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Los principales elementos de una central térmica son: • Sistemas de preparación y alimentación de combustible.
• Calderas, que es dónde se genera el vapor. Están formadas por el horno (u hogar), que es la zona donde se produce la combustión y donde se encuentran los tubos de intercambio de calor por los que circula el agua que se calienta convirtiéndose en vapor, así como por varias superficies recuperadoras del calor de los gases de la combustión como los economizadores de agua, los sobrecalentadores y recalentadores de vapor y los calentadores de aire.
• Chimenea, para salida de gases y que suele ser el elemento que más destaca a la vista.
• Turbinas, movidas por el vapor y que a su vez mueven los alternadores.
• Alternadores, que producen la electricidad.
• Condensadores, en los que el vapor vuelve a convertirse en agua líquida.
• Bombas de circulación de agua.
• Circuito y torres de refrigeración. El agua de refrigeración ayuda a condensar el vapor y refrigera algunos elementos como los alternadores. Las torres de refrigeración son un elemento característico de las centrales.
• Transformadores, que ajustan el voltaje de la electricidad generada.

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Uno de los principales impactos que tiene la generación térmica es la emisión de contaminantes atmosféricos, lo cual depende directamente del combustible que se utilice. Las principales emisiones de un sistema termoeléctrico son: material particulado (PM10), dióxido de azufre (SO2), óxidos de nitrógeno (NOx) y monóxido de carbono (CO).

Para el caso de la combustión del gas natural, se genera principalmente NOx, en el caso de quema de petróleos y carbones se emiten todos los contaminantes antes mencionados. Para la quema de carbón y petcoke hay que considerar además las emisiones de metales pesados tales como níquel y vanadio.

En el caso de centrales termoeléctricas a carbón, para el enfriamiento del vapor que sale de las turbinas se utilizan grandes volúmenes de agua de mar. Esta, al ser retornada al mar, vuelve con una temperatura mayor a la cual fue tomada y a la que se encuentra el mar, por lo que es necesario en cada caso evaluar el impacto que esto generaría en la zona donde es descargada el agua de enfriamiento.

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El uso de combustibles genera emisiones de gases de efecto invernadero y, en algunos casos, de lluvia ácida a la atmósfera, junto a partículas volantes (hollines) en las de carbón, si no están bien depurados los humos.

Los combustibles fósiles no son una fuente de energía infinita, por lo tanto su uso está limitado por la disponibilidad de las reservas y/o por su rentabilidad económica.

Afectan negativamente a los ecosistemas fluviales cuando la refrigeración se hace mediante el agua del río en cuestión⁸​ (lo que no es frecuente, pues es más eficiente hacerla mediante vaporización).

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Son las centrales más baratas de construir (teniendo en cuenta el precio por megavatio instalado), especialmente las de carbón, debido a la simplicidad (comparativamente hablando) de construcción y la energía generada de forma masiva.⁷​

Las centrales de ciclo combinado de gas natural son mucho más eficientes (alcanzan el 50 %) que una termoeléctrica convencional, aumentando la energía eléctrica generada (y por tanto, las ganancias) con la misma cantidad de combustible, y rebajando las emisiones citadas más arriba en un 20 %, quedando así en 0,54 kg de CO₂, por kWh producido.

La gran cantidad de energía térmica generada (en las más eficientes, al menos el 50 % del total de la energía consumida) podría emplearse como energía residual para calefactar (o incluso refrigerar) edificios mediante una red de distribución.

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Una central termoeléctrica es una instalación empleada en la generación de energía eléctrica a partir de la energía liberada por combustibles fósiles como petróleo, gas natural , carbón y núcleos de uranio. Este calor es empleado por un ciclo termodinámico convencional para mover un alternador y producir energía eléctrica, liberando dióxido de carbono a la atmósfera.

Cuando el calor se obtiene mediante la fisión controlada de núcleos de uranio la central se llama central nuclear. Este tipo de central no contribuye al efecto invernadero, pero tiene el problema de los residuos radioactivos que han de ser guardados durante miles de años y la posibilidad de accidentes graves