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德国，正式名称为德意志联邦共和国，是中欧的一个国家。它的首都是柏林。该国与法国、卢森堡、比利时和荷兰（西边）、丹麦（北边）、奥地利和瑞士（南边）以及波兰和捷克共和国（东边）接壤。该国可通往波罗的海和北海。

Source: [1,2,3,4,5]

德国煤炭储量丰富，在这一指标上位居前 25% 的国家之列（图 4）。德国的煤炭储量根据其类型的不同而存在很大差异。因此，根据[6]，2019年德国硬煤资源量估计为82,965 Mt，占世界总量的0.5%，而无烟煤和烟煤储量估计仅为12 Mt。德国原生煤炭储量由褐煤组成，根据该国的资源量（36,500 公吨，占世界资源量的 0.8%，居世界第 11 位）和储量（36,100 公吨，占世界储量的 11.4%，居世界第 3位 ）均位居世界领先地位。 在世界上）。其他化石资源储量并不大（表1）。

表1. 德国化石能源资源

*括号内提供了该国储量占世界总储量的份额
* *未经证实的技术可采储量

按石油和天然气探明储量计算，该国分别 居世界第65位 和第64位[3]。根据2021年数据，以吨油当量计算，煤炭探明储量为99.8%，石油储量为0.1%，天然气为0.1%（图5）。2014-2015年非常规化石资源矩阵看起来有些不同——页岩气占48.8%，干酪根油占33.6%，致密油占10.4%，煤矿瓦斯利用潜力占7.2%（图5）。
根据[3]，2018年初，德国石油储量估计为1.296亿桶，根据[6]，2019年原油储量为28Mt。2018年初，德国探明天然气储量，根据[3]，2019年达到39.5 bcm，根据[6]，达到25 bcm。值得注意的是，德国的石油和天然气消耗量大大超过了现有的生产水平。
据英国石油公司[7]估计，2020 年煤炭探明总储量为 359 亿吨，根据美国能源信息管理局[8]，2015 年探明煤炭储量为 399.17 亿短吨，与 BGR 2017 年的数据相对应。根据Advanced Energy Technologies公司的计算，根据[9]的甲烷排放量和[7]的煤炭储量的方法，甲烷利用潜力约为10.9-72.3 Bcm。
德国还拥有大量非常规碳氢化合物储量：页岩气 – 17 Tcf、致密油 – 7 亿桶和干酪根油 – 20 亿桶 [10,11]。
德国拥有多种可再生资源用于能源生产。表2列出了一些基本指标的选择。

表2. 德国的可再生能源资源

* 适用于该国大部分领土
** 总理论能力

全国大部分地区的全球水平辐射水平为2.8-3.0 kWh/m 2 /天[12]。在该国南部的巴伐利亚州、巴登-符腾堡州和黑森州，这一数字可增加至 3.2 kWh/m 2 /天 [12]。风资源分布情况为：全国大部分地区风速为6.0～7.0 m/s[13]；北海沿岸以及该国西北部、东北部波罗的海地区，50米高度处风速超过7.0m/s。北海地区，包括毗邻德国的部分，是世界上风力资源最丰富的地区之一。该地区不少地点，根据长期气象资料显示，即使在海拔10m处，年平均风速也超过7m/s，且风速在运行范围内的总时间风力发电机（3-25 m/s）达到90%。
该国经济可开发的水电容量为 20 TWh/年 [14]。
该国的地热潜力较低，2008 年估计为 164 兆瓦 [15]。尽管如此，德国仍在积极开发地热能。考虑到地热层温度相对较低，采用有机朗肯循环（ORC）二元系统，可以有效利用现有资源。
根据2018年的数据，德国48%的领土被农业用地占据，而在过去的半个世纪中，农业用地的面积一直在稳步减少[16]。2018 年，森林面积略有增加，占该国领土面积的 31.8%，而 1990 年为 32.4% [17]。
德国的城市垃圾产生量（每人628公斤）相当于欧洲高度发达国家的水平（例如瑞士——每人706公斤）[18]。一方面，城市垃圾是回收或能源生产的宝贵原料，在德国得到积极利用，但另一方面，长期分解的物质会严重污染环境。

