thumb|Staudinger kraftverk i Hessen, Tyskland, er et kullkraftverk som per år produserer 5500 GWh.
thumb|Mitte gasskraftverk er et kraftvarmeverk i bydelen Mitte i Berlin, Tyskland. Kraftverket har en ytelse på 440 MW for elektrisitetsproduksjon og 638 MW for fjernvareme, og kan forsyne 600 000 husholdninger med strøm.
Et kraftverk (eller en kraftstasjon) er et industrianlegg for produksjon av elektrisk energi En hovedkomponent i nesten alle kraftverk er en generator (én eller flere enheter), som er en roterende maskin som omdanner mekanisk energi til elektrisk energi ved å skape relativ bevegelse mellom et magnetisk felt og en elektrisk leder. Energikilder som utnyttes til å drive generatorene varierer mye. Dette avhenger først og fremst av hvilke drivstoff som er lett tilgjengelig, billig nok og på hvilke typer teknologi som landet eller kraftprodusentene har tilgang til.
De fleste kraftverk i verden brenner fossilt brensel som kull, olje og naturgass for å generere elektrisitet, og kjernekraft har også en viss utbredelse. Elektrisk kraftproduksjon representerer derfor en betydelig kilde til forurensning og utslipp av klimagasser. Det er en økende bruk av renere fornybare kilder som for eksempel solenergi, vind, bølger og vannkraft. Av disse er det vannkraft som er etablert teknologi, mens spesielt bølgekraft er på forsøksstadiet. Noen av verdens største kraftverk er vannkraftstasjoner.
Ordet kraftverk er misvisende fordi ordet kraft brukes i fysikken for å beskrive en påvirkning som endrer et objekts bevegelse eller form. I et kraftverk skjer energiomforming der elektrisitet dannes og da er for eksempel energiverk et mer passende uttrykk. Eller sagt på en annen måte så leverer et kraftverk energi og ikke kraft. Det samme kan sies om ordet elektriskkraft (i betydningen elektrisk energi eller effekt), kraftforsyning, kraftkilder og flere andre innarbeidede uttrykk der ordet kraft brukes på en måte som strider mot ordets innhold i dag. Imidlertid er ordet energiverk blitt en vanlig betegnelse på et distribusjonsverk, altså den instansen som selger elektrisk energi til sluttbrukere. Energiverkene vil ofte ikke ha egene kraftverk, slik at det vil oppstå misforståelser også om dette ordet brukes.
Kraftverk og elektrisitetsforsyning har fått en slik betydning som gjør at de fleste moderne samfunn får så store problemer at det truer liv og helse om produksjonen stopper bare en kort tid. Det er derfor utallige systemer i et kraftverke og i resten av kraftsystemet for å sikre stabil produksjon og overføring. Alle lands myndigheter har organer for å lage lover og regler for at de nødvendige tiltak blir utført og overholdt. I Norge er det Norges vassdrags- og energidirektorat som har dette ansvaret, mens Statnett har mye av det daglige drift- og systemansvaret for det nasjonale sentralnettet der mange av kraftverkene er tilknyttet.
Oversikt over typer av kraftverk Nedenfor følger en oversikt over de typene av kraftverk som er i bruk i dag, eller eksisterer som forsøksanlegg.
Ikke-fornybare energikiler:
Varmekraftverk Dampkraftverk fyrt med kull, koks, diesel eller olje Kullkraftverk er den typen det fins flest av i verden. Oljekraftverk. Her finnes det også varianter med stempelmotorer drevet med diesel eller olje for direkte drift av generatorer. I denne kategorien finner en også reservestrømforsyning. Gasskraftverk fyrt med kullgass, syntesegass, LPG, LNG eller naturgass. Kraftverk med kombinert syklus ofte gassturbin og dampturbin i samme kraftverk. Kraftvarmeverk som både produserer elektrisk kraft og virker som fjernvarmeverk. Atomkraftverk med kjernereaktorer.
