Obvykle je termínem „tepelná elektrárna“ označována elektrárna spalující běžné fosilní palivo (většinou uhlí) – o té bude i tento text. Ale na principu tepelné elektrárny pracují i další typy elektráren, které využívají principu změny tepelné energie na elektrickou (např. jaderné nebo geotermální elektrárny).

Princip fungování tepelné elektrárny

Uhlí se do elektrárny dopravuje pásovými dopravníky, popř. po železnici. Spotřeba uhlí je závislá na jeho výhřevnosti. Uhlí se rozemele na uhelný prášek, vysuší se a jako palivo je pak vháněno ventilátory spolu se vzduchem do hořáků kotle. Kromě roštových a práškových ohnišť se používají i moderní fluidní kotle různých typů.

Po shoření paliva padá část popela do spodního prostoru ohniště jako struska, která je dopravována na úložiště odpadu. Část popela, která je v podobě jemných částeček unášena ve spalinách, se zachycuje v elektroodlučovačích. Prakticky ve všech českých tepelných elektrárnách spalujících uhlí je instalováno i zařízení, které ze spalin odděluje oxidy síry a dusíku.

Do kotle je napájecími čerpadly dodávána chemicky upravená voda. Nejprve se předehřívá, poté vstupuje do výparníku, kde se mění na páru. Vzniklá pára však obsahuje příliš málo energie a je proto dále ohřívána spalinami na teplotu sahající až k 550 °C. Tato tzv. ostrá pára proudí do turbíny.

Pára svou vnitřní energii předává turbíně, kterou roztáčí. Pro vyšší účinnost se pára po průchodu částí turbíny vede zpět do kotle k tzv. mezipřihřátí, při kterém se opět zvýší její teplota, a pak se znovu zavede do turbíny. Když pára odevzdá využitelnou energii, kondenzuje v kondenzátoru a vrací se zpět do kotle. Odebrané teplo se ve vnějším okruhu odvádí z elektrárny do řeky či prostřednictvím chladicích věží do ovzduší.

Při výrobě elektrické energie byl po zavedení střídavého proudu původní stejnosměrný generátor, tj. dynamo, vystřídán třífázovým synchronním alternátorem složeným ze statoru a rotoru. Hřídel alternátoru je připojena ke hřídeli turbíny (společně tvoří turbosoustrojí). Celá jednotka se otáčí rychlostí 3000 otáček za minutu. Elektřina vyrobená z generátoru se odvádí do blokového transformátoru a transformuje se na velmi vysoké napětí (400 kV). Od vývodového blokového transformátoru se odvádí venkovním vedením do rozvodné sítě.