2018年1月1日，德国发生了一件重要的历史事件——95%的电力消耗来自可再生能源，主要来自风能和太阳能。预计2018年德国通过可再生能源提供的电网电力将首次超过煤炭。2021年，可再生能源在发电中的占比下降，煤炭成为2021年德国发电最主要的能源，较2020年呈现24.9%的高增长。2021年煤电占德国发电量的30.2%根据德国统计机构的数据，向电网供应的总电量（2020 年为 24.8%）。德国在能源指数对比图中的位置如图4所示。

从化石燃料的生产/消费比率（从高到低）以及所有主要资源成分（石油、天然气和煤炭）来看，德国在各国中均垫底。与此同时，就煤炭储量而言，该国的地位看起来很强大——跻身世界前25%。
在显示可再生能源发电水平（不包括水力发电）的国家名单中，2017 年德国在213 个入选国家中排名第三，仅次于丹麦。
在基于经济增长水平、环境安全、能源获取和能源独立程度的2017年能源架构绩效指数中，德国排名第19位。值得注意的是，在过去 8 年里，该国的排名上升了 4 次。
德国在 2020 年单位能源消耗 GDP 等指标上位居前四分之一——第 15位；同样，在人均能源使用量等指标上，该国排名第23位。
按人均用电量计算，该国位居 世界第39位。 根据电力生产-消费指标综合排名，德国在 216 个国家中排名第七。

图 5 显示了德国化石燃料行业最大基础设施项目分布的领土地图。
如前所述，煤炭储量占常规探明储量的99.8%（图5）。

图5. 德国化石燃料行业基础设施

德国最后一个活跃的煤矿 Ruhr Prosper-Haniel 位于该国西部，产量约为 250 万吨 [22]。 2018 年 12 月该矿的关闭标志着德国煤炭开采的结束[74]。
最大的油田是 Mittelplate，2017 年每天生产约 2,700 吨石油[23]。 德国炼油厂装机容量是欧洲最大的炼油厂之一，2016 年达到 2,188,000 桶/天 [24]。 壳牌德国莱茵兰 Godorf & Wesseling 拥有的最大炼油厂位于科隆，装机容量为 340,000 桶/天 [25]。
德国主要石油码头之一是 HES Wilhelmshaven，拥有 130 万立方米的油库。 罗斯托克是最大的石油产品仓库，容量为70万立方米[26,27]。 原油和石油产品的运输通过管道进行，长度分别为2826公里和4479公里（图5）。
最大的天然气矿床位于该国中部地区，该国北部有天然气水合物赋存（图5）。 德国天然气系统由40多个储气库和30多个气体压缩机站组成[28,29]。 天然气通过总长度为 26,985 公里的管道网络在国内运输（图 5）。
20世纪初，德国在各种煤炭燃料的开发和生产方面处于领先地位。 尽管这一方向如今并不流行，但德国仍然拥有多家合成燃料企业，特别是卡尔斯鲁厄二甲醚（DME）工厂，每年可利用废物生产约 608 吨生物质，以及韦瑟林甲醇制汽油工厂 （MTG）[30,31]。
图6显示了德国最大的发电基础设施分布的领土地图。

图 6. 德国的发电量

根据欧盟委员会对欧盟28国能源统计数据，2020年德国化石燃料发电占比约为40.27%（图6）。
该国拥有大量碳氢化合物发电站，其中包括 2 座石油电站、11 座天然气电站、13 座煤炭电站、7 座核电站和 6 座容量超过 400 MW 的联合电站（图 6）。
德国最大的发电厂有： Emsland (Lingen) 天然气发电厂，容量为 1,837 MW，Ingolstadt 石油发电厂，容量为 772 MW [32,33]，Neurath 燃煤发电厂，容量为 4,400 MW，Gersteinwerk 容量为2,278 MW的联合电厂和容量为2,572 MW的Gundremmingen（B和C机组）核电厂[34,35,36,37]。 德国水电占发电量的4.1%，以抽水蓄能电站和大小水电站为代表（图6）。
最大的泵站是 Goldisthal，装机容量为 1060 MW。 主要水力发电厂是伊菲茨海姆莱茵 (Iffezheim Rhein)，装机容量为 148 MW [38,39]。 2016年德国有小水电站7000多座，总装机容量1730.8兆瓦[40]。
图7显示了德国用于生产可再生能源的主要基础设施。 如上所述，德国可再生能源占发电量的 44%。 因此，2020 年不包括水力发电的可再生能源发电总量为 240.10 太瓦时（图 7）。 在风力活动频繁的地区，有超过20个海上和陆上风电场，每个风电场的容量都超过100兆瓦。 2021年德国风电总装机容量约为57.5吉瓦[41]。

