Výběr turbíny závisí na účelu a podmínkách celého vodního díla (elektrárny včetně vodní nádrže, řečiště či jiného zařízení usměrňujícího proud vody). Nejčastěji se osazují turbíny reakčního typu (Francisova nebo Kaplanova turbína), a to v bohaté paletě modifikací. V podmínkách našich řek se nejčastěji používají Kaplanovy turbíny s nastavitelnými lopatkami. Je vhodná pro velká množství vody a pro menší spády. Pro vysoké spády (někdy až 500 m) se používá akční Peltonova turbína.

Podle způsobu práce se moderní turbíny dělí na rovnotlaké a přetlakové. V rovnotlakých turbínách zůstává tlak vody stále stejný, to znamená, že voda vychází z turbíny pod stejným tlakem, pod jakým do ní vstupuje. U přetlakových turbín vstupuje voda do oběžného kola s určitým přetlakem, který při průtoku klesá. Při výstupu z turbíny má tedy voda nižší tlak než při vstupu do ní. Tak pracují např. Francisovy turbíny, vhodné pro střední spády. Pro malé výkony na malých spádech jsou vhodné horizontální turbíny, pro malé spády a velké výkony se stavějí turbíny vertikální. Vývoj Francisových turbín ještě není ukončen. Dosahují výkonů až 250 MW, jsou však schopny i 1000MW výkonu a výkonů vyšších.

Vodní turbíny jsou technicky nejdokonalejší mechanické motory vůbec - dosahují 95% účinnosti. Umístění vlastní elektrárny může být různé podle tvaru terénu, výškových a spádových možností a podle množství vody. Existují elektrárny zabudované přímo do tělesa hráze, jinde je elektrárna vystavěna hluboko v podzemí. Voda se k ní přivádí tlakovým potrubím a odvádí se podzemním kanálem.

Fotovoltaika je elektrotechnický obor zabývající se procesem přímé přeměny světla na elektrickou energii. Název je odvozen od slova foto (světlo) a volt (jednotka elektrického napětí). Proces přeměny probíhá ve fotovoltaickém článku. Princip výroby energie ve fotovoltaickém článku lze vysvětlit jako aplikaci fotoelektrického jevu, při němž dopadem fotonů na polovodičový P-N přechod dochází k uvolňování a hromadění volných elektronů. Pokud je P-N přechod doplněn o dvě elektrody (anoda a katoda), můžeme již hovořit o fotovoltaickém článku, kterým může protékat elektrický proud.

Fotovoltaické články, které jsou seskupené do fotovoltaických panelů různých velikostí a výkonů jsou základem fotovoltaického systému. Nejvíce rozšířené fotovoltaické panely v současné době jsou křemíkové. Různým zpracováním křemíku lze vyrobit monokrystalické, polykrystalické a amorfní fotovoltaické články. Monokrystalická buňka má tvar černého osmiúhelníku a polykrystalická buňka je zbarvena modře ve tvaru čtverce. V praxi se používají převážně monokrystalické panely. Monokrystalické buňky mají větší účinnost než polykrystalické, ale využití plochy modulu není vzhledem k tvaru tak dokonalé - v konečném výsledku jsou oba typy modulů výkonově obdobné. Účinnost polykrystalických modulů je 12-14 %. Účinnost monokrystalických modulů je 12-16 %. Cena a životnost jsou stejné.

Fotovoltaický panel je schopen vyrábět elektrickou energii i bez přímého osvícení na základě difúzního záření, které je v ČR převládající. Ve fotovoltaických panelech je vyroben stejnosměrný proud, který je potřeba přeměnit pro dodávku do distribuční sítě na proud střídavý, předepsaných parametrů (230V / 400V, 50Hz) v střídači (někdy také nazýván měnič nebo investor). Toto je řídící centrum celého systému, které je schopno podávat informace o vyrobené energii a provozních stavech např. pomocí GSM nebo internetu. Střídač musí dodávat co nejvyšší výkon. To je zajištěno především odstraněním transformátoru s následným snížením tepelných ztrát a užitím zařízení pro sledování bodu max.výkonu (MPP), které změnou vstupního odporu zajišťuje optimální chod střídače. Běžné střídače dosahují max. účinnosti až 96,3 %. Přifázování střídače (připojení energie z panelů do sítě) je plně automatizováno. Na dlouhou životnost střídačů má mimo jiné vliv i speciální konstrukční řešení - chlazení přirozenou cirkulací vzduchu bez použití ventilátoru.

Působením aerodynamických sil na listy rotoru převádí větrná turbína umístěná na stožáru energii větru na rotační energii mechanickou. Ta je poté prostřednictvím generátoru zdrojem elektrické energie (na podobném principu turbogenerátoru pracuje jak klasická, vodní či jaderná elektrárna). Podél rotorových listů vznikají aerodynamické síly; listy proto musejí mít speciálně tvarovaný profil, velmi podobný profilu křídel letadla. Se vzrůstající rychlostí vzdušného proudu rostou vztlakové síly s druhou mocninou rychlosti větru a energie vyprodukovaná generátorem s třetí mocninou. Je proto třeba zajistit efektivní a rychle pracující regulaci výkonu rotoru tak, aby se zabránilo mechanickému a elektrickému přetížení věrné elektrárny. Obsluha větrné elektrárny je automatická. Životnost nové větrné elektrárny se udává 20 let od uvedení do provozu.

