To rada, izmantojot kustīga ūdens spēku, parasti no strautiem, upēm vai ezeriem, lai grieztu turbīnas, kas aktivizē elektriskos ģeneratorus.
Šī enerģija tiek plaši izmantota visā pasaulē liela mēroga enerģijas ražošanai.

Rezervuāra (vai uzkrāšanas) hidroelektrostacijas :
Šie augi ir aprīkoti ar aizsprostu un rezervuāru ūdens uzglabāšanai. Ūdens tiek izvadīts no rezervuāra caur pildspalvām, lai pagrieztu turbīnas un ražotu elektrību. Rezervuāru elektrostacijas var būt lielas un parasti tām ir liela ūdens uzglabāšanas jauda, kas ļauj tām regulēt elektroenerģijas ražošanu atbilstoši pieprasījumam.

Upju hidroelektrostacijas :
Atšķirībā no rezervuāru elektrostacijām, upju elektrostacijām nav aizsprostu vai rezervuāru. Viņi vienkārši izmanto strautu vai upju dabisko plūsmu, lai pagrieztu turbīnas un ražotu elektrību. Šīs stacijas parasti ir mazākas un to elektroenerģijas ražošanā ir atkarīgi no hidroloģiskajiem apstākļiem.

Hidroakumulācijas elektrostacijas :
Sūknēšanas elektrostacijas ir paredzētas enerģijas uzglabāšanai, izmantojot divas tvertnes, augšējo tvertni un apakšējo tvertni. Zema elektroenerģijas pieprasījuma periodos ūdens tiek sūknēts no apakšējā rezervuāra uz augšējo rezervuāru, lai uzglabātu potenciālo enerģiju. Kad elektroenerģijas pieprasījums ir liels, no augšējās tvertnes tiek atbrīvots ūdens, lai grieztu turbīnas un ražotu elektrību.

Mikro hidroelektrostacijas :
Mikro hidroelektrostacijas ir mazas hidroelektrostacijas, kuru jauda parasti ir mazāka par 100 kW. Tos var uzstādīt uz maziem strautiem vai upēm, bieži vien vietējiem mērķiem, piemēram, elektroenerģijas piegādei attālām kopienām vai rūpnieciskām vietām.

Mini-hidroelektrostacijas :
Mini-hidroelektrostacijām ir nedaudz lielāka ģenerācijas jauda nekā mikroelektrostacijām, parasti līdz dažiem megavatiem. Tos bieži izmanto, lai darbinātu mazas pilsētas, nozares vai attālus lauku rajonus.

Spēkstacijas, kas baro ar gravitāciju, izmanto ūdens plūsmu un līmeņa atšķirību. Tos var klasificēt pēc turbīnas plūsmas un galvas augstuma. Ir trīs veidu ar gravitāciju barotas elektrostacijas (uzskaitītas šeit svarīguma secībā hidroenerģijas kombinācijā) :

- Upju elektrostacijas izmanto upes tecējumu un nodrošina pamatslodzes enerģiju, kas saražota "upes notece" un nekavējoties ievadīta tīklā. Tie prasa vienkāršu attīstību, kas ir daudz lētāka nekā augstākas elektrostacijas : mazas novirzīšanas struktūras, mazi aizsprosti, ko izmanto, lai novirzītu pieejamo plūsmu no upes uz spēkstaciju, iespējams, neliels rezervuārs, kad upes plūsma ir pārāk zema (iztukšošanas konstante(2) mazāk nekā 2 stundas). Tie parasti sastāv no ūdens ieplūdes, tuneļa vai kanāla, kam seko penstock un hidroelektrostacija, kas atrodas upes krastā. Zema spiediena kritums[3] tunelī vai kanālā ļauj ūdenim iegūt augstumu attiecībā pret upi un tādējādi iegūt potenciālo enerģiju;
- bloķēt elektrostacijas lielās upēs ar salīdzinoši stāvu nogāzi, piemēram, Reinā vai Ronā, aizsprosti uz upes vai kanālā, kas paralēli upei, rada virkni dekametrisko ūdenskritumu, kas netraucē ieleju kopumā, pateicoties dambjiem, kas paralēli upei. Hidroelektrostacijas, kas novietotas dambju pakājē, turbīnu upes ūdeni. Rūpīga starp diviem aizsprostiem uzkrātā ūdens apsaimniekošana ļauj nodrošināt maksimālo enerģiju papildus pamatslodzei;
- ezera elektrostacijas (vai augstas galvas elektrostacijas) ir saistītas arī ar dambja izveidotu ūdenskrātuvi. To lielais rezervuārs (iztukšošanas konstante vairāk nekā 200 stundas) ļauj sezonāli uzglabāt ūdeni un modulēt elektroenerģijas ražošanu : ezeru elektrostacijas tiek izsauktas visaugstākā patēriņa stundās un ļauj reaģēt uz maksimumiem. Francijā to ir daudz. Iekārta var atrasties dambja pakājē vai daudz zemāk. Šajā gadījumā ūdens tiek pārnests caur tuneļiem, kas atbild par ezeru, uz elektrostacijas ieeju.

