Lämpövoimalaitos käyttää höyryä turbiinien pyörittämiseen, mikä puolestaan syöttää sähkögeneraattoreita. Useimmat voimalaitokset maailmassa käyttävät lämpöenergiaa. Lämpövoimala määritellään yleensä polttoaineen tyypillä, jota käytetään veden lämmittämiseen ja höyryn muodostamiseen. Kivihiiltä, öljyä ja jopa aurinko- ja ydinvoimaa voidaan käyttää lämpölaitoksen käyttämiseen tarvittavan höyryn luomiseen.
Monet lämpölaitokset toimivat osittain suljetulla silmukalla käyttäen Rankine -sykliä. Vettä lämmitetään polttoaineella, kuten hiilellä tai ydinvoimalla, kunnes siitä tulee höyryä. Steam kulkee sarjan kammioiden läpi, jotka tekevät siitä vahvemman, kuumemman ja tehokkaamman. Höyry saavuttaa turbiinit ja pyörittää niitä, minkä jälkeen se työnnetään jäähdytysvarastoon, jossa se voi tiivistyä takaisin veteen. Vettä voidaan sitten käyttää uudelleen höyryn luomiseen, joka täydentää silmukan.
Yksi lämmitysvaihetta säteilevä lämpövoimala on geoterminen laitos. Tämä käyttää höyryä ja luonnollisesti kiehuvaa vettä, joka nousee maasta geysirien ja kuumien lähteiden muodossa. Geotermiset lähteet voivat olla arvaamattomia, ja niiden käyttö on jonkin verran rajoitettua, koska ne ovat läsnä vain tietyissä paikoissa, kuten tektonisten kuilujen rinnalla. Kuitenkin geotermiset laitokset käyttävät vähemmän energiaa kuin monet muut lajikkeet, mikä tekee niistä kustannus- ja aikatehokkaampia.
Yksi lämpölaitoksen suurimmista huolenaiheista on polttoaine, jota käytetään höyryn tuottamiseen vedestä. Yleisiä polttoaineita ovat hiili ja muut fossiiliset polttoaineet, joilla on useita sisäänrakennettuja ongelmia. Käytettävissä olevien resurssien vähentymisen lisäksi fossiiliset polttoaineet ovat yleensä voimakkaasti saastuttavia aineita, ja monet tutkijat uskovat niiden olevan merkittävä ilmaston lämpenemistä edistävä tekijä. Ydinlähteet ovat paljon puhtaampia, mutta monet ovat huolissaan mahdollisesta vahingollisesta vuodosta, joka voi saastuttaa ympäröivät alueet vuosisatojen ajan.
Aurinkolämpölaitosten etuna on, että ne eivät ole saastuttavia ja että ne käyttävät myös täysin uusiutuvaa luonnonvaraa: auringonvaloa. Aurinkopaneelien avulla aurinko, linssit ja peilit absorboivat sitten lämpöä ja aktivoivat höyrygeneraattorin. Tämä tekniikka on alkuvaiheessa 21 -luvun alussa; tehokkuus ja liikkuvan auringon muuttujat aiheuttavat edelleen ongelmia suuren kapasiteetin aurinkolämpövoimalaitoksen rakentamisessa.
Lämpövoimalaitos on mahtava työkalu planeetan jokapäiväisessä elämässä; monet alueet saavat suurimman osan energiansaannista lämpölaitoksilta. Asiantuntijoiden mukaan tekniikka vaatii edistystä ja parannuksia vastatakseen kasvaviin energiatarpeisiin. Lisäksi paine vähentää fossiilisten polttoaineiden kulutusta ja luoda vähäpäästöisiä energialähteitä vaatii uusia ideoita, suunnitelmia ja kokeiluja.