Sähköntuotanto

Sähköntuotanto on energiantuotantoa, jossa erilaisia primäärienergian muotoja muunnetaan sähköksi. Jossakin määrin sähköverkon kuormantasauksessa käytetään myös sekundaarisia energialähteitä kuten on kyse pumppuvoimaloiden suhteen.
Valtaosa ihmiskunnan käyttämästä sähköstä tuotetaan voimalaitoksissa muuntamalla mekaanista energiaa generaattorilla sähköksi. Mekaaninen energia saadaan joko suoraan luonnosta (esimerkiksi vesivoima ja tuulivoima) tai lämpövoimakoneella jostakin lämpöä tuottavasta prosessista (esimerkiksi ydinvoima, erilaisten polttoaineiden polttaminen ja geoterminen energia). Voimalaitoksista sähkö johdetaan sähköverkkoa pitkin kuluttajille.
Pieniä määriä sähköä tuotetaan ilman generaattoria ydinparistoilla, kemiallisilla paristoilla, aurinkokennoilla ja polttokennoilla, näiden tuotantotapojen ollessa kuitenkin yleensä julkisen sähköverkon ulkopuolella.
Samassa voimalaitoksessa voidaan tuottaa sekä sähköä että lämpöenergiaa lämmitykseen. Tätä kutsutaan sähkön ja lämmön yhteistuotannoksi.
Sähköntuotannon reunaehtoja.
Sähköntuotannon täytyy vastata tarkasti joka hetki kulutustilannetta. Valtakunnanverkon tasolla hetkelliset kulutusvaihtelut ovat pieniä suhteessa koko tuotantoon. Vakaana pysyvää tuotannon osaa sanotaan perusvoimaksi. Koska suuri osa voimalaitoksista on hitaasti säädettäviä ja tuottavat perusvoimaa, niin tuotannossa tarvitaan lisäksi nopeasti säädettävää säätövoimaa. Lisäksi tuotannossa täytyy varautua jonkin suuremman voimalaitoksen rikkoontumiseen. Tätä varten joudutaan pitämään reservissä voimalaitoksia varavoimana. Myös sähkönsiirtokapasiteetti on rajoite. Voimalaitokset on pyritty rakentamaan lähelle kuluttajia, jotta ei tarvittaisi suurta sähkönsiirtoverkkoa, joka myös hukkaisi osan sähköstä. Sähköverkon siirtokapasiteetin rajoitukset ovat ongelma tuulivoiman laajemmalle käytölle.
Sähköntuotannon historia.
Sähköä on tuotettu keskitetysti 1800-luvun lopulta lähtien. Ensimmäisenä kaupallisena sähkövoimalaitoksena voidaan pitää Thomas Edisonin New Yorkiin 4. syyskuuta 1882 avaamaa Pearl Street Stationia. 
Suomessa aloitti Tampereen kaupungin sähkölaitos toimintansa vuonna 1888 ensimmäisenä kunnallisena sähkölaitoksena.
Sähköntuotanto eri maissa.
Sähköntuotanto Euroopassa.
Vuonna 2008 EU:n sähkökapasiteetti 791 GW jakautui: hiili 29 %, maakaasu 22 %, vesivoima 16 %, ydinvoima 16 %, tuulivoima 8 %, öljy 7 %, biomassa 1 % ja muut 1 %. Vuoteen 1995 verrattuna kapasiteetti kasvoi 259 GW ja ydinvoiman osuus väheni kaasun ja tuulivoiman eduksi. Vuosina 2000–2008 EU:n ydinvoiman määrä vähentyi - 6 251 MW ja tuulivoiman määrä kasvoi 55 271 MW. Vuonna 2008 sähköntuotannon lisäys oli tuulivoima 8 484 MW, kaasu 6 932 MW, öljy 2 495 MW, hiili 762 MW, vesi 473 MW, biomassa 296 MW ja ydinvoima 60 MW.
Sähköntuotanto henkeä kohti.
