Un combustible est brûlé dans une chaudière :

• du charbon réduit en poudre,
• du gaz naturel injecté tel quel,
• du fioul, un dérivé du pétrole, chauffé pour le rendre liquide puis vaporisé en fines gouttelettes.

La combustion dégage de la chaleur qui va chauffer l'eau contenue dans les tubes de la chaudière et la transformer en vapeur. Cette vapeur sous pression fait tourner une turbine qui à son tour, entraîne un alternateur. L'alternateur produit ainsi de l’électricité.
La vapeur est ensuite refroidie grâce à un condenseur dans lequel circule de l'eau froide puisée dans la rivière ou la mer. L'eau ainsi obtenue est renvoyée dans le circuit.

► Le fonctionnement d'une centrale thermique à flamme
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Le fonctionnement d'une centrale thermique à flamme

 

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Il existe plusieurs sortes d'équipements de production en thermique à flamme :

• les unités centralisées : les centrales au charbon, au fioul et au gaz, les turbines à combustion (gaz ou fioul), les cycles combinés gaz (composés de turbines à combustion et de turbines à vapeur).
• les unités décentralisées, implantées près des lieux de consommation, notamment les installations de cogénération qui consistent à produire en même temps de l'électricité et de la chaleur utilisée pour le chauffage et la production d’eau chaude.

En France, les centrales thermiques à flamme ont été utilisées comme moyen de production de base de l'électricité entre 1950 et 1980. Avec le développement de l'énergie nucléaire, elles servent aujourd'hui à répondre aux modulations au fil de la journée et aux périodes de pointe (les jours de grand froid ou de grande chaleur, par exemple).

Elles combinent plusieurs avantages techniques :

• réactivité et flexibilité : démarrage rapide et modulation de puissance, 
• capacité à être "mises en réserve" ou remises en exploitation dans des délais courts, 
• un coût d’investissement plus faible que pour les centrales nucléaires et hydrauliques et des délais de construction réduits.

Cependant, l'utilisation de combustibles fossiles soulève plusieurs problèmes :

• les émissions polluantes même si dans certains pays, comme en France, les centrales sont progressivement équipées de systèmes de dépollution performants ;
• les émissions de CO₂, ce gaz à effet de serre responsable du changement climatique ;
• l'épuisement des réserves. 

En France, le thermique à flamme est la 3^e source de production d'électricité, derrière les énergies renouvelables. En 2011, elle représente 9,5% de la production électrique (majoritairement à partir de gaz, moins émetteur de CO₂).

La tendance est à la construction d'équipements de plus petite taille, plus faciles à implanter près des lieux de consommation, moins coûteux pour un rendement énergétique supérieur.

Au niveau mondial, son poids est 7 fois plus important car le gaz ou le charbon sont des ressources naturelles aujourd’hui abondantes. Aux États-Unis, par exemple, il représente plus de 69% de la production, en Chine, 82% et en Inde, 84%.