ألمانيا مثال جيد على بلد معتدل المناخ طوَّر تشكيلة من مصادر الطاقة المتجددة لتلبية مقادير لا يستهان بها من احتياجاته الطاقوية. وتقدر القدرة المحتملة لمصادر الطاقة المتجددة في ألمانيا بنحو 6200 بيكاجول سنوياً، ما يعادل 40 في المئة من الاستهلاك الحالي للطاقة الأولية.

وقد تم استهلاك نحو 14,330 بيكاجول من الطاقة الأولية في ألمانيا عام 2003، ما يعادل نحو 340 مليون طن من النفط أو4 مليارات ميغاواط ساعي. ويقدر الاستهلاك الطاقوي للفرد بـ 48،5 ميغاواط ساعي (الميغاواط يساوي ألف كيلوواط، والكيلواط يساوي 3,6 جول).

وبصورة أدق، وفرت مصادر الطاقة المتجددة مع نهاية عام 2003 أكثر من 3 في المئة من الطاقة الأولية في ألمانيا، أي 7,9 من كهربائها و4,1 في المئة من حرارتها و0,9 في المئة من وقودها، وبذلك تفادت انبعاث 53 مليون طن من ثاني أوكسيد الكربون. لكن أهداف الحكومة تتعدى ذلك. فهي تسعى الى مضاعفة إسهام مصادر الطاقة المتجددة سنة 2010 (بالمقارنة مع عام 2000)، لتكون لها حصة لا تقل عن 12,5 في المئة من الامدادات الكهربائية ولا تقل عن 4,2 في المئة من امدادات الطاقة الأولية. وبحلول سنة 2050، تتوخى الحكومة ألا تقل حصة المصادر المتجددة عن 50 في المئة من إجمالي امدادات الطاقة.

واضافة الى ذلك ، اذا تم تخفيض الطلب على الطاقة من خلال الاقتصاد في استهلاكها، فان حصة المصادر المتجددة ستتعدى نسبة 60 في المئة.

تتخذ الحكومة الألمانية تدابير متنوعة لتشجيع استخدامات المصادر المتجددة والاقتصاد في استهلاك الطاقة. ويشكل "قانون مصادر الطاقة المتجددة" المنقح عام 2004 الاطار المثالي للتوسع في توليد الكهرباء من مصادر متنوعة. فقد حل محل "قانون تغذية شبكة الكهرباء" الناجح جداً، ويلحظ تسديد بدلات لفترة زمنية مؤكدة لقاء تغذية الشبكة العامة بالكهرباء من طاقة متجددة. وهذا يعزز الأمن الاستثماري لشركات التشغيل، وغالبيتها حتى الآن في القطاع الخاص.

وضمن "برنامج 100,000 سطح شمسي" قدمت قروض بفائدة منخفضة لتركيب نظم فوتوفولطية على سطوح المنازل. وقد تم انجازه بنجاح عام 2003، وحقق نحو 350 ميغاواط من القدرة المركبة.

ويستمر دعم التوسع في النظم الفوتوفولطية. ففي عام 2003، بلغ حجم الدعم المالي الحكومي الذي تلقاه "برنامج تحفيز السوق" نحو 190 مليون يورو، وسوف يزاد الى 230 مليون يورو خلال سنة 2006. هذا يوفر، من جهة، إعانات مالية لنفقات الاستثمار تركز بنوع خاص على النظم التي تزود الحرارة ( مثل الطاقة الحرارية الشمسية والطاقة الحرارية الجوفية)، ونظم الغاز الحيوي، والنظم التي تشغلها مدارس ومؤسسات أخرى. وفي الوقت ذاته، تحصل مشاريع كبرى ضمن نطاق هذا البرنامج على دعم مالي في شكل قروض بفوائد منخفضة.

ويتوافر مزيد من القروض بفوائد منخفضة لأغراض الطاقة المتجددة من المصرفينKfW وDtA. فضمن نطاق "برنامج تخفيض ثاني أوكسيد الكربون"، على سبيل المثال، منح هذان المصرفان قروضاً مجموعها 6,9 مليارات يورو خلال الفترة 1999-2002.

