See tekitatakse, kasutades liikuva vee jõudu, tavaliselt ojadest, jõgedest või järvedest, elektrigeneraatoreid aktiveerivate turbiinide spinnimiseks.
Seda energiat kasutatakse laialdaselt kogu maailmas suuremahuliseks elektritootmiseks.

Veehoidla (või tõkestus) hüdroelektrijaamad :
Need taimed on varustatud tammiga ja veehoidlaga vee hoidmiseks. Vesi vabaneb reservuaarist penstockide kaudu, et keerata turbiine ja toota elektrit. Reservuaari elektrijaamad võivad olla suured ja neil on tavaliselt suur veehoidla, mis võimaldab neil reguleerida elektritootmist vastavalt nõudlusele.

Pärivoolu hüdroelektrijaamad :
Erinevalt veehoidlate elektrijaamadest ei ole jõevoolu elektrijaamadel tamme ega veehoidlaid. Nad lihtsalt kasutavad ojade või jõgede loomulikku voolu turbiinide pööramiseks ja elektri tootmiseks. Need jaamad on üldiselt väiksemad ja sõltuvad elektritootmisel hüdroloogilistest tingimustest.

Pumpelektrijaamad :
Pumbatud elektrijaamad on ette nähtud energia salvestamiseks kahe paagi, ülemise paagi ja alumise paagi abil. Madala elektrinõudluse perioodidel pumbatakse vett alumisest reservuaarist ülemisse reservuaari, et salvestada potentsiaalset energiat. Kui elektrinõudlus on suur, vabaneb ülemisest paagist vesi turbiinide keerutamiseks ja elektri tootmiseks.

Mikrohüdroelektrijaamad :
Mikrohüdroelektrijaamad on väikesed hüdroelektrijaamad, mille võimsus on tavaliselt alla 100 kW. Neid saab paigaldada väikestele ojadele või jõgedele, sageli kohalikel eesmärkidel, näiteks kaugete kogukondade või tööstuspiirkondade elektriga varustamiseks.

Minihüdroseadmed :
Minihüdrojaamadel on veidi suurem tootmisvõimsus kui mikroelektrijaamadel, tavaliselt kuni paar megavatti. Neid kasutatakse sageli väikelinnade, tööstusharude või kaugete maapiirkondade toitmiseks.

Gravitatsioonil töötavad elektrijaamad kasutavad ära veevoolu ja taseme erinevust. Neid võib klassifitseerida turbiini voolu ja nende pea kõrguse järgi. Gravitatsioonitoitel töötavaid elektrijaamu on kolme tüüpi (loetletud siin tähtsuse järjekorras hüdroenergia kombinatsioonis) :

- Jõevoolu elektrijaamad kasutavad jõe voolu ja annavad baaskoormusenergiat, mis on toodetud "jõevoolu" ja süstitakse kohe võrku. Need nõuavad lihtsaid arendusi, mis on palju odavamad kui kõrgemad elektrijaamad : väikesed ümbersuunamisrajatised, väikesed tammid, mida kasutatakse jõest elektrijaama saadaoleva voolu suunamiseks, võib-olla väike veehoidla, kui jõe vooluhulk on liiga väike (tühjenduskonstant(2) vähem kui 2 tundi). Tavaliselt koosnevad need veehaardest, tunnelist või kanalist, millele järgneb jõe kaldal asuv penstock ja hüdroelektrijaam. Madalrõhu langus(3) tunnelis või kanalis võimaldab veel jõe suhtes kõrgust suurendada ja seega potentsiaalset energiat omandada;
- lukustada elektrijaamad suurtes suhteliselt järsu kaldega jõgedes, nagu Rein või Rhone, jõe tammid või jõega paralleelsel kanalil põhjustavad rea dekameetrilisi jugasid, mis ei häiri orgu tervikuna tänu jõega paralleelsetele tammidele. Tammide jalamile paigutatud hüdroelektrijaamad turbiineerivad jõe vett. Kahe tammi vahel hoitava vee hoolikas majandamine võimaldab lisaks baaskoormusele anda ka tippenergiat;
- järveelektrijaamad (või kõrge peaga elektrijaamad) on seotud ka tammi tekitatud veehoidlaga. Nende suur veehoidla (tühjenduskonstant üle 200 tunni) võimaldab hooajalist veesalvestust ja elektritootmise moduleerimist : järve elektrijaamu kutsutakse suurima tarbimise tundidel ja need võimaldavad reageerida tippudele. Prantsusmaal on neid palju. Tehas võib asuda tammi jalamil või palju madalamal. Sellisel juhul kantakse vesi järve eest vastutavate tunnelite kaudu elektrijaama sissepääsu juurde.

Pump-energiaülekandejaamadel on kaks basseini, ülemine bassein (nt kõrgmäestikujärv) ja alumine bassein (nt tehisreservuaar), mille vahele on paigutatud pööratav seade, mis võib toimida hüdraulilise osa pumba või turbiinina ja elektrilise osa mootori või generaatorina.

Ülemise basseini vesi turbiineeritakse suure nõudlusega perioodidel elektri tootmiseks. Seejärel pumbatakse see vesi alumisest basseinist ülemisse basseini perioodidel, mil energia on odav jne. Arvatakse, et need jaamad ei tooda energiat taastuvatest energiaallikatest, sest nad tarbivad elektrit turbiinivee tootmiseks.
Need on energiasalvestusseadmed.
Sageli sekkuvad nad lühiajaliste sekkumiste korral võrgu taotlusel ja viimase abinõuna (pärast teisi hüdroelektrijaamu) pikemate sekkumiste korral, eelkõige tõstetava vee maksumuse tõttu. Toodetud energia ja tarbitud energia efektiivsus on suurusjärgus 70–80%.
Toiming on kasumlik, kui elektrihindade erinevus tipptundideta (odava elektri ostmine) ja tipptundide (kõrge hinnaga elektri müük) vahel on märkimisväärne.

