กระบวนการผลิตไฟฟ้าจากพลังงานชีวมวลสามารถแบ่งออกเป็น 5 ขั้นตอน ตั้งแต่การรับเชื้อเพลิงไปจนถึงการผลิตไฟฟ้าพร้อมจ่ายเข้าระบบ
1. การเตรียมวัตถุดิบที่เป็นเชื้อเพลิง
ชีวมวลจะถูกส่งมายังโรงไฟฟ้าด้วยรถบรรทุก รถไฟ หรือเรือ จากนั้นจะถูกชั่งน้ำหนัก สุ่มตัวอย่างเพื่อตรวจสอบคุณภาพ และจัดเก็บในโกดังที่มีหลังคาเพื่อควบคุมความชื้น ต่อมาเชื้อเพลิงจะถูกนำไปแปรรูปให้มีขนาดที่สม่ำเสมอผ่านการสับ การบดย่อย การอบแห้ง หรือการอัดเม็ด ขึ้นอยู่กับการออกแบบของหม้อไอน้ำ ซึ่งขนาดและระดับความชื้นที่สม่ำเสมอมีผลโดยตรงต่อประสิทธิภาพการเผาไหม้
2. การเผาไหม้หรือการแปลงสภาพ
ชีวมวลที่เตรียมไว้จะถูกป้อนเข้าสู่หม้อไอน้ำและเผาไหม้ที่อุณหภูมิสูง โดยทั่วไปจะอยู่ระหว่าง 800°C ถึง 1,000°C วิธีการแปลงสภาพแบบอื่น รวมถึงกระบวนการแปรสภาพเป็นก๊าซ (Gasification) โดยจะแปลงชีวมวลให้เป็นก๊าซที่เผาไหม้ได้ และการย่อยสลายแบบไร้ออกซิเจน (Anaerobic digestion) ซึ่งผลิตก๊าซชีวภาพจากวัตถุดิบอินทรีย์ที่มีความชื้นสูง การเลือกใช้วิธีใดนั้นขึ้นอยู่กับประเภทของเชื้อเพลิงและการตั้งค่าของโรงไฟฟ้า
3. การสร้างไอน้ำ
ความร้อนที่ปล่อยออกมาระหว่างการเผาไหม้จะไปยังน้ำที่ไหลผ่านท่อของหม้อไอน้ำ ทำให้น้ำเดือดกลายเป็นไอน้ำที่มีแรงดันสูงและอุณหภูมิสูง นี่คือหลักการทางอุณหพลศาสตร์พื้นฐานแบบเดียวกับที่ใช้ในโรงไฟฟ้าถ่านหินและก๊าซ ซึ่งเป็นเหตุผลที่หม้อไอน้ำที่มีอยู่เดิม สามารถนำมาปรับปรุงเพื่อใช้ในการผลิตไฟฟ้าจากพลังงานชีวมวลได้หากมีการปรับจูนอย่างเหมาะสม
4. การผลิตไฟฟ้า
ไอน้ำแรงดันสูงจะถูกส่งไปยังใบพัดของกังหันไอน้ำ ทำให้กังหันหมุนด้วยความเร็วสูง กังหันนี้จะเชื่อมต่อทางกลไกกับเครื่องกำเนิดไฟฟ้า ซึ่งจะแปลงพลังงานจลน์จากการหมุนให้กลายเป็นพลังงานไฟฟ้า จากนั้นไฟฟ้าจะถูกเพิ่มแรงดันผ่านหม้อแปลงและส่งออกไปยังโครงข่ายไฟฟ้า หรือนำไปใช้โดยตรงในกระบวนการทางอุตสาหกรรมภายในโรงงาน
5. การควบคุมมลพิษและการจัดการเถ้า
ก๊าซไอเสียจะลอยผ่านตัวกรองเครื่องดักจับฝุ่นแบบไฟฟ้าสถิต และระบบบำบัดก๊าซ เพื่อดักอนุภาคและกำจัดสารก่อมลพิษก่อนปล่อยสู่ชั้นบรรยากาศ เถ้าหนัก และเถ้าลอย จะถูกรวบรวมและมักนำไปใช้ใหม่เป็นปุ๋ย สารปรับปรุงดิน หรือใช้เป็นส่วนผสมในปูนซีเมนต์และวัสดุก่อสร้าง ซึ่งถือเป็นการปิดวงจรการใช้ประโยชน์จากผลพลอยได้ของชีวมวลตามหลักเศรษฐกิจหมุนเวียน