Části jaderné elektrárny tvoří jaderný reaktor, aktivní zóna, regulační tyče, havarijní tyče, palivové články, moderátor, parogenerátor, čerpadlo, turbíny, kondenzátory, generátor, transformátor a chladící věže.

V současných jaderných elektrárnách se používá jako štěpný materiál většinou uran. V přírodním uranu na každých 140 atomů s jádrem složeným z 238 nukleonů připadá jediné štěpitelné uranové jádro s 235 nukleony. Proto se v jaderném palivu podíl uranu 235 zvyšuje - přírodní uran je obohacen o štěpitelný. Ke zpomalování neutronů a současně k odvádění tepla se užívá nejčastěji obyčejná voda, která je pod vysokým tlakem, aby se nevařila. Palivo má podobu tablet spečeného oxidu uranu, nastrkaných do plynotěsných kovových trubiček. Z těch jsou sestaveny palivové články, kolem nichž protéká chladicí voda primárního okruhu. Voda primárního okruhu odevzdává v tepelném výměníku teplo vodě sekundárního okruhu, která odchází jako pára a pohání turbínu. Celý primární okruh je uzavřen do pevné a těsné železobetonové slupky. Jakákoli „netěsnost“ palivových článků může znamenat uvolnění radioaktivních látek do primárního okruhu. Tyto „netěsnosti“ však neohrožují vnější okolí (s vnějším okolím je v kontaktu pouze sekundární okruh). Betonová slupka současně chrání reaktor před nebezpečími zvenčí, např. před pádem letadla.

Pro všechny podstatné systémy, například čerpadla primárního okruhu, jejichž selhání by ohrozilo odvod tepla z reaktoru, je v záloze připraveno několik náhradníků. Dlouhá léta historie provozování jaderných elektráren ukazuje, že pro jejich bezpečnost je nejdůležitější obsluha. Ta musí být proto mimořádně kvalitně vyškolena a systém řízení elektrárny zkonstruován tak, aby toho nemohla mnoho zkazit.

Vyhořelé palivo z jaderných reaktorů tvoří méně než 1 % objemu všech jaderných odpadů na světě, avšak obsahuje přes 90 % veškeré radioaktivity. Jeden reaktor s výkonem kolem 1000 MW produkuje ročně kolem 30 tun vyhořelého paliva. Protože palivo má vysokou hustotu, představuje to objem jen asi 1,5 m3. Vyhořelé články se z reaktoru vyjmou a pod hladinou vody kanálem převezou do bazénu vyhořelého paliva, který je v reaktorové hale vedle reaktoru. Tam jsou pod vodou uloženy asi 3 až 4 roky. Voda je neustále chladí, protože radioaktivním rozpadem se v nich stále vyvíjí teplo. Jejich radioaktivita klesne mezitím asi na 50 % původní hodnoty. Vyhořelé články se pak vloží do speciálních kontejnerů a odvezou do meziskladu vyhořelého paliva. Zde se skladují na 40 až 50 let.

Princip fungování tepelné elektrárny

Uhlí se do elektrárny dopravuje pásovými dopravníky, popř. po železnici. Spotřeba uhlí je závislá na jeho výhřevnosti. Uhlí se rozemele na uhelný prášek, vysuší se a jako palivo je pak vháněno ventilátory spolu se vzduchem do hořáků kotle. Kromě roštových a práškových ohnišť se používají i moderní fluidní kotle různých typů.

Po shoření paliva padá část popela do spodního prostoru ohniště jako struska, která je dopravována na úložiště odpadu. Část popela, která je v podobě jemných částeček unášena ve spalinách, se zachycuje v elektroodlučovačích. Prakticky ve všech českých tepelných elektrárnách spalujících uhlí je instalováno i zařízení, které ze spalin odděluje oxidy síry a dusíku.

Do kotle je napájecími čerpadly dodávána chemicky upravená voda. Nejprve se předehřívá, poté vstupuje do výparníku, kde se mění na páru. Vzniklá pára však obsahuje příliš málo energie a je proto dále ohřívána spalinami na teplotu sahající až k 550 °C. Tato tzv. ostrá pára proudí do turbíny.

Pára svou vnitřní energii předává turbíně, kterou roztáčí. Pro vyšší účinnost se pára po průchodu částí turbíny vede zpět do kotle k tzv. mezipřihřátí, při kterém se opět zvýší její teplota, a pak se znovu zavede do turbíny. Když pára odevzdá využitelnou energii, kondenzuje v kondenzátoru a vrací se zpět do kotle. Odebrané teplo se ve vnějším okruhu odvádí z elektrárny do řeky či prostřednictvím chladicích věží do ovzduší.

Při výrobě elektrické energie byl po zavedení střídavého proudu původní stejnosměrný generátor, tj. dynamo, vystřídán třífázovým synchronním alternátorem složeným ze statoru a rotoru. Hřídel alternátoru je připojena ke hřídeli turbíny (společně tvoří turbosoustrojí). Celá jednotka se otáčí rychlostí 3000 otáček za minutu. Elektřina vyrobená z generátoru se odvádí do blokového transformátoru a transformuje se na velmi vysoké napětí (400 kV). Od vývodového blokového transformátoru se odvádí venkovním vedením do rozvodné sítě.