水力発電の電力：
毎秒落下する水の質量：$m = \rho Q$（$\rho = 1000$ kg/m$^3$）
毎秒の位置エネルギー変化が電力になるので
$$P = \rho Q g h$$数値計算例：$h = 100$ m, $Q = 50$ m$^3$/s のとき
$$P = 1000 \times 50 \times 9.8 \times 100 = 4.9 \times 10^7 \text{ W} = 49000 \text{ kW}$$太陽光発電との比較：
太陽光エネルギー密度 $I = 1.4$ kW/m$^2$（太陽定数）
地表到達分 50%、変換効率 20% として実効エネルギー密度は
$$I_{\text{eff}} = 1.4 \times 0.50 \times 0.20 = 0.14 \text{ kW/m}^2$$1 kW に必要な面積：
$$S = \frac{1}{0.14} \fallingdotseq 7.1 \text{ m}^2$$| 発電方式 | 変換効率 |
|---|---|
| 水力発電 | 80〜90% |
| 火力発電 | 35〜45% |
| 原子力発電 | 約33% |
| 太陽光発電 | 15〜25% |
| 風力発電 | 20〜40% |
水力発電 $P = \rho Qgh$ は位置エネルギーの直接変換で効率が高い。太陽光は変換効率が低いため広い面積が必要。