Fornybare energikiler:
Vannkraftverk Magasinkraftverk med dammer som kan magasinere vann slik at energiproduksjonen ikke blir avhengig av varierende vannføring i vassdraget. Småkraftverk Elvekraftverk i elver der magasinering ikke er mulig. Småkraftverk Minikraftverk Mikrokraftverk Pumpekraftverk (kombinert med magasinkraftverk) Vindkraftverk Solkraft Solcelleanlegg Solvarmekraftverk Termiske kraftverk som arbeider med fornybar energi Biomassekraftverk Biogasskraftverk Geotermisk kraftverk Havkraftverk Tidevannskraftverk Havstrømningskraftverk Bølgekraftverk – se også bølgekraft
De følgende typene er på det eksperimentelle stadium:
Kjernefusjonsreaktor Hav-varmekraftverk Saltkraft eller osmosekraftverk Oppvindskraftverk
Historie thumb|Akslinger og reimer for overføring av energi til maskiner før elektromotoren ble introdusert
I tidligere tider har vannkraft, vindkraft, samt muskelkraft fra mennesker og dyr blitt brukt til å drive maskiner som pumper, sager, møller, kverner og mange andre innretninger. Utover på 1800-tallet ble dampmaskinen tatt i bruk for å drive maskiner i fabrikkene som vokste opp under den industrielle revolusjon. I fabrikkene ble energien fra dampmaskiner eller vannturbiner overført via akslinger og reimdrift til spinnemaskiner, vevstoler, verktøymaskiner og mange andre av datidens nye oppfinnelser. En åpenbar ulempe med overføring av energi på denne måten var den store begrensningen for hvor store avstander en virksomhet kunne anlegges fra energikilden. På slutten av 1800-tallet ble det oppfunnet dynamoer eller generatorer som kunne bruke elektrisitet for overføring av energi over lengre avstander. Elektrisiteten hadde også den store fordelen ved at energi nå kunne konverteres over til mange forskjellige former som lys, varme og kinetisk energi, samt en rekke elektrokjemiske prosesser som ble utviklet og som kunne fremstille nye stoffer og materialer. Elektrisitet ble allerede helt i begynnelsen fremstilt i en egen bygning for formålet som på norsk fikk navnet kraftverk eller kraftstasjon.
Den første offentlige kraftstasjonen i verden regnes for å være var Edison Electric Light Station, bygget i London på Holborn Viaduct, som startet driften i januar 1882. Dette var et initiativ fra Thomas Edison som ble organisert og ledet av hans partner, Edward Hibberd Johnson. En dampkjele produserte dam og drev en dampmaskin på 125 hestekrefter som igjen drev en generator på 27 tonn som ble kalt Jumbo, etter den berømte elefanten. Dette kraftverket levert strøm til bygninger i området via kabler gjennom kulverter, slik at en ikke behøvde å grave opp veiene. Abonnentene inkluderte blant annet City Temple og Old Bailey. En annen viktig kunde var telegrafen i hovedpostkontoret, men dette kunne ikke nås via kulverter. Johnson laget da et arrangert med en opphengt forsyningskabel, via Holborn Tavern og Newgate.
I september 1882 ble Pearl Street Station satt i drift av Thomas Edison i New York for å gi elektrisk belysning til bygninger i nedre deler av Manhattan i New York. Stasjonen var i drift inntil den ble ødelagt av brann i 1890.125 Years On: Pearl Street - Birthplace of the Electric Age (Interactive Presentation), Consolidated Edison Company of New York. Last accessed: 3 May 2009. I kraftstasjonen ble det benyttet en dampmaskinen for å drive likestrøms generatorer. På grunn av at distribusjon av likestrøm gir uforholdsmessig stort spenningsfall var forsyningsområdet lite. Den såkalte strømkrigen ble til slutt vunnet til fordel for vekselstrøm for distribusjon og bruk av elektrisk kraft, selv om noen likestrømsystemer var i bruk til langt utover på 1900-tallet.Tom Blalock: Powering the New Yorker: A Hotel's Unique Direct Current System, in IEEE Power and Energy Magazine, Jan/Feb 2006 Likestrømsystemer med en aksjonsradius på rundt én kilometer måtte nødvendigvis være av mindre skala. Andre ulemper er at de hadde mindre effektivt drivstofforbruk, og mer arbeidskrevende å drive og vedlikeholde enn de mye større sentrale vekselstrømsanleggene.
