محطة الطاقة الحرارية منشأة لتوليد الطاقة تعتمد على تحويل الحرارة إلى حركة ميكانيكية ثم إلى كهرباء، وغالباً ما يكون البخار هو وسيط التشغيل الرئيس فيها. تسخن المياه داخل الغلايات حتى تتحول إلى بخار عالي الضغط يدير توربيناً متصلاً بمولد كهربائي، ثم يكثف البخار ويعاد إلى الدورة من جديد فيما يعرف بدورة رانكن. تستخدم هذه المحطات مصادر حرارية متعددة مثل الوقود الأحفوري أو التفاعلات النووية أو الطاقة الشمسية أو الحرارة الأرضية، وتحتاج عادةً إلى أنظمة تبريد للتخلص من الحرارة المتبقية. ورغم أهميتها في إنتاج الكهرباء، فإنها تواجه تحديات تتعلق بكفاءة التحويل وفقدان الحرارة والآثار البيئية المرتبطة بالوقود والانبعاثات.