Выработка электричества в тепловых электростанциях может происходить при участии множества последовательных этапов, но общий принцип ее работы очень прост. Вначале топливо сжигается в специальной камере сгорания (паровом котле), при этом выделяется большое количество тепла, которое превращает воду, циркулирующую по специальным системам труб расположенным внутри котла, в пар. Постоянно нарастающее давление пара вращает ротор турбины, которая передает энергию вращения на вал генератора, и в результате вырабатывается электрический ток.
Система пар/вода замкнута. Пар, после прохождения через турбину, конденсируется и вновь превращается в воду, которая дополнительно проходит через систему подогревателей и вновь попадает в паровой котел.
Существует несколько типов тепловых электростанций. В настоящее время, среди ТЭС больше всего тепловых паротурбинных электростанций (ТПЭС). В электростанциях такого типа, тепловая энергия сжигаемого топлива используется в парогенераторе, где достигается очень высокое давление водяного пара, приводящего в движение ротор турбины и, соответственно, генератор. В качестве топлива, на таких теплоэлектростанциях используется мазут или дизель, а также природный газ, уголь, торф, сланцы, иными словами все виды топлива. КПД ТПЭС составляет около 40 %, а их мощность может достигать 3-6 ГВт.
ГРЭС (государственная районная электрическая станция) – довольно известное и привычное название. Это не что иное, как тепловая паротурбинная электростанция, оборудованная специальными конденсационными турбинами, которые не утилизируют энергию отработанных газов и не превращают её в тепло, например, для обогрева зданий. Такие электростанции еще называют конденсационными электростанциями.
В том же случае, если ТПЭС оснащены специальными теплофикационными турбинами, преобразующих вторичную энергию отработанного пара в тепловую энергию, используемую для нужд коммунальных или промышленных служб, то это уже теплоэлектроцентрали или ТЭЦ. К примеру, в СССР на долю ГРЭС приходилось около 65% вырабатываемой паротурбинными электростанциями электроэнергии, и, соответственно, 35% - на долю ТЭЦ.
Существуют также иные виды тепловых электростанций. В газотурбинных электростанциях, или ГТЭС, генератор вращается посредством газовой турбины. В качестве топлива на таких ТЭС применяют природный газ или жидкое топливо (дизель, мазут). Однако КПД таких электростанций не очень высок, около 27-29%, так что их используют в основном как резервные источники электроэнергии для покрытия пиков нагрузки на электрическую сеть, или для снабжения электричеством небольших населенных пунктов.
Тепловые электростанции с парогазотурбинной установкой (ПГЭС). Это электростанции комбинированного типа. Они оборудованы паротурбинными и газотурбинными механизмами, и их КПД достигает 41-44%. Эти электростанции также позволяют утилизировать тепло и превращать его в тепловую энергию, идущую на отопление зданий.
Главным недостатком всех тепловых электростанций является тип используемого топлива. Все виды топлива, которые применяют на ТЭС, являются невосполнимыми природными ресурсами, которые медленно, но неуклонно заканчиваются. Именно поэтому в настоящее время, наряду с использованием атомных электростанций, ведутся разработки механизма выработки электроэнергии при помощи восполняемых или друг их альтернативных источников энергии. Для того, чтобы представить себе виды всех ТЭС достаточно взглянуть на одну: с виду они идентичны, правда ТЭЦ—станции, которые еще и отапливают жилые районы приносят больше пользы.

ТЭС, как правило, расположены вблизи водоемов и рек населенных пунктов и городов, потому что из двух основных источников получения теплоты (деление ядер урана и плутония или сжигание топлива) последний—более безопасен. Особенно целесообразно располагать ТЭЦ в промышленных районах крупных городов. Например, в Москве есть две крупные станции: Южная ТЭЦ недалеко от Варшавского шоссе и ТЭЦ №22 рядом с Капотней на Москва-реке. КПД преобразования теплоты в электрическую энергию на ТЭС мощности Р=1000 МВт (типичная мощность ТЭС и АЭС) равен η=0.32. Если рассчитать, какой необходимо обеспечить расход воды (в кг/с), чтобы приращение температуры воды—охладителя, которая потом обратно пойдет в водоем, не превышало Δt=1°C, то можно получить результат Δm/Δt=5,1•10⁵ кг/с. Для примера, сток Волги–8,5•10⁶ кг/с, сток Амазонки – 2•10⁸ кг/с. Для Москва-реки сток должен быть на несколько порядков меньше, чем у Волги, поэтому в Капотне река не замерзает даже в очень сильные морозы. Место же стока ТЭЦ называется "горячкой", плюсы которого заключаются в возможности искупаться в любую погоду для желающих, правда, не обходится и без жертв. Но основные достоинства ТЭЦ заключаются в отоплении жилых домов и выработке электроэнергии для крупных районов больших городов. Необходимо также помнить, что согласно нормам, повышение температуры в водоемах не может превышать 2,25 К осенью, зимой и весной и не более 0,8 К—летом.

Теплоэлектроцентраль (ТЭЦ) — разновидность тепловой электростанции, которая производит не только электроэнергию, но и тепловую энергию для потребителей (то есть обеспечивает горячее водоснабжение и отопление жилых и промышленных объектов). Как правило, ТЭЦ должна работать по теплофикационному графику, то есть выработка электрической энергии зависит от выработки тепловой энергии. При размещении ТЭЦ учитывается близость потребителей тепла в виде горячей воды и пара.

Автозаводская ТЭЦ — одно из ключевых энергетических предприятий Нижнего Новгорода. С октября 2004 года входит в группу компаний «Волгаэнерго», которая находится под управлением крупнейшей независимой энергетической компании «ЕвроСибЭнерго»[3].
На лето 2007 года доля производимой станцией электроэнергии составляет 36 % от общего объёма, вырабатываемого в Поволжском регионе, а тепла — почти 39 % по областному центру.

История теплоэлектроцентрали началась 3 марта 1931 года со строительства главного корпуса ТЭЦ Горьковского автозавода. 4 ноября 1931 года станция была запущена в эксплуатацию, в течении двух лет станция была окончательно достроена и Нижний Новгород (тогда — Горький) начал получать отопление и горячую воду для бытовых нужд. В тот период ТЭЦ ГАЗа была одной из самых мощных станций в СССР. Завод, город, а за ними и станция планомерно развивались, и в 1978 году суммарная мощность ТЭЦ достигла 580 МВт.
В октябре 2004 года завод был продан независимой энергетической компании «ЕвроСибЭнерго» (управляет энергоактивами ОАО «Русский алюминий»)[1].
В начале XXI века Автозаводская ТЭЦ сохраняет своё стратегическое значение для региона[4]. Под управлением «ЕвроСибЭнерго» станция развивается и реализует программы повышения эффективности управления.
Основные потребители:
* Горьковский автомобильный завод
* Горьковская железная дорога