Wasserturbinen werden verwendet, um Energie aus bewegtem Wasser zu gewinnen, typischerweise zur Erzeugung von Wasserkraft. Sie arbeiten, indem sie Wasser an schrägen Schaufeln vorbeidrücken, die die Turbinen drehen. Wasserturbinen können mechanisch an Maschinen oder an einem elektrischen Generator befestigt werden. Dampfturbinen verwenden zum Betrieb gasförmigen Dampf anstelle von flüssigem Wasser.
Der Vorläufer der Wasserturbinen war das Wasserrad, das über Jahrtausende verwendet wurde. Ein Wasserrad ist vertikal ausgerichtet, wobei zu jedem Zeitpunkt nur ein kleiner Teil unter das Wasser eingetaucht ist. Diese Art von Rad beruht auf dem horizontalen Impuls des Wassers in einem Fluss, um sich zu drehen. Damit dies funktioniert, muss das Rad Rippen oder Eimer haben, um das Wasser aufzufangen. Das gleiche Prinzip wird beim Schaufelrad eines Dampfschiffes verwendet.
Wasserturbinen funktionieren jedoch anders, wobei die Schaufeln analog zu denen einer Windmühle angeordnet sind. Flüssigkeit fließt durch eine Windmühle, anstatt daran vorbei. Das gleiche Design wird für Wasserturbinen verwendet, obwohl die Form der Schaufeln für Wasser anstelle von Luft optimiert ist.
Die Wasserturbine wurde im 19. Jahrhundert ausgiebig genutzt. Bevor es Strom gab, wurden Fabriken mechanisch angetrieben. Wasserturbinen wurden an Maschinen befestigt, ähnlich wie der Motor eines Autos an seinen Rädern. Ein Motor kann sich weiterdrehen, während ein Getriebe die Kraft auf die Räder verteilt, indem eine mechanische Verbindung hergestellt oder unterbrochen wird. Auf ähnliche Weise kann eine Fabrik ohne Strom versorgt werden.
In neuerer Zeit werden Wasserturbinen in Wasserkraftwerken eingesetzt. Diese Pflanzen beinhalten typischerweise einen Damm mit einem signifikanten Unterschied im Wasserstand zwischen den Seiten. Die Pflanze entzieht die im höheren Wasser gespeicherte potentielle Gravitationsenergie, indem sie sie zwingt, durch Wasserturbinen zu strömen; mit anderen Worten, wenn das Wasser vom hohen auf das niedrige Niveau fällt, drückt es auf die Schaufeln einer Wasserturbine und dreht die Turbine. Rotationsenergie wird mit einem elektrischen Generator in Strom umgewandelt. Im Jahr 2008 machte Wasserkraft den größten Teil der weltweit erzeugten erneuerbaren Energie aus.
Dampfturbinen hingegen nutzen Energie aus Dampf statt aus flüssigem Wasser. Sie werden in großem Umfang in anderen Arten von Kraftwerken verwendet. Tatsächlich ist die Dampfturbine das wichtigste Verfahren zur Umwandlung von thermischer Energie in kinetische Energie in großtechnischen Anwendungen. Ob die Wärme in einem Kraftwerk aus der Kohleverbrennung oder der Kernspaltung stammt, sie wird verwendet, um Wasser zu kochen und Dampf zu erzeugen. Der Hochdruckdampf wird dann umgeleitet, um durch eine Turbine zu strömen, wodurch er sich schnell dreht und einen elektrischen Generator antreibt.