Judantis vanduo turi daug energijos. Vos šešių colių (15 centimetrų) tekančio vandens gali nuplauti nedidelį automobilį. Vandens ratas yra ankstyvas, sėkmingas bandymas panaudoti tekančio vandens energiją ir panaudoti ją žmonėms. Vandens ratas – tai ratas su pritvirtintomis mentelėmis arba kibirais. Vanduo teka per irklas ar kaušus, todėl ratas juda ir leidžia energijai perduoti darbui.
Vandens ratai buvo naudojami tūkstantmečius. Tiesą sakant, yra įrodymų, kad jie buvo naudojami jau 4000 m. pr. Kr. Graikų rašytojas Antipatras viename savo kūrinių paminėjo vandens ratą. Vandens ratų įrodymų galima rasti visame pasaulyje, įskaitant Italiją, Indiją, Kiniją ir Ameriką. Nepriklausomai nuo to, kur jie randami, vandens ratai paprastai skirstomi į tris kategorijas: horizontalųjį ratą, perstūmimo ratą ir apatinį ratą.
Manoma, kad horizontalus ratas yra seniausia vandens rato forma. Pats ratas dažniausiai dedamas ant malūno grindų arba visur, kur jis naudojamas. Tada greitai tekančiam vandeniui leidžiama nuplauti jį, atsitrenkiant į irklas ir sukantis ratas. Besisukantis ratas vertikalia ašimi tvirtinamas prie viršutinės girnos, kuri sukasi ir šlifuoja ratą prieš nejudantį apatinį girną. Tai mažiausiai efektyvi vandens rato forma.
Apatinis vandens ratas yra efektyvesnis. Šio tipo vertikalūs ratai gali būti naudojami ten, kur kraštovaizdis lygus. Vandens jėga stumia mentes žemiau rato, todėl jis sukasi. Šio tipo rato variantas, nors kartais priskiriamas atskiram tipui, yra krūtų ratas. Naudojant šio tipo ratus, vanduo patenka į kibirus, esančius arti rato centro arba šiek tiek aukščiau.
Naudoja apie 63% vandens energijos, perkrovimo ratas yra efektyviausias vandens rato tipas. Atgalinis ratas yra vienas iš šio tipo variantų. Šis vertikalus ratas naudoja vandenį, pilantį ant rato, kad jį judėtų. Taigi, ratas ne tik juda vandens jėga, bet ir pasinaudoja gravitacijos galia. Dažnai šiems ratams pajudinti naudojamas vanduo turi būti užtvenktas arba kokiu nors būdu nukreipiamas. Nors šio tipo vandens ratas yra efektyviausias, jo konstrukcija taip pat gali daryti didžiausią poveikį aplinkai.