Ein Heizkraftwerk erzeugt elektrischen Strom und Wärme. Dies geschieht mithilfe des Prozesses der Kraft-Wärme-Kopplung. Heizkraftwerke sind besonders an Standorten, an denen die Wärme direkt abgenommen wird, sinnvoll. Dies kann bei Industrieanlagen, aber auch in der Nähe von Städten sein. Heizkraftwerke arbeiten mit Erdgas, mit Öl oder Kohle. Auch umweltfreundlichere Energieressourcen wie etwa Erdwärme, Biogas, Biomasse können in einem Heizkraftwerk genutzt werden.

Mit den Brennstoffen wird ein Kessel befeuert, in dem sich Wasser befindet. Der aufsteigende Dampf treibt eine Turbine an, die mit einem Generator verbunden ist. Der Generator erzeugt elektrischen Strom. Nach der Durchströmung der Turbine wird der Dampf einem Kondensator (Wärmetauscher) zugeführt, der wiederum Wasser zum Heizen (Zuführung in das Fern- oder Nahwärmenetz) oder Dampf für die Industrie erwärmt. Nachdem der mittlerweile zu Wasser kondensierte Dampf den Wärmetauscher durchflossen hat, wird es durch einen Entgaser geleitet, der das Wasser beispielsweise von Kohlenstoffdioxid und Wasserstoff filtert, da diese Gase Korrosion an der Anlage verursachen. Danach wird das Wasser wieder dem Wasserbehälter zugeführt, von dem es dann wieder in den Kessel gelangt.

Dadurch, dass die Resthitze des bereits durch die Turbine gegangenen Dampfes noch für die Erzeugung von Wärme (etwa bei Privathaushalten) genutzt wird, spricht man von einer Kraft-Wärme-Kopplung. Durch dieses Verfahren bewirkt man auch einen höheren Wirkungsgrad der Primärenergieträger, also es wird mehr Energie aus dem Brennstoff oder der Erdwärme herausgeholt, als wenn nur Strom produziert würde und in einem anderen Kraftwerk nur Wärme. Dies bedeutet, dass weniger Ressourcen aufgewendet werden müssen und weniger CO2 emittiert wird.

Neben dieser Form des Dampfturbinenkraftwerkes kann natürlich auch ein Gasturbinenkraftwerk in Kraft-Wärme-Kopplung geführt werden. Hier werden die heißen Abgase genutzt, um Wasser zu erhitzen, welches in das Fernwärmenetz eingespeist wird. Es gibt auch Heizkraftwerke in Kleinbauweise für Privathaushalte und Wohnhäuser. Dort stehen sie üblicherweise im Keller. Hier kann die Wärme direkt abgenommen werden, deshalb wird ein großer Teil der Primärenergie genutzt und macht die Anlage effizienter. Diese Blockheizkraftwerke werden üblicherweise mit Erdgas betrieben. Sie können bei Unterbedarf vor Ort die Wärme auch ins Nahwärmenetz einspeisen und so zum Beispiel den Wärmebedarf des Nachbarhauses mitversorgen.

Die umweltfreundlichsten Heizkraftwerke arbeiten mit Erdwärme. Diese sind jedoch nur an bestimmten Standorten sinnvoll, die sich an geologischen Gegebenheiten ausrichten. Ansonsten sind Biomasseheizkraftwerke zu bevorzugen, da sie etwa Holzabfälle verbrennen, denen ansonsten mitunter keine sinnvolle Verwertung zugekommen wäre. Aber auch Energiepflanzen oder biologische Abfälle können hier verwendet werden. Das dabei entstehende Gas wird dann in einer Gasturbine verbrannt und somit sinnvoll genutzt. Als Verbraucher kann man seinen Gasanbieter selbst auswählen, man ist nicht mehr an die örtlichen Stadtwerke gebunden. Deswegen kann es sich aus ökologischen (aber auch aus finanziellen) Gründen lohnen, einmal nachzuforschen, wie die Wärme, die man verbraucht, überhaupt produziert wird.