Salvo excepciones, las centrales hidroeléctricas están conectadas a redes eléctricas de frecuencia constante. Para poder suministrar la energía producida a una red de frecuencia fija, los grupos hidroeléctricos convencionales deben girar a velocidad constante (generadores síncronos), o bien desviarse sólo en un pequeño porcentaje de su velocidad de sincronismo (generadores asíncronos). 

Esto supone una limitación para la explotación de la planta, ya que el rendimiento de los grupos disminuye en mayor o menor medida, según el tipo de turbina, cuando éstos trabajan en condiciones distintas de las nominales. En este aspecto, la velocidad variable puede aportar ventajas significativas que investigadores del Departamento de Ingeniería Civil: Hidráulica y Energética, de la ETS de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos de la UPM han estudiado.

Modificando la velocidad de giro de los grupos hidroeléctricos es posible adaptarse en mayor medida a las condiciones de operación de la central y mejorar el rendimiento de la misma. Los resultados de los trabajos desarrollados por este grupo de investigación, que empezaron en el año 2000 y han sido financiados con dinero público, han confirmado que la velocidad variable puede aportar ventajas significativas en tres aspectos fundamentales.

Por un lado, desde el punto de vista operativo, se aumenta el rango de distintos caudales con los que pueden trabajar las turbinas, y se aumenta la carrera de embalse (la diferencia de alturas) aprovechable para producir energía. A su vez, disminuye el tiempo durante el cual la central debe permanecer parada por motivos técnicos, así como el riesgo de que se produzcan fenómenos perjudiciales para los equipos.

De cara a la producción de energía, crece el rendimiento global de la planta para las mismas condiciones de operación y, con ello, la energía que genera la central, lo que eleva sus ingresos por la venta de energía.
Por último, aparecen también ventajas medioambientales, ya que se atenúa la intermitencia de las descargas de la central, provocando así un menor perjuicio al tramo de río aguas abajo, y puede reducirse el área inundada por el embalse sin disminuir por ello la energía generada.

Las centrales que pueden beneficiarse en mayor medida de la operación con velocidad variable serían las de bajo salto con una fuerte variación relativa del mismo, las centrales asociadas a embalses de otros usos como regadío, abastecimiento, etc, y las centrales con grupos que pueden utilizar turbinas para caudales ecológicos, siendo éste el caudal mínimo de la corriente para preservar las condiciones biológicas en el cauce del río.