Гидрогенераторы могут превращать энергию движущейся воды в полезную электроэнергию. Чаще всего это достигается путем перекрытия реки и последующего направления воды через одну или несколько турбин. Поскольку вода заставляет вращаться турбины, они, в свою очередь, приводят в действие электрические генераторы. Хотя перекрытие рек может иметь негативные последствия для окружающей среды, гидрогенераторы обычно считаются основным источником чистой, возобновляемой энергии. Около 20% электроэнергии в мире вырабатывается гидроэлектростанциями, на долю которых приходится большая часть электроэнергии, вырабатываемой возобновляемыми источниками.
Большинство гидроэлектростанций являются частью плотин, использующих искусственные резервуары, хотя существует ряд других способов использования гидроэнергии. Генераторы русла реки работают почти так же, как традиционные генераторы на плотинах и водохранилищах, хотя обычно они имеют небольшую емкость водохранилища или вообще не имеют ее. Вместо того, чтобы создавать искусственную блокировку потока и изменение высоты, при выработке электроэнергии на русле реки используются естественный сток воды и характеристики реки. Для того, чтобы русловая электростанция стабильно вырабатывала электроэнергию, река, на которой она установлена, обычно должна иметь постоянно высокий расход воды.
Движение воды в ежедневных приливных потоках также можно использовать с помощью гидрогенераторов. Обычно это достигается путем установки турбин в приливной зоне, которые работают за счет суточного колебания прилива. Иногда в эти системы можно встроить резервуары, что позволяет использовать дополнительную мощность генератора в ситуациях повышенного спроса.
Еще один способ добавления в систему дополнительной мощности гидрогенератора — это гидроаккумулирование. Эта система может использоваться в сочетании с традиционной гидроэлектростанцией с плотиной или в автономном режиме. В периоды, когда спрос на электроэнергию в районе низкий, воду можно закачивать в высокогорные резервуары. Затем, когда спрос возрастет, накопленная вода может быть использована для увеличения мощности генератора. Эти насосные системы в конечном итоге генерируют меньше энергии, чем используется для наполнения водохранилищ, но гидроаккумуляторы для выработки гидроэлектроэнергии могут быть ключевым методом хранения энергии в сети в некоторых районах.
Некоторое производство гидроэлектроэнергии может иметь экологические последствия, особенно при строительстве крупных плотин. Потенциально нежелательным последствием некоторых плотин является то, как они могут эффективно разделить экосистему реки. В то время как некоторые плотины включают в себя рыбные лестницы, позволяющие определенным видам перемещаться вверх по реке для нереста, другие рыбы могут не иметь возможности их использовать. Это может нарушать жизненный цикл некоторых видов или снижать биоразнообразие определенных популяций.
Плотины также могут иметь положительный эффект, например обеспечивать защиту от наводнений и служить надежным источником для ирригации. Водохранилища также могут использоваться для аквакультуры и отдыха. В отличие от большинства способов производства электроэнергии, гидрогенераторы не производят парниковых газов, таких как углекислый газ (CO2). Некоторое количество CO2 и других загрязняющих веществ может образовываться в конструкции генераторов, хотя они, как правило, очень чистые после работы.