באמצע שנות ה-30 נבנו תחנות כוח בחיפה ובתל אביב, שפעלו באמצעות מזוט בטכנולוגיה קיטורית, (טורבינת קיטור המחוברת לגנרטור חשמלי) והפעילו יחידות ייצור בהספק של עשרות מגה-וואט. תחנת נהריים הושבתה במהלך מלחמת העצמאות.
במקביל לחברת החשמל שסיפקה חשמל למרבית חלקי הארץ, פעלה חברת החשמל הירושלמית באזור ירושלים (עד רדיוס של 20 ק"מ מהעיר העתיקה), והפעילה את תחנת הכוח ירושלים. הדלק לתחנה סופק באמצעות מסילת הרכבת יפו–ירושלים. חברה זו פעלה במסגרת החברה הבריטית בלפור ביטי, שרכשה את הזיכיון לייצור חשמל באזור ירושלים מידי מברומטיס, בעל הזיכיון. החשמל בירושלים יוצר באמצעות גנרטורים גדולים, ומחירו היה גבוה ממחיר החשמל שסופק על ידי חברת החשמל, שהפיקה חשמל בטכנולוגיה קיטורית והידרו-אלקטרית שהן בעלות נצילות גבוהה יותר. יכולת הייצור עלתה בהדרגה מ־0.6 מגה-וואט ב־1929, ל־10 מגה-וואט ב־1948. החברה הירושלמית לא שיערה נכון את גידול הביקוש לחשמל, והתקשתה לספק את הביקוש הגובר בירושלים. בשלהי תקופת המנדט הבריטי החלה חברת החשמל הארצית לפרוס קו הולכה לכיוון ירושלים, פעולה שנקטעה עקב פרוץ מלחמת העצמאות.
לאחר מלחמת העצמאות וחלוקת ירושלים, פעלה במערב העיר חברת ישראלית שהפעילה את תחנת הכוח הקיימת, וחברה מזרח ירושלמית שהפעילה אתר ייצור חלופי בשועפט החל מ־1951, וקיבלה את הזיכיון לאספקת חשמל לסביבות העיר מהממשל הירדני, שרכש אותו מהחברה הבריטית.
לאחר הקמת מדינת ישראל.
לאחר הקמת מדינת ישראל, חל גידול מהיר בביקוש עקב פיתוח התעשייה והגידול המהיר באוכלוסייה. בעקבות כך הורחבו תחנות חיפה ותל אביב ביחידות קיטוריות נוספות, אך החברה נקלעה למשבר עקב הצורך בהרחבה משמעותית של היקף הייצור, פיחות חד בשער הלירה הישראלית, וכישלון ניסיונות לגיוס הון נוסף לצורך ההרחבה. ב־1954 הולאמה חברת החשמל, לאחר שמדינת ישראל רכשה 95% ממניותיה, והחברה הפכה לחברה ממשלתית ישראלית. המימון הממשלתי כמו גם כספי השילומים סייעו לבניית יחידות ייצור נוספות, והקלו על המחסור הארצי בחשמל. במהלך שנות ה-50 רכשה החברה את נכסיה של חברת החשמל הירושלמית הישראלית, שפעלה עד אז באזור ירושלים באופן עצמאי, והפעילה את תחנת הכוח ירושלים. בנוסף, נוהל משא ומתן חשאי עם החברה המזרח-ירושלמית שהחזיקה בזיכיון לאספקת חשמל לכל ירושלים. במהלך עשור זה הוקמה תחנת הכוח אשכול באשדוד, ונמשכה הרחבת התחנות בחיפה ובתל אביב. הרחבת התחנות נמשכה גם בשנות ה-60 וה-70. במסגרת עבודות ההרחבה נבנו מספר יחידות סודיות בתל אביב ובחיפה (רדינג ג' ותחנת הכוח אורים בנשר) שנועדו לשימוש על ידי צרכנים בעלי חשיבות אסטרטגית, במקרה ויפגעו התחנות הראשיות. תחנת הכוח ירושלים עברה למתכונת הפעלה של מקרי חירום בלבד, והושבתה סופית במהלך שנות ה־80, משיקולים כלכליים. לאחר מלחמת ששת הימים החלה חברת החשמל לספק חשמל בהדרגה לאזור יהודה, שומרון וחבל עזה (באזור שלא פעלה בו חברת החשמל למזרח ירושלים, שסיפקה חשמל מתחנת הכוח שלה בשועפט לאזור מזרח ירושלים, בית לחם, יריחו ורמאללה). בתקופת השלטון הירדני פעלו באזור יהודה ושומרון מחלקות חשמל עירוניות שהפעילו גנרטורים בהספק קטן, במחיר גבוה יחסית ובאמינות נמוכה. מלבד חברת החשמל, פועלות בארץ החל מתקופת המנדט יחידות ייצור קטנות לצורך אספקת חשמל למפעלים גדולים, כדוגמת מפעל המלט נשר, בתי הזיקוק ומפעלי ים המלח. נכון לשנת 2013, קיימות בישראל כמה עשרות יחידות ייצור נוספות המייצרות כ־400 מגה-וואט.
