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Energiewirtschaft in der Bundesrepublik Deutschland
License SS BY-SA 4.0 _ Last Updated: August 10, 2022
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Allgemeine Wirtschaftslage

Deutschland, offiziell die Bundesrepublik Deutschland, ist ein Land in Mitteleuropa. Die Hauptstadt ist Berlin. Das Land grenzt an Frankreich, Luxemburg, Belgien und die Niederlande (im Westen), Dänemark (im Norden), Österreich und die Schweiz (im Süden) sowie Polen und die Tschechische Republik (im Osten). Das Land hat Zugang zur Ost- und Nordsee.

Germany/ the Federal Republic of Germany
Capital: BerlinDensity: 236/km2Currency: Euro (€) (EUR)
Official languages:  German Life expectancy at birth: 80.94 yearsGDP (PPP): $5.537 trillion (2023 est.)
National Day: 03 OctoberArea: 357,600 km2GDP - per capita (PPP): $66,037 (2023 est.)
Population: 84,482,267 (Q2 2023 est.)Coastline: 2,389 kmInternet country code: .de

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

Deutschland ist das 69. größte Land der Welt und beherbergt laut Statistik von 2022 rund 84,3 Millionen Menschen. In Bezug auf die Bevölkerungsdichte liegt das Land weltweit auf Platz 61 von 248 betrachteten Ländern [1,2,3] . Die Gesamtlänge der Küste des Landes beträgt 2.389 km [3]. Die politische Regierungsform ist eine föderale parlamentarische Republik. Die Amtssprache ist Deutsch. Das Land ist in 16 Verwaltungsstaaten unterteilt [3].

 Sources:
1. GDP (purchasing power parity), 2020 est. / The World Factbook/Library/Central Intelligence Agency *228
2. GDP - per capita (PPP), 2020 / The World Factbook/Library/Central Intelligence Agency *229
3. Inflation rate (consumer prices), 2019 est. / The World Factbook/Library/Central Intelligence Agency *228
4. Charges for the use of intellectual property, receipts (BoP, current US$), 2020 / International Monetary Fund, Balance of Payments Statistics Yearbook, and data files. / License: CC BY-4.0 *88
5. The Global Competitiveness Index 2019 / Rankings / Reports / World Economic Forum *141
6. High-technology exports (current US$) 2019-2020 / United Nations, Comtrade database through the WITS platform / License: CCBY-4.0 / Data *134
7. 2021 Index of Economic Freedom / International Economies / The Heritage Foundation *178
8. Reserves of foreign exchange and gold, 2017 est. / The World Factbook / Library / Central Intelligence Agency *195
9. Annual average GDP growth in %, for the last 10 years (2011-2020) / World Bank national accounts data, and OECD National Accounts data files / License: CC BY-4.0  *206
10. Public debt (% of GDP), 2017 est. / The World Factbook / Library / Central Intelligence Agency (from smallest to largest) *210
  * Total number of countries participating in ranking


Abbildung 1. Wirtschaftsindizes von Deutschland

Deutschland ist einer der größten Exporteure von Industriegütern und High-Tech-Produkten in der Europäischen Union, was dazu beiträgt, dass Deutschland die größte Volkswirtschaft Europas und die fünftgrößte Volkswirtschaft der Welt ist, was sich im Diagramm in Abbildung 1 widerspiegelt Bei fast allen Wirtschaftsindikatoren, mit Ausnahme des durchschnittlichen BIP-Wachstums und der Staatsverschuldung, liegt das Land über dem Weltdurchschnitt und liegt im oberen Viertel der Grafik (dh unter den besten 25 % der in die Bewertung einbezogenen Länder der Welt).
Ab Anfang der 1990er Jahre verzeichnete das Land, sofern es 2008 nicht zu einem leichten Rückgang kam, ein anhaltendes BIP-Wachstum in Kaufkraftparität, sowohl allgemein als auch pro Kopf [4,5]. Das BIP bei Kaufkraftparität stieg von 4,199 Billionen US-Dollar im Jahr 2017 auf 4,238 Billionen US-Dollar im Jahr 2020 (5. Platz  weltweit) [3]. Das BIP des Landes bei Kaufkraftparität pro Kopf ist niedriger (26. Platz weltweit), was eine negative Dynamik zeigt: von 53.500 US-Dollar im Jahr 2018 auf 50.900 US-Dollar im Jahr 2020 [3].
Das Inflationsniveau in Deutschland veränderte sich von 1,5 % im Jahr 2017 auf 1,4 % im Jahr 2019 [3].
Laut dem vom Weltwirtschaftsforum erstellten Global Competitiveness Report 2020 liegt Deutschland in der EU auf Platz 7 von insgesamt 141 betrachteten Ländern, hinter der Schweiz und den Niederlanden. Diese Bewertung spiegelt die Wirksamkeit des Einsatzes der eigenen Ressourcen des Landes für eine nachhaltige Entwicklung wider. Neben einer Reihe von Wirtschaftsindikatoren berücksichtigt dieser Index auch Variablen wie Bildung, Gesundheit, Innovationsgrad usw. In der Liste der Länder, die im Zeitraum 2019–2020 High-Tech-Produkte exportierten, lag das Land hinter China an zweiter Stelle , aus 134 Ländern.
Laut dem Index der wirtschaftlichen Freiheit, der auf Unternehmensfreiheit, Freiheit von staatlichen Eingriffen, Eigentumsschutz und Freiheit von Korruption basiert, belegte das Land im Jahr 2021 den 29. Platz von 178 betrachteten Ländern.
Bezogen auf die Goldreserven und Devisenreserven belegte Deutschland in der Region den 13. Platz , hinter Russland und der Schweiz.
Gemessen am durchschnittlichen BIP-Wachstum in % in den letzten 10 Jahren (2011-2020) lag das Land im Jahr 2020 auf Platz 154 von  206 Ländern, hinter der Schweiz, aber vor den Niederlanden. In Bezug auf die Staatsverschuldung, berechnet als a Gemessen am Bruttoinlandsprodukt lag Deutschland im Jahr 2017 auf Platz 62 von 210 betrachteten Ländern.
Eine Vielzahl deutscher Energieunternehmen, darunter so große Unternehmen wie RWE und E.ON, sind in den Platts 2021 Top 250 Company-Ratings der größten Energieunternehmen von S & P Global enthalten. Eine Reihe weiterer deutscher Unternehmen, die namhafte Anbieter von Energieprodukten sind, wurden 2021 ebenfalls in die Top-Weltunternehmen der Global 500 aufgenommen, darunter Siemens Energy, E.ON, Siemens, BASF, Thyssen Krupp und Robert Bosch.

Energieressourcen

Deutschland verfügt über große Kohlereserven und gehört bei diesem Indikator zu den besten 25 % der Länder (Abb. 4). Die Kohlevorräte in Deutschland sind je nach Art sehr differenziert. So werden laut [6] im Jahr 2019 die Steinkohlereserven in Deutschland auf 82.965 Mt geschätzt, was 0,5 % der weltweiten Gesamtmenge ausmacht, wohingegen die Anthrazit- und Steinkohlereserven nur auf 12 Mt geschätzt werden. Die Primärkohlereserven in Deutschland bestehen aus Braunkohle, wonach das Land sowohl hinsichtlich der Ressourcen (36.500 Mio. t – 0,8 % der Weltressourcen und 11. in  der Welt) als auch der Reserven (36.100 Mio. t – 11,4 % der Weltreserven und 3.) weltweit führend ist  in der Welt). Die Reserven anderer fossiler Quellen sind nicht signifikant (Tabelle 1).
 

Tabelle 1. Fossile Energieressourcen Deutschlands

Resource/
Explanations
Crude oil*Natural gas*Coal*Shale Gas**Tight Oil**Coal mine
methane
Oil Shale
Value115.2(0.01%)1(0.01%)39 572(3.41%)170.710.9-72.32
Unitmillion barrelsTcfmillion short
tons
Tcfbillion barrelsBcmmillion barrels
Year2021202020212013201320182008
Source[8][8][8][10][10][7,9][11]

*Der Anteil der Reserven des Landes an der weltweiten Gesamtreserven ist in Klammern angegeben.
* *Unbewiesene technische Förderfähigkeit

Nach den nachgewiesenen Öl- und Erdgasreserven liegt das Land  weltweit auf Platz 65 bzw. 64 [ 3  ] . Bezogen auf Tonnen Öläquivalent lagen die nachgewiesenen Kohlereserven bei 99,8 %, die Ölreserven bei 0,1 % und die Erdgasreserven bei 0,1 %, wie aus Daten aus dem Jahr 2021 hervorgeht (Abb. 5). Die Matrix der unkonventionellen fossilen Ressourcen im Zeitraum 2014–2015 sieht etwas anders aus: Schiefergas machte 48,8 %, Kerogenöl – 33,6 %, Tight Oil – 10,4 %, Kohlebergwerks-Methannutzungspotenzial – 7,2 % aus (Abb. 5).
Laut [3] wurden Anfang 2018 die Ölreserven in Deutschland auf 129,6 Mio. Barrel geschätzt, und laut [6] betrugen die Rohölreserven im Jahr 2019 28 Mio. t. Nachgewiesene Erdgasreserven in Deutschland Anfang 2018: Nach [3] belief sich dieser Wert auf 39,5 Mrd. m³, nach [6] auf 25 Mrd. m³ im Jahr 2019. Dabei ist zu beachten, dass der Verbrauch von Öl und Gas in Deutschland die bestehenden Fördermengen deutlich übersteigt.
Die gesamten nachgewiesenen Kohlereserven wurden laut BP im Jahr 2020 auf 35.900 Millionen Tonnen geschätzt [7] und im Jahr 2015 laut der US Energy Information Administration auf 39.917 Millionen Kurztonnen [8], was den Daten der BGR 2017 entspricht Nach Berechnungen von Advanced Energy Technologies belief sich das Methannutzungspotenzial nach der auf Methanemissionen von [9] und Kohlereserven von [7] basierenden Methodik auf etwa 10,9–72,3 Milliarden Kubikmeter.
Deutschland verfügt auch über beträchtliche Reserven an unkonventionellen Kohlenwasserstoffen: Schiefergas – 17 Tcf, Tight Oil – 0,7 Milliarden Barrel und Kerogenöl – 2 Milliarden Barrel [10,11].
Deutschland verfügt über eine Vielzahl erneuerbarer Ressourcen zur Energieerzeugung. Eine Auswahl grundlegender Indikatoren ist in Tabelle 2 dargestellt.

 

Tabelle 2. Erneuerbare Energieressourcen in Deutschland

Resource/
Explanations
Solar Potential
(GHI)*
Wind Potential
(50 м)*
Hydro energy
Potential**
Bio Potential
(agricultural area)
Bio Potential
(forest area)
Geothermal
Potenial
Municipal Solid
Waste
Value2.8-3.0 6.0-7.0204831.8164628
UnitkWh/m2/daym/sGWh/year% of land area% of land areaMWekg per person
Year2018201820082018201820082020
Source[12][13][15][16][17][15][18]

* für den größten Teil des Landesgebiets
** theoretische Bruttokapazität

Die globale horizontale Strahlung beträgt im größten Teil des Landes 2,8–3,0 kWh/m 2 /Tag [12]. Im Süden des Landes, Bayern, Baden-Württemberg und Hessen, kann dieser Wert auf 3,2 kWh/m 2 /Tag ansteigen [12]. Die Verteilung der Windressourcen ist wie folgt: Im größten Teil des Landes beträgt die Windgeschwindigkeit 6,0–7,0 m/s [13]; Entlang der Nordseeküste sowie im Nordwesten des Landes und im Ostseeraum im Nordosten übersteigt die Windgeschwindigkeit in 50 Metern Höhe 7,0 m/s. Die Nordseeregion, einschließlich des an Deutschland angrenzenden Abschnitts, ist eine der windressourcenreichsten Regionen der Welt. An vielen Standorten in dieser Region beträgt die durchschnittliche jährliche Windgeschwindigkeit laut langfristigen meteorologischen Daten selbst in 10 m Höhe mehr als 7 m/s, und die Gesamtzeit, in der die Windgeschwindigkeit innerhalb des Betriebsbereichs liegt Windkraftanlage (3-25 m/s) erreicht 90 %.
Die wirtschaftlich nutzbare Wasserkraftkapazität des Landes beträgt 20 TWh/Jahr [14].
Das geothermische Potenzial des Landes ist gering und wurde 2008 auf 164 MW geschätzt [15]. Dennoch ist Deutschland beim Ausbau der Geothermie aktiv. Unter Berücksichtigung der relativ niedrigen Temperatur geothermischer Schichten werden binäre Systeme mit dem Organic Rankine Cycle (ORC) eingesetzt, die eine effektive Nutzung der verfügbaren Ressourcen ermöglichen.
Laut Daten aus dem Jahr 2018 sind 48 % der Fläche Deutschlands landwirtschaftlich genutzte Flächen, deren Fläche im letzten halben Jahrhundert stetig abgenommen hat [16]. Im Jahr 2018 kam es zu einem leichten Anstieg der Waldfläche auf 31,8 % der Landesfläche, verglichen mit 32,4 % im Jahr 1990 [17].
Das Ausmaß des Siedlungsabfallaufkommens in Deutschland (628 kg pro Person) entspricht dem Niveau hochentwickelter europäischer Länder (z. B. Schweiz – 706 kg pro Person) [18]. Einerseits handelt es sich bei Siedlungsabfällen um einen wertvollen Rohstoff für die Wiederverwertung oder Energieerzeugung, der in Deutschland aktiv genutzt wird, andererseits können sich langfristig zersetzende Stoffe die Umwelt erheblich belasten.

Energieausgleich

Laut BP Statistical Review of World Energy 2022 betrug der gesamte Primärenergieverbrauch in Deutschland im Jahr 2021 12,64 Exajoule, davon entfielen etwa 33 % auf Öl, 23,4 % auf Erdgas, 16,8 % auf Kohle, 18 % auf erneuerbare Energien und 4,9 %. – Kernenergie, 1,4 % – Wasserkraft [7].
Die Ölproduktion blieb im Jahr 2020 praktisch unverändert und überschritt nicht das Niveau von 222.000 Barrel/Tag; im Jahr 2020 waren es 201.000 Barrel/Tag [19]. Das Volumen des Ölverbrauchs im Land ist seit 2007 rückläufig (Abb. 2), obwohl es im Jahr 2017 ein leichtes Wachstum zeigte, das Niveau von 2.450.000 Barrel/Tag erreichte und im Jahr 2020 auf 2.149 zurückging [19]. Die Rohölimporte beliefen sich im Jahr 2020 auf 1,663 Millionen Barrel pro Tag [3].
Die Erdgasproduktion in Deutschland ist seit 2001 allmählich zurückgegangen und erreichte im Jahr 2015 das Niveau von 308 Bcf, also die Hälfte des Niveaus von 2001, und 179 Bcf im Jahr 2020 [19].
Auch der Erdgasverbrauch in Deutschland ist zwischen 2001 und 2014 mit geringen Schwankungen zurückgegangen und hat den Wert von 3.338 Bcf nicht überschritten. Ab 2016 begann der Gasverbrauch wieder zu steigen und erreichte 3.380 Bcf im Jahr 2019 und 3.091 Bcf im Jahr 2020 [19].

Source: U.S. Energy Information Administration (Sep 2023) / www.eia.gov

Abbildung 2. Die Produktion und der Verbrauch fossiler Brennstoffe in Deutschland (Kohle – links, Gas – in der Mitte, Öl – rechts)

Laut BP [7] Die Gasproduktion im Land belief sich im Jahr 2021 auf 4,5 Milliarden m 3 und der Verbrauch auf 90,5 Milliarden m 3 ; Die BGR veröffentlicht ähnliche Zahlen für 2020.
Deutschland ist der größte Gasverbraucher in Europa; und laut [6] importierte das Land im Jahr 2019 139 Milliarden Kubikmeter Erdgas [3];   Die Exporte beliefen sich im Jahr 2019 auf 72,4 Milliarden Kubikmeter. Die Kohleförderung
im Land ging seit 2001 mit leichten Schwankungen zurück und überstieg nicht mehr als 233 Millionen Kurztonnen; im Jahr 2020 waren es 193 Millionen Kurztonnen. Der Kohleverbrauch überstieg nicht 276 Millionen Kurztonnen und lag im Jahr 2020 bei 151 Millionen Kurztonnen [19].
Laut BP-Bericht aus dem Jahr 2020 belief sich die Kohleproduktion auf 0,98 Exajoule, während der Verbrauch auf 1,84 Exajoule geschätzt wurde [7]. Nach Angaben der Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe (BGR) importierte das Land im Jahr 2020 rund 32 Millionen Tonnen Kohle, hauptsächlich aus Russland, den USA und Australien [20].
Deutschland nutzt in den letzten Jahren aktiv erneuerbare Energiequellen zur Stromerzeugung (Abbildung 3.).
Im Jahr 2020 betrug die Stromproduktion im Land nach Angaben der US Energy Information Administration 545,20 TWh, wobei fossile Brennstoffe 40,7 %, erneuerbare Energien 44 %, Kernenergie 11,2 % und Wasserkraft 4,1 % ausmachten (Abb. 6).
Nach Angaben des deutschen Statistikamtes betrug die Stromproduktion im Jahr 2021 etwa 518 Milliarden kWh, wobei der Anteil fossiler Brennstoffe (einschließlich Kernenergie) 57,6 % betrug; und erneuerbare Energien, einschließlich Wasserkraft, machten 42,4 % aus [21].

                                      
Sources: U.S. Energy Information Administration (Sep 2023) / www.eia.gov
 
 
Abbildung 3. Stromproduktion in Deutschland
 


Am 1. Januar 2018 ereignete sich in Deutschland ein wichtiges historisches Ereignis: 95 % des verbrauchten Stroms wurden aus erneuerbaren Quellen erzeugt, hauptsächlich aus Wind- und Sonnenenergie. Es wurde erwartet, dass im Jahr 2018 die Versorgung mit Netzstrom aus erneuerbaren Quellen in Deutschland erstmals die der Kohle übertreffen würde. Im Jahr 2021 sank der Anteil erneuerbarer Energien an der Stromerzeugung und Kohle wurde 2021 mit einem hohen Wachstum von 24,9 % zum wichtigsten Energieträger für die Stromerzeugung in Deutschland im Vergleich zu 2020. Im Jahr 2021 betrug der Anteil der Kohleverstromung 30,2 % Gesamtstrom, der ins Netz eingespeist wird (24,8 % im Jahr 2020), so das deutsche Statistikamt. Die Position Deutschlands im Vergleichsdiagramm der Energieindizes ist in Abbildung 4 dargestellt.

 Sources:
1. Crude oil proved reserves, 2021 / International Energy Statistic/Geography / U.S. Energy Information Administration (Nov 2021)*98
2. Natural gas proved reserves 2021 / International Energy Statistic / Geography / U.S. Energy Information Administration (Nov 2021) *99
3. Total recoverable coal reserves 2019 / International Energy Statistic / Geography / U.S. Energy Information Administration (Nov 2021) *81
4. Combination production-consumption for Crude oil 2018 / International Energy Statistic / Geography / U.S. Energy Information Administration (Nov 2021) *219
5. Combination production-consumption for Natural gas 2019 / International Energy Statistic / Geography / U.S. Energy Information Administration (Nov 2021) *123
6. Combination production-consumption for Coal 2019 / International Energy Statistic / Geography / U.S. Energy Information Administration (Nov 2021) *128
7. Electricity – from other renewable sources (% of total installed capacity), 2017 est. / The World Factbook / Library / Central Intelligence Agency *170
8. GDP per unit of energy use (PPP per unit of oil equivalent), 2020 *66
Primary energy consumption - BP Statistical Review of World Energy 2021/BP;
GDP (purchasing power parity) - The World Factbook/Library/Central Intelligence Agency
9. Energy use (primary energy use of oil equivalent per capita) 2020  *127
Primary energy consumption – BP Statistical Review of World Energy 2021; Population - United Nations, Department of Economic and Social Affairs,
Population Division (2019). World Population Prospects 2019, custom data acquired via website. Retrieved 15 November 2021
*66
10. The Global Energy Architecture Performance Index Report (EAPI) 2017 / Rankings / Reports / World Economic Forum
11. Electric power consumption (kWh per capita), 2016 *217
Electricity Consumption - The World Factbook / Library / Central Intelligence Agency; Population - United Nations, Department of Economic and Social Affairs,
Population Division (2019). World Population Prospects 2019, custom data acquired via website. Retrieved 15 November 2021

12. Combination of electricity production-consumption (kWh)/The World Factbook/Library/Central Intelligence Agency *216

* Total number of countries participating in ranking

Abbildung 4. Energieindizes von Deutschland
Beim Produktions-/Verbrauchsverhältnis fossiler Brennstoffe liegt Deutschland in der Rangfolge von hoch nach niedrig und bei allen wichtigen Rohstoffkomponenten – Öl, Gas und Kohle – am unteren Ende der Länderliste. Gleichzeitig scheint die Positionierung des Landes hinsichtlich der Kohlereserven stark zu sein – es gehört zu den besten 25 % der weltweit führenden Unternehmen.
In der Liste der Länder, die den Grad der Stromproduktion aus erneuerbaren Quellen (ohne Wasserkraft) aufweisen, belegte Deutschland im Jahr 2017 den dritten Platz , nur nach Dänemark, von 213 zur Prüfung ausgewählten Ländern.
Im Energy Architecture Performance Index 2017, der auf dem Niveau des Wirtschaftswachstums, der Umweltsicherheit, dem Zugang zu Energie und der Energieunabhängigkeit des Landes basiert, belegte Deutschland den 19. Platz . Es ist zu beachten, dass das Land in den letzten acht Jahren vier Ranking-Plätze gewonnen hat.
Deutschland liegt bei Indikatoren wie dem BIP pro aufgewendeter Energieeinheit im Jahr 2020 – 15. im oberen Viertel ; Ebenso liegt das Land bei Indikatoren wie dem Energieverbrauch pro Kopf auf dem 23. Platz .
Beim Stromverbrauch pro Kopf liegt das Land  weltweit auf Platz 39.  Bei der Kombination Stromproduktion-Verbrauchsindikator belegte Deutschland den 7. Platz von.

 

Energieinfrastruktur

Eine territoriale Karte, die die Verteilung der größten Infrastrukturprojekte des fossilen Brennstoffsektors in Deutschland zeigt, ist in Abbildung 5 dargestellt.
Wie bereits erwähnt, machen Kohlereserven 99,8 % der nachgewiesenen konventionellen Reserven aus (Abbildung 5).

Map of oil and gas infrastructure in Germany
Abbildung 5. Grundlegende Infrastruktureinrichtungen des fossilen Brennstoffsektors in Deutschland

Das letzte aktive deutsche Kohlebergwerk, Ruhr Prosper-Haniel, lag im Westen des Landes und förderte etwa 2,5 Millionen Tonnen [22]. Die Schließung des Bergwerks im Dezember 2018 markierte das Ende des Steinkohlenbergbaus in Deutschland [74].
Das größte Ölfeld ist die Mittelplate, die im Jahr 2017 etwa 2.700 Tonnen Öl pro Tag förderte [23]. Die installierte Kapazität der Erdölraffinerien in Deutschland ist eine der größten in Europa und betrug im Jahr 2016 2.188.000 Barrel/Tag [24]. Die größte Raffinerie, im Besitz von Shell Deutschland Rheinland Godorf & Wesseling, befindet sich in Köln und verfügt über eine installierte Kapazität von 340.000 Barrel/Tag [25].
Einer der wichtigsten Ölterminals Deutschlands ist HES Wilhelmshaven mit einem 1,3 Millionen m3 großen Tanklager. Rostock ist mit einer Kapazität von 700.000 m3 das größte Lager für Erdölprodukte [26,27]. Der Transport von Rohöl und Erdölprodukten erfolgt über Pipelines mit einer Länge von 2.826 km bzw. 4.479 km (Abb.5).
Die größten Gasvorkommen befinden sich im zentralen Teil des Landes, im Norden des Landes gibt es Erdgashydratvorkommen (Abb. 5). Das deutsche Gassystem besteht aus mehr als 40 Gasspeichern und mehr als 30 Gasverdichterstationen [28,29]. Der Gastransport innerhalb des Landes erfolgt über ein Pipelinenetz mit einer Gesamtlänge von 26.985 km (Abb. 5).
Zu Beginn des 20. Jahrhunderts war Deutschland führend in der Entwicklung und Produktion verschiedener Brennstoffe aus Kohle. Obwohl dieser Trend heute nicht mehr vorherrscht, gibt es in Deutschland immer noch mehrere Unternehmen für synthetische Kraftstoffe, insbesondere die Karlsruher Dimethylether-Anlage (DME), die jährlich etwa 608 Tonnen Biomasse aus Abfällen produzieren kann, und die Wesseling Methanol-to-Gasoline (MTG) [30,31].
Eine Gebietskarte, die die Verteilung der größten Infrastrukturanlagen zur Stromerzeugung in Deutschland zeigt, ist in Abbildung 6 dargestellt.

Map of power plants in Germany
Abbildung 6. Stromproduktion in Deutschland

Der Anteil fossiler Brennstoffe an der Stromerzeugung in Deutschland lag laut Energiestatistik der EU-Kommission der EU-28-Länder im Jahr 2020 bei etwa 40,27 % (Abb. 6).
Das Land verfügt über eine beträchtliche Anzahl von Kraftwerken zur Stromerzeugung aus Kohlenwasserstoffen, darunter zwei Öl-, elf Gas-, dreizehn Kohle-, sieben Atom- und sechs kombinierte Kraftwerke mit einer Leistung von mehr als 400 MW (Abb. 6).
Die größten deutschen Kraftwerke sind: Gaskraftwerk Emsland (Lingen) mit einer Leistung von 1.837 MW, Ölkraftwerk Ingolstadt mit einer Leistung von 772 MW [32,33], Kohlekraftwerk Neurath mit einer Leistung von 4.400 MW, Gersteinwerk Kombikraftwerk mit einer Leistung von 2.278 MW und Kernkraftwerk Gundremmingen (Blöcke B und C) mit einer Leistung von 2.572 MW [34,35,36,37]. Der Anteil der Wasserkraft an der Stromerzeugung in Deutschland beträgt 4,1 % und wird sowohl durch Pumpspeicherwerke als auch durch große und kleine Wasserkraftwerke repräsentiert (Abb. 6).
Das größte Pumpwerk ist Goldisthal mit einer installierten Leistung von 1060 MW. Das wichtigste Wasserkraftwerk ist Iffezheim Rhein mit einer installierten Leistung von 148 MW [38,39]. In Deutschland gab es im Jahr 2016 mehr als 7.000 Kleinwasserkraftwerke mit einer installierten Gesamtleistung von 1730,8 MW [40].
Abbildung 7 zeigt die wichtigsten Infrastruktureinrichtungen in Deutschland zur Erzeugung erneuerbarer Energie. Wie oben erwähnt, entfallen in Deutschland 44 % der Stromerzeugung auf erneuerbare Energien. Somit betrug die Gesamtproduktion an Strom aus erneuerbaren Quellen ohne Wasserkraft im Jahr 2020 240,10 TWh (Abb. 7). In Gebieten mit starker Windaktivität gibt es mehr als zwei Dutzend Offshore- und Onshore-Windparks mit einer Leistung von jeweils mehr als 100 Megawatt. Im Jahr 2021 betrug die in Deutschland installierte Gesamtleistung an Windkraft etwa 57,5 GW [41].

Map of Renewable energy infrastructure in Germany
Abbildung 7. Erneuerbare Energien in Deutschland: Sonne, Wind, Geothermie und Wasserstoff

Der größte Onshore-Windpark ist Stößen-Teuchern mit einer installierten Leistung von 177,1 MW [42], der größte Offshore-Windpark ist Borkum Riffgrund 1-2 mit einer installierten Gesamtleistung von 762 MW [43,44]. Der Großteil der größten Windparks liegt im Norden Deutschlands in Offshore-Zonen. Bezogen auf die installierte Gesamtleistung lag Deutschland Ende 2021 mit 64.542 MW weltweit an dritter Stelle, nur nach China und den USA [45].
In Deutschland gibt es die größten Hersteller von Windkraftanlagen, darunter Enercon, Nordex SE, Senvion, Vensys, Vestas, GE Renewable Energy, Eno Energy Group und Siemens Wind Power (Abbildung 7).
Wie bereits erwähnt, kann die globale horizontale Sonnenstrahlung in einigen Gebieten des Landes 3,2 kWh/m2 erreichen, was für die Stromerzeugung mittels Photovoltaik und für die Erzeugung thermischer Energie ausreichend hoch ist [12]. Infolgedessen gibt es eine große Anzahl von Solarenergieanlagen, sowohl Photovoltaik- als auch Solar-Fernwärmeanlagen. Eine Reihe von Forschungseinrichtungen in Deutschland erforscht aktiv verschiedene Möglichkeiten zur Konzentration von Solarenergie. Es gibt auch einen experimentellen CSP-Turmtyp – Jülich (1,5 MW) [46]. Etwa 20 % des Stroms aus erneuerbaren Quellen in Deutschland werden durch Photovoltaikanlagen erzeugt. Die größte Anlage dieser Art ist Meuro mit einer Leistung von 166 MW [47]. Solarenergie wird auch für die Fernwärme genutzt, beispielsweise das Solarheizkraftwerk Senftenberg, das etwa 5,8 MW Solarenergie bereitstellt [48]. Ende 2021 installierte Deutschland mehr als 59,2 GW Photovoltaikanlagen (5. weltweit nach China, den USA sowie Japan und Indien). Im Jahr 2021 kamen 5,3 GW neue Kapazitäten hinzu [49]. In Deutschland, insbesondere im Süden des Landes, gibt es natürliche Ressourcen für die Entwicklung geothermischer Technologien. Trotz der geringen Indikatoren für geothermische Ressourcen entwickelt sich die Entwicklung der Geothermie dynamisch. Für diese Zwecke werden binäre Technologien, einschließlich Calina Cicle, verwendet. In Bayern gibt es 9 Geothermiestationen, eine weitere befindet sich im Bau. Eines der größten Kraftwerke ist Dürrnhaar mit einer Leistung von 7 MW [50].
Im Jahr 2010 waren in Deutschland nur 6,6 MW Geothermieleistung installiert, bis 2015 stieg diese auf 27 MW und im Jahr 2020 auf 350 MW. Das Land verfügt über ein staatliches Programm zur Entwicklung der Geothermie, einschließlich der finanziellen Unterstützung von Projekten. sowie Vorzugstarife [51,75].
Deutschland ist aktiv an der Entwicklung von Wasserstoff als Energieträger für Fahrzeuge beteiligt. Im März 2019 waren im Land etwa 57 Wasserstofftankstellen in Betrieb (Abbildung 7). Es gibt auch mehrere Anlagen, die Wasserstoff produzieren, darunter die größte in Ingolstadt, die von Linde verwaltet wird, mit einer installierten Kapazität von 97.917 Nm³/h [52]. Es gibt auch mehrere Elektrolyse-, Power-to-Gas- und andere Anlagen im Land, die größte davon ist ITM Power PLC/Shell Rheinland Refinery mit einer installierten Leistung von 10 MW [53]. Mehrere unterirdische Wasserstoffspeicher sind im Bau. Der Wasserstofftransport erfolgt über ein Netz aus drei Pipelines mit einer Gesamtlänge von 377 km (Abb. 7).
Abbildung 8 zeigt die wichtigsten deutschen Bioenergieanlagen zur Energieerzeugung.
Bioenergie ist ein sich schnell entwickelndes Feld in Deutschland und im Jahr 2019 wurden etwa 50,22 TWh (20,7 %) Strom aus Biomasse erzeugt (Abb.7).
Das Land verfügt über Biomasse- und Siedlungsabfallverarbeitungsanlagen. Biogas-, Biodiesel-, Bioethanol-, Pellet- und Deponiegasproduktion (Abb.8).

Map of Bioenergy infrastructure in Germany
Abbildung 8. Erneuerbare Energien in Deutschland: Bioenergie

In Deutschland sind Anlagen zur Energiegewinnung aus Biomasse sowie zur Herstellung von Biokraftstoffen auf dem Vormarsch. Zellstoff Stendal ist Betreiber des größten Biomassekraftwerks Arneburg mit einer installierten Leistung von 135 MW [54]. Deutschlands größtes Unternehmen im Bereich der Produktion von Biomasse-Kraftstoffen: Frankfurt am Main, Cargill, verfügt über die Fähigkeit, jährlich 300.000 Tonnen Biodiesel zu produzieren [55].
Deutschland ist nach China einer der weltweit führenden Biogasproduzenten und verfügte Ende 2015 über einen Anteil von 62 % an der gesamten Biogaskapazität in Europa. Ende 2015 gab es landesweit über 8.000 Biogasanlagen in der Landwirtschaft, etwa 1.400 Kläranlagen und 400 Deponiegasaufbereitungsanlagen [56,57].
In Bayern gibt es rund 2.360 Biogasanlagen; Eine der größten ist die Anlage in Vettin mit einer installierten Leistung von 8,5 MW [58]. Die gesamte installierte Leistung von Biogasanlagen in Deutschland betrug im Jahr 2016 etwa 5.104 MW oder etwa 32 % der weltweit installierten Gesamtleistung [59]. Deutschland engagiert sich aktiv in der Bioethanolproduktion und Zeitz, verwaltet von Crop Energies, ist eines der größten in Europa und produziert jährlich 400.000 m3 Biokraftstoff [60]. Bioethanol der zweiten Generation aus Zellulose wird in der größten Anlage des Landes hergestellt – dem Bioethanolkraftwerk Sunliquid Project (Straubing), das über eine installierte Kapazität von 1000 t/Jahr verfügt [61].
Weitere bemerkenswerte Anlagen sind: Biomassevergasung aus Bioabfallkraftwerk Rüdersdorf Zement mit einer installierten Leistung von 100 MW [62]; Wismar produziert etwa 256.000 Tonnen Pellets pro Jahr [63]; und die größte Schnellpyrolyseanlage, Lüneburg, mit einer installierten Leistung von 150 kg/h [64].
Führend in der Stromerzeugung aus Siedlungsabfällen ist ein Unternehmen in Köln, das jährlich etwa 760.000 Tonnen Abfall verarbeiten kann [65]. In Deutschland wird Deponiegas auch zur Stromerzeugung genutzt; Die Region Nordrhein-Westfalen ist mit 55,3 MW führend in Bezug auf die installierte Leistung solcher Kraftwerke (Abb. 8). Die Pilot-Btl-FT-Anlage in Oberhausen ist in der Lage, jährlich etwa 3 Tonnen Biokraftstoff und 2 Tonnen flüssige Kohlenwasserstoffe (dieselartige Kohlenwasserstoffe) zu verarbeiten [66].
Laut einer Reihe europäischer Vereinbarungen ist Deutschland verpflichtet, den CO2-Ausstoß um 40 % zu reduzieren. Das deutsche Energiewendeprogramm 2017–2022 zielt vor allem darauf ab, den Anteil der Kernenergie und fossiler Energieträger an der Stromerzeugung zu reduzieren [67]. Um dies zu erreichen, werden Kernkraftwerke stillgelegt. Ende 2017 wurde der Block B des Kernkraftwerks Gundremmingen eingestellt und Ende 2019 wurde auch das Kernkraftwerk Philippsburg 2 abgeschaltet. Ende 2021 wurden die Kernkraftwerke Grohnde, Gundremmingen C und Borkdorf abgeschaltet. Geplant war die Abschaltung der drei Kleinanlagen Isar 2, Emsland und Neckarwestheim 2 bis Ende 2022, doch der Krieg in der Ukraine hat in Deutschland eine Debatte über eine Verlängerung des Betriebs der verbleibenden Kernkraftwerke ausgelöst. Es ist erwähnenswert, dass die Kernenergie im Jahr 2020 etwa 13 % des Stroms lieferte [67,68,76].
Die Regierung von Angela Merkel hat ein neues Stromgesetz eingeführt, das besondere Preissignale bei geringer Nachfrage vorsieht und auch den Bau unterirdischer Stromleitungen unterstützt [68]. Langfristig strebt das Land eine Reduzierung der Treibhausgasemissionen um 55 % im Vergleich zu 1990 und eine Erhöhung des Anteils erneuerbarer Energiequellen an der Stromerzeugung bis 2030 auf 50 % an [68]. Deutschland hat acht Braunkohlekraftwerke mit einer Gesamtkapazität von 2,7 GW in das Regime der „kalten Kapazitätsreserve“ überführt, die im Falle einer Stromknappheit wieder aktiviert werden könnte [68].
Im Jahr 2017 wurde in der Region Nordrhein-Westfalen, die rund ein Drittel des Stroms des Landes erzeugt, beschlossen, das Steinkohlebergwerk Prosper-Haniel in ein 200-MW-Pumpspeicherwerk umzuwandeln, das 400.000 Haushalte mit Strom versorgen soll. Ähnliche Aktivitäten könnten in Zukunft auch bei anderen Kohlekraftwerken stattfinden [69].
Im Jahr 2016 wurden im Land 205 neue Biogasanlagen mit einer Gesamtleistung von 45 MW in Betrieb genommen. Im Jahr 2017 war die Inbetriebnahme von 143 neuen Stationen geplant. Durch die Modernisierung alter Kraftwerke werden weitere 239 MW hinzukommen. Hinzu kommt, dass Biogasanlagen die Gesamtmenge an CO2-Emissionen um 20 Millionen Tonnen reduzieren. Im Jahr 2020 gehörte Deutschland neben Frankreich und Schweden zu den Top 3 EU-Ländern bei der Biowärmenutzung [49,70].
Im Januar 2017 gaben Siemens und seine Partner den Bau der weltweit größten Wasserstoff-Elektrolyseanlage bekannt. Der in der Mainzer Anlage erzeugte Wasserstoff kann für Fahrzeuge mit Brennstoffzellenantrieb, für industrielle Zwecke oder als Energiespeichermedium genutzt werden [71].

Bildung und Innovation

Die Indizes, die die Position Deutschlands im Vergleich zu anderen Ländern im Bereich Bildung und Innovation widerspiegeln, sind in Abbildung 9 dargestellt. Nach der Anzahl der an deutsche Einwohner im In- und Ausland erteilten Patente liegt das Land auf Platz 5  weltweit und der erste in Europa. Auch bei der Anzahl der in Kraft befindlichen Patente liegt das Land  weltweit auf Platz 5, was auf die günstigen Bedingungen des Landes für Innovationen hinweist .  Im Global Innovation Index 2021
belegt Deutschland den 10. Platz von 132 berücksichtigten Ländern (siehe Grafik). Bezogen auf die Staatsausgaben für Bildung als Prozentsatz des BIP des Landes weist das Land ein Ergebnis auf, das nahe am Weltdurchschnitt liegt – nämlich den 66. Platz  von 177 betrachteten Ländern. Dennoch sind 46 deutsche Universitäten im QS-Hochschulrating der weltweit führenden Universitäten vertreten. Es sollte auch beachtet werden, dass das BIP des Landes hoch ist, weshalb die Staatsausgaben für Bildung in absoluten Zahlen beträchtlich sind. Bei den öffentlichen Ausgaben für Forschung und Entwicklung im Verhältnis zum BIP liegt Deutschland auf dem 9. Platz , hinter Schweden, Finnland, Dänemark und der Schweiz. Deutschland ist hinsichtlich der Anzahl der Veröffentlichungen wissenschaftlich-technischer Fachzeitschriften und der Patentaktivitäten sehr gut aufgestellt.  Im Scimago-Ranking liegt Deutschland auf Platz 4 von 240 teilnehmenden Ländern und bei den Aktivitäten in wissenschaftlichen und technischen Fachzeitschriften auf Platz 4  von 197 Ländern. Auch bei der Zahl der Internetnutzer gehört das Land zu den Spitzenreitern der Region.
Deutsche Universitäten wie die Freie Universität Berlin, die Universität Bayreuth, das Karlsruher Institut für Technologie, die Universität Tübingen, die Technische Universität München und die Humboldt-Universität zu Berlin bilden Fachkräfte in verschiedenen Energiebereichen aus, darunter auch in der Umwelterde Studien, Geologie und Umwelthydrologie, Umweltsysteme und Nachhaltigkeit – Überwachung, Modellierung und Management usw. Zu den
deutschen Unternehmen, die auf dem Gebiet der Patentierung der Produktion synthetischer Kraftstoffe führend sind, gehören Uhde GmbH, Lurqi GmbH, Linde AG, Thyssenkrupp Uhde Gmbh, BASF, SE . Forschung und Entwicklung auf diesem Gebiet werden vom Karlsruher Institut für Technologie (KIT), der Technischen Universität Bergakademie Freiberg und dem Deutschen GeoForschungsZentrum GFZ durchgeführt. Im Bereich unkonventionelles Öl nehmen Siemens AG, Wintershall Holding GmbH, BASF, SE und Thyssenkrupp Fördertechnik Gmbh hinsichtlich der Patentaktivität eine herausragende Stellung ein. Die RWTH Aachen und das Deutsche GeoForschungsZentrum GFZ engagieren sich aktiv in der Forschung auf diesem Gebiet.

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  * Total number of countries participating in ranking


Abbildung 9. Die Indizes für Bildung und Innovation in Deutschland
 

Auf dem Gebiet der Gashydrate haben das Deutsche GeoForschungsZentrum GFZ und das Karlsruher Institut für Technologie (KIT) bedeutende Patente hervorgebracht; Die Universität Bremen, das Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel (GEOMAR), das Deutsche GeoForschungsZentrum GFZ und das Leibniz-Institut für Meereswissenschaften (IMF-GEOMAR) leisten auf diesem Gebiet bemerkenswerte Forschung. Ein weiterer Bereich, in dem deutsche Unternehmen ihre Erfindungen patentieren lassen, ist Kohleflözmethan, und hier sind die Siemens AG und die Linde AG führend; Forschung auf diesem Gebiet wird von der RWTH Aachen und der Technischen Universität Clausthal betrieben.
Im Bereich Begleitgas sind BASF, SE, Thyssenkrupp Uhde Gmbh, Linde AG zu nennen. Zu den führenden Forschungseinrichtungen auf diesem Gebiet gehören die RWTH Aachen und die Technische Universität Bergakademie Freiberg.
Im Bereich der Kohlenwasserstoffförderung aus Lagerstätten mit geringer Permeabilität sind BASF, SE, Ashland-Südchemie-Kemfest GmbH, Wintershall Holding GmbH und folgende Forschungseinrichtungen aktiv in der Forschung tätig: Deutsches GeoForschungsZentrum GFZ, RWTH Aachen, Technische Universität Clausthal.
Die führenden Patentinhaber im Bereich Bioenergie sind Energy Technologies GmbH & Co.KG, DGE GmbH, Linde AG, BASF, SE, Unde GmbH. Das Karlsruher Institut für Technologie (KIT) und die RWTH Aachen forschen auf diesem Gebiet.
Eine Vielzahl deutscher Unternehmen patentieren technische Lösungen im Bereich der Energieerzeugung aus erneuerbaren Quellen. Im Bereich Solarenergie: Siemens AG, Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR), Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der Angewandten Forschung eV, Schott AG. Führende Forschungseinrichtungen auf diesem Gebiet sind das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR), das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme (ISE), das Institut für Technische Thermodynamik des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) und das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR).
Siemens AG, Wobben Properties GmbH, Repower Systems AG, Senvion SA NORDEX ENERGY GMBH verfügen über die meisten Patente im Bereich Windkraft; Die Forschung auf diesem Gebiet wird von der Carl von Ossietzky Universität Oldenburg, dem Fraunhofer-Institut für Windenergie und Energiesystemtechnik, der Technischen Universität München und der Universität Stuttgart betrieben.

Ökologie und Umweltschutz

Das in Abbildung 10 dargestellte Diagramm der Umweltkennzahlen weist auf die unklare Umweltsituation in Deutschland hin.
Zunächst einmal weist das Land  allgemein und pro Kopf einen relativ hohen CO 2 -Ausstoß auf. Im Jahr 2020 belief sich der CO2 -  Ausstoß aus der Kohleförderung und -verarbeitung auf 199 Mio. t und ist damit höher als beispielsweise in Polen – 161 Mio. t [73].

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Germanwatch, NewClimate Institute & Climate Action Network *60

  * Total number of countries participating in ranking

Abbildung 10. Umweltindizes von Deutschland
 

Im Durchschnitt kostet die Milderung der Folgen dieser Art von Emissionen Deutschland mehr als 4.096 Millionen Euro (Gesundheitskosten, Umweltverschmutzungskosten). Zum Vergleich: In Polen waren es 4.519 Millionen Euro [72]. Darüber hinaus ist in Deutschland ein relativ hoher Methanausstoß festzustellen. Deutschland liegt im Climate Change Performance Index (CCPI) 2022 auf Platz 10 der 61 Länder, die für mehr als 90 % der weltweiten  energiebezogenen CO 2 -Emissionen verantwortlich sind. Seine Emissionen werden als „mittel“ eingestuft.
Die Ersteller des Ratings betonen, dass das Land der größte Braunkohleverbraucher der Welt sei und die Treibhausgasemissionen hoch seien.
Gemessen an der Waldfläche in Prozent des Landes lag Deutschland im Jahr 2020 weltweit auf Platz 111; Allerdings gab es zwischen 2010 und 2020 einen Trend zur Wiederaufforstung, und laut diesem Indikator liegt das Land  weltweit auf Platz 57.
Erhellt wird die Situation durch eine sehr hohe Bewertung Deutschlands im Environmental Performance Index Ranking (EPI) 2020, das sich vor allem auf die Bewertung der Umweltleistung nationaler Regierungen konzentriert. Hier liegt das Land auf Platz 10  von 180 Ländern, hinter Dänemark, Großbritannien, Norwegen und Frankreich.
Laut dem Environmental Vulnerability Index, der auf Langzeitbeobachtungen und 50 Indikatoren basiert, zu denen beispielsweise sich ändernde klimatische Eigenschaften oder die Qualität von Wasserressourcen, Abfallmengen, Ölverschmutzungen und andere gefährliche Stoffe usw. gehören, liegt Deutschland jedoch bei 190 von  234 Ländern und wird als „sehr gefährdet“ eingestuft. Verschärft wird das insgesamt negative Bild durch die Bewertung des Ökologischen Fußabdruckatlas, wonach Deutschland zu den ökologischen Schuldnern zählt.

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Die Quellen der Diagramme und Kurven sind unter den Bildern angegeben.

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