Los generadores hidroeléctricos pueden convertir la energía del agua en movimiento en electricidad utilizable. Esto se logra más comúnmente represando un río y luego dirigiendo el agua a través de una o más turbinas. A medida que el agua hace girar las turbinas, estas a su vez hacen funcionar generadores eléctricos. Si bien la represa de los ríos puede tener repercusiones ambientales, los generadores hidroeléctricos generalmente se consideran una fuente primaria de energía limpia y renovable. Aproximadamente el 20% de la electricidad en el mundo proviene de generadores hidroeléctricos, que representan la mayor parte de la electricidad generada por fuentes renovables.
La mayoría de los generadores hidroeléctricos son parte de instalaciones de presas que utilizan embalses artificiales, aunque hay varias otras formas de aprovechar la energía hidroeléctrica. Los generadores de pasada funcionan de la misma manera que los generadores tradicionales de represas y embalses, aunque por lo general tienen poca o ninguna capacidad de embalse. En lugar de crear un bloqueo artificial del flujo y un cambio en la elevación, la generación de energía de pasada utiliza el flujo de agua natural y las características del río. Para que una planta a filo de agua genere electricidad de manera constante, el río en el que se instala generalmente debe tener un flujo de agua alto y constante.
El movimiento del agua en los flujos de marea diarios también puede ser aprovechado por generadores hidroeléctricos. Esto generalmente se logra instalando turbinas en una zona de mareas que son operadas por la fluctuación diaria de la marea. A veces es posible construir depósitos en estos sistemas, lo que permite una capacidad de generador adicional en situaciones de alta demanda.
Otra forma en que se puede agregar capacidad adicional de generador hidroeléctrico a un sistema es a través del almacenamiento por bombeo. Este sistema se puede utilizar junto con una central hidroeléctrica con represa tradicional, o en una capacidad independiente. Durante los momentos en que la demanda de electricidad en un área es baja, el agua se puede bombear a depósitos de gran altura. Luego, cuando aumenta la demanda, el agua almacenada se puede utilizar para aumentar la capacidad del generador. En última instancia, estos sistemas de bombeo generan menos energía de la que se utiliza para llenar los depósitos, pero el almacenamiento por bombeo para la generación hidroeléctrica puede ser un método clave de almacenamiento de energía en la red en algunas áreas.
Cierta generación de energía hidroeléctrica puede tener consecuencias ambientales, particularmente cuando se trata de grandes instalaciones de represas. Una consecuencia potencialmente indeseable de algunas represas es cómo pueden dividir efectivamente el ecosistema de un río. Si bien algunas presas incluyen escaleras para peces para permitir que ciertas especies viajen río arriba para desovar, es posible que otros peces no puedan hacer uso de ellas. Esto puede interferir con el ciclo de vida de algunas especies o reducir la biodiversidad de ciertas poblaciones.
Las presas también pueden tener efectos positivos, como proporcionar control de inundaciones y una fuente confiable de riego. Los embalses también se pueden utilizar para la acuicultura y la recreación. A diferencia de la mayoría de las formas de generar electricidad, los generadores hidroeléctricos no producen gases de efecto invernadero como el dióxido de carbono (CO2). Se pueden crear algunos contaminantes de CO2 y otros en la construcción de los generadores, aunque normalmente están muy limpios una vez que están en funcionamiento.