בהתאם להחלטת משרדי הגנת הסביבה והאנרגיה, לאחר בהתבסס על מאגרי הגז הטבעי שהתגלו ופועלים בישראל, הוחלט לרדת בהדרגה משימוש בפחם (עד לסגירה מוחלטת של התחנות בשנת 2030) ולמעבר למשק שמבוסס רובו ככולו על גז טבעי.
נכון לסוף שנת 2018, כ-67% מהחשמל יוצר בגז טבעי, כ-30% בפחם, וכ-3% אחוזים באנרגיות מתחדשות. שנוי משמעותי שנובע מהחלטה אסטרטגית להורות לחברת החשמל להפחית את השימוש בפחם (במטרה להפחית זהום אוויר) החל משנת 2015. שינוי זה התאפשר בזכות כמויות הגז הטבעי אותן ניתן היה להזרים למשק הישראלי ממאגר הגז תמר, בגיבוי אנית הגז הטבעי הנוזלי של חברת חשמל, והחיבור הצפוי של מאגרי הגז הטבעי לוויתן (סוף 2019) וכריש (אמצע 2021).
לפי נתוני המשרד להגנת הסביבה, השימוש בגז הטבעי הוביל לירידה משמעותית בפליטת מזהמים לאוויר.
נכון לסוף 2013, כ־56% מכלל יכולת הייצור של חברת החשמל מתאפשר באמצעות גז טבעי (30 יחידות המפיקות 7,597 מגה-וואט), 34% באמצעות פחם (10 יחידות המפיקות 4,840 מגה-וואט), ו־10% באמצעות סולר. בפועל, בעקבות מחסור בגז טבעי במהלך 2011–2012, שימשו סולר ומזוט להנעת יחידות שונות שתוכננו להפעלה באמצעות גז טבעי. בשל המשמעות האסטרטגית של אספקת חשמל בישראל, מרבית היחידות הפועלות באמצעות גז טבעי ופחם מאפשרות הפעלה גם על ידי מזוט וסולר בעת הצורך.
בשלהי העשור הראשון של המאה ה־21 נעשה שימוש עיקרי בגז טבעי מצרי שנקנה ממצרים וסופק על ידי חברת EMG, ושימוש משני בגז טבעי ממאגרי שותפות ים תטיס. ההפיכה במצרים בראשית 2011 הובילה לערעור מצב הביטחון בחצי האי סיני, ולפגיעות בצינור הגז היבשתי שסיפק את הגז הטבעי לישראל. בעקבות פגיעות אלו הצטמצמה מאוד אספקת הגז הטבעי המצרי לישראל, עד שב־2012 הודיעה חברת הגז המצרית על ביטול חד-צדדי של ההסכם עם EMG וישראל. הירידה החדה באספקת הגז הטבעי הובילה להחלפת הגז הטבעי המצרי ששימש לייצור חשמל בגז טבעי ממאגרי שותפות ים תטיס, שלא יכלה לספק את כל הצריכה עקב גודלו הקטן יחסית של המאגר, ובסולר ובמזוט היקרים בהרבה, דבר שהוביל לגידול חד בעלויות ייצור החשמל של חברת החשמל, ולעליית תעריפי החשמל בישראל. באפריל 2013 החלה הזרמת גז טבעי ממאגר תמר, שיכל לעמוד במלוא הדרישה לגז טבעי בישראל. בסוף שנת 2019 צפויה להתחיל הזרמת גז ממאגר לוויתן ומאגרי כריש ותנין.
בתחילת העשור השני של המאה ה־21 החלו להיערך ניסויים לשימוש במתנול במקום בסולר כחומר דלק לטורבינות של חברת החשמל המופעלות בסולר. בעקבות הצלחת הניסוי, הוסבה יחידת ייצור באילת להפעלה באמצעות מתנול, במקום בסולר, בעקבות יתרונות משמעותיים של המתנול על הסולר במחיר ובפליטות של חומרים מזהמים לאוויר.
חסרונו העיקרי של הגז הטבעי, הוא קושי באגירתו, (בניגוד לדלקים מאובנים שאגירתם קלה יחסית). במקביל לבניית מתקני הקליטה וצינור הגז היבשתי ולצורך הבטחת יתירות, ועל רקע המשבר באספקת הגז הטבעי המצרי, נבנה מצוף ימי בסמוך לחדרה בעלות של כחצי מיליארד דולר, שנועד לקליטת גז טבעי נוזלי במקרה של תקלות באספקת גז טבעי מהמאגרים בים התיכון או של ביקוש יתר של צרכני הגז בישראל, והעברתו באמצעות צינור למערכת הובלת הגז היבשתית. מחירו של גז טבעי נוזלי גבוה בהרבה משל גז טבעי דחוס, בשל עלויות ההנזלה וההובלה, אך על פי רוב נמוך במעט ממחיר הנפט, ובעל יתרונות סביבתיים ניכרים בהשוואה לתוצרי נפט ופחם. במקביל לבניית המצוף נשכרה אונייה מגזזת על ידי חברת החשמל, לצורך נשיאת מטעני הגז והעברתם לצינור הגז דרך המצוף הימי. המצוף נכנס לפעילות בראשית 2013.
