德国能源转型08：能源转型地图（风与光）

2018年4月16-21日，赴德国参加柏林能源转型对话，并考察柏林欧瑞府零碳能源科技园、弗赖堡市瓦邦绿能社区、弗莱集团，与德国能源署、德国国际合作机构、中国驻德大使馆等机构交流并获得许多研究报告，在德期间行程很满，未及撰写调研报告。这几天陆续将这次考察情况整理发布，与大家分享，共同推进绿能普及。

地址：www.renewables-in-germany.com 

这是德国能源转型的目标，此系列的前文有述及。

2050年比2008年温室气体减排达80-95%。2015年已实现减排7.2%。

一次能源使用量要减少50%。电力消费量减少25%。

建筑能耗减少80%。交通能耗减少40%。

2015年建筑能耗已经减少14.7%，成效很显著。

2016年，可再生能源在能源结构中占比14.6%，其中电力中31.7%。热力中13%，交通能源中5.2%。

注：此外是用的2016年数据，2017年的数据也出来了，详见德国能源转型06：德国能源转型的关键事实。

2017年电力中可再生能源占比36.2%。

这是过去的能源系统。

• 德国高度依赖进口能源，有一些进口国政治不稳定。

• 集中的化石和核电厂在需要的时刻发电。

• 化石能源不仅在建造过程中造成巨大的环境破坏，而且在开采时也会造成巨大的环境破坏。

• 运输几乎完全依赖于对气候有害的石油产品。

• 隔热性能不佳的建筑物不必要地消耗热量。

德国每年在能源进口方面花费数十亿欧元（2015年：66亿欧元）。

理想中的能源系统。

• 能源生成主要是分散的。 消费者主要是购买分散式可再生能源生产商（如风力涡轮机或光伏系统）产生的电力时间。

• 首先，高效燃气发电厂使用常规天然气支持可再生能源; 后来，发电厂技术希望能够获得可再生能源的甲烷。

• 存储系统有助于在一天中的不同时间平衡电力供应和需求。

• 电转气技术。

• 交通电气化

• 被动式建筑。

• 能源系统与通讯系统融合

• 新能源促进本地就业和经济发展
  

2030年目标：

电力中可再生能源67.7%

供热能源中可再生能源36.6%

交通能源中可再生能源24%。

方形色块给出了整个德意志联邦共和国总面积中可再生能源各自空间要求的比例表示，并且不涉及具体位置。

地面安装光伏装置53,200公顷

建筑表面上的光伏和太阳能热系统52,000公顷

风力涡轮机位于农用地上。

风电

120米高处的风资源。

风力在海岸最强是不足为奇的。 尽管如此，德国南部也值得使用风力发电，因为每种风力都有适合的风力发电机。

风力发电已经提供了可再生电力的大部分，然而，它的潜力还远未用尽。 由于技术性能的迅速提高。，高空的强风可以在德国的任何地方使用，许多旧设施可以由少数先进的高性能风机取代。 这意味着越来越少和更强大的风机，能够 产生更多的电力。

自2009年8月以来，海上风电开始兴起，将对电力供应做出重大贡献。

风电用地情况

2016年：230,000公顷

2030年：370,000公顷- 580,000公顷

如果只算风机的基座用地，只有风电用地的1%，这些地面必须要硬化。风机之间的地面可以用于农业。

各州的陆路上风电装机量

根据2016年TNS调查的结果，93％的德国人赞成扩大可再生能源的使用。

然而，还需要民众更多的支持。

巴伐利亚州的例子：要求风力涡轮机与最近居民区的距离必须十倍于风机的高度，这意味着2000米的距离。导致巴伐利亚的风电几乎停滞发展。

德国最严格的挫折法规可能很宽松，以进一步发展风电。

透明的信息和当地居民早期参与项目规划可确保风能项目必要的现场验收。公众因此可以通过利润分享计划获益。例如，能源转型项目的市政税收收入流入学校和幼儿园，从而惠及全体人口。

