Première source d'électricité renouvelable en France, l'hydroélectricité est aussi la seule capable de stocker massivement de l'énergie à l'échelle d'un réseau.
Les centrales au fil de l'eau, qui turbinent le débit disponible, les centrales de lac, qui stockent en altitude et produisent à la demande, et les stations de transfert d'énergie par pompage, qui remontent l'eau aux heures creuses pour la turbiner aux heures de pointe.
Les barrages démarrent en quelques minutes et servent de réserve de puissance, assurant une part importante des services système, réglage de fréquence et reconstitution du réseau après incident.
Les sites favorables sont largement équipés en Europe. Les nouveaux projets se heurtent à la continuité écologique des cours d'eau, à la migration des poissons et au transport des sédiments.
Passes à poissons, débits réservés et effacement de certains ouvrages devenus inutiles font l'objet d'obligations issues du droit européen de l'eau.