באמצע שנות ה־70 הוחל בבנייתה של תחנת הכוח בחדרה, שתוכננה להיות מופעלת באמצעות פחם (במקום המזוט ששימש עד אז בכל התחנת הקיטוריות), על רקע משבר האנרגיה העולמי. במחצית שנות ה־80 הוחל בבנייתה של תחנת הכוח רוטנברג באשקלון, שתוכננה אף היא להיות מופעלת בפחם. תחנות אלו הורחבו במהלך שנות ה־90. במהלך תקופה זו החלה חברת החשמל במזרח ירושלים לרכוש חשמל מחברת החשמל לצורך אספקה באזור פעילותה, במקביל לייצור עצמי מתחנת הכוח שלה בשועפט, שלא עמד בביקוש הגובר, ובהמשך כחלופה לתחנת הכוח שלה, שהושבתה משיקולים כלכליים.
בראשית שנות ה־90, בעקבות העלייה ממדינות ברית המועצות לשעבר, עלה בחדות הביקוש לחשמל עקב גידול מהיר באוכלוסייה. הוחל בבניית תחנות כוח בפנים הארץ (כל התחנות עד אז היו בטכנולוגיה קיטורית והוקמו לאורך חוף הים התיכון) שפעלו באמצעות טורבינות גז תעשייתיות, והוחל בבניית קו המתח העל-עליון 400 ק"ו, המקשר בין תחנות הכוח הגדולות לתחנות מיתוג. במסגרת הרחבה זו נבנו תחנת הכוח חגית, אלון תבור, צפית, גזר, רמת חובב ואילת.
ב־1996 פקע תוקף הזיכיון הבריטי של חברת החשמל לאספקת חשמל בישראל, ומאז מוסדרת פעילותה באמצעות חוק משק החשמל ותקנות המוצאות מכוחו. חוק משק החשמל מאפשר ליצרני חשמל פרטיים להיכנס לתחום ייצור החשמל בישראל. בפועל, נכנסו בעשורים הראשונים של המאה ה-21 לתחום רק מעטים.
במהלך העשור הראשון של המאה ה־21 החליטה ממשלת ישראל להציב יעד של 20% יצור חשמל על ידי יצרנים נוספים, מלבד חברת החשמל, עד שנת 2020. החל מקיץ 2013 הצטרפו תחנות כוח בבעלות פרטית למערך ייצור החשמל, בהיקף כולל של 2,150 מגוואט: "דליה", "דוראד" ו"אי.פי.אם באר טוביה". כמו כן נחתם הסכם לרכישת חשמל בהיקף של 400 מגוואט עם היצרן "רותם או.פי.סי".
במסגרת החלטות הממשלה נאסר על חברת החשמל להקים תחנות כוח חדשות. עם זאת, בשל חשש מהעדר רזרבות מספיקות לביקושי השיא, הוקמו ושודרגו מספר יחידות נוספות במסגרת תוכנית חירום בין 2008 ל־2012. במקביל נקבע בחוק משק החשמל כי אדם אחד או חברה אחת לא תחזיק ביותר מ־30% מיכולת ייצור החשמל הארצית, דבר שהביא למכירה של תחנות כוח אחדות של חברת החשמל. חלקה של חברת החשמל בייצור החשמל בישראל יורד בהדרגה, מ-77% בשנת 2015 ל-61% בשנת 2020, ומגמה זו צפויה להימשך.
אנרגיה מתחדשת.
בשנת 2002 החליטה ממשלת ישראל שמשק החשמל בישראל יגיע בשנת 2016 למצב שבו לפחות 5% ממנו יופק מאנרגיה מתחדשת אשר כוללת, בין השאר, שמש (אנרגיה סולרית), רוח, מים, פסולת אורגנית, שפכים ותופעות טבע אחרות. כדי לעמוד במטרה זו, ניתנו מכסות ייצור מסובסדות ליצרני חשמל סולארי קטנים ובינוניים. יעד של 10% יצור באמצעות אנרגיה מתחדשת נקבע לשנת 2020.