בעבר פעלו בארץ תחנות כוח שהופעלו באמצעות דיזל-גנרטור (הוקמו בראשית שנות ה־20 בתל אביב, חיפה וטבריה בהספק קטן מאוד על ידי פנחס רוטנברג, וכן פעלו בהספקים גבוהים יותר בירושלים, ובערי יהודה ושומרון בתקופת השלטון הירדני), ותחנת הכוח בנהריים, שהייתה תחנה הידרו-אלקטרית שהוקמת בשנות ה-30 והופעלה בכוח מי הירדן והירמוך. יחידות הדיזל של חברת החשמל הושבתו עם הפעלת יחידות קיטוריות שהיו בעלות הספק גבוה בהרבה (היחידה הקיטורית הראשונה בארץ הופעלה בחיפה, ולאחריה בתחנת רדינג בתל אביב), תחנת נהריים הושבתה במהלך מלחמת העצמאות ב־1948, התחנות ביהודה ושומרון הושבתו בשנים שלאחר מלחמת ששת הימים בעקבות חיבור הערים לתחנות הכוח של חברת החשמל הישראלית, התחנה הירושלמית הישראלית הושבתה בשנות ה־60, ושל חברת החשמל המזרח-ירושלמית בשנות ה־80.
נכון ל־2013, ישנם בישראל מספר יחידות ייצור המופעלות באמצעות מים, רוח וביוגז המופעלות על ידי גורמים פרטיים, אך היקף הייצור בהם זניח בהשוואה לייצור באמצעות דלקים שונים. במהלך העשור הראשון של המאה ה־21 החלה פריסה נרחבת של פאנלים סולאריים להפקת חשמל, העושים שימוש בקרינת השמש לייצור חשמל.
אתרי ייצור חשמל בארץ.
ביולי 2015 הגיע כושר הייצור הארצי של יחידות הייצור הגדולות המיועדות להפקת חשמל לשימוש לא-עצמי לכ־15,807 מגה-וואט, כאשר כושר הייצור הארצי של חברת החשמל היה 13,617 מגה-וואט, והשאר סופק על ידי יצרנים פרטיים. בשיא הקיץ, בשל מגבלות ייצור בעת שיא הביקוש (עקב טמפרטורות חיצוניות גבוהות, המקשות על קירור טורבינות הגז ומונעות תפוקה מלאה שלהם), כושר היצור נמוך בכ־5.5% מכושר היצור הכללי ומסתכם בכ־14,800 מגה-וואט.
על פי משרד האנרגיה ב-2019 כושר הייצור של חברת חשמל עם 16 האתרים שהיא מחזיקה עמד על 12.8 ג'יגהוואט. כושר הייצור ב-36 מתקנים של החברות הפרטיות על 4.3 ג'יגהוואט. וכושר הייצור של מתקני יצרני אנרגיות מתחדשות עמד על 2.3 ג'יגהוואט. כך שסך כל כושר ייצור החשמל של מדינת ישראל היה 19.4 ג'יגהוואט.
אתרי יצרנים פרטים.
יצרני חשמל מדלקים (גז טבעי, מזוט וסולר):
אנרגיות מתחדשות.
יצרני חשמל מביוגז:
סה"כ: 11 מגה-ואט.
יצרני חשמל הידרואלקטרי:
סה"כ: 6.6 מגה-וואט.
יצרני חשמל מרוח:
סה"כ: 27.6 מגה-וואט.
פוטו-וולטאי.
יצרני חשמל בשיטה פוטו-וולטאית, בהיקף יצור של כ־1,400 מגה-וואט בקיץ, נכון ל־2019. ייצור זה משתנה לפי עוצמת קרינת השמש במהלך היממה ועונות השנה, ומושפע מעננות, אובך והפרעות אחרות. בקיץ, עיקר התפוקה הסולארית היא מ־8 בבוקר ועד 18:30 בערב, כאשר היא מגיעה לשיאה סביב השעה 13. מאפיין זה קרוב לחפיפה לשיא הביקוש היומי בקיץ, שמתרחש בשעות הצהרים, אך אינו מקביל לשיא הביקוש בחורף, שמתרחש בשעות הערב. לצד שדות בגודל נרחב ובינוני, ישנם שדות רבים בהיקפים קטנים של מספר קילו-וואט בודד. התעריף לשדות סולאריים הוא מסובסד (ישנה התחייבות לרכישת החשמל המיוצר בהם בתעריף מסוים), כאשר שיעור הסבסוד יורד בהדרגה במשך השנים עם ירידת מחירי הפאנלים הסולארים בעולם ועלות ההתקנה.
