Виробництво електроенергії на ТЕС супроводжується виділенням великої кількості тепла, тому такі станції намагаються будувати недалеко від великих міст і промислових центрів для використання (утилізації) цього тепла. У зв'язку з обмеженістю світових запасів мінерального палива вчені й технологи продовжують працювати над поліпшенням параметрів енергоблоків, підвищенням їх ККД, що дає змогу більш економно витрачати паливо. Так, значна економія палива сприяє збільшенню одиничної потужності енергоблоків. Сьогодні ТЕС обладнані енергоблоками на 1000 — 1200 МВт. Сучасна технологія дозволяє підвищити цю потужність до 3000 МВт, що збереже палива на кілька відсотків. Подальше зростання потужності блоків (до 5000 МВт) можливе у разі розробки так званих кріогенних генераторів, які охолоджуються зрідженим гелієм.Знизити питомі витрати палива можна й шляхом підвищення ККД генераторів на ТЕС. Нині ККД досяг своєї межі близько 40 %, але можливе подальше його збільшення (за розрахунками до 60 %) за рахунок впровадження перспективних магнітогідродинамічних (МГД) генераторів, дослідні зразки яких сьогодні проходять випробування в ряді країн.
Спалювання мінерального палива супроводжується значними забрудненнями природного середовища. Розглянемо головні з них.
Забруднення атмосфери газоподібними й пиловими викидами. В результаті спалювання вуглеводневого палива в топках ТЕС, а також двигунах внутрішнього згоряння в атмосферу викидається вуглекислий газ, концентрація якого зростає приблизно на 0,25 % за рік. Це небезпечно, бо може викликати в майбутньому розігрівання атмосфери за рахунок парникового ефекту (див. 2.2.1). З труб ТЕС і вихлопних труб автомобілів у атмосферу викидаються також окиси сірки й азоту, які є причиною виникнення кислотних дощів (див. 2.2.4). Атмосфера забруднюється також дрібними твердими частками золи, шлаку, неповністю згорілого палива (сажею). Для зменшення шкоди від цих забруднень вугілля очищають від сполук сірки перед його спалюванням у топках ТЕС, вловлюють з диму ТЕС оксиди сірки й азоту за допомогою фільтрів, установок типу «циклон» тощо. Для зменшення токсичності вихлопних газів автомобілів застосовують регулювання двигунів, впроваджують «екологічно чисті» марки пального, встановлюють на автомобілях спеціальні каталізатори, що допалюють чадний газ до вуглекислого тощо.
Радіоактивне забруднення. Оскільки разом з вугіллям у топки ТЕС потрапляє кількість пустих порід (сланців), що містять домішки природних радіоактивних елементів, частинки золи, що вилітають із труб ТЕС, є слаборадіоактивними. Отже, має місце радіоактивне зараження атмосфери й земної поверхні. Щоправда, воно не таке шкідливе, як радіоактивне забруднення від АЕС, тому що вугільні породи містять такі природні ізотопи (урану, торію тощо), які існували в біосфері мільйони років і до яких живий світ пристосувався — більшість рослин і тварин не накопичують цих ізотопів у своєму організмі на відміну від штучних радіонуклідів, які викидають АЕС. Існуючі методи очищення газів від частинок золи дозволяють зменшити цей вид забруднення в 100—200 разів, таким чином зменшуючи радіоактивне забруднення від ТЕС до майже фонового рівня.
Забруднення земної поверхні відвалами шлаків і кар'єрами. Після спалювання в топках ТЕС вугілля залишається багато твердих відходів (шлаку, золи). Ці відвали займають великі площі землі, забруднюють підземні й поверхневі води шкідливими речовинами. Ще більші ділянки землі порушують величезні вугільні кар'єри. Так, шлакові відвали, терикони пустих порід і відпрацьовані кар'єри лише в Донбасі займають площу 50 тис. га, яка постійно збільшується. Зменшення шкоди від такого забруднення досягається утилізацією шлаків і пустих порід, з яких виготовляють будівельні матеріали, засипають ними яри, болота та кар'єри при їх рекультивації. Значний ефект дають економічні методи, зокрема, введення високої оплати за порушення земель, особливо родючих. Такі обмеження в більшості західних країн призвели до відмови використання кар'єрів у сільськогосподарських районах, оскільки плата за землю виявляється вищою, ніж та вигода, яку може дати відкритий метод розробки родовища.
