Princip tepelné elektrárny spočívá na tzv. dvojité přeměně. Nejprve dochází k tvorbě mechanické energie z tepelného zdroje a teprve pak se mechanická energie transformuje na energii elektrickou. Vypadá to sice složitě, ale ve skutečnosti jde o snadno pochopitelnou záležitost. Nejprve se v obrovském kotli ohřívá voda. Pod kotlem se topí hnědým uhlím a z toho důvodu byly také tepelné elektrárny jedním z prvních velkých zdrojů výroby elektřiny za socialismu. Hnědouhelné pánve na Mostecku tehdy poskytly velké zásoby hnědého uhlí a dnes se dokonce uvažuje o prolomení těžebních limitů a pokračování v další těžbě.

V tepelných elektrárnách jsou instalovány parní turbíny

Ohřátá voda v kotli proudí trubkami, kde se mění na vodní páru. Ta tryská na lopatkové kolo rotoru parní turbíny a tím ji roztáčí. Nutno podotknout, že tlak vodní páry není takový, jaký znáte při vaření v papiňáku, zde se jedná o hodnotu až 200 krát vyšší. Tlak vodní páry má potřebnou sílu roztočit turbínu obřích rozměrů, aby se otáčela patřičnou rychlostí. Pohyb rotoru turbíny pak otáčí generátor, se kterým je turbína propojena.
Pohyb generátoru uskutečňuje závěrečnou fázi přeměny mechanické energie na elektrickou, jde o obrovský magnet, který rotuje ve statoru. Rotací magnetu ve statoru, tedy v cívce (navinutém drátu) dochází ke vzniku magnetické indukce a tím pádem k elektrickému proudu.

Parní turbíny se vyrábí v plzeňské Škodovce

Rotační pohyb je úctyhodný, generátor se musí otáčet rychlostí 3 tisíce otáček za minutu. Vodní pára se rovněž nikam neztrácí, poté, co vykoná práci roztáčením turbíny, se ochlazuje v tzv. kondenzačním zařízení, mění se na vodu a odvádí se zpět do kotle, kde se celý cyklus opakuje. Někdy se vyrobená vodní pára částečně transportuje teplovodem a vytápí se s ní přilehlé obce.
Výroba elektřiny v generátoru, čehož využívají i hydroelektrárny a jaderné elektrárny, pracuje s tzv. Faradayovým zákonem. Těm z Vás, kteří na něj již zapomněli (vyučuje se ve fyzice na Základní škole), je vhodné připomenout, že se jedná o princip magnetické indukce. V magnetickém poli se na koncích smyčky vinutí tzv. indukuje elektrické střídavé napětí, které po uzavření obvodu vytvoří ve smyčce střídavý proud. Velikost napětí závisí primárně na tom, jak rychle rotuje cívka ve statoru. Indukované napětí v elektrárnách dosahuje hodnoty tisíců Voltů, a to se pak rozvádí skrze vysokonapěťové stožáry do spotřebitelské sítě.