الطاقة الكهرومائية مصدر معروف للطاقة. ومنذ أواخر القرن التاسع عشر، كانت تنتج كميات هائلة من الطاقة بأسعار منافسة، وحاليا تنتج نحو سدس إنتاج العالم من الكهرباء، أي أكثر من 90 بالمائة من الكهرباء التي تنتجها كل مصادر الطاقة المتجددة. وكما هو موضح في الشكل 1 ، في الكثير من الدول، ينتج هذا النوع من الطاقة نسبة كبيرة من الكهرباء التي تولدها على سبيل المثال، تنتج النرويج أكثر من 98 بالمائة من إنتاجها من الكهرباء بالطاقة المائية، وتنتج كل من البرازيل وأيسلندا وكولومبيا أكثر من 80 بالمائة من كهربتها من الطاقة المائية. ويعرض الجدول1 استخدام الطاقة المائية في  مناطق متعددة من العالم.

شكل 1: النسبة المئوية لإنتاج الكهرباء من الطاقة المائية في دول متعددة. تنتج النرويج تقريبا كل كهربتها من الطاقة المائية، وفي البرازيل وأيسلندا وكولومبيا، أكثر من 80 بالمائة من الكهرباء تُنتج من خلال الطاقة المائية.

إن فيزياء الطاقة المائية بسيطة جدًّا. في أي نظام للطاقة المائية، من المهم معرفة «رأس الماء الفعلي ارتفاع H المسقط المائي بالمتر و معدل التدفق»، أي معدل الماء المتدفق عبر التوربين ، بالمتر المكعب في الثانية والقدرة التي تحملها الكتلة المائية تكون كما يلي:

 (1-13)

بحيث يكون 8 الذي يساوي 2 m/s 9.81 هو تسارع الجاذبية. ولأن خطأ بنسبة 2 بالمائة يُعد شيئًا لا يُذكر في عالم الهندسة، فدائما ما تكون 8 قيمتها بالتقريب m/s2 10؛ لذا بـ kW تكون المعادلة السابقة:

 (1-14)

إن الآلة القياسية المستخدمة هنا هي توربين فرانسيس الذي اخترعه المهندس الأمريكي جيمس بي فرانسيس في عام 1848. وباستخدام هذه الآلة تكون كفاءة

تحويل الطاقة المائية إلى طاقة ميكانيكية عالية جدا. وفي ظل أفضل الظروف، تصل الكفاءة الإجمالية لتحويل الطاقة المائية إلى كهرباء لأكثر من 90 بالمائة، مما يجعل هذا التوربين من أكثر التوربينات كفاءة. وتكون الطاقة الكهربية المولدة من خلال النظام

الكهرومائي هي:

(1-15)

هناك ميزة كبيرة للطاقة المائية تميزها عن مصادر الطاقة المتجددة الأخرى، ألا وهي أنها توفر آلية لتخزين الطاقة ذات كفاءة عالية جدا وثنائية الجانب. كما أن فقد الطاقة في عملية التخزين لا يُذكر؛ لذا فمحطة الطاقة المائية إلى جانب الخزان يكونان معا نظام تخزين طاقة فعالا واقتصاديًا جدًّا. ويعرض الشكل 2 صورة فوتوغرافية لواحدة من كبرى محطات الطاقة المائية في العالم محطة إيتايبو، التي تمد البرازيل بنحو 20 بالمائة من كهربتها.

شكل :2محطة إيتايبو للطاقة المائية على الحدود الواقعة بين البرازيل وباراجواي بسعة تبلغ GW 14.0، تعد هذه المحطة واحدة من كبرى محطات الطاقة المائية وتنتج نحو 20 بالمائة من كهرباء البرازيل.