Будь-яке тіло, підняте над Землею, володіє потенційною енергією. Це в рівній мірі відноситься і до води. Наприклад, 1 м3 води на висоті 50 м має потенційну енергією:
Еп = 9,8 Н / кг • 1000 кг • 50 м ≈ 500 000 Дж = 500 кДж.
При падінні води вниз з цієї висоти здійсниться робота A = 500кДж.
Але в природі порівняно рідко зустрічаються великі водоспади. Найчастіше русла річок мають невеликий ухил. У цих випадках для створення тиску (напору), необхідного для роботи гідравлічних двигунів, доводиться піднімати рівень води в річці штучно, за допомогою гребель. За рахунок енергії піднятої води гідравлічні двигуни можуть здійснювати механічну роботу.
Один з найпростіших і найдавніших двигунів - водяне колесо. Найбільш досконалі гідравлічні двигуни - водяні турбіни. У таких турбінах вода віддає енергію колесу, приводячи в рух лопаті турбіни. Робоче колесо турбіни пов'язане з валом електричного генератора, що дає електричний струм. На кольоровій вклейці VIII показана, схема гідроелектростанції.
Вітряні двигуни використовують енергію рухомого повітря - вітру. Енергію вітру іноді називають енергією «блакитного вугілля».
Вітер являє собою джерело дешевої енергії, але це джерело енергії володіє великим непостійністю, - в цьому його незручність.
Вітряні двигуни відомі з найдавніших часів. Сучасний досить потужний вітряної двигун зображений на малюнку 335.
Рухомі маси повітря чинять тиск на похилі площини крил вітряних двигунів і приводять їх у рух. Обертальний рух крил за допомогою системи передач передається механізмам, які виконують будь-яку роботу.
Вітряні двигуни застосовують для підйому води з колодязів, для подачі води в водонапірні башти; в радгоспах, колгоспах, на залізничних станціях - для отримання електричної енергії і т. д. Для цих цілей потужність вітряних двигунів достатня. При швидкості вітру 5 м / с вітряної двигун з діаметром колеса 12 м розвиває потужність 3300 Вт (при ККД 35%). Якщо ж швидкість вітру дорівнює 10 м / с, а діаметр колеса 30 м, то що розвивається двигуном потужність складе 110 000 Вт.
Звичайно, економічно доцільно використовувати ветродвігательние установки там, де вітри дмуть часто і сильно. Наприклад, в Поволжі, Казахстані, на Алтаї такі установки ефективно працюють 200-300 днів на рік. Зручно їх використовувати і у віддалених районах, куди не надходить енергія від електростанції, куди важко підвозити пальне, наприклад, в далеких або високогірних експедиціях.