Todas las plantas de energía, desde los generadores en el sitio hasta los proveedores regionales a gran escala, funcionan esencialmente concentrando una energía difusa en lugar de cosecharla. A menudo, la energía del calor se encuentra entre las más fáciles de concentrar. Una central eléctrica de combustibles fósiles genera este calor quemando petróleo, gas natural o carbón.
Por lo general, una central eléctrica de combustibles fósiles funciona mediante generación de vapor. Se quema carbón, gas natural o petróleo para calentar agua y producir vapor. Luego, el vapor se fuerza sobre las palas de una turbina, lo que hace que el rotor adjunto gire. El rotor giratorio alimenta un generador, que crea electricidad que se puede recolectar. Por lo general, estas plantas recuperan alrededor de un tercio de la energía térmica del combustible en combustión.
Más raramente, una central eléctrica de combustibles fósiles se puede alimentar quemando el combustible directamente. En estos casos, el aire caliente creado por el proceso de combustión hace girar la turbina. Estas plantas tienen la ventaja de encenderse y apagarse más rápidamente. El uso reducido de agua también alivia el daño ambiental. Negativamente, estas plantas son menos eficientes que las unidades de vapor.
El carbón sigue siendo la opción popular para una central eléctrica de combustibles fósiles. En los Estados Unidos, aproximadamente el 50 por ciento de toda la electricidad proviene de plantas de carbón. Otros países, como Sudáfrica y Polonia, dependen aún más del carbón, con más del 90 por ciento de toda la energía proveniente del combustible.
Las plantas de carbón abundan por muchas razones. En la mayoría de las áreas, el carbón es, con mucho, el combustible más disponible. Esto a menudo también la convierte en la opción más rentable. Además, las plantas de carbón fueron las primeras que se construyeron y la mayoría todavía están en funcionamiento. A menudo, la construcción de una nueva planta costosa para reemplazar una instalación aún operativa no es económicamente viable.
El segundo en popularidad entre los combustibles fósiles es el gas natural. En ciertas áreas, el gas natural es casi tan abundante como el carbón y, en promedio, tiene un costo comparable. El gas pesa menos que otros combustibles fósiles y, a menudo, es más fácil y menos costoso de transportar. En situaciones de emergencia, el flujo de gas natural generalmente se puede detener de inmediato. Por último, el gas natural se quema más limpio que el petróleo o el carbón y, por lo tanto, se considera en gran medida como una opción más responsable con el medio ambiente para reducir la contaminación del aire.
Una central eléctrica de combustibles fósiles de petróleo funciona quemando petróleo crudo. Aunque estas plantas de energía representan menos del 10 por ciento de la electricidad producida en los países de América del Norte, son la opción natural para las áreas donde el petróleo es más abundante. A veces, las centrales eléctricas de muy pequeña escala pueden funcionar en un modelo de combustión muy similar al motor de un automóvil. En estos casos, el petróleo es la opción más lógica.