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]