Tutte le centrali elettriche, dai generatori in loco ai fornitori regionali su larga scala, funzionano essenzialmente concentrando un’energia diffusa piuttosto che raccogliendola. Spesso, l’energia del calore è tra le più facili da concentrare. Una centrale elettrica a combustibili fossili crea questo calore bruciando petrolio, gas naturale o carbone.
Più comunemente, una centrale elettrica a combustibili fossili funziona con la generazione di vapore. Il carbone, il gas naturale o il petrolio vengono bruciati per riscaldare l’acqua e produrre vapore. Il vapore viene quindi forzato sulle pale di una turbina, facendo girare il rotore collegato. Il rotore rotante alimenta un generatore, che crea elettricità che può essere raccolta. Questi impianti recuperano tipicamente circa un terzo dell’energia termica del combustibile bruciato.
Più raramente, una centrale elettrica a combustibili fossili può essere alimentata bruciando direttamente il combustibile. In questi casi, l’aria calda creata dal processo di combustione fa girare la turbina. Questi impianti hanno il vantaggio di essere accesi e spenti più rapidamente. Il ridotto consumo di acqua riduce anche i danni ambientali. Negativamente, questi impianti sono meno efficienti delle unità a vapore.
Il carbone rimane la scelta popolare per una centrale elettrica a combustibili fossili. Negli Stati Uniti, circa il 50 per cento di tutta l’elettricità proviene da centrali a carbone. Altri paesi come il Sudafrica e la Polonia dipendono ancora di più dal carbone, con oltre il 90% di tutta l’energia proveniente dal carburante.
Le piante a carbone sono abbondanti per molte ragioni. Nella maggior parte delle aree, il carbone è di gran lunga il combustibile più facilmente disponibile. Questo spesso lo rende anche l’opzione più conveniente. Inoltre, le centrali a carbone sono state le prime costruite e la maggior parte è ancora in funzione. Spesso, la costruzione di un nuovo impianto costoso per sostituire una struttura ancora operativa non è economicamente fattibile.
Il secondo in popolarità tra i combustibili fossili è il gas naturale. In alcune aree, il gas naturale è abbondante quasi quanto il carbone e, in media, comparabile ai costi. Il gas pesa meno di altri combustibili fossili e spesso è più facile e meno costoso da trasportare. In situazioni di emergenza, il flusso di gas naturale può generalmente essere interrotto immediatamente. Infine, il gas naturale brucia in modo più pulito del petrolio o del carbone ed è quindi ampiamente considerato una scelta più responsabile dal punto di vista ambientale per ridurre l’inquinamento atmosferico.
Una centrale elettrica a combustibile fossile funziona bruciando petrolio greggio. Sebbene queste centrali rappresentino meno del 10% dell’elettricità prodotta nei paesi nordamericani, sono la scelta naturale per le aree in cui il petrolio è più abbondante. A volte, le centrali elettriche su scala molto piccola possono funzionare su un modello di combustione molto simile al motore di un’auto. In questi casi, il petrolio è la scelta più logica.