Tenaga penampungan air, juga dikenal sebagai tenaga air reservoir, adalah jenis pembangkit listrik tenaga air yang paling umum. Jenis ini bergantung pada fasilitas penampungan air, seperti waduk atau bendungan besar, untuk menyimpan air dan melepaskannya sesuai permintaan melalui turbin untuk menghasilkan listrik.

Listrik tenaga air jenis ini cocok untuk produksi listrik berskala besar. Fasilitas waduk menyimpan air dalam jumlah besar, yang berarti fasilitas tersebut dapat menghasilkan daya listrik dalam jumlah yang signifikan. Karena air disimpan secara stabil, pembangkit listrik tenaga air berbasis waduk dianggap sebagai sumber energi yang dapat diandalkan dan diprediksi; namun, pada saat kekeringan, pembangkit listrik dapat terpengaruh.

Pembangkit listrik tenaga air penampungan berpompa melibatkan pemindahan air antarstasiun di ketinggian yang berbeda. Fasilitas ini menarik air dari tempat yang lebih rendah ke tempat yang lebih tinggi pada saat permintaan rendah; dan mengalirkannya kembali ke bawah untuk menghasilkan listrik pada saat permintaan tinggi.

Pembangkit listrik tenaga air jenis ini bekerja seperti baterai, menyimpan energi yang dihasilkan oleh sumber tenaga lain (seperti tenaga surya, angin, dan nuklir) untuk digunakan nanti. Sistem penyimpanan ini menyediakan cara untuk menyeimbangkan beban dalam jaringan. Energi yang tersimpan dapat digunakan untuk memenuhi lonjakan permintaan yang tiba-tiba atau sebagai alternatif ketika sumber energi terbarukan (seperti angin dan matahari) tidak menghasilkan cukup energi. Namun menemukan lokasi yang cocok, dengan perairan pada ketinggian yang berbeda, bisa sangat sulit dilakukan.

Umumnya dikenal sebagai pembangkit listrik tenaga air sungai, sistem berbasis pengalihan arus membutuhkan sedikit atau tanpa penyimpanan air. Sebaliknya, aliran alami dan air terjun sungai digunakan untuk menghasilkan listrik terbarukan dengan mengalirkannya melalui kanal atau penstock dan masuk ke turbin. Pembangkit listrik tenaga air pengalihan arus berskala kecil kemungkinan besar dapat ditemukan di daerah pegunungan, tempat air sungai yang turun secara alami memberikan aliran yang kuat untuk menghasilkan energi.

Fasilitas pembangkit listrik tenaga air jenis ini biasanya memiliki dampak lingkungan yang lebih kecil dibandingkan fasilitas berbasis waduk karena tidak memerlukan reservoir besar dan berdampak lebih kecil terhadap ekosistem alami. Namun pembangkit listrik ini juga beroperasi dalam skala yang lebih kecil, yang artinya menghasilkan lebih sedikit listrik secara keseluruhan. Dan karena bergantung pada aliran sungai, potensi fasilitas ini sering berfluktuasi, terutama di wilayah yang curah hujannya berubah-ubah menurut musim.

Meskipun jenis pembangkit listrik tenaga air yang dijelaskan di atas mencakup sebagian besar fasilitas yang ada, beberapa varian lain juga digunakan. Misalnya, beberapa fasilitas memanfaatkan tenaga pasang surut, dengan menggunakan naik turunnya air laut untuk menghasilkan listrik. Sementara itu, pembangkit listrik tenaga air mikro adalah istilah yang mengacu pada sistem yang lebih kecil yang dirancang untuk menghasilkan listrik untuk komunitas kecil, satu rumah, atau fasilitas terpencil. Sistem tersebut bisa berupa tipe aliran sungai atau melibatkan waduk kecil.

Tiongkok adalah produsen pembangkit listrik tenaga air terbesar di dunia, dengan kapasitas terpasang lebih dari 356.000 megawatt. Negara ini telah banyak berinvestasi dalam proyek pembangkit listrik tenaga air, termasuk Bendungan Tiga Ngarai, yang merupakan proyek pembangkit listrik tenaga air terbesar di dunia. Bendungan yang terletak di Sungai Yangtze dan selesai dibangun pada 2012 ini memiliki kapasitas 22,5 gigawatt (GW).

Pembangkit listrik tenaga air dan sumber lain menghasilkan sekitar 6% dari listrik yang dihasilkan di Amerika Serikat^.2 Grand Coulee Dam di Sungai Columbia di Negara Bagian Washington merupakan proyek pembangkit listrik tenaga air terbesar di negara ini, dengan kapasitas pembangkit sekitar 6,8 GW. Namun, proyek pembangkit listrik tenaga air paling terkenal di dunia mungkin adalah Hoover Dam. Terletak di perbatasan antara Arizona dan Nevada, fasilitas ini selesai dibangun pada tahun 1936 dan memiliki kapasitas sekitar 2 GW. Bendungan ini tidak hanya menyediakan listrik untuk utilitas publik dan swasta di Nevada, Arizona, dan California, tetapi juga mengatur aliran air untuk irigasi dan menyediakan pengendalian banjir.

Pembangkit listrik tenaga air merupakan sumber energi terbarukan yang penting di Eropa, menyumbang lebih dari 12% dari listrik yang dihasilkan di Uni Eropa.³ Norwegia, misalnya, menghasilkan lebih dari 90% total listriknya dari pembangkit listrik tenaga air.⁴ Proyek pembangkit listrik tenaga air terbesar di Eropa dalam hal kapasitas adalah Sayano-Shushenskaya Dam di Rusia. Ini adalah pembangkit listrik tenaga air terbesar ketujuh di dunia, dengan kapasitas 6,4 GW.

Ada beberapa proyek pembangkit listrik tenaga air besar di benua Amerika Selatan. Itaipu Dam, sebuah proyek kerja sama antara Brasil dan Paraguay di Sungai Parana, merupakan salah satu penghasil energi hidroelektrik terbesar di dunia. Pembangkit listrik inii memiliki kapasitas pembangkit terpasang 14 GW. Dan Guri Dam di Venezuela, yang juga dikenal sebagai Pembangkit Listrik Tenaga Air Simon Bolívar, memiliki kapasitas sekitar 10,2 GW dan memasok sebanyak 80% listrik untuk negara tersebut.

Banyak negara di Afrika beralih ke pembangkit listrik tenaga air sebagai cara untuk memenuhi kebutuhan energi mereka yang terus meningkat. Proyek seperti Grand Ethiopian Renaissance Dam dan Inga Dam di Republik Demokratik Kongo memiliki potensi untuk menyediakan energi terbarukan dalam jumlah yang signifikan bagi benua tersebut. Di Mesir, Aswan High Dam di Sungai Nil adalah salah satu proyek pembangkit listrik tenaga air terbesar di Afrika. Selesai dibangun tahun 1970, fasilitas ini memiliki kapasitas pembangkit listrik sekitar 2,1 GW. Bendungan ini telah memberikan dampak pada pertanian dan ekonomi negara dengan menyediakan penyimpanan air yang lebih banyak untuk irigasi dan menghasilkan listrik tenaga air.