בשנת 2017 קבעו ליאור גאלו ויהודה פורת מחטיבת המחקר של בנק ישראל הערכה שייצור החשמל באמצעות אנרגיות מתחדשות מפגר במידה רבה אחרי יעדי הממשלה, לאחר שגם בעשור הקודם נוצר פיגור. לדעת החוקרים בבנק הפיגור נבע מיעדים בלתי ריאליים, אסדרה מכבידה, ודחייה בעקבות הירידה התלולה של עלות הייצור. היעדר תכנון לטווח הארוך, בפרט של הרשת להולכת החשמל, על פי החוקרים, יוצר את החסם העתידי המרכזי לייצור חשמל מאנרגיות מתחדשות ומהווה כבר עתה חסם אפקטיבי להרחבת השימוש בהן.
בתקופה זו החלה הסבת תחנות הכוח להפעלה באמצעות גז טבעי כתחליף למזוט וסולר, ומאוחר יותר גם לפחם, על רקע גילויי גז טבעי בסמוך לישראל, מחיר נמוך של הגז הטבעי, ופליטת מזהמים פחותה בהרבה בהשוואה לדלקים אחרים. הסבת תחנות הכוח הייתה תלויה גם בחיבור יבשתי של תחנות הכוח לצינור הגז היבשתי (או הצינור התת-ימי שעובר בסמוך לחוף), שנעשה בהדרגה מהדרום לצפון.
סוגי יחידות הפקת חשמל בישראל.
הטורבינות המשמשות להפקת חשמל בישראל מתחלקות לארבעה סוגים עיקריים:
נכון לסוף 2014, עלות הייצור הנמוכה ביותר היא ביחידות קיטוריות המופעלות בפחם, ולאחר מכן יחידות המחזור המשולב המופעלות בגז טבעי, יחידות קיטוריות המופעלות בגז טבעי, טורבינות גז תעשייתיות המופעלות באמצעות גז טבעי, יחידות המופעלות באמצעות גז טבעי נוזלי, יחידות המופעלות במזוט, ויחידות המופעלות בסולר. חישוב זה מבוסס על ירידה מתמשכת במחירי הפחם עד לשנת 2014, קודם לכן היה הייצור בגז טבעי בטכנולוגיית מחזור משולב זול יותר מאשר הייצור בפחם. עלות הייצור באמצעות גז טבעי נוזלי, מזוט וסולר גבוהה בהרבה בהשוואה לייצור באמצעות פחם וגז טבעי, והשימוש בחומרי דלק אלו אינו כלכלי ביחס לתעריף החשמל, ונעשה רק מסיבות תפעוליות. לדוגמה, עקב משבר הגז הטבעי המצרי בין השנים 2011–2013, נרשמה עלות עודפת של כ־9 מיליארד ש"ח בסעיף הדלקים, עקב הצורך בשימוש במזוט וסולר כתחליף לגז הטבעי. הפעלת היחידות השונות נעשות בהתאם לביקוש המשתנה, במסגרת מגבלות תפעוליות שונות, כאשר עלות הייצור היא הגורם המשמעותי ביותר בבחירת הפעלת היחידות השונות. עם זאת, בשל הוראות המשרד להגנת הסביבה, ישנה קדימות לשימוש בסולר היקר על פני המזוט הזול יותר, בשל זיהום אוויר קטן יותר מסולר. מהירות ההתנעה של טורבינות הגז הסילוניות היא הגבוהה ביותר (כ־5 דקות), בעוד התנעת יחידות אחרות דורשת זמן ארוך יותר (כשעה עד 24–48 שעות). משיקולי איכות סביבה, ישנה עדיפות משמעותית להפקת חשמל מגז טבעי, מאשר מפחם. בשלהי 2015 הורה המשרד לאיכות הסביבה לחברת החשמל להפחית את השימוש בפחם לטובת גז טבעי, משיקולי איכות סביבה.
הדלקים המשמשים לייצור חשמל בארץ.
יחידות הייצור הראשונות בארץ הופעלו באמצעות מזוט וסולר, למעט תחנת נהריים שהייתה תחנה הידרו-אלקטרית. על רקע משבר האנרגיה העולמי באמצע שנות ה־70 נוצר צורך לגוון את מקורות האנרגיה, והוחל בבניית תחנות כוח שהופעלו בפחם. עם גילויים משמעותיים של גז טבעי בסמוך לישראל במהלך העשור הראשון של המאה ה־21 החלה בניית יחידות ייצור שהותאמו לייצור באמצעות גז טבעי, משיקולי מחיר ואיכות סביבה, ואף נערכה הסבה של יחידות ישנות מהפעלה באמצעות מזוט להפעלה באמצעות גז טבעי.