Artigo principal: Moinho de água
Europa greco-romana
A tecnologia da roda d'água já era conhecida há muito tempo, mas só foi utilizada em larga escala na Idade Média, quando uma escassez aguda de mão-de-obra fez com que máquinas como a roda d'água se tornassem rentáveis. Entretanto, as rodas d'água na Roma antiga e na China antiga encontraram muitos usos práticos em moinhos de força para moer grãos e outras substâncias. Os romanos usavam rodas hidráulicas fixas e flutuantes e introduziram a energia hidráulica em outros países do Império Romano. Os romanos eram conhecidos por usar rodas d'água extensivamente em projetos de mineração, com enormes rodas d'água da era romana encontradas em lugares como a Espanha moderna. No século I a.C., a epigramática grega Antipater de Salônica foi a primeira a fazer referência à roda d'água.
China Antiga
Pelo menos no século I d.C., os chineses da Dinastia Han Oriental começaram a usar rodas d'água para triturar grãos em moinhos e para alimentar o fole de pistão na forja de minério de ferro em ferro fundido.
No texto conhecido como o Xin Lun escrito por Huan Tan por volta de 20 d.C. (durante a usurpação de Wang Mang), ele afirma que o lendário rei mitológico conhecido como Fu Xi foi o responsável pelo pilão e argamassa, que evoluiu para o martelo basculante e depois para o dispositivo de martelo de tropeçar (ver martelo de tropeçar). Embora o autor fale do mitológico Fu Xi, uma passagem de sua escrita dá a dica de que a roda d'água estava em uso difundido no século I d.C. na China.
No ano 31 d.C., o engenheiro e prefeito de Nanyang, Du Shi, aplicou um uso complexo da roda d'água e maquinaria para alimentar o fole do alto-forno a fim de criar ferro fundido. As rodas d'água na China encontraram usos práticos como este, bem como usos extraordinários. O inventor Zhang Heng (78-139) foi o primeiro na história a aplicar a força motriz na rotação do instrumento astronômico de uma esfera armilar, através do uso de uma roda d'água. O engenheiro mecânico Ma Jun (200-265) uma vez usou uma roda d'água para energizar e operar um grande teatro de fantoches mecânico para o Imperador Ming de Wei.
Europa Medieval e Moderna
Os mosteiros cistercienses, em particular, fizeram uso extensivo de rodas d'água para alimentar moinhos de muitos tipos. Um exemplo precoce de uma roda d'água muito grande ainda está presente no início do século XIII, o Real Monasterio de Nuestra Señora de Rueda, um mosteiro cisterciense na região de Aragão, na Espanha. Sem dúvida, os moinhos de grão (para milho) eram os mais comuns, mas também havia serrarias, moinhos de enchimento e moinhos para cumprir muitas outras tarefas de trabalho intensivo. A roda d'água permaneceu competitiva com o motor a vapor até a Revolução Industrial.
A principal dificuldade das rodas d'água era sua inseparabilidade da água. Isto significava que os moinhos freqüentemente precisavam ser localizados longe dos centros populacionais e longe dos recursos naturais. Os moinhos de água ainda estavam em uso comercial até o século XX, no entanto.
As rodas d'água Overshot & pitchback são adequadas onde há um pequeno riacho com uma diferença de altura de mais de 2 metros, muitas vezes em associação com um pequeno reservatório. Rodas de peito e de fundo podem ser usadas em rios ou grandes vazões de volume com grandes reservatórios.
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Roda d'água com motor a jato de água
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A roda d'água mais poderosa construída no Reino Unido foi a roda d'água de 100 cv do Quarry Bank Waterwheel, perto de Manchester. Com um projeto de alta potência, foi reformada em 1904 e substituída por várias turbinas. Agora foi restaurada e é um museu aberto ao público.
As modernas barragens hidroelétricas podem ser vistas como os descendentes da roda d'água, pois também elas aproveitam o movimento de descida da água para girar uma roda.