图 7. 德国的可再生能源：太阳能、风能、地热能和氢能

最大的陆上风电场是Stößen-Teuchern，装机容量为177.1 MW [42]，最大的海上风电场是Borkum Riffgrund 1-2，总装机容量为762 MW [43,44]。 大多数最大的风电场都位于德国北部的近海地区。 就总装机容量而言，德国截至2021年底位居世界第三（64,542兆瓦），仅次于中国和美国[45]。
德国拥有最大的风力涡轮机制造公司，包括Enercon、Nordex SE、Senvion、Vensys、Vestas、GE Renewable Energy、Eno Energy Group 和Siemens Wind Power（图7）。
如前所述，该国部分地区的全球水平太阳辐射水平可达3.2 kWh/m2，这足以用于光伏发电和热能生产[12]。 因此，存在大量太阳能设施，包括光伏电站和太阳能区域供热电站。 德国的许多研究机构正在积极探索聚光太阳能的各种方案。 还有一种实验性 CSP 塔式 - Jülich (1.5 MW) [46]。 德国约20%的可再生能源电力是由光伏电站生产的。 该类型最大的电站是 Meuro，容量为 166 MW [47]。 太阳能还用于区域供热，例如森夫滕贝格太阳能供热厂，提供约 5.8 兆瓦的太阳能[48]。 截至2021年底，德国光伏发电装机容量超过59.2吉瓦（位居世界第五，仅次于中国、美国、日本和印度）。 2021年新增产能5.3吉瓦[49]。 在德国，特别是在该国南部，拥有用于开发地热技术的自然资源。 尽管地热资源指标较低，但地热能开发却蓬勃发展。 为此，正在使用二进制技术，包括 Calina cicle。 巴伐利亚州有 9 个地热站，还有一个正在建设中。 最大的电站之一是 Dürrnhaar，容量为 7 MW [50]。
2010年，德国地热能装机容量仅为6.6兆瓦，但到2015年已增至27兆瓦，2020年增至350兆瓦。该国制定了发展地热能的国家计划，包括对项目的财政支持、 以及优惠关税[51,75]。
德国积极开发氢作为汽车能源。 截至2019年3月，全国约有57个正在运营的加氢站（图7）。 还有几家生产氢气的工厂，其中最大的一家位于因戈尔施塔特，由林德管理，装机容量为 97,917 标准立方米/小时 [52]。 该国还有多个电解、电制气等工厂，其中最大的是 ITM Power PLC/Shell Rheinland Refinery，装机容量为 10 MW [53]。 多个地下储氢设施正在建设中。 氢气通过总长 377 公里的三条管道网络运输（图 7）。
图 8 显示了德国主要的能源生产生物能源设施。
生物能源是德国快速发展的领域，2019年生物质发电量约为50.22太瓦时（20.7%）（图7）。
该国拥有生物质和城市垃圾加工厂； 沼气、生物柴油、生物乙醇、颗粒和垃圾填埋气生产（图8）。
图 8. 德国的可再生能源：生物能源

