici mulini ad acqua per macinare il grano.

Si deve aspettare il Basso Medioevo e le scoperte portate dal popolo degli Arabi del Nord Africa, per avere altri metodi di sfruttamento dell'energia contenuta in un flusso d'acqua: furono sempre più utilizzate, sia per l'irrigazione dei campi sia per la bonifica di vaste zone paludose, la ruota idraulica, schematizzabile come un mulino senza pale che ruotava su un punto fisso per azione della forza esercitata dall'acqua stessa.

Un progresso tecnico di enormi proporzioni si è avuto alla fine dell'Ottocento, circa all'inizio della Seconda Rivoluzione Industriale avvenuta in Europa e non solo, in seguito all'evoluzione della ruota idraulica in turbina, macchina motrice costruita da una ruota a pale imperniata su un asse, che all'inizio erano grossolane e schematizzate, ma con le innovazioni tecnologiche, soprattutto della prima metà del Novecento, divenne sempre più perfezionata e funzionale.

Per centrale idroelettrica si intende una serie di opere di ingegneria idraulica posizionate in una certa successione, accoppiate ad una serie di macchinari idonei allo scopo di produrre  energia elettrica dalle masse di acque in movimento. Esiste un tipo di centrale idroelettrica ed è quella a bacino. Attualmente stanno studiando un nuovo tipo di centrale che è quella a pompaggio.

Le centrali a bacino sfruttano l’energia che una quantità di acqua, contenuta in un bacino, fornisce cadendo da una certa altezza. Per mezzo di una diga si sbarra la valle di un fiume di montagna e si immette l’acqua, tramite un canale di derivazione,  in una condotta forzata, che la convoglia con una forte pressione nella centrale, ad una minore quota, dove fa ruotare le pale di una turbina. Crea, così, energia meccanica, che successivamente sarà trasformata in energia elettrica dall’alternatore. In questo modo la quantità di energia prodotta varia a seconda della quantità di acqua contenuta nel bacino e del dislivello presente tra il lago e la centrale (che può raggiungere anche 1500 m).

 Il progetto delle centrali a pompaggio, invece,è costituito da due diversi bacini contenenti acqua, situati uno a monte e l’altro a valle della centrale, e collegati tramite un sistema di tubazioni. Il sistema di produzione di energia elettrica è identico a quello utilizzato da una centrale a bacino. Durante le ore notturne, però, l’acqua collocata nel bacino a valle, viene trasportata, attraverso un impianto di pompaggio, nel bacino superiore, in modo tale da essere “ricaricato” per il giorno seguente. Il generatore di corrente funzione come “motore”, poiché trasforma l’energia elettrica in energia meccanica, utilizzata per azionare la pompa.

Le centrali idroelettriche sono tra le meno inquinanti perché non emettono fumi e scorie, ma i grandi bacini idroelettrici possono alterare il clima circostante, per esempio generando nebbie persistenti.

Inoltre nelle zone tropicali, la vegetazione che marcisce all’interno dei bacini idroelettrici, sviluppa una grande quantità di gas serra.+

Mulino ad acqua di Braine-le-Château, XII secolo.

Castanet-le-Haut (Hérault) - Mulino di Nougayrol. Notare il deposito di raccolta ed il canale di apporto dell'acqua necessaria al suo funzionamento.

L'uso del mulino ad acqua, attestato in Europa fin da tempi molto antichi (è descritto nel Trattato d'architettura di Vitruvio[1]), è antecedente all'utilizzo del mulino a vento. Il suo sviluppo è avvenuto parallelamente alla fine della schiavitù a partire dal IX secolo: l'utilizzo dell'energia idraulica al posto di quella animale o umana permise un aumento della produttività senza precedenti nell'antichità (l'energia prodotta da ciascuna ruota di un mulino ad acqua può macinare 150 kg di grano in un'ora, equivalente al lavoro di 40 schiavi)[2]. Il mulino ad acqua, così come il mulino a vento, fu soppiantato nel XVIII secolo dall'avvento del motore a vapore e, successivamente, dal motore elettrico.

