Hidroelektrane su energetska postrojenja u kojima se potencijalna energija vode pomoću turbine pretvara u mehaničku (kinetičku) energiju, koja se u električnom generatoru koristi za proizvodnju električne energije. Iskorištavanje energije vodnog potencijala ekonomski je konkurentno proizvodnji električne energije iz fosilnih i nuklearnog goriva, zato je hidroenergija najznačajniji obnovljivi izvor energije (predstavlja 97% energije proizvedene svim obnovljim izvorima).

U zadnjih trideset godina proizvodnja u hidroelektranama je utrostručena, a njen udio povećan je za 50 %.Ti podaci pokazuju da se proizvodnja u hidroelektranama brzo povećava iz više razloga: hidroenergija je čista, nema otpada; nema troškova goriva (voda je besplatna) pod uvjetom da je ima u dovoljnoj količini; moderne hidroelektrane mogu do 90% energije vode pretvoriti u električnu energiju; puštanje hidroelektrane u pogon vrlo je brzo te se koriste za pokrivanje naglih povećanja potrošnje; umjetna jezera nastala izgradnjom hidroelektrana lokalno doprinose ekonomiji i omogućavaju navodnjavanje, vodoopskrbu, turizam i rekreaciju.

Hidroenergija ipak značajno zaostaje za proizvodnjom u nuklearnim ali i termoelektranama. Razlog takvom stanju leži u činjenici da iskorištavanje hidroenergije ima, također bitna tehnička i prirodna ograničenja. Glavno ograničenje jest zahtjev za postojanjem obilnog izvora vode kroz cijelu godinu jer je skladištenje el. energije skupo i vrlo štetno za okoliš. Kako bi se izbjegle oscilacije vodostaja  na određenim je lokacijama potrebno izgraditi brane i akumulacijska jezera. Izgradnja akumulacijskih jezera često zahtijeva potapanje velikih dijelova dolina a ponekad i cijelih naselja.

Osim što se na taj način povećava cijena izgradnje, javlja se i problem podizanja razine podzemnih voda oko akumulacije. Razina vode naime utječe na biljni i životinjski svijet. Dolazi i do promjena odnosa sedimentacije i erozije unutar rječnog korita. To sve ukazuje na to, da niti hidroenergija nije potpuno bezopasna za okoliš. Veliku opasnot mogu predstavljati i potresi pa je u nekim zonama potrebna i dodatna protupotresna zaštita.

Hidroenergija, za razliku od ostalih načina iskorištavanja obnovljivih izvora energije, nema problema s nedostatkom potrebne tehnologije već nedostatkom potrebnih lokacija. Mnoge od najboljih lokacija širom svijeta su već iskorištene. Za razliku od kapitalnih projekata kojih je sve manje, još uvijek je dovoljno projekata malih hidroelektrana, kod kojih su rizici lošeg utjecaja na okoliš mnogo manji, a energetske potrebe i sigurnost investicije mnogo veći. Tako su u razvoju mnogi projekti u zemljama u razvoju, posebno u Brazilu (www.powerlab.fsb.hr).

Karta 2. Prostorni razmještaj hidroelektrana u Hrvatskoj

U strukturi elektroenergetskog sustava Hrvatske, više od polovice izvora čine hidroelektrane, što je i vidljivo iz priložene karte . Razvoj energetskog korištenja vodnih snaga u Hrvatskoj započinje još 1895. godine s prvom hidroelektranom izgrađenom na Skradinskom buku na rijeci Krki - današnjom HE Jaruga. Godine 1904. izgrađena je nova HE Jaruga instalirane snage 5,4 MW. Potom slijede HE Miljacka izgrađena 1906. godine (Manojlovac) na rijeci Krki, HE Ozalj (1908. godine) na rijeci Kupi, HE Kraljevac (1912. godine) na rijeci Cetini itd. Slika 10. prikazuje «Munjaru» na rijeci Kupi.  Iako je namijenjena za razvoj i opskrbu ozaljske industrije, njome se je potpomogla karlovačka industrija. Neorenesansna zgrada hidroelektrane kulturni je spomenik. Prve hidroelektrane koje su povećale snagu elektroenergetskog sustava, izgrađene iza Drugog svjetskog rata, bile su HE Vinodol, HE Zavrelje kod Dubrovnika i HE Ozalj 2. Danas je u pogonu 25 hidroelektrana u Hrvatskoj. Postoje tri vrste HE: akumulacijske, reverzibilne i protočne.

Slika 11. Ozaljska «Munjara» iz 1908 g.

Po definiciji protočne hidroelektrane su one koje nemaju uzvodnu akumulaciju ili se njihova akumulacija može isprazniti za manje od dva sata rada kod nazivne snage. To znači da se skoro direktno koristi kinetička energije vode za pokretanje turbina. Takve hidroelektrane je najjednostavnije izvesti, ali su vrlo ovisne o trenutnom protoku vode. Prednost takve izvedbe je vrlo mali utjecaj na okoliš i nema dizanja razine podzemnih voda.

Slika 12. Protočna HE Đale na rijeci Cetini

Akumulacijske hidroelektrane su najčešći način dobivanja električne energije iz energije vode. Problemi nastaju u ljetnim mjesecima kad prirodni dotok postane premali za funkcioniranje elektrane. U tom slučaju se brana mora zatvoriti i potrebno je održavati bar razinu vode koja je biološki minimum. Veliki problem je i dizanje razine podzemnih voda.

Slika 13. Akumulacijska HE Lešće na Dobri 

Za popunjavanje dnevnih špica potrošnje grade se reverzibilne hidroelektrane. Kad je potrošnja energije mala voda se pumpa iz donjeg jezera u gornju akumulaciju. To se obično radi noću, jer je tada potrošnja energije najmanja. Danju se elektrana prebacuje na proizvodnju električne energije i tada se prazni gornja akumulacija. To nije baš energetski najbolje rješenje, ali je bolje nego napraviti još nekoliko termoelektrana za pokrivanje dnevnih špica potrošnje. RHE Velebit je jedina reverzibilna hidroelektrana u Hrvatskoj. Nalazi se na rijeci Zrmanji 10 km uzvodno od Obrovca.  (www.izvorienergije.com)

Slika 14. Reverzibilna HE Velebit na rijeci Zrmanji

Sve hidroelektrane HEP-a dobile su Zeleni certifikat za proizvodnju električne energije iz obnovljivih izvora. Temeljno obilježje hidroelektrana hrvatskog elektroenergetskog sustava je dugogodišnji rad i starost postrojenja. Primjerice, najmlađe hidroelektrane HE Dubrava i HE Đale puštene su u rad 1989. godine. Stoga je potrebna njihova revitalizacija, koja se provodi sukladno financijskim mogućnostima Hrvatske elektroprivrede.