Geradores de energia são basicamente pequenas usinas elétricas. Elas permitem que seus proprietários gerem eletricidade no local como um substituto ou complementem a eletricidade de sua rede elétrica. Os geradores de energia e grandes usinas elétricas termais funcionam com o mesmo princípio: ambas queimam combustível para criar movimento ou energia mecânica e a convertem em energia elétrica.

Os geradores têm dois componentes principais: um motor de combustão interna e um alternador.

Assim como o motor de combustão interna de um carro, o motor de um gerador precisa de combustível para funcionar. Diesel, gás natural, propano, gasolina e biocombustíveis são opções comuns.

A combustão é usada para criar um movimento de rotação em um virabrequim da seguinte maneira: o ar é enviado para um cilindro por meio de uma válvula de entrada conforme baixa o pistão. O pistão, então, se desloca para cima, comprimindo o ar no cilindro. Quando o ar está comprimido e atinge certa temperatura devido a essa compressão, o combustível é injetado no cilindro e inflama. A combustão, uma pequena explosão, faz o pistão descer novamente. O pistão volta, então, à parte superior do cilindro, expulsando os gases da combustão pela válvula de escape. Os pistões são fixados em um virabrequim e se movem para cima e baixo, fazendo com que o virabrequim gire.

Em um veículo, esse movimento e energia seriam usados para mover o veículo. Em um gerador, ele é usado na geração de eletricidade.

O movimento rotacional produzido pelo motor se estende até o segundo componente principal, o alternador. O alternador converte uma forma de energia, a energia cinética rotacional, em eletricidade, usando as propriedades da indução eletromagnética, o fenômeno físico pelo qual campos magnéticos variáveis criam correntes elétricas.

O alternador é dividido em duas partes: o estator e o rotor. O estator é uma carcaça composta de várias bobinas de cobre e, à medida que o rotor gira dentro do estator, seu campo magnético também gira. O campo magnético giratório faz com que os elétrons fluam no estator, produzindo assim uma corrente elétrica.

Além do gerador e do alternador, um gerador de energia contém outros componentes para garantir seu funcionamento correto. Um sistema de combustível garante que o motor do gerador receba um suprimento constante de combustível. Em geradores menores, o sistema de combustível pode ser tão simples quanto um tanque de combustível e um filtro de combustível.

O gerador também precisa fornecer eletricidade na tensão correta e, por isso, um regulador de tensão é incluído para garantir que a tensão correta seja alcançada e mantida.

Algumas partes do gerador esquentam durante a operação; portanto, para evitar superaquecimento, é necessário um sistema de resfriamento. Geradores menores tendem a ser refrigerados a ar; geradores maiores precisam ser refrigerados a água. Então, há o sistema de escape que remove gases quentes da combustão. Conversores catalíticos, filtros de poeira ou depuradores podem ser adicionados para limpar o escape.

Em geradores maiores usados em aplicações de cogeração, os gases de escape podem ser usados para aquecer água, por exemplo, como parte de um esquema de aquecimento urbano. Isso significa que a energia do combustível é convertida tanto em energia elétrica como em energia térmica útil, otimizando a eficiência da máquina.

Além disso, normalmente existe um sistema de óleo para lubrificação, uma bateria para ignição, um mecanismo de carregamento da bateria, um painel de controle para monitorar os diferentes medidores e parâmetros da máquina e a estrutura em que todos os componentes da máquina são alojados.