وقدم "برنامج العلاوة الايكولوجية لبنائي المنازل" دعماً في شكل إعفاء ضريبي، اضافة الى الاعلانات المالية المعتادة للمنازل التي يشغلها مالكوها، لقاء تركيب نظم طاقة متجددة. وبلغ حجم الدعم المالي نحو 60 مليون يورو في الفترة 1995-2001. ويشجع "قانون الاقتصاد بالطاقة" على العزل الحراري واعتماد اجراءات فعالة (مثل تركيب نظام شمسي) للتقيد بمقتضيات طاقوية محددة للمباني.

ومن الاجراءات الأخرى التي تحفز بها الحكومة الألمانية تطوير مصادر الطاقة المتجددة:

- إعفاء أنواع الوقود الحيوي من ضريبة الزيوت المعدنية،

- تقديم خدمات استشارية.

- تقديم دعم للمحطات النموذجية والتجريبية.

- برامج دعم مالي في القطاع الزراعي (تشمل أيضاً أنواع الوقود وزيوت التزليق الحيوية).

وتدعم الحكومة الألمانية اجراءات لمصلحة البيئة الأوروبية، مثل المشاركة في اقامة مجالات أبحاث تركز على أوروبا ضمن "البرنامج الاطاري السادس للاتحاد الأوروبي"، وإدخال الخبرة الألمانية الايجابية المكتسبة من تطبيق "قانون تغذية شبكة الكهرباء" في مشاريع القوانين الاوروبية. ويزداد تركيز ميزانيات أبحاث الطاقة على المصادر المتجددة. وفي عام 2003، صرفت الحكومة الألمانية 162 مليون يورو لمشاريع أبحاث الطاقة، منها 60 مليون يورو لأبحاث وتطوير المصادر المتجددة.

تُستغلّ طاقة الرياح لتوليد الكهرباء بكلفة تراوح بين 5,5 و13 سنتاً لكل كيلوواط ساعي. وبقدرات تراوح بين 0,05 كيلوواط و5 ميغاواط لكل توربينة، يتم انشاء "مزارع رياح" قدرتها 100 ميغاواط أو أكثر. وتنتج توربينات عصرية الكهرباء بمردود طاقوي قريب جداً من الحد النظري الأقصى، أي كفاءة بنسبة 50 في المئة.

وتتنامى القدرة الريحية المركبة في ألمانيا منذ سنوات. وفي عام 2003 وحده، تم تركيب توربينات جديدة قدرتها الاجمالية 2,645 ميغاواط، مما زاد عدد محطات طاقة الرياح الى نحو 15,400 منشأة، بلغ إجمالي قدرتها المركبة 14,600 ميغاواط بنهاية 2003. وحالياً، يبلغ اجمالي مردود الكهرباء 18,5 تيراواط ساعي (التيراواط يساوي مليون ميغاواط)، وتوفر طاقة الرياح 3 في المئة من الكهرباء المولدة، أي ما يعادل انخفاضاً بمقدار 15 مليون طن في انبعاثات ثاني أوكسيد الكربون.

ما من بلد لديه توربينات ريحية أكثر من ألمانيا.

لقد باتت ألمانيا نموذجاً يحتذى دولياً في اعتماد بدائل للمصادر التقليدية الملوثة في إنتاج الطاقة. وفي ما يأتي لمحة عن أداء المصادر المتجددة في هذا البلد الاوروبي الرائد.

الطاقة المائية: تستعمل الطاقة المائية لتوليد الكهرباء وتخزين الطاقة. ويكلف كل كيلوواط ساعي بين 2 و10 سنتات في محطات الطاقة المائية الكبيرة وبين 10 و25 سنتاً في المحطات الصغيرة. في عام 2003، تم توليد 20,4 يتراواط ساعي في محطات طاقة مائية بلغت قدرتها المركبة نحو 4600 ميغاواط.

النظم الفوتوفولطية: تحوّل الخلايا الشمسية الفوتوفولطية ضوء الشمس مباشرة الى طاقة كهربائية، من دون أي خطوات وسيطة ميكانيكية أو حرارية أو كيميائية. وتكلف الكهرباء المولدة من منشآت فوتوفولطية بين 50 و80 سنتاً لكل كيلوواط ساعي. وقد ارتفع حجم سوق النظم الفوتوفولطية في ألمانيا من 0,6 ميغاواط سنوياً عام 1990 الى 80 ميغاواط سنوياً عام 2001. وبلغت القدرة الاجمالية نحو 400 ميغاواط عام 2003. وتعتبر ألمانيا ثاني أكبر سوق للنظم الفوتوفولطية بعد اليابان.

