Ia dijana dengan menggunakan daya air bergerak, biasanya dari sungai, sungai, atau tasik, untuk memutar turbin yang mengaktifkan penjana elektrik.
Tenaga ini digunakan secara meluas di seluruh dunia untuk penjanaan kuasa berskala besar.

Takungan (atau impoundment) loji kuasa hidroelektrik :
Tumbuhan ini dilengkapi dengan empangan dan takungan untuk menyimpan air. Air dilepaskan dari takungan melalui penstock untuk menghidupkan turbin dan menjana elektrik. Loji kuasa takungan boleh bersaiz besar dan biasanya mempunyai kapasiti penyimpanan air yang besar, yang membolehkan mereka mengawal pengeluaran elektrik mengikut permintaan.

Loji kuasa hidroelektrik sungai yang dijalankan :
Tidak seperti loji kuasa takungan, loji janakuasa aliran sungai tidak mempunyai empangan atau takungan. Mereka hanya mengeksploitasi aliran semula jadi sungai atau sungai untuk menghidupkan turbin dan menjana elektrik. Tumbuhan ini biasanya bersaiz lebih kecil dan bergantung kepada keadaan hidrologi untuk pengeluaran elektrik mereka.

Loji kuasa hidroelektrik penyimpanan yang dipam :
Loji kuasa penyimpanan yang dipam direka untuk menyimpan tenaga menggunakan dua tangki, tangki atas dan tangki yang lebih rendah. Semasa tempoh permintaan elektrik yang rendah, air dipam dari takungan bawah ke takungan atas untuk menyimpan tenaga yang berpotensi. Apabila permintaan elektrik tinggi, air dilepaskan dari tangki atas untuk memutar turbin dan menjana elektrik.

Loji kuasa hidro mikro :
Loji kuasa hidro mikro adalah pemasangan hidroelektrik kecil secara amnya dengan kapasiti kurang daripada 100 kW. Mereka boleh dipasang di sungai kecil atau sungai, selalunya untuk tujuan tempatan, seperti membekalkan elektrik ke komuniti terpencil atau tapak perindustrian.

Loji hidro mini :
Loji hidro mini mempunyai kapasiti penjanaan yang sedikit lebih tinggi daripada loji kuasa mikro, biasanya sehingga beberapa megawatt. Mereka sering digunakan untuk kuasa bandar-bandar kecil, industri, atau kawasan luar bandar yang terpencil.

Loji kuasa graviti mengambil kesempatan daripada aliran air dan perbezaan tahap. Mereka boleh dikelaskan mengikut aliran turbin dan ketinggian kepala mereka. Terdapat tiga jenis loji janakuasa graviti (disenaraikan di sini mengikut kepentingan dalam campuran kuasa hidro) :

- Loji janakuasa run-of-river menggunakan aliran sungai dan menyediakan tenaga muatan asas yang dihasilkan "run-of-river" dan disuntik segera ke dalam grid. Mereka memerlukan perkembangan mudah yang jauh lebih murah daripada loji kuasa yang lebih tinggi : struktur lencongan kecil, empangan kecil yang digunakan untuk mengalihkan aliran yang ada dari sungai ke loji janakuasa, mungkin takungan kecil apabila aliran sungai terlalu rendah (mengosongkan pemalar (2) kurang daripada 2 jam). Mereka biasanya terdiri daripada pengambilan air, terowong atau terusan, diikuti oleh penstock dan loji hidroelektrik yang terletak di tebing sungai. Penurunan tekanan rendah (3) di dalam terowong atau terusan membolehkan air mendapat ketinggian berhubung dengan sungai dan oleh itu untuk memperoleh tenaga yang berpotensi;
- kunci loji kuasa di sungai-sungai besar dengan cerun yang agak curam seperti Rhine atau Rhone, empangan di sungai atau di terusan selari dengan sungai menyebabkan satu siri air terjun decametric yang tidak mengganggu lembah secara keseluruhan terima kasih kepada dikes selari dengan sungai. Loji hidroelektrik yang diletakkan di kaki empangan turbin air sungai. Pengurusan air yang disimpan di antara dua empangan dengan berhati-hati memungkinkan untuk menyediakan tenaga puncak selain beban asas;
- Loji kuasa tasik (atau loji kuasa kepala tinggi) juga dikaitkan dengan takungan air yang dicipta oleh empangan. Takungan besar mereka (pemalar pengosongan lebih daripada 200 jam) membolehkan penyimpanan air bermusim dan modulasi pengeluaran elektrik : loji kuasa tasik dipanggil pada waktu penggunaan tertinggi dan memungkinkan untuk bertindak balas terhadap puncak. Terdapat banyak daripada mereka di Perancis. Kilang itu boleh terletak di kaki empangan atau jauh lebih rendah. Dalam kes ini, air dipindahkan melalui terowong yang bertanggungjawab ke atas tasik ke pintu masuk loji janakuasa.

