Le tecnologie idroelettriche hanno un buon sviluppo nelle applicazioni terrestri, cioè utilizzando il ciclo dell'acqua che, evaporando dal mare, viene trasportata ai monti dalle nubi da dove ridiscende a valle permettendo l'intercettazione della sua energia cinetica, tali applicazioni hanno, come illustrato di seguito, ancora buoni margini di sviluppo, molto interessanti ma ancora in fase di sviluppo sono anche le tecnologie maremotrici che nascondono un potenziale enorme.
Gli impianti idroelettrici attuali sfruttano l'energia potenziale meccanica contenuta in una portata di acqua che si trova disponibile ad una certa quota rispetto al livello cui sono posizionate le turbine. Pertanto la potenza di un impianto idraulico dipende da due termini: il salto (dislivello esistente fra la quota a cui è disponibile la risorsa idrica svasata e il livello a cui la stessa viene restituita dopo il passaggio attraverso la turbina) e la portata (la massa d'acqua che fluisce attraverso la macchina espressa per unità di tempo).
Sono impianti a bacino idrico naturale (laghi) o artificiale, come nel caso di molti serbatoi, a volte sono bacini naturali nei quali si aumenta la capienza con sbarramenti, in molti casi gli sbarramenti consistono in dighe alte molte decine di metri.
Impianti a deflusso regoato (a bacino)
Sono ad oggi gli impianti idroelettrici più potenti e più sfruttati, hanno però un notevole impatto ambientale, possono essere usati come "accumulatori" di energia da utilizzare nelle ore di punta pompando acqua da valle a monte nelle ore notturne
sono provvisti di una capacità di invaso alla presa del corso d'acqua atta a modificare il regime delle portate utilizzate dalla centrale, in genere queste centrali sono superiori ai 10 MW di potenza e arrivano a potenze enormi come ad esempio nell'impianto di Itaipu in Brasile, ha un bacino con un'estensione di 1460 Kmq (4 volte il lago di Garda)
Impianti a serbatoio o ad accumolo
Sono impianti con tutte le caratteristiche degli impianti tradizionali ma che ricavano la disponibilità di acqua nel serbatoio superiore mediante sollevamento elettromeccanico (con pompe o con la stessa turbina di produzione). Questo tipo di impianto consiste in due serbatoi di estremità, collocati a quote differenti, collegati mediante i manufatti tipici di un impianto idroelettrico: nelle ore diurne di maggior richiesta (ore di punta) dell'utenza l'acqua immagazzinata nel serbatoio superiore è usata per la produzione di energia elettrica; nelle ore di minor richiesta (ore notturne) la stessa viene risollevata al serbatoio superiore. In questo modo l'uso della corrente elettrica per pompare l'acqua nel serbatoio superiore viene restituita quasi integralmente in una forma di maggior pregio perché restituita nelle ore di maggior richiesta.
La diffusione di un gran numero di questi impianti,anche se di dimensioni medie e piccole, permetterebbe da un lato una maggiore ritenzione di acqua nel territorio, cosa sempre utile, e da un altro lato la possibilità di attenuare i fenomeni alluvionali, nel caso di abbondanti piogge i serbatoi sarebbero riempiti senza la necessità di pompare acqua da valle a monte, in questi casi si ha un guadagno netto di energia elettrica. Gli impianti idroelettrici a serbatoio o ad accumulo sono attualmente il miglior sistema di accumulo di energia, se tali sistemi fossero adottati in un numero maggiore ciò permetterebbe da un lato la necessità di un minor numero di centrali termoelettriche, oggi necessarie per soddisfare i fabbisogni di punta, dall'altro lato permetterebbero il massimo rendimento delle stesse centrali termoelettriche e anche delle centrali ad acqua fluente nonché dei sistemi eolici, solari e dei sistemi derivati dalle fonti di energia rinnovabili in genere.
Impianti ad acqua fluente
Gli impianti idroelettrici a serbatoio o ad accumulo sono attualmente il miglior sistema di accumulo di energia, se tali sistemi fossero adottati in un numero maggiore ciò permetterebbe da un lato la necessità di un minor numero di centrali termoelettriche, oggi necessarie per soddisfare i fabbisogni di punta, dall'altro lato permetterebbero il massimo rendimento delle stesse centrali termoelettriche e anche delle centrali ad acqua fluente nonché dei sistemi eolici, solari e dei sistemi derivati dalle fonti di energia rinnovabili in genere.