Ол, әдетте, ағындардан, өзендерден немесе көлдерден, электр генераторларын белсендіретін турбиналарды айналдыру үшін қозғалмалы су күшін пайдалану арқылы түзіледі.
Бұл энергия бүкіл әлемде ауқымды электр энергиясын өндіру үшін кеңінен қолданылады.

Суқоймалық (немесе су өткізбейтін) СЭС :
Бұл зауыттар суды сақтауға арналған бөгетпен және су қоймасымен жабдықталған. Су қоймасынан турбиналарды бұрып, электр энергиясын алу үшін пенстоктар арқылы су бөлінеді. Резервуарлық электр станциялары көлемі жағынан үлкен болуы мүмкін және әдетте үлкен су сақтау сыйымдылығына ие болуы мүмкін, бұл оларға сұранысқа сәйкес электр энергиясын өндіруді реттеуге мүмкіндік береді.

Өзен су электр стансаларының ағысы :
Суқоймалық электр стансаларына қарағанда, ағынды электр стансаларында бөгеттер де, су қоймалары да болмайды. Олар турбиналарды бұрып, электр энергиясын өндіру үшін ағындардың немесе өзендердің табиғи ағынын пайдаланады. Бұл зауыттар, әдетте, көлемі жағынан аз және олардың электр энергиясын өндірудің гидрологиялық жағдайларына байланысты.

Айдалатын сақтау ГЭС-і :
Айдалатын сақтау электр станциялары екі резервуарды, жоғарғы резервуарды және төменгі резервуарды пайдалана отырып, энергияны сақтауға арналған. Электр энергиясына сұраныстың төмен болған кезеңдерінде әлеуетті энергияны сақтау үшін төменгі су қоймасынан жоғарғы су қоймасына су айдалады. Электр энергиясына сұраныс жоғары болған кезде турбиналарды айналдыру және электр энергиясын өндіру үшін жоғарғы резервуардан су бөлінеді.

Шағын гидроэнергетикалық қондырғылар :
Шағын ГЭС - жалпы қуаты 100 кВт-тан кем шағын гидроқондырғылар. Оларды шағын бұлақтарда немесе өзендерде, көбінесе, шалғайдағы елді мекендерге немесе өнеркәсіптік алаңдарға электр энергиясын жеткізу сияқты жергілікті мақсаттарда орнатуға болады.

Шағын гидроаг- логиялық комбинат- тар :
Шағын гидростанциялар микроэлектр станцияларына қарағанда біршама жоғары генерациялау қуатына ие, әдетте бірнеше мегаваттқа дейін жетеді. Олар көбінесе шағын қалаларды, өнеркәсіп салаларын немесе шалғайдағы ауылдық жерлерді қоректендіру үшін қолданылады.

Гравитациямен қоректенетін электр станциялары су ағынын және деңгей айырмашылығын пайдаланады. Оларды турбина ағынына және олардың бас биіктігіне қарай жіктеуге болады. Ауырлық күшімен қоректенетін электр станцияларының үш түрі бар (мұнда гидроэнергетикалық қоспадағы маңызы ретімен тізілген) :

- Ағынды электр стансалары өзен ағынын пайдаланады және «өзеннің ағысы» өндірілетін және бірден желіге енгізілетін базистік энергияны қамтамасыз етеді. Олар неғұрлым жоғары электр станцияларына қарағанда әлдеқайда қымбат емес қарапайым қазбаларды талап етеді : өзеннен электр станциясына бар ағынды бұру үшін пайдаланылатын шағын бөгеттер, мүмкін өзен ағыны тым төмен болғанда (тұрақты (2) бос тұрақты(2) 2 сағаттан аз) шағын су қоймасы болуы мүмкін. Олар, әдетте, су жинағыштан, туннельден немесе каналдан, кейіннен пендоктан және өзен жағасында орналасқан СЭС-тен тұрады. Қысымның төмен түсуі (3) туннельде немесе каналда судың өзенге қатысты биіктікке көтерілуіне және осыған байланысты потенциалды энергия алуына мүмкіндік береді;
- Рейн немесе Рона сияқты салыстырмалы түрде тік еңісі бар ірі өзендердегі электр станцияларын құлыптау, өзендегі бөгеттер немесе өзенге параллель каналда өзенге параллель дикестердің арқасында аңғарды тұтастай бұзбайтын декаметриялық сарқырамалар қатарын тудырады. Бөгеттердің етегіне орналастырылған гидрозаводтар өзен суын турбиналайды. Екі бөгет арасында сақталған суды мұқият басқару базистік жүктемеден басқа ең жоғары энергиямен қамтамасыз етуге мүмкіндік береді;
- көл-электр стансалары (немесе жоғары бас электр станциялары) бөгет құрған су қоймасымен де байланысты. Олардың ірі су қоймасы (бос тұрақтысы 200 сағаттан артық) маусымдық суды сақтауға және электр энергиясын өндіруді модуляциялауға мүмкіндік береді : көл электр станциялары ең көп тұтынылатын сағаттарда шақырылады және шыңдарға тойтарыс беруге мүмкіндік береді. Олардың көбі Францияда бар. Өсімдік бөгеттің етегінде немесе әлдеқайда төмен орналасуы мүмкін. Бұл жағдайда су көлді басқаратын туннельдер арқылы электр станциясының кіре берісіне ауысады.

