Wytwarzanie energii elektrycznej jest zazwyczaj procesem dwuetapowym, w którym ciepło gotuje wodę; energia z pary obraca turbinę, która z kolei wprawia w ruch generator, wytwarzając energię elektryczną. Ruch pary wytwarza energię kinetyczną, energię poruszających się obiektów. Tę energię czerpiesz również ze spadającej wody. Jest wprost proporcjonalna do prędkości poruszającego się ciała – im szybciej się porusza, tym większa energia. Energia elektryczna jest wytwarzana, gdy energia kinetyczna obraca miedziane cewki (lub drut) w turbinie.
Dynamo i generatory
Kluczową częścią większości elektrowni jest generator, urządzenie zamieniające ruch obrotowy w energię elektryczną. Wewnątrz generatora zwoje drutu miedzianego wirują w silnym polu magnetycznym. Gdy cewki poruszają się, pole magnetyczne wytwarza przepływ prądu przemiennego (AC) wewnątrz drutu. Źródło ruchu obrotowego, czy wiatrak, turbina czy silnik wysokoprężny, nie ma znaczenia; po prostu musi być wystarczająco silny, aby włączyć generator. Dynamo, „kuzyn” generatora, działa w bardzo podobny sposób; jednak wytwarza prąd stały (DC).
Energia elektryczna z pary
Elektrownia parowa (lub generator) wytwarza energię elektryczną poprzez spalanie paliw, w tym biomasy, węgla lub ropy naftowej. Para wytworzona w procesie jest podawana do turbiny. Zwora miedziana (drut) w generatorze obraca się wraz z obrotem turbiny, wytwarzając prąd elektryczny. Przykładem elektrowni parowej jest elektrownia Big Bend zlokalizowana w Tampa na Florydzie.
Energia wodna: spadająca woda
Energia elektryczna wytwarzana z wody nazywana jest hydroelektrycznością. Spadająca woda obraca łopaty turbiny hydroelektrycznej, która z kolei porusza miedzianą zworę wewnątrz generatora elektrycznego, aby wytworzyć energię elektryczną. Przykładem elektrowni wodnej jest Wielka Tama Hoovera (położona w pobliżu Las Vegas w USA). Posiada łącznie 19 turbin, które wytwarzają wystarczającą ilość energii elektrycznej, aby obsłużyć rocznie ponad 1,3 miliona ludzi.
Wiatraki: Energia z wiatru
Elektrownia wiatrowa obraca łopaty turbiny, które poruszają miedzianą zworę (która znajduje się w generatorze) w celu wytworzenia energii elektrycznej. Wiatraki były wykorzystywane w przeszłości do obracania kół dołączonych młynów. Nowoczesne wiatraki zamieniają energię mechaniczną (powstałą z ruchu) w energię elektryczną. Przykładem elektrowni wiatrowej jest farma wiatrowa o mocy 107 megawatów (MW) zlokalizowana w pobliżu jeziora Benton w stanie Minnesota.
Energia słoneczna: energia ze słońca
Ogniwa fotowoltaiczne wykorzystują energię światła słonecznego do produkcji energii elektrycznej. Prąd stały (DC) jest generowany ze stacjonarnych paneli słonecznych (złożonych z ogniw fotowoltaicznych) i jest powszechnie używane do zastosowań lokalnych, w tym do uruchamiania niewielkich pomp irygacyjnych lub do ładowania na baterie urządzenia. Elektrownie słoneczne na skalę komercyjną stale zyskują na popularności wraz ze wzrostem cen paliw kopalnych. Działają poprzez zatrzymywanie energii słonecznej przez duże reflektory. Uwięziona energia jest następnie kierowana do odbiorników wykorzystujących różne technologie do wytwarzania energii elektrycznej poprzez zasilanie turbin gazowych lub parowych. Elektrownia Nellis jest największą elektrownią słoneczną w Ameryce Północnej. Znajduje się w bazie sił powietrznych Nellis w hrabstwie Clark w stanie Nevada, niedaleko Las Vegas. Elektrownia składa się z ponad 70 000 fotowoltaicznych paneli słonecznych, a jej maksymalną moc elektryczną szacuje się na 13 megawatów prądu przemiennego (13 MW AC).