Hüdroelektrijaamad koosnevad 2 põhiseadmest :

- veehoidla või veevõtuava (jõevoolu elektrijaamade puhul), mis võimaldab luua juga, tavaliselt koos mahutiga, nii et elektrijaam jätkab tööd ka vähese vee perioodidel.

- Kaevatud diversioonikanalit saab kasutada külgsuunas tammi tiiki saabuva liigvee suunamiseks. Spillway võimaldab jõe üleujutustel läbida ehitisi ohustamata;
elektrijaam, mida nimetatakse ka tehaseks, mis võimaldab juga kasutada turbiinide juhtimiseks ja seejärel generaatori juhtimiseks.

Kõige sagedasemad on tammid, mis on valmistatud muldkehast või ripprauast, mis on saadud karjäärides lõhkamise teel. Hüdroisolatsioon on tsentraalne (savi või bituumenbetoon) või ülesvoolu pinnal (tsementbetoon või bituumenbetoon). Seda tüüpi tammid kohanevad väga erinevate geoloogiatega;
gravitatsiooni tammid, mis on ehitatud kõigepealt müüritises, seejärel betoonis ja hiljuti BCR-rulliga tihendatud betoonis), mis võimaldab märkimisväärselt säästa aega ja raha. Vundamendikivi peab olema hea kvaliteediga;
betoonist kaarjad tammid, mis on kohandatud suhteliselt kitsastele orgudele ja mille kaldad on valmistatud kvaliteetsest kivist. Nende kuju peenus võimaldab vähendada betooni kogust ja ehitada ökonoomseid tamme;
Mitme kaarega ja buttressi tamme enam ei ehitata. BCR gravitatsiooni tammid asendavad neid.

Tehased on varustatud turbiinidega, mis muudavad veevoolu energia mehaaniliseks pöörlemiseks, et juhtida generaatoreid.

Kasutatava turbiini tüüp sõltub juga kõrgusest :
- väga madalatel peakõrgustel (1–30 meetrit) võib kasutada pirnturbiine;
- madalate peade (5–50 meetrit) ja suurte voolukiiruste puhul eelistatakse Kaplani turbiini : selle labad on juhitavad, mis võimaldab turbiini võimsust reguleerida pea kõrgusele, säilitades samal ajal hea efektiivsuse;
- Francise turbiini kasutatakse keskmiste peade (40–600 meetrit) ja keskmise voolu jaoks. Vesi siseneb läbi labade perifeeria ja juhitakse nende keskele;
- Peltoni turbiin sobib suurte kukkumiste (200–1,800 meetrit) ja väikese voolu jaoks. See saab vett väga kõrge rõhu all injektori kaudu (vee dünaamiline mõju ämbrile).

Väikeste hüdroelektrijaamade puhul hõlbustavad väikeste üksuste paigaldamist odavad (ja vähem tõhusad) turbiinid ja lihtsad kontseptsioonid.

Tootmise kulutasuvus ja prognoositavus

Tammide ehitamist iseloomustavad investeeringud, mis on seda kõrgemad, mida kõrgem on langemise kõrgus ja mida laiem on org.
Need kapitalikulud erinevad suuresti sõltuvalt arenduse omadustest ning sotsiaalsete ja keskkonnaalaste piirangutega seotud lisakuludest, eelkõige sundvõõrandatud maa maksumusest.
Elektritootmise võimsuse ümbersuunamisega seotud majanduslikud eelised võimaldavad muuta need investeeringud kasumlikuks, sest veevarud on tasuta ja hoolduskulud vähenevad.

Hüdroenergia võimaldab rahuldada elektritootmise kohandamise vajadusi, eelkõige hoides tammide või tammide abil vett suurtes veehoidlates.
Hüdroenergia tootmise aastased kõikumised on siiski märkimisväärsed. Need on peamiselt seotud sademetega. Tootmine võib suureneda 15% aastatel, mil veevarud on suured, ja väheneda 30% suure põua aastatel.

Hüdroenergiat kritiseeritakse mõnikord elanikkonna ümberasustamise põhjustamise eest, kusjuures jõed ja ojad on privilegeeritud kohad eluasemete rajamiseks.
Näiteks Hiinas asuv Kolme kuru tamm on ümber asunud ligi kaks miljonit inimest. Muudetud veeregulatsiooni tõttu võivad tammidest üles- ja allavoolu asuvad ökosüsteemid olla häiritud (sealhulgas veeliikide ränne), kuigi paigaldatud on sellised seadmed nagu kalateed.

Hüdroenergia mõõtmine

Hüdroelektrijaama võimsust saab arvutada järgmise valemi abil :

P = Q.ρ.H.g.r

Koos :

• P : võimsus (väljendatud W-des)
  


• Q : keskmine vooluhulk mõõdetuna kuupmeetrites sekundis
  


• ρ : vee tihedus, s.o 1 000 kg/m3
  


• H : kukkumiskõrgus meetrites
  


• g : gravitatsioonikonstant, st peaaegu 9,8 (m/s2)
  


• V : Taimede efektiivsus (vahemikus 0,6 kuni 0,9)
  

Ülemaailmne :

hüdroenergia moodustas 2018. aastal peaaegu 15,8% ülemaailmsest elektritoodangust (aastane toodang oli ligikaudu 4 193 TWh);
tosin riiki, sealhulgas neli Euroopas, toodavad üle poole oma elektrist hüdroenergiast. Esirinnas on Norra, kellele järgnevad Brasiilia, Colombia, Island, Venezuela, Kanada, Austria, Uus-Meremaa ja Šveits.