Elektrownia wodna to pułapka, w którą chwyta się część energii uwalnianej przez spływającą wodę. Posłuszna grawitacji, zawsze próbuje spłynąć niżej – fizyk powiedziałby, że ma energię potencjalną. Jeśli na drodze płynącej wody postawi się turbinę, można przechwycić część tej energii. Poruszana przez wodę turbina napędza wówczas generator, a ten wytwarza elektryczność. Ta energia trafia zaś przez sieć energetyczną do domów, żeby na przykład rozświetlić żarówkę. Moc elektrowni zależy przy tym od objętości przepływającej wody oraz wysokości z jakiej spada.
Małe elektrownie – o mocy poniżej 5 megawatów – to przeważnie elektrownie przepływowe (podział ten jest umowny, bo np. w Skandynawii i Szwajcarii małymi elektrowniami nazywa się te poniżej 2 megawatów, a w Stanach Zjednoczonych – poniżej 15). Wody nie gromadzi się tam w dodatkowych zbiornikach, a turbina i generator mieszczą się w korycie rzeki. Natomiast elektrownie zbiornikowe korzystają z wody spiętrzonej przez zaporę (przy okazji stanowią zabezpieczenie przeciwpowodziowe i regulują przepływ, co jest korzystne dla żeglugi). Kiedy potrzeba więcej prądu, wypuszcza się ze zbiornika więcej wody, żeby zwiększyć produkcję energii.
Elektrownie szczytowo-pompowe wykorzystują zaś wodę zgromadzoną w dwóch zbiornikach – górnym i dolnym. Kiedy zapotrzebowanie na prąd jest małe (np. nocą), wodę z dolnego zbiornika pompuje się z powrotem na górę, żeby wypuścić ją w godzinach największego zapotrzebowania. W Polsce najważniejsze elektrownie wodne to: Solina (jest przy okazji tamą, woda pochodzi z rzek San i Solinka), Czorsztyn-Niedzica a także we Włocławku i Żarnowcu.
Przepływ wody, a więc i ilość wytwarzanego prądu, reguluje się za pomocą śluz. Woda poruszając łopatki turbiny napędza generator. Ten zaś wytwarza prąd i przesyła go do publicznej sieci energetycznej.
Woda poskromiona
Pierwsza tego rodzaju elektrownia powstała na rzece Fox w Appleton – mieście w stanie Wisconsin w USA. Zaspokajała zapotrzebowanie na prąd fabryki papieru. Największą elektrownią wodną świata jest ta na tamie Itaipu na rzece Parana (płynie przez Argentynę, Paragwaj i Brazylię). Jej moc to 12,6 tys. megawatów. Największą hydroelektrownią na świecie jest Zapora Trzech Przełomów na rzece Jangcy w Chinach. Jej budowę rozpoczęto w 1993 roku i trwała 13 lat. Ma 2,3 tys. m długości, 185 m wysokości, a powierzchnia jej zbiornika to 60 tys. ha. 26 generatorów (ma być 32) o łącznej mocy 18,2 tys. megawatów (a ma być 22,5 tys) będzie produkować 84,7 TWh energii rocznie. Odpowiada to możliwościom dziesięciu wielkich elektrowni węglowych i 20 atomowych. Ograniczy to zużycie węgla o 31 mln ton rocznie i emisję gazów cieplarnianych o 100 milionów ton.