Ένας θερμοηλεκτρικός σταθμός χρησιμοποιεί ατμό για να περιστρέφει τουρμπίνες, οι οποίοι με τη σειρά τους τροφοδοτούν ηλεκτρικές γεννήτριες. Οι περισσότεροι σταθμοί ηλεκτροπαραγωγής στον κόσμο χρησιμοποιούν θερμική ενέργεια για να λειτουργήσουν. Ένας θερμοηλεκτρικός σταθμός ορίζεται συνήθως από τον τύπο του καυσίμου που χρησιμοποιείται για τη θέρμανση του νερού και τη δημιουργία ατμού. Ο άνθρακας, το πετρέλαιο, ακόμη και η ηλιακή και η πυρηνική ενέργεια μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τη δημιουργία του ατμού που απαιτείται για τη λειτουργία μιας θερμικής μονάδας.
Πολλές θερμικές εγκαταστάσεις λειτουργούν σε έναν μερικώς κλειστό βρόχο, χρησιμοποιώντας αυτό που είναι γνωστό ως κύκλος Rankine. Το νερό θερμαίνεται με καύσιμα, όπως άνθρακα ή πυρηνική ενέργεια, μέχρι να γίνει ατμός. Ο ατμός διέρχεται από μια σειρά θαλάμων που τον καθιστούν ισχυρότερο, θερμότερο και ισχυρότερο. Ο ατμός φτάνει στους στρόβιλους και τους περιστρέφει, στη συνέχεια ωθείται σε μια περιοχή αποθήκευσης ψύξης όπου μπορεί να συμπυκνωθεί ξανά σε νερό. Το νερό μπορεί στη συνέχεια να επαναχρησιμοποιηθεί για τη δημιουργία ατμού, ολοκληρώνοντας τον βρόχο.
Ένας τύπος θερμοηλεκτρικής μονάδας που εκπέμπει το βήμα θέρμανσης είναι μια γεωθερμική μονάδα. Αυτό κάνει χρήση ατμού και φυσικά βραστό νερό που αναδύεται από τη γη με τη μορφή θερμοπίδακες και θερμές πηγές. Οι γεωθερμικές πηγές μπορεί να είναι απρόβλεπτες και να έχουν κάπως περιορισμένη χρήση λόγω της παρουσίας τους μόνο σε ορισμένα μέρη, όπως δίπλα σε τεκτονικά χάσματα. Παρόλα αυτά, τα γεωθερμικά φυτά καταναλώνουν λιγότερη ενέργεια από πολλές άλλες ποικιλίες, καθιστώντας τα πιο οικονομικά και χρονικά αποδοτικά.
Ένα από τα κύρια προβλήματα με μια θερμική μονάδα είναι το καύσιμο που χρησιμοποιείται για την παραγωγή ατμού από το νερό. Οι κοινές πηγές καυσίμων περιλαμβάνουν άνθρακα και άλλα ορυκτά καύσιμα, τα οποία έχουν αρκετά ενσωματωμένα προβλήματα. Εκτός από τους φθίνοντες πόρους που διατίθενται, τα ορυκτά καύσιμα είναι γενικά πολύ ρυπογόνα και πολλοί επιστήμονες πιστεύουν ότι είναι ένας σημαντικός παράγοντας που συμβάλλει στην υπερθέρμανση του πλανήτη. Οι πυρηνικές πηγές είναι πολύ πιο καθαρές, αλλά ανησυχούν πολλούς με την πιθανότητα επιβλαβούς διαρροής που θα μπορούσε να μολύνει τις γύρω περιοχές για αιώνες.
Οι ηλιακές θερμικές εγκαταστάσεις έχουν το πλεονέκτημα ότι δεν είναι ρυπογόνες και επίσης χρησιμοποιούν έναν πλήρως ανανεώσιμο πόρο: το ηλιακό φως. Χρησιμοποιώντας ηλιακά πάνελ για την απορρόφηση του ήλιου, των φακών και των καθρεφτών, στη συνέχεια συγκεντρώστε τη θερμότητα για να ενεργοποιήσετε μια γεννήτρια ατμού. Αυτή η τεχνολογία βρίσκεται στα σπάργανα στις αρχές του 21ου αιώνα. Η απόδοση και οι μεταβλητές ενός κινούμενου ήλιου συνεχίζουν να δημιουργούν προβλήματα στην κατασκευή ενός ηλιακού θερμοηλεκτρικού σταθμού μεγάλης χωρητικότητας.
Ένας θερμοηλεκτρικός σταθμός είναι ένα ισχυρό εργαλείο στην καθημερινή ζωή στον πλανήτη. Πολλές περιοχές λαμβάνουν το μεγαλύτερο μέρος του ενεργειακού εφοδιασμού τους από θερμικές εγκαταστάσεις. Οι ειδικοί λένε ότι η τεχνολογία απαιτεί προόδους και βελτιώσεις για να καλύψει τις αυξανόμενες ενεργειακές απαιτήσεις. Επιπλέον, η πίεση για τη μείωση της κατανάλωσης ορυκτών καυσίμων και τη δημιουργία πηγών ενέργειας χαμηλής ρύπανσης απαιτεί νέες ιδέες, σχέδια και πειραματισμούς να τεθούν στο πεδίο.