Rund 70 Prozent der Erdoberfläche sind mit Wasser bedeckt. Das meiste davon, 97 Prozent, der globalen Wasservorkommen, sind Meereswasser. Strömgen von Flüssen oder dem Meer, wie auch die potentielle Energie (Energie der Lage) von Stauseen, die z.B. Gletscherwasser speichern können als erneuerbare Energiequelle genutzt werden.

In Laufkraftwerken werden durch die ständige Strömung des Wassers riesige Turbinen angetrieben. Die kinetische Energie des Wassers wird in Rotationsenergie der Turbine umgewandelt. Diese treibt einen Generator an und dabei entsteht Strom.

Bei Speicherkraftwerken wird Wasser in Wasserspeichern, Stauseen, gespeichert. Vor dort wird das Wasser auf ein niedrigeres Niveau geleitet, treibt dabei wieder eine Turbine an, potentielle Energie wird in Rotationsenergie der Turbine umgewandelt. Die Turbine treibt einen Generator an so erhält man letztlich elektrische Energie, die vielfältig genutzt wird.

Auf der ganzen Welt wird die Kraft des Wassers, oder besser gesagt, die Energie, die in den Strömungen des Wassers steckt oder die potentielle Energie gespeicherten Wassers als Energiequelle genutzt. Die Nutzung von Wasserkraft produzieret weder CO₂ noch andere Schadstoffe. Trotzdem greift der Bau eines Wasserkraftwerks natürlich in die Natur ein: Wälder werden abgeholzt, Tiere verlieren ihren Lebensraum und aufgestaute Flüsse und Seen können die natürliche Wasserversorgung gefährden. Megaprojekte wie der Dreischluchtenstaudamm in China begraben ganze Dörfer und Städte unter ihren Fluten und ein Bruch der gigantischen Staumauer könnte möglicherweise sogar ein Erdbeben auslösen.

Ein weiteres Problem ist, dass viele Fische zum Laichen an bestimmte Orte flussaufwärts schwimmen müssen. Mittlerweile hat man das Problem erkannt und baut zum Erhalt der Artenvielfalt der Flussfische z.B. in der Donau Fischtreppen, mit denen die Tiere Kraftwerke umgehen können. Leider nehmen manche Fischarten, wie der Stör, diese Fischtreppen nur wenig bis gar nicht an.

Ein weiterer Nachteil von Wasserkraftwerken ist, dass die Fließgeschwindigkeit der Flüsse verändert wird. So wird die Donau über weite Strecken aufgestaut und kann nicht mehr frei fließen. Dies hat Auswirkungen auf die Artzusammensetzung, da gestaute Abschnitte eher einem Stausee entsprechen als einem Gebirgsfluss, der die Donau per Definition ist und auf die Selbstreinigungskräfte des Flusses.

Generell wäre die Nutzung der Wasserkraft mit Kleinkraftwerken optimal. Kleinkraftwerke verbauen die Landschaft schöner und weniger invasiv wie Großanlagen und können regional und umweltschonend die lokale Bevölkerung mit CO2 neutralem Strom versorgen.

Grundsätzlich wird die Wasserkraft schon lange genutzt. Wassermühlen wurden schon im 3. Jahrhundert v. Chr. In China gebaut. Aber auch die alten Ägypter, Perser und später die Griechen und Römer verwendeten Wassermühlen.

Noch bis ins 20. Jahrhundert gab es den Beruf den Mühlenbauers, der Mühlräder für Wassermühlen baute und diese auch installierte und wartete. Wassermühlen wurden bis in die 1950er Jahre betrieben, heute sind nur noch wenige Wassermühlen als Freiluftmuseen im Einsatz.

Relativ neu ist die Nutzung der Energie der Gezeiten oder Meeresströmungen.

Geothermie (Erdwärme) ist die in der Erdkruste gespeicherte Wärmeenergie (thermische Energie). In Mitteleuropa nimmt die Temperatur um etwa 3 °C pro 100 Meter Tiefe zu. Es. Wird also immer wärmer, je tiefer man in die Erdoberfläche eindringt. Vermutlich hat der  Erdkern eine Temperatur von etwa 5.000 – 7.000 °C. Diese in der Erde gespeicherte Wärme ist nach menschlichen Maßstäben unerschöpflich.

Etwa 30% des an die Erdoberfläche steigenden Energiestroms der Wärmeenergie aus dem Erdinneren kommen aus dem heißen Erdkern selbst. 70% entstehen durch den ständigen Zerfall natürlicher radioaktiver Elemente in Erdmantel und Erdkruste.

Man unterscheidet, je nachdem, wie tief man in die Erdkruste bohrt, zwei Arten der Geothermie: Oberflächennahe Geothermie und Tiefe Geothermie.

Die Oberflächennahe Geothermie nutzt Bohrungen bis ca. 400 Meter Tiefe und Temperaturen bis 25 °C für das Beheizen und Kühlen von Gebäuden, technischen Anlagen oder Infrastruktureinrichtungen. Die Wärme wird also aus dem oberflächennahen Untergrund gewonnen. Dabei wird zunächst meist ein Wärmetauscher eingesetzt. Das bedeutet, Wasser oder eine Wärmeträgerflüssigkeit zirkuliert in einem geschlossenen Rohrsystem im Untergrund und nimmt die Wärme aus dem Boden auf. Diese Wärme wird an der Oberfläche an die Wärmepumpe abgegeben und durch sie auf das zum Heizen notwendige Temperaturniveau gebracht. Anwendungen der Oberflächennahen Geothermie sind Erdkollektoren, Erdwärmesonden oder

Bei der Tiefen Geothermie unterscheidet man hydrothermale und petrothermale Systeme. Hydrothermale Systeme bohren wasserführenden Schichten im Untergrund an und nutzen dieses Thermalwasser zur Energiegewinnung. Im Gegensatz dazu nutzen petrothermalen Systeme das heiße Tiefengestein, welches im Wesentlichen frei von zirkulierenden Thermalwässern ist.

Bei der Nutzung von Thermalwasser (hydrothermale Nutzung) kann die Energie primär als Wärmeenergie, z.B. Fernwärme genutzt werden, oder aber auch zur Stromproduktion.

Vorteile der Geothermie: landschaftsschonend, CO₂ neutral, nach menschlichem Ermessen unerschöpflich und preisgünstig.  Es gibt Studien, wonach man Deutschland mit Hilfe der Geothermie für ca. 10.000 Jahre komplett mit Strom und Wärme versorgen könnte.