Bereits vor der industriellen Revolution wurde Wasserkraft zum Antrieb von Mühlen und Sägewerken verwendet. Ein Turbinenrad wandelt die kinetische Energie der Wasserströmung in mechanische Rotationsenergie um. Diese kann anschließend zum Antrieb von Maschinen und Generatoren genutzt werden. Wasserkraft wird heute nahezu ausschließlich zur Erzeugung von elektrischem Strom verwendet. Die Technologie ist ausgereift und mit ihr wird weltweit der zweitgrößte Anteil an erneuerbarer Energie erzeugt (hinter der Nutzung von Biomasse).
Die südlichen Bundesländer,speziell der Voralpenraum, bieten mit dem günstigen Gefälle ein großes Potenzial für die Nutzung der Wasserkraft. Welche Potenziale bietet die Wasserkraft? Zum einen liegen diese im Ersatz, in der Modernisierung und Reaktivierung bestehender Anlagen, zum anderen im Neubau an bestehenden Querbauwerken. Sämtliche Umweltanliegen werden dabei berücksichtigt. Die Bundesregierung verfolgt das Ziel einer Leistungssteigerung inklusive der Verbesserung der gewässerökologischen Situation.
Grundsätzlich unterscheidet man Wasserwerke in kleine (< 1 MW) und große Anlagen (> 1 MW). Die großen Wasserkraftanlagen in Deutschland bestehen zu 80 Prozent aus Laufwasserkraftwerken und zu 20 Prozent aus Speicherkraftwerken.
Bei den Kleinwasserkraftwerken ist in Bezug auf den Ausbau weiterhin Potenzial vorhanden, beispielsweise durch die Modernisierung und Reaktivierung bestehender Anlagen. Sowohl die Gewässerökologie als auch der Naturschutz müssen dabei berücksichtigt werden. Der Einsatz der Anlagen erfolgt im Inselbetrieb oder netzgekoppelt. Man spricht technisch gesehen auch hier von Laufwasser- bzw. Speicherwasserkraftwerken. Durch die geringeren Fallhöhen und Wassermengen liefern diese entsprechend geringere Leistungen. Was kostet der Bau einer Wasserkraftanlage? Die Höhe der Kosten hängt vom Ausmaß der installierten Leistung ab. Auch die Fallhöhe, notwendige ökologische Maßnahmen und die lokalen Bedingungen am Standort spielen eine Rolle.
Speicherkraftwerke profitieren vom hohen Gefälle bei Talsperren und Bergseen und nutzen diese Speicherkapazitäten zur Stromerzeugung. Die Turbinen des typischen Talsperrenkraftwerks befinden sich am Fuß der Staumauer. Bei einem Bergspeicherkraftwerk wird ein Bergsee, der sich in höheren Lagen befinden kann, über Druckrohrleitungen mit der Kraftwerksanlage im Tal verbunden. Speicherkraftwerke können nicht nur die elektrische Grundlast decken sondern auch im Spitzenlastbetrieb Verwendung finden. Sogenannte Pumpspeicherkraftwerke werden durch Wasser aufgefüllt, das aus dem Tal gepumpt wird und nicht durch natürliche Vorkommen. In Schwachlastzeiten wird erzeugter elektrischer Strom als potenzielle Energie des Wassers zwischengespeichert, während er in Spitzenlastzeiten über eine Turbine wieder abgerufen werden kann.
Laufwasserkraftwerke erzeugen Strom, indem sie die Strömung eines Flusses nutzen. Bezeichnend ist eine niedrige Fallhöhe und gleichzeitig großer Wassermenge, die über das Jahr verteilt etwas schwanken kann. Man findet diese Anlagen aus Gründen der Wirtschaftlichkeit häufig in Verbindung mit Schleusen.
