Um mittels Wasser elektrischen Strom erzeugen zu können, muß das Wasser sich im Fluß befinden, sich also mit einer bestimmten Geschwindigkeit bewegen.
Wasser beginnt in der Regel zu fließen, wenn Höhenunterschiede überwunden werden müssen. Hierbei wird die potentielle Energie des Wassers, welche beim Wasser in größerer Höhe vorliegt, in kinetische Energie (Bewegungsenergie) umgewandelt.
Fließendes Wasser ist also quasi bereits eine Energieform, die man wiederum in eine andere Form von Energie umwandeln kann.
Im Falle der Stromerzeugung wird die kinetische Energie des fließenden Wassers zunächst in Rotationsenergie umgewandelt, indem der Wasserfluß genutzt wird, um Turbinen in Rotation zu versetzten.
Diese rotierenden Turbinen treiben letztendlich Generatoren an, die den gewünschten elektrischen Strom erzeugen.
Diese einfache Grundprinzip wird in der Praxis beispielsweise wie folgt umgesetzt:
a) In einfachen Laufwasserkraftwerken
Bei Laufwasserkraftwerken wird der natürliche Fluß von Wasser ausgenutzt, der beispielsweise bei Flüssen in Gebirgsregionen vorliegt.
So werden einfach Turbinen in das Flußbett verbracht, welche die kinetische Energie des Wassers aufnehmen und umwandeln.
Der Aufwand für die Errichtung solcher Laufwasserkraftwerke ist relativ gering, allerdings ist auch der Energieertrag, sprich die erzeugte Menge an Strom, solcher Laufwasserkraftwerke eher gering.
b) Mittels Gezeitenkraftwerken
Auch bei Gezeitenkraftwerken wird der natürlich Fluß von Wasser genutzt, der entsteht, wenn bedingt durch die Gezeiten das Meereswasser zu- oder abläuft.
Ob die Energieausbeute von Gezeitenkraftwerken hinreichend für eine wirtschaftliche Nutzung ist, ist abhängig davon, wie hoch der Tiedenhub (Unterschied des Wasserstandes bei Ebbe und Flut) ist. Ist der Tiedenhub zu gering, lohnt die Errichtung von Gezeitenkraftwerken zumeist nicht, da dann zu wenig Wasser fließt.
Deshalb sind Gezeitenkraftwerke in den deutschen Küstenregionen auch nicht lohnend, sondern werden hauptsächlich in Küstenregionen errichtet, in denen ein größerer Tiedenhub vorliegt, wie zum Beispiel an der französischen Küste in der Nähe der Stadt Bordeaux.
c) Mittels Staudämmen
Bei Staudämmen wird nicht der natürliche Fluß von Wasser genutzt, sondern das fließende Wasser wird erzeugt, indem Flüsse aufgestaut werden und somit quasi ein künstlicher Höhenunterschied geschaffen wird.
Über den Unterlauf von Staudämmen wird das aufgestaute Wasser in kontrollierter Menge wieder in den Fluß geleitet. Die zur Stromerzeugung benötigten Turbinen werden hierbei zwischen den Zulauf und den Unterlauf geschaltet und können stets eine konstante (kontrollierte) Energiemenge liefern.
Obwohl der Aufwand für den Bau von Staudämmen sehr hoch ist, lohnt die Errichtung, da Staudämme in der Regel über eine sehr langen Zeitraum eine sehr große Menge an Energie in Form von elektrischen Strom liefern.