Hidroakumulācijas stacijām ir divi baseini, no kuriem augšējais baseins (piemēram, ezers lielā augstumā) un apakšējais baseins (piemēram, mākslīgais rezervuārs) atrodas atgriezeniska ierīce, kas var darboties kā hidrauliskās daļas sūknis vai turbīna un elektriskās daļas motors vai ģenerators.

Ūdens augšējā baseinā tiek turbīnts periodos, kad ir liels pieprasījums ražot elektroenerģiju. Tad šis ūdens tiek sūknēts no apakšējā baseina uz augšējo baseinu periodos, kad enerģija ir lēta, un tā tālāk. Netiek uzskatīts, ka šīs stacijas ražo enerģiju no atjaunojamiem avotiem, jo tās patērē elektroenerģiju, lai piegādātu turbīnu ūdeni.
Tās ir enerģijas uzglabāšanas iekārtas.
Tās bieži iejaucas īstermiņa intervencē pēc tīkla pieprasījuma un kā galējo līdzekli (pēc citām hidroelektrostacijām) ilgākai intervencei, jo īpaši sakarā ar atceļamā ūdens izmaksām. Efektivitāte starp saražoto enerģiju un patērēto enerģiju ir no 70 % līdz 80 %.
Darbība ir rentabla, ja elektroenerģijas cenu atšķirība starp zema pieprasījuma periodiem (pērkot zemu izmaksu elektroenerģiju) un pīķa periodiem (elektroenerģijas pārdošana par augstām cenām) ir ievērojama.

Hidroelektrostacijas sastāv no 2 galvenajām vienībām :

- rezervuārs vai ūdens ņemšanas vieta (upju elektrostaciju gadījumā), kas ļauj izveidot ūdenskritumu, parasti ar uzglabāšanas tvertni, lai elektrostacija turpinātu darboties pat zema ūdens līmeņa periodos.

- Var izmantot izraktu novirzīšanas kanālu, lai novirzītu lieko ūdeni, kas sāniski nonāk aizsprosta dīķī. Noplūde ļauj upes plūdiem iziet bez briesmām konstrukcijām;
Elektrostacija, ko sauc arī par rūpnīcu, kas ļauj ūdenskritumu izmantot turbīnu vadīšanai un pēc tam ģeneratora vadīšanai.

Visbiežākie ir dambji, kas izgatavoti no zemes uzbēruma vai ripas, kas iegūti karjeros ar spridzināšanu. Hidroizolācija ir centrālā (māla vai bitumena betons) vai augšējā virsma (cementa betons vai bitumena betons). Šāda veida aizsprosti pielāgojas visdažādākajām ģeoloģijām;
gravitācijas dambji, kas būvēti vispirms mūrī, pēc tam betonā un nesen betonā, kas saspiests ar BCR veltni), kas ļauj ievērojami ietaupīt laiku un naudu. Pamatakmenim jābūt labas kvalitātes;
betona arkveida dambji, kas pielāgoti salīdzinoši šaurām ielejām un kuru krasti ir izgatavoti no labas kvalitātes klints. To formu smalkums ļauj samazināt betona daudzumu un veidot ekonomiskus aizsprostus;
Vairāku arku un stiprinājumu dambji vairs netiek būvēti. BCR gravitācijas dambji tos aizstāj.

Iekārtas ir aprīkotas ar turbīnām, kas pārveido ūdens plūsmas enerģiju mehāniskā rotācijā, lai vadītu ģeneratorus.