يتكون النظام الفوتوفولطي المعتاد من مولد شمسي يركب على سطح المبنى أو واجهته بحيث يتآلف معها. عند التعرض لأشعة الشمس يعطي المولد تياراً مباشراً، يتم تحويله بواسطة محول الى تيار متناوب يمكن استعماله مباشرة لتشغيل الأجهزة المنزلية أو لتغذية الشبكة العامة. وبعدما بلغت قدرة المنشأة الشمسية المنزلية الشائعة بين 2 و5 كيلوواط عام 1999، أطلقت الحكومة الاتحادية "برنامج 100,000 سطح شمسي" لترويج النظم الفوتوفولطية في السوق من خلال تقديم قروض بفائدة منخفضة.

اللاقطات الشمسية: باستعمال اللاقطات الشمسية، يتم تحويل أشعة الشمس الى حرارة، تستخدم مثلاً لتسخين الماء وتدفئة المباني. وتركب لاقطات تراوح قدراتها بين 1,5 و200 ميغاواط ساعي سنوياً. وتكلف التدفئة حالياً بين 10و25 سنتاً لكل كيلوواط ساعي.وقد بيع في ألمانيا عام 2002 نحو 550,000 متر مربع من اللاقطات المغطاة بالزجاج. وهناك حالياً ما مجموعه 5 ملايين متر مربع من اللاقطات المركبة على السطوح، حلت محل أكثر من 2,5 مليون ميغاواط ساعي من الوقود الأحفوري، ما يعادل 250 مليون ليتر من وقود التدفئة.

الاستعمال المباشر للطاقة الشمسية: تُستغل أشعة الشمس المباشرة في تدفئة المباني. وعادة، يعوض الوفر في نفقات الوقود الكلفة الاضافية المتعلقة بزيادة هذا الاستغلال، مثل تركيب العوازل الشفافة. هذه الطاقة تستعمل من دون أي لوازم تقنية. وفي الفصول الباردة، تخزن جدران المباني الحرارة وتحفظها في الداخل.

الكتلة الحيوية: تُستمد طاقة الكتلة الحيوية من الحطب، والحبوب، والنباتات المحتوية على سكر ونشاء، والنباتات المحتوية على زيت، والفضلات العضوية، والنفايات الحيوية بما في ذلك النفايات البلدية الصلبة.ويشمل مجال استخدام الكتلة الحيوية توليد الكهرباء، وتدفئة المباني، والتوليد المزدوج للحرارة والطاقة. وقد تم تركيب محطات حرارية في أنحاء ألمانيا بقدرات تراوح بين كيلوواط واحد و50 ميغاواط . وتتفاوت كلفة الطاقة الحرارية بين سنت و10 سنتات و30 سنتاً لكل كيلوواط ساعي، وكلفة الكهرباء بين 5 سنتات و30 سنتاً لكل كيلوواط ساعي.

واستعمال الكتلة الحيوية شكل جذاب لتوليد الكهرباء والحرارة لاعتبارات تتعلق بتغير المناخ. فالنباتات النامية تزيل من الجو ثاني أوكسيد الكربون، المسبب الرئيسي للاحترار العالمي، وتثبت الكربون في الكتلة الحيوية. وقد ازداد الاهتمام بانتاج الكهرباء الحيوية الى حد كبير منذ إقرار "نظام الكتلة الحيوية" في منتصف 2001. وبحلول سنة 2006 تضاعف توليد الكهرباء من الحطب وحده من 1,2 مليون ميغاواط ساعي في 2002.

بتخمير النفايات العضوية، يتم انتاج البيوغاز (الغاز الحيوي) الذي يمكن استعماله مثل الغاز الطبيعي. وهو يستعمل لتوليد الكهرباء، خصوصاً في محطات التوليد المزدوج للحرارة والطاقة. يتحرر البيوغاز عندما تتحلل المواد العضوية بفعل البكتيريا اللاهوائية. ويتم توليد 100 متر مكعب من الغاز الحيوي من نفايات عضوية يراوح وزنها بين نصف طن وطن واحد، ما يعادل روث 90 بقرة أو 12000 دجاجة.