Stesen pemindahan tenaga yang dipam mempunyai dua lembangan, lembangan atas (contohnya tasik altitud tinggi) dan lembangan yang lebih rendah (contohnya takungan buatan) di antaranya diletakkan peranti boleh balik yang boleh berfungsi sebagai pam atau turbin untuk bahagian hidraulik dan sebagai motor atau alternator untuk bahagian elektrik.

Air di lembangan atas diturbin semasa tempoh permintaan yang tinggi untuk menghasilkan elektrik. Kemudian, air ini dipam dari lembangan bawah ke lembangan atas dalam tempoh apabila tenaga murah, dan sebagainya. Loji-loji ini tidak dianggap menghasilkan tenaga daripada sumber yang boleh diperbaharui kerana mereka menggunakan elektrik untuk membawa air turbin.
Ini adalah kemudahan penyimpanan tenaga.
Mereka sering campur tangan untuk campur tangan jangka pendek atas permintaan rangkaian dan sebagai jalan terakhir (selepas loji kuasa hidroelektrik lain) untuk campur tangan yang lebih lama, khususnya kerana kos air yang akan diangkat. Kecekapan antara tenaga yang dihasilkan dan tenaga yang digunakan adalah dalam urutan 70% hingga 80%.
Operasi ini menguntungkan apabila perbezaan harga elektrik antara tempoh luar puncak (membeli elektrik kos rendah) dan tempoh puncak (menjual elektrik berharga tinggi) adalah ketara.

Loji kuasa hidro terdiri daripada 2 unit utama :

- takungan atau pengambilan air (dalam kes loji janakuasa run-of-river) yang memungkinkan untuk membuat air terjun, biasanya dengan tangki simpanan supaya loji kuasa terus beroperasi, walaupun semasa tempoh air rendah.

- Saluran lencongan yang digali boleh digunakan untuk mengalihkan lebihan air yang tiba kemudian ke kolam empangan. Limpahan membolehkan banjir sungai berlalu tanpa bahaya kepada struktur;
Kilang kuasa, juga dikenali sebagai kilang, yang membolehkan air terjun digunakan untuk memacu turbin dan kemudian memandu alternator.

Setakat ini yang paling kerap adalah empangan yang diperbuat daripada tambak bumi atau riprap yang diperolehi dalam kuari dengan letupan. Kalis air adalah pusat (konkrit tanah liat atau bitumen) atau di permukaan hulu (konkrit simen atau konkrit bitumen). Empangan jenis ini menyesuaikan diri dengan pelbagai geologi;
empangan graviti dibina terlebih dahulu dalam batu, kemudian dalam konkrit dan baru-baru ini dalam konkrit yang dipadatkan dengan roller BCR) yang membolehkan penjimatan masa dan wang yang ketara. Batu asas mestilah berkualiti;
empangan melengkung konkrit disesuaikan dengan lembah yang agak sempit dan banknya diperbuat daripada batu berkualiti baik. Kehalusan bentuknya memungkinkan untuk mengurangkan kuantiti konkrit dan membina empangan ekonomi;
Empangan pelbagai gerbang dan buttress tidak lagi dibina. Empangan graviti BCR menggantikannya.