巴伐利亚州的案例研究：限制性安装规则消除了能源转换的潜力

如果限制距离降低到1200米，则风电装机潜力可增加24倍，如果限制距离降低到1000米，则风电装机潜力可增加61倍。

如紫色区域显示，当然，这还需要进一步的评估。

从土利的能源产出来看，把矿区的土地用于采煤所产生的电量，还不如用于安装风机装产生的电量多。

褐煤是一个非常成问题的能源，因为它与煤和天然气相比二氧化碳的含量特别高，因此对气候变化起着重要影响。此外，地下水位大幅度降低，整个村庄在褐煤开采过程中已经流离失所 - 例如Garzweiler II露天矿。 2016年针对矿山的抗议得到了答复：州政府决定减少矿区。

海上风电情况。

公海上的风力将很快提供大量的可再生能源。 截至2016年底，约16个风电场的总装机容量约为4,100兆瓦。

目前正在建设20个总容量约6,300兆瓦的附加风力发电场，为施工或规划阶段做准备。

2030年，海上风电装机容量可能会达到22,100兆瓦，是现在的五倍多。

太阳能光伏利用

在德国，每平方米每年的太阳辐射量在900到1200千瓦时之间。 虽然这当然低于南欧或非洲，但对德国的热能和电力供应作出重大贡献仍然足够。

总计约234,400公顷的建筑表面适用于太阳能装置。 到目前为止，这个空间大约有11％被使用，这表明有很大的潜力可以挖掘。

2016年至2030年，光伏用地大约翻一番。

光伏和太阳能热系统的土地面积

2016年：26,200公顷（仅电力）

2030：53,200公顷（电和热）

光伏和太阳能热系统的建筑表面

2016年：25,800公顷

2030年：52,000公顷

潜在合适的建筑物表面：234,400公顷

2016年安装的光伏容量

安装光伏电池的潜力

奥斯纳布吕克位于德国西北部，光照资源比较差，1 kWp的额定功率每年可产生650-900 kWh的电力。这需要具有6.7平方米的模块表面的PV安装。

2008年，奥斯纳布吕克成为欧洲第一个创建太阳能屋顶潜力的城市。居民可以使用这个在线工具来了解他们屋顶可能的太阳能产量。

这让他们更容易决定他们是否在当地投资。

市政府委托进行了空中激光扫描，使用模块装有传感器的特殊飞机，然后用它来评估奥斯纳布吕克屋顶太阳能的适用性。这个过程测量了70,000座建筑，确定了所有屋顶的太阳能潜力物。从那时起，超过400个城镇沿用了奥斯纳布吕克的做法。