Norges aller første vannkraftverk ble satt i drift samme høst som kraftverket i Pearl Street, og ble bygget av Senjens Nikkelverk i Hamn på Senja. Anlegget var på 6,5 kW og energien ble kun brukt til belysning.Ann Christin Bøeng og Magne Holstad: Fakta om energi - Utviklingen i energibruk i Norge Statistisk sentralbyrå, 21. mars 2013. ISBN 978-82-537-8596-7
Vekselstrømssystemer brukte et stort utvalg av frekvenser avhengig av typen av last: Belysning med bruk av høyere frekvenser, og elektrisk jernbane og store motorlaster der lavere frekvenser ble valgt. Økonomien i konseptet med en sentral kraftstasjon forbedret seg kraftig når enhetlig lys- og kraftsystemer som opererte på en felles frekvens, ble utviklet. Det samme kraftverket som matet til store industriformål i løpet av dagen, kunne mate jernbanesystemer i rushtiden og deretter forsyne private husholdninger som først og fremst trengte belysning på kvelden. På denne måten ble systemets brukstid forbedre og samtidig ble kostnadene for energiproduksjon redusert. Mange unntak eksistert, noen kraftstasjoner ble dedikert til drift av maskiner eller lys med en bestemt frekvens. I Norge er Hakavik kraftverk et eksempel. Roterende frekvensomformere var spesielt vanlig for å mate elektriske jernbanesystemer fra kraftsystemer for alminnelig kraftforsyning. I Sverige, Tyskland, Sveits, Østerrike og Norge er dette standard også i dag.
I løpet av de første tiårene av 1900-tallet ble de sentrale dampdrevne kraftstasjonene stadig større ved hjelp av høyere damptrykk for å gi større effektivitet. Samtidig ble mange kraftstasjoner koblet sammen for å forbedre påliteligheten og kostnader, dette kalles samkjøring. Høy spenning og vekselstrømoverføringer gjør at vannkraft ble en attraktiv energikilde ved fjerne fossefall kan levere elektrisk kraft til byene.
Utviklingen av dampturbiner for bruk i kraftstasjonene på begynnelsen av 1900-tallet gjorde det mulig med en stor utvidelse av produksjonskapasitet. Generatorer ble ikke lenger begrenset av kraftoverføring med reimdrift eller den relativt langsomme hastighet av stempelmaskiner, og aggregatene kunne vokse til enorme størrelser. For eksempel Sebastian Ziani de Ferranti planlagt det som ville ha vært den største stempeldampmaskinen noensinne bygget til en foreslått ny kraftstasjon, men forkastet planene når en turbin ble tilgjengelig i ønsket størrelse. Å bygge kraftsystemer med sentraliserte kraftstasjoner krevde kombinasjon av ingeniørkunst og finansielle skarpsindighet. Pionerene som bygde store kraftstasjoner er George Westinghouse og Samuel Insull i USA, Ferranti og Charles Hesterman Merz i Storbritannia, og mange andre.
Teknisk oppbygning I nesten alle kraftverk er det som nevnt én eller flere turbiner, som er en roterende maskin (ofte en dampturbin, gassturbin, vannturbin eller vindmølle) som driver en generator. En damp eller gassturbin blir kalt en varmekraftmaskin, som forteller at det er varmeenergi som omformes. De to enhetene generator og turbin blir ofte benevnt aggregat. Generatoren omdanner kinetisk energi til elektrisk energi ved å skape relativ bevegelse mellom et magnetfelt og en elektrisk leder. I dagens kraftsystemer er disse trefase vekselstrøms synkrongeneratorer som leverer elektrisitet ut på et stort kraftnett. I kraftnettet er frekvensen enten 50 (typisk i Europa og Russland) eller 60 Hz (typisk i Amerika), og dette har direkte betydning for omdreiningstallet til generatorene. Ofte har kraftnettet en spenning som mye høyere enn den spenningen en praktisk generator kan ha, derfor står det transformatorer mellom generatorene og kraftnettet slik at kraftstasjonene kan levere ut den ønskede spenning.
Varmekraftverk – Elektrisk kraft fra ikke-fornybar energi
Energiomvandling i et varmekraftverk