Jeżeli woda o objętości dV i ciężarze właściwym γ spływa do poziomu dolnego, przebywając w kierunku działania siły ciężkości drogę H bez strat i przy spadzie stałym, to jej energię można przedstawić wzorem

A = γ H V

lub

przy czym: H wyraża się w m, V w m3, a γ w kG/m3.

Jeżeli sprawność tej przemiany energii w pracę użyteczną wynosi η, to:

Natomiast w przypadku gdy V wyraża się w Mm3,to :

A = 2,72 H V η    [MWh]

Zużycie jednostkowe wody w [ m3/kWh] oblicza się ze wzoru :

A w jednostkach [m3/kWs] przedstawia się następująco:

Analizując poprzednie zapisy, to jeden metr sześcienny wody pozwala uzyskać energię

H η / 367,2  [kWh]

Zakładając sprawność średnią elektrowni wodnej η = 0,815, otrzymuje się z jednego metra sześciennego wody pracującej pod spadem H energię :

AH  = 0,00222 H    [kWh]

Jak można zauważyć, z jednego metra sześciennego wody można otrzymać jedną kilowatogodzinę, ale pod spadem H = 450 m !

Moc elektrowni wodnej można obliczyć ze wzoru:

N = γ Q H

lub

a przy sprawności η moc elektrowni wodnej można obliczyć ze wzoru:

N = 9,8 Q H η  [kW]