Les humains ont exploité la puissance de l’eau en mouvement pendant des milliers d’années, mais aujourd’hui, l’énergie hydroélectrique connaît un regain d’intérêt en tant que source d’énergie propre et renouvelable. Les barrages hydroélectriques sont le type d’énergie hydroélectrique le plus connu, mais plusieurs autres méthodes d’exploitation de la puissance de l’eau en mouvement sont en cours de développement. Les océans de la Terre sont recherchés pour de nouveaux types d’énergie hydroélectrique.
L’idée d’utiliser l’eau comme source d’énergie remonte au moins à la Grèce antique, où la force des cours d’eau était captée par des roues hydrauliques et utilisée pour moudre le blé en farine. Des dispositifs similaires ont été développés dans d’autres parties du monde, et les premiers moulins et usines européens et américains étaient alimentés par des roues hydrauliques. Jusqu’à la fin du XIXe siècle, l’eau ne fournissait que de l’énergie mécanique ; le mouvement des roues hydrauliques était utilisé pour faire tourner les scies et autres machines.
À la fin des années 1800, des progrès rapides ont été réalisés dans l’énergie hydroélectrique, une forme d’énergie hydroélectrique dans laquelle le mouvement de l’eau est converti en électricité. Les États-Unis à eux seuls possédaient plus de deux cents centrales hydroélectriques au tournant du siècle, la plupart d’entre elles situées dans des barrages de taille moyenne à grande. Aujourd’hui, la plupart des meilleurs emplacements pour les grandes centrales hydroélectriques ont été exploités dans le monde développé, de sorte que les nouveaux projets se déroulent principalement dans des pays en développement comme la Chine. Des centrales hydroélectriques à plus petite échelle sont à l’étude dans les pays développés et en développement.
Les océans du monde contiennent également de nombreuses sources potentielles d’énergie que l’énergie hydroélectrique pourrait exploiter. L’énergie marémotrice vise à exploiter les niveaux changeants des océans dans les zones côtières. Bien qu’une grande centrale marémotrice ait commencé à fonctionner en France à la fin des années 1960, les coûts de construction élevés et un nombre limité d’emplacements appropriés ont empêché l’utilisation de l’énergie marémotrice de se généraliser.
Une autre option potentielle est l’énergie des vagues, qui peut être exploitée de plusieurs manières différentes. Un projet de démonstration en Norvège utilise le mouvement des vagues pour pousser et tirer l’air à travers un tuyau, qui à son tour fait tourner une turbine pour produire de l’électricité. Le Portugal, l’Australie et le Royaume-Uni ont tous expérimenté des fermes houlomotrices – des groupes d’appareils qui produisent de l’électricité à partir de l’énergie houlomotrice. Certains autres appareils tentent de capturer les courants marins loin sous la surface de l’eau.
La conversion de l’énergie thermique des océans (OTEC) diffère des autres types d’énergie hydroélectrique en ce sens qu’elle ne capte pas l’énergie directement à partir du mouvement de l’eau. Au lieu de cela, OTEC tire parti des différences de température trouvées dans différentes profondeurs de l’océan. L’eau chaude à la surface de l’océan est pressurisée et transformée en vapeur, ou utilisée pour chauffer un autre fluide qui est transformé en vapeur. La vapeur peut ensuite être utilisée pour alimenter des turbines et générer de l’électricité, et de l’eau froide est ensuite pompée à partir de plus grandes profondeurs, transformant la vapeur en liquide et redémarrant le cycle. Des systèmes OTEC expérimentaux ont été construits dans des endroits comme Hawaï, mais le pompage d’eau froide à de grandes profondeurs réduit l’efficacité du système, ce qui rend difficile la rentabilité des systèmes OTEC.