Il calore viene prodotto soprattutto in una centrale di cogenerazione a combustibili fossili o biomasse, oppure utilizzando il calore di recupero proveniente dalla termovalorizzazione dei rifiuti solidi urbani.Oltre alle biomasse, le altre fonti di energia rinnovabile utilizzate per il teleriscaldamento sono la geotermia (in Italia a Ferrara) e il solare termico (Solar District Heating). Un'altra fonte di energia "a costo zero" è l'uso di calore di scarto da processi industriali.
In genere in un impianto di teleriscaldamento l'impianto di cogenerazione è dimensionato per produrre metà della potenza massima di picco e, in assenza di guasti, durante l'anno produce circa il 90% del calore totale prodotto. Ad essa è affiancata una centrale termica di supporto, in grado di coprire da sola l'intero carico di picco, che interviene quando la centrale di cogenerazione è guasta o non riesce a coprire da sola la domanda. In questo modo, si riesce a raggiungere elevate efficienze di sfruttamento dell'energia primaria, fino all'80%.
Il fluido termovettore più utilizzato è l'acqua, che solitamente viene inviata a circa 90 °C e ritorna in centrale a 30-60 °C. La temperatura di ritorno dipende dal tipo di terminali di riscaldamento dei destinatari: mentre i normali radiatori (termosifoni) richiedono temperature di esercizio di circa 60-70°C, vi sono terminali che richiedono temperature di esercizio molto inferiori, come i ventilconvettori (45 °C) e i pannelli radianti (35 °C) e permettono quindi temperature di ritorno inferiori. A destinazione il fluido termovettore riscalda, attraverso uno scambiatore di calore (generalmente a piastre), l'acqua per l'impianto di riscaldamento della abitazione. Lo scambiatore, che sostituisce il nostro sistema di riscaldamento (a gas, gasolio o elettrico), può produrre anche acqua calda sanitaria.
Le perdite energetiche, secondo uno studio Norvegese, derivanti dalla distribuzione del fluido termovettore nella rete sono inferiori al 10% sul totale di calore prodotto dalle centrali.
Inoltre questo sistema sembra molto conveniente dal punto di vista economico; infatti sembra che il teleriscaldamento sia più economico del riscaldamento a gasolio (circa il 40% in meno), del metano (circa il 10% in meno) e del GPL o gas liquido (circa il 30% in meno).
Il teleriscaldamento inoltre può anche accumulare sotto forma di energia termica anche l'energia elettrica rinnovabile in eccesso, che quindi costa di meno, grazie a pompe di calore con un COP (coefficiente di prestazione) minimo di 2,5.
Un sostituto estivo del teleriscaldamento è il teleraffrescamento.
Una tecnologia che è in via di sviluppo è lo sfruttamento del calore per il teleraffrescamento tramite il ciclo frigorifero ad assorbimento.
I condizionatori elettrici consumano elettricità per produrre l'energia frigorifera necessaria; in questo modo si ha una degradazione di un'energia pregiata (l'energia elettrica) per ottenere la quale si è precedentemente degradata altra energia. Infatti, generalmente il rendimento di una centrale termoelettrica si aggira generalmente attorno al 40%, quindi più della metà dell'energia chimica del combustibile viene dispersa nell'ambiente sotto forma di calore. Si ha dunque un doppio spreco, perché da un lato non si sfrutta del calore prezioso, e dall'altro si spreca l'elettricità prodotta.
Pertanto, utilizzare direttamente una fonte di calore per produrre freddo costituisce un aumento dell'efficienza e un risparmio energetico, specie se il calore proviene da un impianto di teleriscaldamento che usa il calore di scarto di altri processi, come accade nella cogenerazione e nell'incenerimento o il calore prodotto dal solare termico molto abbondante nei periodi estivi.
L'Arca Energetica, a questo proposito, ha avviato un progetto per la progetto di un impianto di teleriscaldamento ad energia rinnovabile o di recupero per una città di 70.000 abitanti.