Loji ini dilengkapi dengan turbin yang mengubah tenaga aliran air menjadi putaran mekanikal untuk memacu alternator.

Jenis turbin yang digunakan bergantung kepada ketinggian air terjun :
- untuk ketinggian kepala yang sangat rendah (1 hingga 30 meter), turbin mentol boleh digunakan;
- untuk kepala rendah (5 hingga 50 meter) dan kadar aliran tinggi, turbin Kaplan lebih disukai : bilahnya boleh dikemudi, yang memungkinkan untuk menyesuaikan kuasa turbin ke ketinggian kepala sambil mengekalkan kecekapan yang baik;
Turbin Francis digunakan untuk kepala sederhana (40 hingga 600 meter) dan aliran sederhana. Air masuk melalui pinggir bilah dan dilepaskan di pusat mereka;
- turbin Pelton sesuai untuk jatuh tinggi (200 hingga 1,800 meter) dan aliran rendah. Ia menerima air di bawah tekanan yang sangat tinggi melalui penyuntik (kesan dinamik air pada baldi).

Untuk loji kuasa hidro kecil, turbin kos rendah (dan kurang cekap) dan konsep mudah memudahkan pemasangan unit kecil.

Keberkesanan kos dan kebolehramalan pengeluaran

Pembinaan empangan dicirikan oleh pelaburan yang semuanya lebih tinggi ketinggian kejatuhan dan lembah yang lebih luas.
Perbelanjaan modal ini sangat berbeza bergantung kepada ciri-ciri pembangunan dan perbelanjaan sampingan yang berkaitan dengan kekangan sosial dan alam sekitar, khususnya kos tanah yang dirampas.
Kelebihan ekonomi yang dikaitkan dengan kapasiti modulasi pengeluaran elektrik memungkinkan untuk membuat pelaburan ini menguntungkan kerana sumber air adalah percuma dan kos penyelenggaraan dikurangkan.

Kuasa hidro memungkinkan untuk memenuhi keperluan menyesuaikan pengeluaran elektrik, khususnya dengan menyimpan air di takungan besar melalui empangan atau dikes.
Walau bagaimanapun, turun naik tahunan dalam pengeluaran tenaga hidro adalah penting. Mereka terutamanya berkaitan dengan hujan. Pengeluaran boleh meningkat sebanyak 15% pada tahun-tahun apabila sumber air tinggi dan menurun sebanyak 30% pada tahun-tahun kemarau yang hebat.

Kuasa hidro kadang-kadang dikritik kerana menyebabkan perpindahan penduduk, dengan sungai dan sungai menjadi tempat istimewa untuk mendirikan perumahan.
Sebagai contoh, Empangan Tiga Gaung di China telah memindahkan hampir dua juta orang. Oleh kerana peraturan air yang diubah suai, ekosistem di hulu dan hilir empangan mungkin terganggu (termasuk penghijrahan spesies akuatik) walaupun peranti seperti laluan ikan dipasang.

Pengukuran kuasa hidroelektrik

Kuasa loji kuasa hidro boleh dikira dengan formula berikut :

P = Q.ρ.H.g.r

Dengan :

• P : kuasa (dinyatakan dalam W)
  


• S : aliran purata diukur dalam meter padu sesaat
  


• ρ : ketumpatan air, iaitu 1 000 kg/m3
  


• H : ketinggian jatuh dalam meter
  


• G : Pemalar graviti, iaitu hampir 9.8 (m/s2)
  


• J : Kecekapan loji (antara 0.6 dan 0.9)
  

Worldwide :

kuasa hidro menyumbang hampir 15.8% daripada pengeluaran elektrik global pada tahun 2018 (dengan pengeluaran tahunan sekitar 4,193 TWh);
sedozen negara, termasuk empat di Eropah, menghasilkan lebih separuh daripada elektrik mereka daripada kuasa hidro. Norway memimpin jalan, diikuti oleh Brazil, Colombia, Iceland, Venezuela, Kanada, Austria, New Zealand dan Switzerland.