Айдалатын энергия беру станцияларында екі бассейн, жоғарғы бассейн (мысалы, биік таулы көл) және төменгі бассейн (мысалы, жасанды су қоймасы) болады, олардың арасында гидробүршік үшін сорғы немесе турбина ретінде және электр бөлігі үшін мотор немесе кезектесіп жұмыс істей алатын қайтымды құрылғы орналасады.

Жоғарғы бассейндегі су электр энергиясын өндіруге үлкен сұраныс кезеңдері кезінде турбиналанады. Содан кейін бұл су төменгі бассейннен жоғарғы алапқа энергия арзан, т.б. кезеңдерде айдалады. Бұл зауыттар турбиналық суды тарту үшін электр энергиясын тұтынатындықтан, жаңартылатын көздерден энергия өндіру болып саналмайды.
Бұл энергия сақтау қоймалары.
Олар қысқа мерзiмдi iс-шараларға желiнiң өтiнiшi бойынша және неғұрлым ұзақ iс-шаралар өткiзу үшiн соңғы шара ретiнде (басқа СЭС-терден кейiн) жиi араласады, атап айтқанда, су алу құнына байланысты. Өндірілетін энергия мен тұтынылатын энергия арасындағы тиімділік 70%-дан 80%-ға дейінгі тәртіппен.
Операция электр энергиясына бағаның шыңнан тыс кезеңдер (арзан электр энергиясын сатып алу) мен ең жоғары кезеңдер (жоғары бағаланған электр энергиясын сату) арасындағы айырмашылық елеулі болған кезде тиімді.

Гидроэнергетика 2 негізгі бірліктен құралған :

- сарқырама жасауға мүмкiндiк беретiн су қоймасы немесе су жинағыш (өзен электр станцияларының ағысы жағдайында), әдетте, электр станциясының жұмысын жалғастыратындай, тiптi суы аз кезеңдерiнде де сақтайтын резервуары бар.

- Бөгет тоғанына кейіннен келетін артық суды бұру үшін қазылған бұру арнасын пайдалануға болады. Суағар өзен суларының құрылыстарға қауіп төндірмей өтуіне мүмкіндік береді;
зауыт деп те аталатын электр стансасы, ол сарқыраманы турбиналарды басқару үшін пайдалануға, содан кейін кезектесіп жүруге мүмкіндік береді.

Әзірге жер жағалауынан жасалған бөгеттер немесе жару арқылы карьерлерде алынған рипраптар жиі кездеседі. Су өткізбейтін орталық (сазды немесе битумды бетон) немесе үстіңгі ағыс бетінде (цемент бетон немесе битумды бетон) болады. Бөгеттің бұл түрі геологияның алуан түрлілігіне бейімделеді;
алдымен қалау кезінде, содан кейін бетонмен және соңғы кездері БКР роликпен тығыздалған бетонмен салынған ауырлық бөгеттері) бұл уақыт пен ақшаны айтарлықтай үнемдеуге мүмкіндік береді. Іргетас тау жынысы сапалы болуы керек;
бетон аркалы бөгеттер салыстырмалы түрде тар аңғарларға бейімделген және жағалаулары жақсы сапалы тау жынысынан жасалған. Олардың пішіндерінің күлкілілігі бетон мөлшерін азайтуға және үнемді бөгеттер салуға мүмкіндік береді;
көп аркалы және бутс бөгеттері енді салынбаған. БКР ауырлық күшінің бөгеттері оларды алмастырады.