وتوفر معالجة النفايات الزراعية والبلدية الصلبة أكبر امكانية لانتاج البيوغاز. وهناك أكثر من 1500 محطة إنتاج قيد التشغيل في المزارع الألمانية، وهي تنتج طاقة اجمالية تعادل 360 مليون ميغاواط ساعي سنوياً.

الوقود الحيوي: قطاع النقل هو أكبر مستهلك للطاقة في ألمانيا، اذ تبلغ حصته نحو 30 في المئة، تليه المنازل (28%) والصناعة (26%). وهذا يدل على وجود سوق جاهزة للوقود الحيوي، الذي يستخرج من مصادر متنوعة للكتلة الحيوية، ويمكن استعماله في محركات الاحتراق الداخلي وفي خلايا الوقود مستقبلاً. وهو أغلى ثمناً من الوقود الأحفوري، ومن أفضل أنواعه المعروفة الزيوت المستخرجة من بزر اللفت، وبزر عباد الشمس. والبيوديزل هو النوع المصنع من زيت بزر اللفت. ويعتبر الايثانول المستخرج من الشمندر والحبوب والبطاطا وسواها، والميثانول المستخرج من السيلولوز الخشبي، نوعين من الوقود الحيوي السائل.

حرارة جوف الأرض: الطاقة الحرارية الجوفية تصل الى سطح الأرض آتية من جوفها المنصهر، وتستعمل لانتاج البخار وتشغيل محطات الطاقة. وتراوح قدرات محطاتها بين 6 و8 كيلوواط للمسابر الحرارية الجوفية وبين 3 و30 ميغاواط للمحطات الهيدروحرارية. وتراوح كلفة الانتاج بين 2 و6 سنتات لكل كيلوواط ساعي للحرارة وبين 7 و15 سنتاً لكل كيلوواط ساعي للكهرباء.

وفي ألمانيا، تم استغلال الطاقة الهيدروحرارية منذ وقت طويل. وفي مطلع 2003 كانت هناك 34 محطة قيد التشغيل، بلغ مجموع انتاجها الحراري 88 ميغاواط.

طاقة الهيدروجين: يتم توليد الهيدروجين من مصادر للطاقة المتجددة (مثل النظم الفوتوفولطية الشمسية) من خلال الحلّ الكهربائي للماء (electrolysis). لذلك تُقرن كلفة انتاجه بنفقات الطاقة الأولية. وعلى سبيل المثال، يكلف الهيدروجين المنتج من الغاز الطبيعي نحـو 4 سنتات لكل كيلوواط ساعي، ومن الكتلة الحيوية نحـو 9 ـ 13 سنتاً، ومن الطاقة المائية المنخفضة الكلفة (الحل الكهربائي) 8 ـ 10 سنتات. ويتوقع الخبراء أنالهيدروجين المستخرج من الماء بواسطة الطاقة الشمسية سوف يشكل ذات يوم مصدراً لا ينفد للحرارة والكهرباء. لذلك فان توسيع مصادر الطاقة المتجددة سيرتبط بانضمام الهيدروجين اليها سريعاً.

من الأسباب الرئيسية لدخول الهيدروجين الحلبة تكنولوجيا خلايا الوقود. فهذه الخلايا المبتكرة العالية الكفاءة تحول الهيدروجين والأوكسيجين الى ماء، مولدة طاقة كهربائية وحرارية، ومن دون أن تنتج أياً من الملوثات المرافقة لأنواع الوقود والمحركات التقليدية. وهذا يجعل الهيدروجين وقوداً مثالياً في قطاع النقل.

ويعتبر الخبراء الألمان أن انتاج الهيدروجين من مصادر متجددة للطاقة ليس مقرراً قبل سنة 2025، بسبب ارتفاع تكاليفه. لكن العمل جارٍ على تطوير هذه التكنولوجيا أيضاً، لأن ألمانيا تعتبر المصادر المتجددة الضمانة الموثوقة الوحيدة لامدادات طاقوية مستدامة ولحماية البيئة في آن.