Ruotsin energiaviranomaisten taulukon mukaan sähkönkulutus kasvoi henkeä kohti vuodessa 2004–2005 EU-15-maissa 0,7 % ja OECD-maissa 1,9 %. Kasvu tuotettiin fossiilisilla polttoaineilla.
Islanti ja Norja kuluttavat paljon sähköä asukasta kohti, mutta ne pystyvät luonnonolosuhteiden vuoksi tuottamaan sähkön lähes kokonaan uusiutuvalla energialla, Norjassa jopa vientiin.
Sähköntuotanto Suomessa.
Suomen sähköntuotanto oli (2008) 87 247 GWh (16 339 kWh/asukas). Lisäksi sähkön nettotuonti on vaihdellut välillä 5–20 % kulutuksesta vuosittain.
Vuonna 2008 Suomen sähkön nettotuonti oli 12.772 GWh (2 392 kWh/asukas).
Sähkön kokonaiskulutuksesta vuosina 1990–2005 teollisuuden koko sähkönkulutus on ollut 52–54 % ja pelkän metsäteollisuuden osuus 30–32 % . Sähkönkulutus on kasvanut ko. vuosina noin 36 %. Lisäys on samaa suuruusluokkaa kaikilla sektoreilla: teollisuudessa, kotitalouksissa sekä palveluissa ja julkisessa kulutuksessa..
Vuonna 2005 Suomi pystyi tuomaan ennätyksellisen paljon vesivoimalla tuotettua sähköä, ja samalla lauhdesähkön tuotanto fossiilisilla polttoaineilla ja turpeella laski. Tämän johdosta energiantuotannon kasvihuonekaasupäästöt laskivat 33 % verrattuna edellisvuoden tilanteeseen. Myös metsäteollisuuden työmarkkinakiista vähensi päästöjä vähentyneen energiankulutuksen myötä.
Ydinvoiman asema Suomen sähköntuotannossa.
Suomen ydinvoimakapasiteetti oli 2 671 MW vuoden 2008 alussa. Vuonna 2008 ydinvoimalla tuotettiin 22 038 GWh sähköä, eli noin neljännes Suomessa käytetystä sähköstä.
Olkiluodon ydinvoimalan rakenteilla olevan kolmannen yksikön (teho 1 600 MW, vuosituotanto n. 13 TWh) valmistuessa ydinvoiman osuus Suomen sähköntuotannosta tulee olemaan noin 35 TWh. Vuonna 2010 eduskunta teki päätöksen uusien ydinvoimalahankkeiden hyväksymisestä. Rakentamisluvan sai Fennovoima, joka aloitti ydinvoimalan rakentamisen Pyhäjoen Hanhikivelle vuonna 2012.
Tuonnin asema Suomen sähköntuotannossa.
Suomi on poikkeuksellisen riippuvainen sähkön tuonnista: jopa 15–20 % kulutuksesta joudutaan kattamaan tuontisähköllä. Voimakas tuontiriippuvuus on riski huoltovarmuudelle.
Euroopassa ei juuri missään sähkön tuontiosuus nouse niin suureksi kuin Suomessa. Venäjältä sähköä tuodaan Suomeen nykyisin yli 11 TWh vuodessa.
Koko EU:ssa Venäjältä tuodun sähkön osuus on noin 2 %.
Eduskunnan hyväksymän ilmasto- ja energiastrategian mukaan Suomen oman tuotantokapasiteetin tulee pystyä kattamaan huipun aikainen sähkönkulutus kaikissa kysyntätilanteissa. Vuonna 2010 tämä ei toteudu, vaan huippukulutustilanteessa tuonnilla katettava tuotantokyvyn ja kulutuksen välinen aukko on 1 300 MW. Yllättävät ongelmat tuotannossa tai tuonnissa voivat mutkistaa tilannetta.. Sekä Venäjä että Ruotsi ovat ajoittain rajoittaneet sähkön vientiä Suomeen. Venäjän rajoitukset ovat toisinaan tulleet yllätyksenä ja lyhyellä varoitusajalla.