Қондырғылар кезектесіп жүру мақсатында су ағынының энергиясын механикалық айналуға айналдыратын турбиналармен жабдықталады.

Қолданылатын турбина түрі сарқыраманың биіктігіне байланысты :
- бастың өте төмен биіктігі үшін (1— 30 метр) бадана турбиналарын пайдалануға болады;
- төмен құлдыраулар (5—50 метр) және ағынның жоғары қарқыны үшін Каплан турбинасы артықшылыққа ие : оның қалақтары рульді, бұл жақсы тиімділікті сақтай отырып, турбинаның қуатын бас биіктігіне дейін реттеуге мүмкіндік береді;
- Франциск турбинасы орта бас (40 — 600 метр) және орташа ағын үшін қолданылады. Су қалақшалардың шеткі жақтары арқылы еніп, олардың ортасына ағызылады;
- Пелтон турбинасы биік құлауларға (200 — 1800 метр) және төмен ағынға жарамды. Ол суды өте жоғары қысыммен форсунка арқылы алады (судың шелекке динамикалық әсері).

Шағын ГЭС үшін аз шығынды (және тиімділігі төмен) турбиналар және қарапайым ұғымдар шағын агрегаттарды орнатуға ықпал етеді.

Өндірістің үнемділігі мен болжамдылығы

Бөгеттердің құрылысы құлау биіктігі мен аңғары неғұрлым кеңірек болатын инвестициялармен сипатталады.
Бұл күрделi шығындар құрылыстың ерекшелiктерiне және әлеуметтiк және экологиялық шектеулерге, атап айтқанда экспроприацияланған жердiң құнына байланысты қосымша шығыстарға байланысты елеулi түрде ерекшелiнедi.
Электр энергиясын өндiрудiң модульдiк қуаттарымен байланысты экономикалық артықшылықтар бұл инвестицияларды тиiмдi етуге мүмкiндiк бередi, өйткенi су ресурстары тегiн жұмыс iстеуде және техникалық қызмет көрсетуге арналған шығыстар азайтылады.

Гидроэнергетика электр энергиясын өндiрудi реттеу қажеттiлiктерiн қанағаттандыруға мүмкiндiк жасайды, атап айтқанда, суды iрi су қоймаларында бөгеттер немесе диктар арқылы сақтау жолымен.
Алайда гидроэнергетика өндірісінің жыл сайынғы ауытқуы айтарлықтай. Олар негізінен жауын-шашынмен байланысты. Үлкен құрғақшылық жылдарында су ресурстары жоғары және 30%-ға төмендеген жылдары өндіріс көлемі 15%-ға өсуі мүмкін.

Гидроэнергетика кейде халықтың ығысуына себепші болғаны үшін сынға ұшырайды, бұл ретте өзендер мен жылғалар тұрғын үй орнату үшін артықшылықты орындар болып табылады.
Мысалы, Қытайдағы Үш шатқал бөгеті екі миллионға жуық адамды ығыстырды. Су ресурстарын реттеудiң өзгеруiне байланысты бөгеттердiң ағысы бойынша жоғары және төменгi экожүйелер (су түрлерiнiң көшi-қонын қоса алғанда) бұзылуы мүмкiн, дегенмен балық жолдары сияқты құрылғылар орнатылады.

Гидроэнергетияны өлшеу

ГЭС қуатын мына формула бойынша есептеуге болады :

P = Q.ρ.H.g.r

С :

• Р : қуат (W түрінде көрсетілген)
  


• С : орташа ағын секундына текше метрмен өлшенеді
  


• ρ : су тығыздығы, яғни 1 000 кг/м3
  


• Н : құлау биіктігі метрмен
  


• г : ауырлық күші тұрақты, яғни шамамен 9,8 (м/с2)
  


• А : Өсімдіктердің тиімділігі (0,6-дан 0,9-ға дейінгі аралықта)
  

Бүкіл әлемде :

гидроэнергетика 2018 жылы әлемдік электр энергиясын өндірудің шамамен 15,8%-ын құрады (жыл сайынғы өндіру көлемі шамамен 4193 ТВт/сағ);
ондаған ел, оның ішінде төртеуі Еуропада өз электр энергиясының жартысынан астамын гидроэнергетикадан өндіреді. Норвегия көш бастап келеді, одан кейін Бразилия, Колумбия, Исландия, Венесуэла, Канада, Австрия, Жаңа Зеландия және Швейцария.