L'energia idroelettrica viene ricavata dal corso di fiumi e di laghi grazie alla creazione di dighe e di condotte forzate. Esistono vari tipi di centrale: nelle centrali a salto si sfruttano grandi altezze di caduta disponibili nelle regioni montane. Nelle centrali ad acqua fluente si utilizzano invece grandi masse di acqua fluviale che superano piccoli dislivelli; per far questo però il fiume deve avere una portata considerevole e un regime costante.
L'energia idroelettrica è una fonte di energia pulita (non vi sono emissioni), integrativa ,(da non confondere con alternativa), e rinnovabile, tuttavia la costruzione di dighe e grandi bacini o invasi artificiali, con l'allagamento di vasti terreni, apporta sempre e comunque un certo impatto ambientale che nei casi più gravi può provocare lo sconvolgimento dell'ecosistema della zona con grandi danni ambientali, come è successo con la grande diga di Assuan in Egitto, oppure rischi di tipo idrogeologico come accaduto nel disastro del Vajont.

La produzione di energia idroelettrica può avvenire anche attraverso lo sfruttamento del moto ondoso, delle maree e delle correnti marine. In questo caso si parla di energia mareomotrice.

L'uso agricolo dell'acqua, proveniente da fiumi, laghi e falde sotterranee, è quello che incide di più sullo sfruttamento idrico complessivo, e la previsione è che aumenti esponenzialmente negli anni a venire, per via della crescita demografica continua e dell'espansione delle aree urbane. I fabbisogni relativi al settore primario dipendono da vari fattori, come il clima, la natura dei suoli, le pratiche colturali, le tecniche di irrigazione. A livello mondiale prevale da tempo un'agricoltura ad alta intensità di rendimento, che richiede grandi estensioni di terre da irrigare e, di conseguenza, grandi apporti d'acqua, per usi non solo alimentari ma pure destinati all'allevamento e alla produzione di energia alternativa. Le colture più diffuse sono quelle cerealicole, idroesigenti soprattutto se localizzate in corrispondenza di suoli poco adatti a questo genere di coltivazioni. L'irrigazione, se praticata in maniera corretta e sostenibile, può comunque fornire un contributo rilevante al miglioramento dell'ambiente e alla stabilizzazione della produttività delle colture.

L'acqua costituisce pure una fonte rinnovabile di energia, anche se il funzionamento delle centrali idroelettriche può avvenire a discapito del reticolo idrografico di un territorio, soprattutto se si tratta di impianti di grandi dimensioni, che impongono la costruzione di sbarramenti e dighe, il prelievo di portate rilevanti da fiumi e torrenti e il loro immagazzinamento in bacini vallivi, con modifiche sostanziali del paesaggio e del clima. Viceversa la dislocazione di piccoli impianti idroelettrici lungo canali e condotte preesistenti, rappresenta una alternativa auspicabile anche in funzione di un uso plurimo della risorsa idrica. L'acqua trova impiego anche nelle centrali termoelettriche, dove viene utilizzata per trasformare l'energia termica in energia cinetica utile a produrre elettricità e per il raffreddamento dei macchinari

Il ghiaccio in generale si comporta come un solido fragile se il suo spessore non raggiunge i 50 metri, altrimenti è assimilabile ad un fluido ad elevata viscosità specie su pendenze sensibili. La pressione sul ghiaccio è responsabile del flusso plastico in misura maggiore rispetto alla profondità. Il ghiaccio è costituito da strati di molecole sovrapposti, con legami relativamente deboli tra di essi. Quando la forza peso esercitata dallo strato superiore controbilancia la forza di legame tra uno strato e l'altro, quest'ultimo si muove più velocemente dello strato inferiore.

Un altro tipo di movimento, tipico dei ghiacciai temperati, è lo slittamento basale: in questo processo, l'intero ghiacciaio si sposta sul terreno su cui poggia, lubrificato dall'acqua di disgelo