奥斯纳布吕克的屋顶表面有37％非常适合太阳能装置。

•测量的建筑物数量：73,430座建筑物中有69,759座

•适合和非常适合的建筑物：27,500

如果把这37%适合当光伏的屋顶全部装上光伏的话，所发电量大约2.49亿千瓦时，而该城2015年度全部居民用电量才2.32亿千瓦时。

太阳能热装置

太阳热能装置用于将来自太阳的能量转换成热能。 在德国，太阳能热主要用于加热洗涤和淋浴用水，或用于空间加热。

然而，使用太阳能来冷却是可能的。 使用太阳能热驱动冷水机组是一种面向未来的减少空调用电需求的选择。

这项技术的巨大优势是冷却要求和太阳辐射之间的相关性。 毕竟，越是阳光明媚，对冷却的需求也越高。 因此，有机会使用相同的系统在夏季进行制冷并在冬季进行制热。

到目前为止，只有一小部分适用于太阳能的建筑物表面被使用。

可用面积有234,400公顷。目前只用了1990公顷。

柏林试点项目：柏林太阳能地图集

柏林的屋顶充满了能量。

太阳能热能装置的潜力特别大。到目前为止，自2001年以来，德国首都仅安装了24.5公顷的太阳能收集器。

虽然这种趋势正在增长，2008年几乎有四分之一的系统安装完毕，但屋顶表面潜力还远远没有得到充分利用。

已证明了这一点。

这个便利的互联网门户网站向用户介绍了光伏系统的潜在发电量，二氧化碳排放量和投资成本，以及所选择的试点地区的太阳能热潜力。

其中一个这样的项目区域“弗里德里希大街”包括占地1000公顷的5,837栋建筑物。总建筑面积71公顷，其中3926座建筑适合开发太阳能热能。

只有10平方米的太阳能集热器每年产生大约4,500千瓦时的热量。

这相当于平均家庭年供暖需求的五分之一。

联邦政府新闻和信息办公室屋顶上的太阳能光热装置总面积为348平方米，并装有真空管。 太阳热被用于冷却器，从而部分冷却建筑物。 在冬天，需要热量来支持加热系统。

太阳能供热站

2016年9月，德国最大的太阳能供热站在Senftenberg，一个25,000居民的小镇开始运作。 该供热站占地约2.2公顷，1,680个管子收集器发热，每年平均1700小时的日照时间，预计每年将产生400万千瓦时的热量。在夏季，基本负荷几乎被完全覆盖。高于此水平的需求正在使用天然气锅炉。这些系统结合使用，取代了旧式粉煤燃烧锅炉，供应10,000多名居民。

在德国，约有35万公顷的前军事用地或军事用地将在不久的将来退役。由于重建地点通常是自然保护区，因此只有部分土地可用于光伏发电。尽管如此，地面安装太阳能发电厂仍有大量潜在空间。

利伯贝尔太阳能农场不仅生产清洁能源，而且还确保从前军事训练区清理危险弹药。 这次清理所需的500万欧元资金来自太阳能发电厂投资者的一次性付款和该网站的租金收入。 这是高科技与主动保护成功结合的成功典范。

德国的太阳能区域供热工程。

在运行的有49,450 m2。

欢迎合作

本系列的调研报告德国能源转型04：柏林欧瑞府零碳能源科技园区中提到

我们三人（科勒、陶光远、何继江）商定在中国开设个咨询机构，把欧瑞府的经验推广到中国的园区，开展园区的零碳规划和建设的咨询业务。欢迎国内园区积极报名参加，如果凑够五个，我们就正式开张。

现场考察的青岛中德园区报名第一个。

欢迎有志于推进能源革命的各方友人积极支持。欢迎更多力量的加入，共同推进中德能源合作，推进中国的能源革命

多位读者对此积极反响，有园区报名参与，有能源和家电企业报名加入，还有国内部委的有关领导、在德国的专家、国内零碳领域的教授，以及德国在华企业等表示积极参与。

我们研究团队将启动《德国能源转型：技术、制度和社会创新》一书的编写工作，欢迎各类研究者加入。欢迎在校本科生和硕士研究生以实习生的方式加入。

联系微信18001192876。

感谢驻德国使馆王天灵参赞邀请我参加柏林能源转型对话会议，感谢爱康集团组织此次考察活动并承担经费。

2018年4月17日上午摄于柏林能源转型会场

本微信公号已经发布的有关德国能源转型的文章

一、战略与政策

何继江笔记：德国能源署前署长科勒详解德国能源转型

二、进展动态

三、城市能源规划

四、技术和产品

五、其它

本公号更多文章，请点击：

公众号简介

这是何继江的个人微信公众号，也发布志同道合者的原创文章。

何继江

清华大学能源互联网创新研究院政策发展研究室主任、副研究员

清华大学社会科学学院科技哲学博士

清华大学能源环境经济研究所博士后

中国能源研究会能源互联网专委会副秘书长，中国电动汽车充电技术与产业联盟副理事长，电能替代产业发展促进联盟专家委员会委员，中国电机工程学会用电与节电专业委员会第五届专业委员会委员，零碳发展研究院专家委员会委员，大同市新能源产业战略咨询委员会委员、清华MBA校友能源环保协会副会长。

国家发改委等三部委《关于推进“互联网+”智慧能源发展的指导意见》文件起草工作组成员、《国家能源局关于组织实施“互联网+”智慧能源（能源互联网）示范项目的通知》文件起草工作组成员。