Los seres humanos han aprovechado el poder del agua en movimiento durante miles de años, pero hoy en día la energía hidroeléctrica está ganando un interés renovado como fuente de energía limpia y renovable. Las represas hidroeléctricas son el tipo más conocido de energía hidroeléctrica, pero se están desarrollando varios otros métodos para aprovechar el poder del agua en movimiento. Se están buscando nuevos tipos de energía hidroeléctrica en los océanos de la Tierra.
La idea de utilizar el agua como fuente de energía se remonta al menos a la antigua Grecia, donde la fuerza de los ríos que fluían era capturada por ruedas hidráulicas y se utilizaba para moler trigo y convertirlo en harina. Se desarrollaron dispositivos similares en otras partes del mundo, y los primeros molinos y fábricas europeos y estadounidenses funcionaban con ruedas hidráulicas. Hasta finales del siglo XIX, el agua suministraba únicamente energía mecánica; el movimiento de las ruedas hidráulicas se utilizó para girar sierras y otra maquinaria.
A fines del siglo XIX, se realizaron rápidos avances en la energía hidroeléctrica, una forma de energía hidroeléctrica en la que el movimiento del agua se convierte en electricidad. Solo EE.UU. tenía más de doscientas plantas hidroeléctricas para el cambio de siglo, la mayoría de ellas ubicadas en represas de tamaño mediano a grande. Hoy en día, la mayoría de las mejores ubicaciones para grandes centrales hidroeléctricas se han explotado en el mundo desarrollado, por lo que los nuevos proyectos se están llevando a cabo principalmente en países en desarrollo como China. Se están estudiando plantas hidroeléctricas de menor escala tanto en el mundo desarrollado como en desarrollo.
Los océanos del mundo también contienen muchas fuentes potenciales de energía que la energía hidroeléctrica podría aprovechar. La energía de las mareas tiene como objetivo explotar los niveles cambiantes de los océanos en las zonas costeras. Aunque una gran planta de energía mareomotriz comenzó a funcionar en Francia a fines de la década de 1960, los altos costos de construcción y un número limitado de ubicaciones adecuadas han impedido que la energía mareomotriz se generalice.
Otra opción potencial es la energía de las olas, que se puede aprovechar de varias formas diferentes. Un proyecto de demostración en Noruega utiliza el movimiento de las olas para empujar y jalar aire a través de una tubería, que a su vez hace girar una turbina para generar electricidad. Portugal, Australia y el Reino Unido han experimentado con granjas de olas, grupos de dispositivos que generan electricidad a partir de la energía de las olas. Algunos otros dispositivos intentan capturar las corrientes marinas muy por debajo de la superficie del agua.
La conversión de energía térmica oceánica (OTEC) se diferencia de otros tipos de energía hidroeléctrica en que no captura energía directamente del movimiento del agua. En cambio, OTEC aprovecha las diferencias de temperatura que se encuentran en diferentes profundidades del océano. El agua tibia en la superficie del océano se presuriza y se convierte en vapor, o se usa para calentar otro fluido que se convierte en vapor. Luego, el vapor se puede usar para impulsar turbinas y generar energía, y luego se bombea agua fría desde mayores profundidades, convirtiendo el vapor nuevamente en líquido y reiniciando el ciclo. Se han construido sistemas OTEC experimentales en lugares como Hawái, pero el bombeo de agua fría desde grandes profundidades reduce la eficiencia del sistema, lo que dificulta que los sistemas OTEC sean rentables.