Osmosekraftwerke können im Prinzip am besten an Flussmündungen gebaut werden. Daneben sind als Standorte alle Stellen denkbar, an denen sich zwei Wasserläufe unterschiedlichen Salzgehalts treffen - beispielsweise auch Mündungen von stark salzhaltigen Abwasserläufen in Flüsse. Der erzielbare Energiegewinn ist umso größer, je höher die Durchflussmenge und je größer der Unterschied im Salzgehalt ist. Der aussichtsreichste Standort auf deutschem Boden wäre wahrscheinlich die Mündung der Elbe in die Nordsee. Könnte diese sowie andere deutsche Flüsse, die in Nord- und Ostsee münden, vollständig für Osmosekraftwerke genutzt werden, so wäre nach einer Schätzung theoretisch eine maximale Energie-Leistung von 1400 Megawatt erzielbar. Die wesentlich höheren Durchflussmengen von Rhein und Donau sind dabei nicht mitgerechnet, da diese außerhalb Deutschlands münden.
Eine solche vollständige Nutzung eines gesamten Flusses wird aber in der Praxis voraussichtlich nicht realisierbar sein, aus technischen Gründen ebenso wie aus Rücksicht auf Schifffahrt und die Ökologie der Flüsse.
Höhere Leistungen könnten an Gewässern erzielt werden, die einen höheren Salzgehalt als Nord- und Ostsee aufweisen, insbesondere am Mittelmeer und vor allem am Toten Meer oder am Great Salt Lake in Utah, USA.
Die Grundlagen einer ausreichend stabilen Membran für die Großtechnische Nutzung wurden seit 2004 in einem von der EU geförderten Forschungsprogramm geschaffen. Systempartner sind Statkraft SF (Norwegen), Instituto de Ciencia e Tecnologia de Polimeros (Portugal); Norwegian Institute of Technology SINTEF (Norwegen); Technische Universität Helsinki (Finnland) und das GKSS-Forschungszentrum (Deutschland). Aktuell ist eine elektrische Leistung von drei Watt pro Quadratmeter Membran erzielbar.
Im Herbst 2007 verkündete der norwegische Staatskonzern Statkraft den weltweit ersten Bau eines solchen Kraftwerks bei Hurum, an einer Flussmündung im südlichen Ausläufer des Oslofjordes. Es soll Ende 2009 fertiggestellt sein. Auf einer 100 m²Fläche sind 2000 m² Membranen untergebracht. Damit soll eine Leistung von knapp 10 Kilowatt erzeugt werden.
Nächstes, für 2015 geplantes Ziel ist ein 25-Megawatt-Kraftwerk mit 5 Millionen Quadratmetern Membranfläche. Statkraft schätzt, dass Norwegen langfristig 10 % seiner elektrischen Energie aus Osmosekraftwerken decken kann.