Izmantotās turbīnas tips ir atkarīgs no ūdenskrituma augstuma :
- ļoti zemam galvas augstumam (no 1 līdz 30 metriem) var izmantot spuldžu turbīnas;
- zemiem galvas nogruvumiem (5 līdz 50 metri) un augstiem plūsmas ātrumiem priekšroka tiek dota Kaplan turbīnai : tās asmeņi ir vadāmi, kas ļauj pielāgot turbīnas jaudu galvas augstumam, vienlaikus saglabājot labu efektivitāti;
- Francis turbīnu izmanto vidējām galvām (40 līdz 600 metri) un vidējai plūsmai. Ūdens nonāk caur asmeņu perifēriju un tiek izvadīts to centrā;
- Pelton turbīna ir piemērota lieliem kritieniem (200 līdz 1 800 metri) un zemai plūsmai. Tas saņem ūdeni ar ļoti augstu spiedienu, izmantojot inžektoru (ūdens dinamiskā ietekme uz spaini).

Mazām hidroelektrostacijām zemu izmaksu (un mazāk efektīvas) turbīnas un vienkāršas koncepci

Mini pci

nokrist no PCI 2.2 paredzēts integrēt Portatīvie datori Varianti 2.34 PCI, kas pastāv divos variantos: -32-bitu kopnes, 33 MHz (133 MB/s maksimālā joslas) 1 (visbiežāk); -autobusu 64 bitiem 66 MHz (528 MB/s maksimālā joslas) 1, izmantot dažas profesionālās motherboards un serveros (tie ir divreiz garumu) PCI 2.2 32 bitu kopni);

jas atvieglo mazu vienību uzstādīšanu.

Ražošanas rentabilitāte un paredzamība

Dambju būvniecību raksturo ieguldījumi, kas ir vēl augstāki kritiena augstums un plašāka ieleja.
Šie kapitālizdevumi ievērojami atšķiras atkarībā no attīstības īpatnībām un papildu izdevumiem, kas saistīti ar sociāliem un vides ierobežojumiem, jo īpaši no ekspropriētās zemes izmaksām.
Ekonomiskās priekšrocības, kas saistītas ar elektroenerģijas ražošanas modulācijas jaudu, ļauj šos ieguldījumus padarīt rentablus, jo ūdens resurss ir bez maksas un tiek samazinātas uzturēšanas izmaksas.

Hidroenerģija ļauj apmierināt elektroenerģijas ražošanas pielāgošanas vajadzības, jo īpaši, uzglabājot ūdeni lielos rezervuāros, izmantojot aizsprostus vai dambjus.
Tomēr hidroenerģijas ražošanas gada svārstības ir ievērojamas. Tie galvenokārt ir saistīti ar nokrišņiem. Ražošana var palielināties par 15 % gados, kad ūdens resursi ir lieli, un samazināties par 30 % liela sausuma gados.

Hidroenerģija dažreiz tiek kritizēta par iedzīvotāju pārvietošanās izraisīšanu, un upes un strauti ir priviliģētas vietas, kur ierīkot mājokļus.
Piemēram, Trīs aizu dambis Ķīnā ir pārvietojis gandrīz divus miljonus cilvēku. Pārveidotas ūdens regulēšanas dēļ ekosistēmas augšpus aizsprostiem un lejpus aizsprostiem var tikt traucētas (tostarp ūdensdzīvnieku sugu migrācija), lai gan ir uzstādītas tādas ierīces kā zivju ceļi.

Hidroelektroenerģijas mērīšana

Hidroelektrostacijas jaudu var aprēķināt pēc šādas formulas :

P = Q.ρ.H.g.r

Ar :

• P : jauda (izteikta W)
  


• Q : vidējā plūsma, ko mēra kubikmetros sekundē
  


• ρ : ūdens blīvums, t.i., 1 000 kg/m3
  


• H : kritiena augstums metros
  


• g : gravitācijas konstante, t.i., gandrīz 9,8 (m/s2)
  


• A : Iekārtas efektivitāte (no 0,6 līdz 0,9)
  

Visā pasaulē :

hidroenerģija 2018. gadā veidoja gandrīz 15,8 % no pasaules elektroenerģijas ražošanas apjoma (gadā saražojot aptuveni 4 193 TWh);
ducis valstu, tostarp četras Eiropā, vairāk nekā pusi elektroenerģijas saražo, izmantojot hidroenerģiju. Norvēģija ir līdere, tai seko Brazīlija, Kolumbija, Islande, Venecuēla, Kanāda, Austrija, Jaunzēlande un Šveice.