שדות בהיקפים גדולים ובינוניים:
מערכת ההולכה, ההשנאה והחלוקה.
מערכת ההולכה היא מערכת של קווי מתח גבוה שתפקידה להעביר את החשמל המיוצר בתחנות הכוח לאזורי הצריכה, באופן יעיל ככל האפשר מבחינת הפסדי מתח בדרך. המערכת בנויה באופן היררכי, כאשר המתח החשמלי מורד בהדרגה עד לרמה המתאימה לצריכה ביתית. קיימים שני סוגי קווי מתח גבוה בארץ, קווי מתח על-עליון של 400 ק"ו המקשרים בין תחנות הכוח הגדולות לבין תחנות מיתוג בהם רמת המתח יורדת ל-161 ק"ו באמצעות השנאה, וקווי מתח עליון 161 ק"ו המקשרים את תחנות המיתוג לתחנות משנה, ואת תחנות הכוח בגודל בינוני באופן ישיר לתחנות המשנה. בתחנות המשנה מורדת רמת המתח לרמת מתח המתאימה לחלוקה לצרכנים (22 ק"ו, ובמקומות מסוימים גם 33 ק"ו או-13 ק"ו). מערכת קווי המתח העל-עליון (400 ק"ו) תוכננה להפרס באופן טבעתי, לצורך יתירות במקרה של תקלה באחד הקווים. נכון ל־2002, המערכת חיברה את כל תחנות הייצור הגדולות במישור החוף ובשפלה, מחיפה בצפון, ירושלים במזרח ועד רמת חובב בדרום.
חלק מהצרכנים שהם בעלי צריכה גדולה במיוחד (מפעלי פטרוכימיה, מתקני התפלה, מתקני שאיבת מים וכו') מחוברים ישירות למערכת 161 ק"ו באמצעות תחנות משנה פרטיות. רוב קווי ההולכה הם קווים עיליים ורק באזורים צפופים הונחו קווים תת-קרקעיים - כבלים. מערכת ההולכה חשופה לתקלות מסיבות שונות. תקלות משמעותיות במערכת ההולכה, בייחוד בקווי המתח הגבוה, עלולות להביא להפרעה כלל ארצית או אזורית נרחבת והפסקה מוחלטת של אספקת חשמל עד לתיקון המצב. בעקבות סערות עזות בחורף 1992 נפגעו קווי הולכה רבים באזורים שונים מקריסות עצים ועמודים, דבר שהוביל להפסקות חשמל שהתמשכו לכ־4 ימים במקומות שונים בארץ. בעקבות אירועי חורף זה ניתן דגש על הקמת מערכת חלוקה תת-קרקעית במקומות יישוב גדולים.
אורך קווי המתח השונים עמד ב־2010 על 740 ק"מ (400 ק"ו), 4,240 (161 ק"ו עילי) ו־94 (161 ק"ו תת-קרקעי). מספר תחנות המיתוג עמד בשנה זו על 10, ומספר תחנות המשנה על 197 (40 מתוכם בבעלות פרטית). מספר צרכנים עמד בשנה זו על כ-2.5 מיליון.
מערכת ההולכה, ההשנאה והחלוקה נמצאת בבעלות מלאה של חברת החשמל, ועל כן התעריף המשולם ליצרני חשמל פרטיים על ידי צרכני החשמל שלהם, כולל בתוכו תשלום לחברת החשמל על שימוש במערכת ההולכה שלה. בשל מיקום ייצור החשמל בתחנות כוח גדולות וצורך בהעברתו לצרכנים קטנים במקומות מרוחקים, לקראת שנת 1990 נוצר צורך להקים קווי 400 ק"ו לצורך חיבור תחנות כוח חדשות. הקמת מתקני ייצור על ידי גורמים פרטיים, גם עלול לדרוש הקמת קווי חשמל במתחים שונים.
צריכת החשמל בישראל.
צריכת החשמל מהווה כ–30% (נתוני 2004) מסך כל צריכת האנרגיה בישראל. בשנת 2017 צרכה אוכלוסיית המדינה כ-68 מיליארד קוט"ש.
לפי משרד האנרגיה והמים הסיבות לגידול בצריכת החשמל הן: