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Alemania, oficialmente República Federal de Alemania, es un país de Europa Central. Su capital es Berlín. El país limita con Francia, Luxemburgo, Bélgica y los Países Bajos (al oeste), Dinamarca (al norte), Austria y Suiza (al sur) y Polonia y la República Checa (al este). El país tiene acceso a los mares Báltico y del Norte.

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

Alemania tiene grandes reservas de carbón y se encuentra entre el 25% de los países con mejores resultados según este indicador (Fig. 4). Las reservas de carbón en Alemania están muy diferenciadas según su tipo. Así, según [6], en 2019 los recursos de hulla en Alemania se estiman en 82.965 Mt, lo que representa el 0,5% del total mundial, sin embargo, las reservas de antracita y hulla bituminosa se estiman en sólo 12 Mt. Las principales reservas de carbón en Alemania se componen de lignito, según lo cual el país se encuentra entre los líderes mundiales tanto en términos de recursos (36.500 Mt – 0,8% de los recursos mundiales y 11º del mundo) como de reservas (36.100 Mt – 11,4% de las reservas mundiales y 3º  del mundo).  en el mundo). Las reservas de otras fuentes fósiles no son significativas (Tabla 1).

Cuadro 1. Recursos energéticos fósiles de Alemania

*la participación de las reservas del país en el total mundial se proporciona entre paréntesis
* *técnicamente recuperable no demostrado

Según las reservas probadas de petróleo y gas natural, el país ocupa el puesto 65 y  64 en  el mundo, respectivamente [3]. En términos de toneladas equivalentes de petróleo, las reservas probadas de carbón fueron del 99,8%, las de petróleo del 0,1% y las de gas natural del 0,1%, según datos de 2021 (Fig.5). La matriz de recursos fósiles no convencionales en 2014-2015 se ve algo diferente: el gas de esquisto representó el 48,8%, el petróleo querógeno, el 33,6%, el petróleo de arenas compactas, el 10,4%, el potencial de utilización del metano de las minas de carbón, el 7,2% (Fig.5).
Según [3], a principios de 2018 las reservas de petróleo en Alemania se estimaban en 129,6 millones de barriles, y según [6], las reservas de petróleo crudo en 2019 ascendían a 28 Mt. Las reservas probadas de gas natural en Alemania a principios de 2018, Según [3], en 2019 ascendió a 39,5 bcm, y según [6], a 25 bcm. Cabe señalar que el consumo de petróleo y gas en Alemania supera significativamente los niveles de producción existentes.
Las reservas totales probadas de carbón en 2020 se estimaron en 35 900 millones de toneladas según BP [7], y en 39 917 millones de toneladas cortas en 2015 según la Administración de Información Energética de EE. UU. [8], lo que corresponde a datos de BGR 2017. Según Según los cálculos de Advanced Energy Technologies, el potencial de utilización de metano, según la metodología basada en las emisiones de metano de [9] y las reservas de carbón de [7], ascendía a unos 10,9-72,3 Bcm.
Alemania también tiene reservas sustanciales de hidrocarburos no convencionales: gas de esquisto – 17 Tcf, petróleo de arenas compactas – 700 millones de barriles y petróleo querógeno – 2 mil millones de barriles [10,11].
Alemania tiene una variedad de recursos renovables para la producción de energía. En el Cuadro 2 se presenta una selección de indicadores básicos.

Cuadro 2. Recursos energéticos renovables de Alemania

* para la mayor parte del territorio del país
** capacidad teórica bruta

El nivel de radiación horizontal global en la mayor parte del país es de 2,8 a 3,0 kWh/m 2 /día [12]. En el sur del país, en los estados federados de Baviera, Baden-Württemberg y Hesse, esta cifra puede aumentar hasta 3,2 kWh/m 2 /día [12]. La distribución de los recursos eólicos es la siguiente: en la mayor parte del país la velocidad del viento es de 6,0 a 7,0 m/s [13]; A lo largo de la costa del Mar del Norte, así como en el noroeste del país y en la región nororiental del Mar Báltico, la velocidad del viento supera los 7,0 m/s a una altura de 50 metros. La región del Mar del Norte, incluida la zona adyacente a Alemania, es una de las regiones más ricas del mundo en términos de recursos eólicos. En muchos lugares de esta región, según datos meteorológicos a largo plazo, la velocidad media anual del viento, incluso a una altitud de 10 m, supera los 7 m/s, y el tiempo total en el que la velocidad del viento está dentro del rango operativo del turbina eólica (3-25 m/s) alcanza el 90%.
La capacidad hidroeléctrica económicamente explotable en el país es de 20 TWh/año [14].
El potencial geotérmico del país es bajo y en 2008 se estimó en 164 MW [15]. Sin embargo, Alemania participa activamente en el desarrollo de la energía geotérmica. Teniendo en cuenta la temperatura relativamente baja de las capas geotérmicas, se utilizan sistemas binarios con el Ciclo Orgánico Rankine (ORC), que permiten utilizar eficazmente los recursos disponibles.
Según datos de 2018, el 48% del territorio de Alemania está ocupado por tierras agrícolas, cuya superficie ha ido disminuyendo constantemente durante el último medio siglo [16]. Ha habido un ligero aumento de la superficie forestal hasta el 31,8% del territorio del país en 2018, en comparación con el 32,4% en 1990 [17].
El nivel de generación de residuos municipales en Alemania (628 kg por persona) corresponde al nivel de los países europeos altamente desarrollados (por ejemplo, Suiza: 706 kg por persona) [18]. Por un lado, los residuos municipales son una valiosa materia prima para el reciclaje o la producción de energía, que se utiliza activamente en Alemania, pero, por otro lado, las sustancias que se descomponen a largo plazo pueden contaminar significativamente el medio ambiente.

El 1 de enero de 2018 tuvo lugar un importante acontecimiento histórico en Alemania: el 95 % de la electricidad consumida se generó a partir de fuentes renovables, principalmente de energía eólica y solar. Se esperaba que en 2018 el suministro de electricidad a la red a través de fuentes renovables en Alemania superara por primera vez al carbón. En 2021, la participación de las energías renovables en la generación de electricidad disminuyó y el carbón se convirtió en la fuente de energía más importante para la generación de electricidad en Alemania en 2021, mostrando un alto crecimiento del 24,9% en comparación con 2020. En 2021, la energía del carbón representó el 30,2% de electricidad total suministrada a la red (24,8% en 2020), según la agencia estadística alemana. La posición de Alemania en el diagrama comparativo de los índices energéticos se muestra en la Figura 4.

Alemania se encuentra al final de la lista de países en términos de relación producción/consumo de combustibles fósiles, clasificados de mayor a menor, y en todos los principales componentes de recursos: petróleo, gas y carbón. Al mismo tiempo, en términos de reservas de carbón, el posicionamiento del país parece fuerte: entre el 25% de los líderes mundiales.
En la lista de países que muestran niveles de producción de electricidad a partir de fuentes renovables (excluida la energía hidroeléctrica), en 2017 Alemania ocupaba el tercer lugar , sólo superada por Dinamarca, entre 213 países seleccionados para su consideración.
En el Índice de Desempeño de la Arquitectura Energética de 2017, que se basa en el nivel de crecimiento económico, seguridad ambiental, acceso a la energía y la independencia energética del país, Alemania ocupó el puesto 19 . Cabe señalar que durante los últimos 8 años el país ha ganado 4 posiciones en el ranking.
Alemania se encuentra en el cuarto superior en indicadores como el PIB por unidad de energía gastada en 2020 (15º ) ; De manera similar, en indicadores como el uso de energía per cápita, el país ocupa el puesto 23 .
En términos de consumo de electricidad per cápita, el país ocupa el puesto 39  en el mundo. Alemania ocupa el séptimo lugar entre  216 países considerados según la combinación del indicador de producción y consumo de electricidad.

En la Figura 5 se muestra un mapa territorial que muestra la distribución de los mayores proyectos de infraestructura del sector de combustibles fósiles en Alemania.
Como se mencionó anteriormente, las reservas de carbón representan el 99,8% de las reservas probadas convencionales (Fig.5).

Figura 5. Instalaciones de infraestructura básica del sector de combustibles fósiles en Alemania

La última mina de carbón alemana activa, Ruhr Prosper-Haniel, estaba situada en el oeste del país y produjo alrededor de 2,5 millones de toneladas [22]. El cierre de la mina en diciembre de 2018 marcó el fin de la minería del carbón en Alemania [74].
El mayor yacimiento petrolífero es el de Mittelplate, que en 2017 produjo unas 2.700 toneladas de petróleo al día [23]. La capacidad instalada de refinerías de petróleo en Alemania es una de las mayores de Europa y en 2016 ascendió a 2.188.000 barriles/día [24]. La refinería más grande, propiedad de Shell Deutschland Rheinland Godorf & Wesseling, está situada en Colonia y tiene una capacidad instalada de 340.000 barriles/día [25].
Una de las principales terminales petroleras de Alemania es HES Wilhelmshaven con un parque de tanques de 1,3 millones de m3. Rostock es el mayor almacenamiento de productos petrolíferos, con una capacidad de 700.000 m3 [26,27]. El transporte de petróleo crudo y productos derivados del petróleo se realiza a través de oleoductos con una longitud de 2.826 km y 4.479 km, respectivamente (Fig.5).
Los mayores yacimientos de gas se encuentran en la parte central del país, y existen yacimientos de hidratos de gas natural en el norte del país (Fig. 5). El sistema gasista alemán consta de más de 40 almacenes de gas y más de 30 estaciones compresoras de gas [28,29]. El gas se transporta dentro del país a través de una red de gasoductos con una longitud total de 26.985 km (Fig. 5).
A principios del siglo XX, Alemania destacó en el desarrollo y producción de diversos combustibles a partir del carbón. A pesar de que hoy en día esta tendencia no es predominante, Alemania todavía cuenta con varias empresas de combustibles sintéticos, en particular la planta de Karlsruhe Dimethyl Ether (DME), que puede producir anualmente alrededor de 608 toneladas de biomasa a partir de residuos, y la planta de transformación de metanol en gasolina de Wesseling. (MTG) [30,31].
En la Figura 6 se muestra un mapa territorial que muestra la distribución de las instalaciones de infraestructura más grandes para la generación de electricidad en Alemania.

Figura 6. Producción de electricidad en Alemania

La proporción de combustibles fósiles en la generación de electricidad en Alemania, según las Estadísticas Energéticas de la Comisión de la UE de los países de la UE-28, fue de aproximadamente el 40,27% en 2020 (Fig. 6).
El país cuenta con un número importante de centrales para la producción de electricidad a partir de hidrocarburos, entre ellas dos de petróleo, once de gas, trece de carbón, siete nucleares y seis combinadas con una capacidad de más de 400 MW (Fig.6).
Las mayores centrales eléctricas alemanas son: la central de gas de Emsland (Lingen) con una capacidad de 1.837 MW, la central de petróleo de Ingolstadt, con una capacidad de 772 MW [32,33], la central de carbón de Neurath con una capacidad de 4.400 MW, Gersteinwerk central eléctrica combinada con una capacidad de 2.278 MW y central nuclear de Gundremmingen (Unidades B y C) con una capacidad de 2.572 MW [34,35,36,37]. La energía hidroeléctrica en Alemania representa el 4,1% de la generación de electricidad y está representada tanto por plantas de almacenamiento por bombeo como por centrales hidroeléctricas grandes y pequeñas (Fig. 6).
La estación de bombeo más grande es Goldisthal con una capacidad instalada de 1060 MW. La principal central hidroeléctrica es Iffezheim Rhein con una capacidad instalada de 148 MW [38,39]. En Alemania había en 2016 más de 7.000 pequeñas centrales hidroeléctricas, con una capacidad instalada total de 1.730,8 MW [40].
La figura 7 muestra las principales infraestructuras en Alemania para la producción de energía renovable. Como se señaló anteriormente, las energías renovables en Alemania representan el 44% de la generación de electricidad. Así, la producción total de electricidad procedente de fuentes renovables excluida la hidroeléctrica en 2020 fue de 240,10 TWh (Fig. 7). En zonas de alta actividad eólica, hay más de dos docenas de parques eólicos terrestres y marinos, cada uno con una capacidad de más de 100 megavatios. En 2021, en Alemania, la capacidad total instalada de energía eólica fue de aproximadamente 57,5 GW [41].

Figura 7. Energías renovables en Alemania: solar, eólica, geotérmica e hidrógeno

El parque eólico terrestre más grande es Stößen-Teuchern con una capacidad instalada de 177,1 MW [42], y el parque eólico marino más grande es Borkum Riffgrund 1-2 con una capacidad instalada total de 762 MW [43,44]. La mayoría de los parques eólicos más grandes se encuentran en el norte de Alemania, en zonas marinas. En términos de capacidad instalada total, Alemania ocupaba el tercer lugar en el mundo a finales de 2021 (64.542 MW), sólo superada por China y Estados Unidos [45].
Alemania tiene las mayores empresas fabricantes de turbinas eólicas, incluidas Enercon, Nordex SE, Senvion, Vensys, Vestas, GE Renewable Energy, Eno Energy Group y Siemens Wind Power (Figura 7).
Como se mencionó anteriormente, el nivel de radiación solar horizontal global en algunas zonas del país puede alcanzar los 3,2 kWh/m2, lo que es suficientemente alto para la producción de electricidad mediante energía fotovoltaica y para la producción de energía térmica [12]. Como consecuencia, existe un gran número de instalaciones de energía solar, tanto fotovoltaicas como plantas solares de calefacción urbana. En Alemania, varias organizaciones de investigación exploran activamente diversas opciones para concentrar la energía solar. También existe un tipo de torre CSP experimental: Jülich (1,5 MW) [46]. Alrededor del 20% de la electricidad procedente de fuentes renovables en Alemania se produce mediante centrales fotovoltaicas. La central más grande de este tipo es Meuro, con una capacidad de 166 MW [47]. La energía solar también se utiliza para la calefacción urbana, por ejemplo, la planta de calefacción solar de Senftenberg, que proporciona alrededor de 5,8 MW de energía solar [48]. A finales de 2021, Alemania instaló más de 59,2 GW de instalaciones fotovoltaicas (el quinto lugar del mundo después de China, Estados Unidos, Japón e India). En 2021 se añadieron 5,3 GW de nuevas capacidades [49]. En Alemania, especialmente en el sur del país, existen recursos naturales para el desarrollo de tecnologías geotérmicas. A pesar de los bajos indicadores de recursos geotérmicos, el desarrollo de la energía geotérmica se está desarrollando dinámicamente. Para estos fines se utilizan tecnologías binarias, incluido el ciclo Calina. En Baviera hay nueve estaciones geotérmicas y otra está en construcción. Una de las centrales más grandes es Dürrnhaar, con una capacidad de 7 MW [50].
En 2010, solo se instalaron 6,6 MW de capacidad geotérmica en Alemania, pero esta cifra aumentó a 27 MW en 2015 y a 350 MW en 2020. El país tiene un programa estatal para el desarrollo de la energía geotérmica, que incluye apoyo financiero para proyectos, así como aranceles preferenciales [51,75].
Alemania participa activamente en el desarrollo del hidrógeno como fuente de energía para los vehículos. En marzo de 2019, había alrededor de 57 estaciones de servicio de hidrógeno en funcionamiento en el país (Figura 7). También hay varias plantas que producen hidrógeno, incluida la más grande de Ingolstadt, gestionada por Linde, con una capacidad instalada de 97.917 Nm³/h [52]. También hay varias plantas de electrólisis, generación de energía a gas y otras plantas en el país, la mayor de las cuales es ITM Power PLC/Shell Rheinland Refinery con una capacidad instalada de 10 MW [53]. Se están construyendo varias instalaciones subterráneas de almacenamiento de hidrógeno. El hidrógeno se transporta a través de una red de tres tuberías con una longitud total de 377 km (Fig. 7).
La figura 8 muestra las principales instalaciones bioenergéticas alemanas para la producción de energía.
La bioenergía es un campo en rápido desarrollo en Alemania y en 2019 se generaron alrededor de 50,22 TWh (20,7%) de electricidad a partir de biomasa (Fig.7).
El país cuenta con plantas de procesamiento de biomasa y residuos municipales; producción de biogás, biodiesel, bioetanol, pellets y gas de vertedero (Fig.8).
Figura 8. Energías renovables en Alemania: Bioenergía

En Alemania se están generalizando las plantas para la producción de energía a partir de biomasa, así como la producción de biocombustibles. Zellstoff Stendal es el operador de la mayor central eléctrica de biomasa de Arneburg, con una capacidad instalada de 135 MW [54]. La principal empresa alemana en el ámbito de la producción de combustibles de biomasa: Frankfurt am Main, Cargill, tiene capacidad para producir 300.000 toneladas de biodiesel al año [55].
Alemania es uno de los principales productores de biogás del mundo, solo superada por China, y a finales de 2015 tenía una participación del 62% de la capacidad total de biogás en Europa. A finales de 2015, había más de 8.000 plantas de biogás en el sector agrícola, alrededor de 1.400 plantas de tratamiento de aguas residuales y 400 plantas de procesamiento de gas de vertedero distribuidas por todo el país [56,57].
En Baviera hay alrededor de 2.360 plantas de biogás; una de las más grandes es la planta de Vettin con una capacidad instalada de 8,5 MW [58]. La capacidad instalada total de plantas de biogás en Alemania en 2016 fue de aproximadamente 5.104 MW o alrededor del 32% de la capacidad instalada total del mundo [59]. Alemania participa activamente en la producción de bioetanol y Zeitz, gestionado por Crop Energies, es uno de los más grandes de Europa y produce 400.000 m3 de biocombustible al año [60]. El bioetanol de segunda generación a partir de celulosa se produce en la instalación más grande del país: la central eléctrica de bioetanol Sunliquid Project (Straubing), que tiene una capacidad instalada de 1.000 t/año [61].
Otras instalaciones destacadas incluyen: la planta de gasificación de biomasa de Rüdersdorf Zement a partir de biorresiduos, con una capacidad instalada de 100 MW [62]; Wismar, que produce unas 256.000 toneladas de pellets al año [63]; y la mayor planta de pirólisis rápida, Lüneburg, con una capacidad instalada de 150 kg/h [64].
El líder en generación de electricidad a partir de residuos municipales es una empresa de Colonia capaz de procesar unas 760.000 toneladas de residuos al año [65]. En Alemania, el gas de vertedero también se utiliza para generar electricidad; La región de Renania del Norte-Westfalia lidera en términos de capacidad instalada de este tipo de centrales: 55,3 MW (Fig. 8). La planta piloto Btl-FT en Oberhausen es capaz de procesar anualmente alrededor de 3 toneladas de biocombustible y 2 toneladas de hidrocarburos líquidos (hidrocarburos de tipo diésel) [66].
Según varios acuerdos europeos, Alemania está obligada a reducir las emisiones de CO2 en un 40%. El Energiewende (programa energético) alemán 2017-2022 tiene como objetivo principal reducir la proporción de la energía nuclear y las fuentes de energía fósiles en la generación de electricidad [67]. Para lograrlo, las centrales nucleares serán desmanteladas. A finales de 2017, el bloque B de la central nuclear de Gundremmingen dejó de funcionar y, a finales de 2019, también se cerró la central nuclear de Philippsburg 2. A finales de 2021 se cerraron las centrales nucleares de Grohnde, Gundremmingen C y Borkdorf. Estaba previsto cerrar tres pequeñas instalaciones de Isar 2, Emsland y Neckarwestheim 2 para finales de 2022, pero la guerra en Ucrania ha desencadenado un debate en Alemania sobre la ampliación del funcionamiento de las centrales nucleares restantes. Vale la pena señalar que en 2020 la energía nuclear proporcionó alrededor del 13% de la electricidad [67,68,76].
El gobierno de Angela Merkel introdujo una nueva ley eléctrica, que incluía señales de precios especiales cuando la demanda es baja, y también apoya la construcción de líneas eléctricas subterráneas [68]. A largo plazo, el país pretende reducir las emisiones de gases de efecto invernadero en un 55% en comparación con los niveles de 1990 y aumentar la proporción de fuentes de energía renovables en la producción de electricidad al 50% para 2030 [68]. Alemania trasladó ocho centrales de lignito con una capacidad total de 2,7 GW al régimen de "reserva de capacidad fría", que podría reactivarse en caso de escasez de electricidad [68].
En 2017, en la región de Renania del Norte-Westfalia, que genera alrededor de un tercio de la electricidad del país, se decidió transformar la mina de carbón Prosper-Haniel en una estación de almacenamiento por bombeo de 200 MW que alimentaría a 400.000 hogares. Es posible que en el futuro se realicen actividades similares con otras centrales de carbón [69].
En 2016 se pusieron en funcionamiento en el país 205 nuevas plantas de biogás con una capacidad total de 45 MW. En 2017 estaba previsto poner en funcionamiento 143 nuevas estaciones. Se añadirán otros 239 MW gracias a la modernización de antiguas centrales. También hay que añadir que las plantas de biogás reducen la cantidad total de emisiones de CO2 en 20 millones de toneladas. En 2020, Alemania, junto con Francia y Suecia, se encontraba entre los tres principales países de la UE en uso de biocalor [49,70].
En enero de 2017, Siemens y sus socios anunciaron la construcción de la instalación de electrólisis de hidrógeno más grande del mundo. El hidrógeno que se generará en las instalaciones de Mainz se puede utilizar para vehículos propulsados por pilas de combustible, para fines industriales o como medio de almacenamiento de energía [71].
 

El diagrama de índices ambientales presentado en la Figura 10, alude a la ambigua situación ambiental en Alemania.
En primer lugar, el país demuestra un nivel relativamente alto de emisiones de CO 2  en general y per cápita. En 2020, el nivel de emisiones de CO 2  resultantes de la extracción y el procesamiento del carbón fue de 199 tm, cifra superior a, por ejemplo, las 161 tm de Polonia [73].

De media, el coste de mitigar las consecuencias de este tipo de emisiones le cuesta a Alemania más de 4.096 millones de euros (costes sanitarios, costes de contaminación). En comparación, en Polonia esta cifra fue de 4.519 millones de euros [72]. También hay que señalar el nivel relativamente alto de emisiones de metano en Alemania. Alemania ocupa el décimo lugar entre los 61 países responsables de más del 90% de las emisiones globales de CO 2  relacionadas con la energía en el Índice de Desempeño del Cambio Climático (CCPI) 2022. Sus emisiones se clasifican como "medias".
Los elaboradores del ranking destacan que el país es el mayor consumidor de lignito del mundo y las emisiones de gases de efecto invernadero son elevadas.
En términos de superficie forestal como porcentaje del país, Alemania ocupaba el puesto 111 en el mundo en 2020; sin embargo, entre 2010-2020 hubo una tendencia hacia la reforestación, y según este indicador el país ocupa el puesto 57  a nivel mundial.
La situación se ve agravada por la muy alta valoración de Alemania en el ranking del Índice de Desempeño Ambiental (EPI) 2020, que se centra principalmente en evaluar el desempeño ambiental de los gobiernos nacionales. Aquí el país ocupa el décimo lugar  entre 180 países, detrás de Dinamarca, el Reino Unido, Noruega y Francia.
Sin embargo, según el Índice de Vulnerabilidad Ambiental, que se basa en observaciones a largo plazo y 50 indicadores que incluyen, por ejemplo, cambios en las características climáticas o la calidad de los recursos hídricos, volúmenes de desechos, derrames de petróleo y otras sustancias peligrosas, etc., Alemania tiene 190 Es el  décimo entre 234 países y se caracteriza como “altamente vulnerable”. El panorama general negativo se ve agravado por la calificación del Atlas de la Huella Ecológica, según la cual Alemania se encuentra entre varios deudores ecológicos.

Las fuentes de gráficos y curvas se especifican debajo de las imágenes.

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