Uno dei 6 tipi di centrale elettrica (termoelettrica, idroelettrica, fotovoltatica, eolica, geotermica, nucleare), è la centrale termoelettrica. Essa è un impianto, all’interno del quale, l’energia termica generata dalla combustione

Se il combustibile è solido (carbon fossile) esso perviene attraverso un raccordo ferroviario a un deposito e successivamente viene ridotto in polvere per essere bruciato nella caldaia. Poche sono le centrali equipaggiate con caldaie a combustibile solido non polverizzato (lignite, torba, sottoprodotti diversi, persino rifiuti urbani). Se il combustibile è liquido (petrolio), giunge mediante carri cisterna o navi o attraverso un oleodotto e viene accumulato in uno o più serbatoi. Se è gassoso (metano o altri idrocarburi) giunge attraverso un gasdotto ed è accumulato in uno o più serbatoi. La centrale termoelettrica è formata da 3 parti principali: la caldaia, la turbina e l’alternatore. Tutto il processo ha origine nella caldaia, in cui il combustibile viene bruciato per vaporizzare l’acqua (proveniente dal mare o da un fiume, prelevata dal condensatore e successivamente spinta da una pompa nella caldaia) surriscaldandola anche fino a 400°, permettendo così un maggiore rendimento della turbina.

Il vapore, così surriscaldato, va ad agire sulle pale della turbina la quale non fa altro che trasformare in energia meccanica l’energia cinetica del fluido (nel nostro caso, il gas vapore acqueo) in movimento.L’elemento fondamentale di una turbina è il rotore, costituito da una ruota con pale, collegato ad un albero motore a cui trasferisce l’energia meccanica acquisita. Oggi le turbine, per meglio ottimizzare il processo di produzione dell’energia, vengono accoppiate direttamente all’alternatore, cioè l’albero motore della turbina è anche quello che fa muovere l’alternatore (l’utilizzo dell’albero motore di una turbina è dato dal fatto che i moderni alternatori ruotano solamente a 3000 giri al minuto, mentre le turbine usate sono assai più veloci). L’energia, ora elettrica, prodotta dall’alternatore passa al trasformatore, che provvederà a trasformarla in modo da poter essere trasferita nella rete nazionale.

Abbiamo detto inizialmente che la centrali termoelettriche sono tra le più inquinanti, ora vediamo perché: dalla combustione del carbone, metano o olio combustibile, è naturale che si originino fumi di scarico molto dannosi per l’atmosfera. Per ovviare a parte di questi problemi, una parte della centrale, detta catalizzatore, si occupa di eliminare dai fumi di scarico l’ossido d’azoto (NO+) tramite filtri costituiti da griglie ricoperte d’ossidi di vanadio, tungsteno e titanio, disposte a strati (normalmente 2 o 3). I fumi, già così in piccola parte depurati, passano nel cosiddetto “captatore di polveri”, in cui verranno liberati dalla fuliggine grazie al principio di attrazione fra corpi con carica elettrica di segno opposto. I fumi, ora in parte depurati vengono espulsi nell’atmosfera dopo essere stati incanalati in ciminiere verticali le quali sono forse l’elemento più vistoso delle centrali termoelettriche. L’altra faccia della medaglia, è meno male il riutilizzo del vapore creato nella caldaia. Abbiamo visto che il condensatore ha il compito di prelevare l’acqua da “spedire” alla caldaia; ha però anche il compito di raffreddare il vapore e ritrasformarlo in acqua che viene ripompata nella caldaia.Per la condensazione del vapore sono necessarie rilevanti quantità d'acqua e spesso grandi torri di raffreddamento. Negli impianti più grandi e moderni il ciclo del vapore è complesso, in quanto il vapore viene prelevato una o più volte dalla turbina e rinviato in una sezione della caldaia, riscaldandosi nuovamente, allo scopo di ottenere migliori rendimenti.

Il rendimento medio di una centrale termoelettrica non è altissimo (rispetto ad altre centrali elettriche): infatti solo il 38% circa dell’energia termica liberata dalla combustine nella caldaia, viene convertita in energia elettrica. Il restante 62% viene dissipato nelle successive conversioni dell’energia da chimica a termica (processo di combustione nella caldaia), da termica a meccanica (la turbina), da meccanica a elettrica (alternatore) e come calore residuo dei fumi della ciminiera. In Italia, tra le centrali elettriche, le più numerose sono le centrali termoelettriche convenzionali, in quanto si riesce a costruirla i breve tempo, ma è anche quella che produce energia ad un costo più elevato rispetto ad altre (ciò dovuto al fatto che noi importiamo dall’estero i combustibili che bruciamo): tra le più potenti, quelle di La Spezia (1.865.000 kW), Torvaldiga Nord (provincia di Roma; 1.320.000 kW), Turbigo Levante (1.217.000 kW).