A hagyományos értelemben vett hőerőművek olyan ipari létesítmények, amelyekben főként fosszilis tüzelőanyagok (szén, földgáz) elégetésével vízgőzt állítanak elő. A vízgőz energiájával generátort hoznak mozgásba, mely mágneses indukció révén elektromos áramot állít elő.

Napjainkban a világon termelt villamos energia több mint háromnegyedét így állítják elő. A hazai hőerőműveink nagyobb része földgáz, kisebb része pedig szén égetésével állít elő energiát.

A kombinált ciklusú erőművek (más néven gőz-gázturbina-erőművek) kombinálják a gázturbinát és a hagyományos hőerőművet a villamos energia előállításához. A hagyományos hőerőművektől eltérően a gázok maradék energiáját egy másik ciklusra használják fel. Ezzel a módszerrel 56%-kal hatékonyabbak, mint a hagyományos hőerőművek, ráadásul kevesebb szén-dioxidot bocsátanak ki.

Fenntarthatósági szempontból több gond is van a hőerőművekkel, főként a szénégetésűekkel. Ezek az erőművek a klímaválság kialakulásának első számú felelősei. A klímaváltozást okozó szén-dioxid-kibocsátás közel fele származik a szén égetéséből. A villamos energia előállítása során keletkező károsanyag-kibocsátás 72%-áért ezek az erőművek felelnek. Hazánkban a Mátrai Erőmű a legnagyobb szén-dioxid-kibocsátó, a hazai kibocsátások kb. 14%-a írható a számlájára, valamint a hazai villamos energia előállítása során keletkező károsanyag-kibocsátás mintegy feléért felelős.

Ugyanakkor a fosszilis tüzelőanyagokat égető hőerőművek kéményein keresztül nagy mennyiségű kén-dioxid is távozik. A kén-dioxid a levegőbe kerülve keveredik annak nedvességtartalmával, és savas eső formájában rombolja a természetes és az épített környezetet. Roncsolja a növényi szöveteket, és az ember egészségére is károsan hat. Felső és alsó légúti megbetegedéseket idéz elő.

További hátrányos tulajdonságuk, hogy működtetésükhöz jelentős mennyiségű vízre van szükség, karbantartásuk bonyolult és költséges, valamint alacsony általános hatékonyság jellemzi őket.