在德国，利用生物质生产能源以及生物燃料的工厂正在变得越来越普遍。 Zellstoff Stendal 是最大的 Arneburg 生物质发电厂的运营商，装机容量为 135 MW [54]。 德国生物质燃料生产领域的主要企业：法兰克福、嘉吉，具备年产30万吨生物柴油的能力[55]。
德国是世界领先的沼气生产国之一，仅次于中国，截至2015年底，德国沼气产能占欧洲总产能的62%。 截至2015年底，农业领域共有沼气厂8000余座，污水处理厂约1400座，垃圾填埋气处理厂400座，分布在全国各地[56,57]。
巴伐利亚州约有 2,360 个沼气厂； 最大的发电厂之一是位于维廷的发电厂，装机容量为 8.5 兆瓦 [58]。 2016年德国沼气厂总装机容量约为5,104兆瓦，约占全球总装机容量的32%[59]。 德国积极从事生物乙醇生产，由 Crop Energies 管理的 Zeitz 是欧洲最大的生物乙醇生产公司之一，每年生产 400,000 立方米的生物燃料[60]。 第二代纤维素生物乙醇是在该国最大的设施——Sunliquid 项目（Straubing）生物乙醇发电厂生产的，该发电厂的装机容量为 1000 吨/年 [61]。
其他著名设施包括：Rüdersdorf Zement 生物垃圾发电厂生物质气化，装机容量为 100 MW [62]； Wismar，每年生产约 256,000 吨颗粒[63]； 最大的快速热解厂 Lüneburg，装机容量为 150 kg/h [64]。
利用城市垃圾发电的领先者是科隆的一家企业，每年能够处理约76万吨垃圾[65]。 在德国，垃圾填埋气也用于发电； 北莱茵威斯特伐利亚地区在此类电站的装机容量方面处于领先地位 - 55.3 MW（图 8）。 奥伯豪森的 Btl-FT 试点工厂每年能够加工约 3 吨生物燃料和 2 吨液态碳氢化合物（柴油型碳氢化合物）[66]。
根据多项欧洲协议，德国有义务将二氧化碳排放量减少40%。 德国能源转型（能源计划）2017-2022年主要旨在减少核能和化石能源在发电中的份额[67]。 为了实现这一目标，核电站将退役。 2017年底，贡德雷明根核电站B区停止运行，2019年底，菲利普斯堡2号核电站也被关闭。 格罗恩德核电站、贡德雷明根 C 核电站和博克多夫核电站将于 2021 年底关闭。 原计划到 2022 年底关闭伊萨尔 2 号、埃姆斯兰和内卡韦斯特海姆 2 号三座小型核电站，但乌克兰战争在德国引发了关于延长剩余核电站运营的辩论。 值得注意的是，2020年核电提供了约13%的电力[67,68,76]。
安吉拉·默克尔政府推出了新的电力法，其中包括需求低迷时的特殊价格信号，并支持地下输电线的建设[68]。 从长远来看，该国的目标是到2030年将温室气体排放量比1990年的水平减少55%，并将可再生能源在电力生产中的份额提高到50%[68]。 德国将 8 个总装机容量为 2.7 吉瓦的褐煤电站移至“冷容量储备”制度，该制度可在电力短缺时重新启动[68]。
2017年，在发电量约占全国三分之一的北莱茵威斯特伐利亚地区，决定将Prosper-Haniel煤矿改造为200兆瓦抽水蓄能电站，为40万户家庭供电。 未来其他煤站可能会开展类似的活动[69]。
2016年，全国新建沼气厂205座，总容量45兆瓦。 2017年计划新增车站143个投入运营。 由于旧电站的现代化改造，还将新增 239 兆瓦。 还应该补充的是，沼气厂减少二氧化碳排放总量2000万吨。 2020年，德国与法国和瑞典一起成为生物热利用量排名前三位的欧盟国家之一[49,70]。
2017年1月，西门子及其合作伙伴宣布建设全球最大的氢电解设施。 美因茨工厂产生的氢气可用于燃料电池动力车辆、工业用途或作为能量存储介质[71]。

图 10 中的环境指数图暗示了德国模糊的环境状况。
首先，该国的总体CO 2 排放量和人均排放量相对较高。2020 年，煤炭开采和加工产生的 CO 2 排放量为 199 公吨，高于波兰等国的 161 公吨[73]。

平均而言，减轻此类排放后果的成本使德国花费超过 40.96 亿欧元（健康成本、污染成本）。相比之下，在波兰，这一数字为 45.19 亿欧元[72]。还需要注意的是，德国的甲烷排放量相对较高。根据 2022 年气候变化绩效指数 (CCPI) ，德国在 61 个国家中排名第 10，其排放量占全球与能源相关的 CO 2排放量的 90% 以上。 其排放量被归类为“中等”。
该评级的编制者强调，该国是世界上最大的褐煤消费国，温室气体排放量很高。
就森林面积占全国的百分比而言，2020年德国位居世界第111位；然而，2010年至2020年期间出现了重新造林的趋势，根据该指标，该国 在世界上排名第57位。
2020 年环境绩效指数排名 (EPI) 对德国的高度评价使这一情况更加明朗，该排名主要侧重于评估各国政府的环境绩效。该国在 180 个国家中排名第10  ，落后于丹麦、英国、挪威和法国。
然而，根据环境脆弱性指数，该指数基于长期观察和 50 项指标，包括变化的气候特征或水资源质量、废物量、石油泄漏和其他有害物质等。德国为 190在 234 个国家中排名第 3  ，并被描述为“高度脆弱”。生态足迹图集评级加剧了总体负面情况，根据该评级，德国是众多生态债务国之一。

图表和曲线的来源在图像下方指定。

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