Der Welt-Primärenergieverbrauch im Jahre 2023 betrug 620 EJ. (Die Energie-Einheiten EJ und PWh sind auf der Seite Maßeinheiten erklärt.) Im selben Jahr haben Anlagen aller Art Elektroenergie von etwa 108 EJ bzw. 30 PWh geliefert, siehe Statistical Review of World Energy. Elektroenergie ist also etwa ein Sechstel der Primärenergie. Anschaulicher ist der Energieverbrauch pro Tag und pro Kopf der Bevökerung ausgedrückt in Kilowattstunden. In Deutschland beträgt dieser Primärenergieverbrauch im genannten Jahr 104,2 kWh. 16 kWh davon entfallen auf Elektroenergie. Diese kommt aber nicht vorwiegend aus der Steckdose zu Hause. Den größten Teil davon verbrauchen Industrie und Dienstleister.
Zwischen Elektrizitätserzeuger und Steckdose gibt es Leitungsstrecken mit unterschiedlichen Spannungen. Höchstspannungs-Oberleitungen sind im Bild links zu sehen. Das rechte Bild zeigt die erforderlichen Umspanner (Transformatoren). Europa hat ein Wechselstromnetz mit 50 Hz. Windkraftanlagen erzeugen eine Spannung von 400−1000 V, Wärmekraftanlagen etwa 10 kV. Photovoltaik-Solarzellen liefern eine Gleichspannung von nur 0,7 V. Sie werden hintereinandergeschaltet, und bei höheren Spannungen formen Wechselrichter den Wechselstrom. In Europa wird die Erzeuger-Spannung für Hochspannungs-Oberleitungen auf 10−110 kV und für Höchstspannungsleitungen auf 220 oder 380 kV transformiert. Der Verbraucher benötigt 230 V bzw. 400 V im Ein- bzw. Dreiphasen-Netz.
Die elektrische Spannung U hat die Maßeinheit Volt [V], die elektrische Stromstärke I die Einheit Ampere [A], der Widerstand R die Einheit Ohm [Ω]. Die Benennung der Maßeinheiten ehrt drei Wissenschaftler Alessandro Volta, Georg Simon Ohm und André-Marie Ampère.
Das Ohm'sche Gesetz, das eine Grundlage der Elektrizitätslehre darstellt, verbindet diese drei Größen:
Die in Watt [W] gemessene elektrische Leistung wird mit P bezeichnet. Sie ist das Produkt aus Spannung und Stromstärke:
Die Verlustleistung ergibt sich mit Hilfe des Ohm'schen Gesetzes zu
Die elektrische Nutzleistung sollte möglichst groß gegenüber der Verlustleistung infolge des elektrischen Widerstands der Leitung sein. Die Verluste hängen nur von der Stromstärke, nicht aber von der Spannung ab, während die übertragene Nutzleistung einem Produkt von Spannung und Stromstärke entspricht. Hochspannungsleitungen reduzieren deshalb die Wärmeverluste bei der Stromübertragung. Bis 380 kV werden in Europa verwendet, andernorts (siehe Wikipedia) wurde schon 1 MV für Freileitungen überschritten. Die aus Aluminium als Leiter und einem Stahlkern als Träger bestehenden Kabel haben einen Durchmesser von weniger als 10 cm. Die Erwärmung der Hochspannungsleitungen durch den Ohm'schen Widerstand verursacht die stärksten Übertragungsverluste.
Bei Wechselstrom treten auch Verluste durch elektrische Kapazitäten auf. Für Freileitungen ist die Kapazität zwischen dem Leiter und dem einige Meter entfernten Erdboden (Gegenpotential) gering. Für Erd- oder Seekabeln sind die kapazitiven Verluste wegen der geringen Entfernung des Gegenpols aber relativ groß. Man kann sie durch eine Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragung vermeiden, die für Spannungen bis 800 kV gebaut wurden. Stromrichter an beiden Anbindungen der Gleichspannungsleitung an die Leitungen im Wechselspannungsnetz erhöhen die Kosten. Gleichstrom-Übertragungsleitungen sind deshalb wirtschaftlich für eine Länge größer als 10 km bei Seekabeln oder für mehr als 1000 km bei Freileitungen.
Die Elektrizitätsversorgung stellt mit der Einbindung von Wind- und Sonnenenergie erhöhte Anforderungen an den Ausbau der Übertragungsnetze. Übertragungsnetzbetreiber wie TenneT stellen aktuelle Projekte vor. Alle Betreiber in Deutschland bieten im im Portal Netzentwicklungsplan die Planungen zum Ausbaus der Übertragungsnetze bis 2045 an.