La centrale termoelettrica utilizza l’energia termica generata dalla combustione di oli combustibili (carbone, nafta, orimulsion o metano), trasformandola prima, attraverso un ciclo termico, in energia meccanica e poi, attraverso un alternatore, in energia elettrica.
La combustione sviluppata all’interno della caldaia, trasforma l’acqua di processo in vapore che, fortemente surriscaldato, va ad agire sulle palette della turbina. Quest’ultima riesce a trasformare l'energia potenziale del vapore in energia meccanica per poi cederla ad un alternatore che provvede a trasformarla in energia elettrica in media tensione.
Il livello di tensione viene innalzato dai trasformatori elevatori che collegano la centrale alla rete di alta tensione. Il vapore, dopo aver ceduto il suo contenuto energetico alla turbina, viene scaricato dalla stessa e raccolto dentro il condensatore all'interno del quale, per mezzo dell'acqua di raffreddamento proveniente dall’esterno, viene ritrasformato in acqua e quindi ricondotto in caldaia attraverso la pompa di alimento per ripetere un nuovo ciclo.
In un impianto termoelettrico convenzionale solo il 38 % circa dell’energia termica liberata dalla combustione nella caldaia viene convertita in energia elettrica. Il restante 62 % viene dissipato nelle successive conversioni dell’energia (da chimica a termica, da termica a meccanica, da meccanica a elettrica) e come calore residuo dei fumi della ciminiera e del vapore avviato alla condensazione e recuperato come acqua calda da rimandare alla caldaia per un nuovo ciclo.
L'energia elettrica prodotta e immessa in rete viene infine trasportata, per mezzo di opportuni elettrodotti, alle stazioni di trasformazione dove altri trasformatori la rendono disponibile alle richieste delle varie utenze.
