所有能源来源都需要土地：从发电厂占地，到开采建造电厂所需材料的地块。
如图表所示，核电是土地利用效率最高的能源来源，每单位能源所需土地比煤炭少27倍，比太阳能光伏少34倍。
不过，风电场等可再生能源的土地可以与农业等其他活动共用。
尽管低碳能源比核电需要更多土地，但它有助于应对气候变化，并防止空气污染造成的死亡。
没有任何能源来源能够完全避免环境影响。无论是煤炭、天然气、核能还是可再生能源，每种能源都会占用土地、使用水资源，并需要一些自然资源作为燃料或用于制造。
但不同能源来源造成的这些影响差异很大。化石燃料排放的单位能源温室气体远多于核能或可再生能源。它们还造成更多人死于空气污染。
这些能源来源在土地利用方面表现如何？
人们出于几个原因关注能源生产土地利用的影响。首先是一个技术问题：我们是否真的有足够土地，完全依靠特定能源来源生产所需的全部能源。其次是审美方面的顾虑：这些技术可能占用多少景观空间。第三是土地利用对自然栖息地和环境的影响。
哪些能源来源占用的土地最少？
土地总占用量的一部分是发电厂本身所占的空间：例如燃煤电厂的占地面积，或太阳能电池板覆盖的土地。
开采煤炭，以及从地下挖掘太阳能电池板所用的金属和矿物，还需要更多土地。为了全面衡量，我们依据生命周期评估比较这些占地足迹。评估涵盖电厂运行期间的自身用地；开采建造电厂所需材料的用地；开采能源燃料的用地，包括直接使用的燃料（即供应链中使用的煤炭、石油、天然气或铀），以及间接使用的燃料（即生产材料所需的能源投入）；接入电网所需的用地；以及处理所产生废弃物所需的用地。
图表展示了不同能源来源之间的比较。1 我们这里只关注主要的电力来源——由于石油主要用于运输，因此不在其中。其土地利用以每生产一兆瓦时电力所占用的平方米·年表示。这一指标考虑了不同能源来源的容量系数差异，也就是说，它依据太阳能或风能等间歇性技术的实际产出计算。
首先可以看到，各能源来源之间差异巨大。图表底部是核能，其土地利用效率最高：每单位电力所需土地比煤炭少27倍，比水电站少18倍，比太阳能光伏少34倍。2
其次，我们看到同一种能源技术内部也存在很大差异。从最小到最大的土地占用足迹范围很广，说明土地利用很大程度上取决于技术的部署方式和当地情况。
太阳能就是一个例子，具体情况和材料类型都非常重要。太阳能电池板由镉制成的电池板比硅电池板消耗更少的能源和材料，因此单位土地占用也更少。电池板安装在屋顶还是地面，也会产生很大影响。屋顶太阳能显然需要少得多的新增土地；它利用的是已有建筑上方已经被占用的空间。不过，在其生命周期内仍需要一些土地，因为制造电池板仍要开采材料，还需要能源（主要是电力）来提炼硅。最后，电池板的密度和间距也会造成影响。
谈到土地利用，风能是最明显需要区别看待的电力来源。它在图表底部，与其他能源来源分开列示。3 原因有几个。首先，海上风电会占用空间，但占用的是海域，而不是陆地面积。其次，陆上风电与其他电力来源不同，风机之间的土地可以用于农业等其他活动。燃煤、燃气或核电厂则无法做到这一点。因此，风电场的土地利用差异很大。我计算了全球22座最大风电场的土地利用情况［我的计算结果见此处］。
以德克萨斯州的罗斯科风电场为例，其每兆瓦时占地184平方米。这是一项大型工程，农民可以通过发电获得额外收入，同时继续在风机之间耕作。风电场几乎属于次要土地用途。这与密度高得多的风电场形成对比，例如罗马尼亚的Fântânele-Cogealac风电场或加利福尼亚州的特哈查比山口风电场，在那里，发电是土地的主要用途。这些风电场的土地占用足迹可低至每兆瓦时仅8平方米。
我们对风电部署地点和方式的选择，意味着它可能占用大量土地，也可能比我们今天使用的土地更少。
有人认为，同样的原则也可以应用于太阳能。在联合国欧洲经济委员会（UNECE）的评估中——图表所示数据即来自该评估——太阳能电池板的表面积计入直接土地利用。但并非所有分析都采用相同的计算方式。有些分析认为，由于太阳能电池板下方的土地有时可以用于其他用途（例如农业），应将其计为“共用土地”。4
世界经济论坛正在采取哪些行动推动清洁能源转型？
有证据表明，这些农光互补系统（即在农田上安装光伏电池板）可能是土地共享的优秀范例。近期研究显示，在特定条件下，由于水分平衡和蒸散作用得到改善，同时温度降低，农光互补作物的产量甚至可能高于传统作物。5
这凸显了一个重要问题：土地利用的代价可能因能源来源的建设地点以及土地的其他可选用途而大不相同。在自然栖息地或森林中扩建能源设施，与在贫瘠沙漠中建设太阳能电站并不相同。
从整体上评估低碳能源转型：它所需的土地可能没有我们想象的那么多。完全依靠核能实现转型，所需土地将远少于我们今天使用的土地。完全依靠可再生能源实现转型，可能需要更多土地，但增幅或许并不大。
考虑到转向低碳能源技术每年可避免数百万例过早死于空气污染，并有助于应对气候变化，那么土地利用略有增加——尤其是在贫瘠土地上——似乎是合理的代价。
各能源来源每单位电力的土地利用6
