Взаимодействие энергетических предприятий с окружающей средой происходит на всех стадиях добычи и использования топлива, переработки и передачи энергии. В составе загрязнителей – взвешенные вещества, нефтепродукты, хлориды, сульфаты, соединения тяжёлых металлов, сероводород, формальдегид и др. Топливная энергетика базируется на Конаковской ГРЭС (удельный вес – 50 %), Калининской ТЭС, ТЭЦ в Твери, Бежецке, Вышнем Волочке, Ржеве и др. Кроме того, осуществлен пуск четырёх энергоблоков на Калининской АЭС (удельный вес – 47 %).

Основными потребителями воды на ТЭС и АЭС являются конденсаторы турбин. Расход воды зависит от параметров пара и от системы технического водоснабжения. По некоторым оценкам в перспективе будет затрачиваться воды на охлаждение конденсаторов: на ТЭС – 120 кг/(кВт. ч), на АЭС – 220 кг/(кВт. ч). Большие удельные расходы пара на АЭС определяют и большие удельные расходы воды.

При промывке поверхностей агрегатов образуются разбавленные растворы соляной кислоты, едкого натра, аммиака, солей аммония, железа и других веществ. Кроме того, сбросы охлаждающей воды ядерных энергетических установок АЭС не исключают поступления радионуклидов в водную среду.

Основным фактором воздействия на гидросферу являются выбросы теплоты, следствиями которых могут быть: постоянное или временное повышение температуры в водоёме; изменение условий ледостава, зимнего гидрологического режима; изменение условий паводков; нарушение кислородного баланса; изменение распределения осадков, испарений, тум анов, и как следствие, нарушение микроклимата территории.

ГЭС также оказывают существенное влияние на природную среду, которое проявляется как в период строительства, так и при их эксплуатации. На территории области находится 9 плотин крупных гидроузлов. Соор ужение плотин приводит к затоплению значительной территории (лесных массивов и сельскохозяйственных земель, жилых посёлков, инфраструктуры, месторождений полезных ископаемых) и влияет на рельеф побережья, особенно при строительстве их на равнинных реках. Затопление территории и изменение гидрологического режима вызывает изменения гидрохимического и гидробиологического режимов. Существенно меняется ледовый режим водных масс: сроки ледостава, толщина ледяного покрова. При интенсивном испарении с поверхности водохранилищ возможно нарушение микроклимата территории: повышение влажности воздуха, образование туманов, усиление ветра. Глубинная холодная вода, поступающая в нижний бьеф, может угнетать теплолюбивые растения и микроорганизмы и приводить к изменению видового состава ихтиофауны.

Застойный режим, сбросы сточных вод, заболачивание, накопление тяжёлых металлов в донных отложениях превращает водохранилища в источник вторичного загрязнения рек. Так, например, гниение некоторых компонентов донных отложений может привести к выделению сероводорода.