各国都面临着加快清洁能源推广的压力。的美国的报价要在2035年之前实现电网的脱碳，美国的太阳能发电能力需要在未来十几年内增加大约10倍。的欧盟英国在入侵乌克兰后被迫考虑其对俄罗斯石油和天然气的依赖，现在呼吁到2025年将成员国的太阳能发电能力翻一番。大规模部署正在进行中南美，印度，中国以及世界各地。

但是，急于启动绿色电力面临着一个挑战:寻找合适的土地来生产它。分析人士说，密集的屋顶电池板是能源转型的关键部分，但公用事业规模的并网太阳能运营对于快速、经济地为城市供电至关重要。地面太阳能土地集约然而，公用事业规模的阵列往往跨越数百英亩。风力发电场有自己庞大的土地需求。而且，拟议中的清洁能源工厂越来越多地引发了与农业、野生动物、娱乐、文化等方面的冲突。

战斗正在各地展开美国由团体，如居民Jacumba温泉这是圣地亚哥县沙漠中的一个小镇，去年起诉停止附近一个600英亩，90兆瓦的太阳能设施的建设，因为担心他们的财产价值和农村生活方式。美国土著部落担心对神圣景观的影响，自然资源保护主义者担心生态系统受到破坏，农民担心农业用地被侵占，等等，数十个大型项目被推迟或叫停。地方的抵制对国家的清洁能源目标构成了“重大障碍”新的研究麻省理工学院的研究得出结论。可再生能源的发展面临着类似的障碍欧洲和其他地方。

“土地的可用性是非常重要的，我们不能想当然地认为这是理所当然的，”正在开发的Clearway能源公司的一位主管Julia Zuckerman说Arica和Victory Pass Solar-在棕榈泉以东2,665英亩的加州沙漠上，提供465兆瓦的太阳能发电能力和400兆瓦的4小时电池存储。由于需要充足的阳光、相当平坦的地面以及靠近电网，太阳能发电站的可能性受到了限制。祖克曼说:“因此，土地受到的限制越多，我们在何处种植可再生能源的选择就越少。”

技术的改变会有所帮助

多亏了不断改进的技术——比如能够从两侧收集阳光的双面电池板——太阳能农场已经在用更少的土地生产更多的电力。一个最近的研究美国能源部劳伦斯伯克利国家实验室的一项研究发现，公用事业规模的发电厂的平均功率密度，或每英亩的峰值产量，在过去10年里增加了多达52%。能源密度，即一年中每英亩产生的总兆瓦时，上升了三分之一。

然而，该研究的合著者马克·博林格(Mark Bolinger)说，大多数对太阳能土地需求的估计都过时了，仍然依赖于早期公用事业规模运营的数据，当时的效率要低得多。全天跟踪太阳的阵列是目前使用的主要技术，每兆瓦的电力需要大约4英亩的电池板不到一半的土地十年前就需要了。博林格说，这种趋势“应该会持续到可预见的未来”。

事实上，制造商的包装越来越大硅晶片转化为太阳能电池，并提高电池板将阳光转化为瓦特的能力。越来越高效的技术，比如异质结电池这种技术能够捕获穿过传统细胞的光子，目前正在获得发展。和太阳能光电板都在继续进化。

“有很多方法可以提高电池的效率，”BloombergNEF太阳能分析部门的负责人珍妮·蔡斯说。

蔡斯说，旨在减少太阳能足迹的新设计不太可能很快取代传统的公用事业规模的发电厂。但这些新方法可以通过提高土地利用效率和缓解选址冲突，帮助刺激太阳能的部署。

加州的“高密度”太阳能

在加州的中央谷，五个新的水平太阳能发电厂正在颠覆传统的光伏电站结构。

“我们称之为高密度太阳能，”Daniel Flanigan说，他是Erthos公司的首席营销和产品官，Erthos是该项目位于亚利桑那州的设计师。Flanigan说，将面板并排放置在地面上，而不是放置在一排排金属架子上，以防止自遮挡并允许跟踪，这样可以减少三分之二的土地使用。该公司表示，平板太阳能发电厂建造起来也更便宜、更快，因为它们省去了传统太阳能发电厂昂贵的钢铁和工程成本。电池板的低调使得它们在景观中不太引人注目。

Flanigan说，虽然平面设计失去了太阳跟踪系统产生能量的优势，但该系统通过安装更多的电池板来弥补这一点。此外，地球还充当了吸热池的角色，防止太阳能电池在加热过程中失去效率。Flanigan说，Erthos公司预计到今年年底在美国将有另外40兆瓦的水平太阳能电池阵列投入使用。类似的水平植物出现在荷兰，澳大利亚，以及其他地方。

德国的一个创新太阳能农场采取了相反的做法——将太阳能板直立放置。垂直双面模块在4.1兆瓦电站巴登-符腾堡州根据开发商的说法，为1400个家庭提供电力Next2Sun．当太阳处于低角度时，这种新颖的布局效率最高——在早晨和下午的低输出、高需求时段增加电力供应。最近的一次分析德国莱比锡应用科学大学的一项研究得出结论，在可再生能源组合中增加垂直太阳能电厂可以帮助稳定电网，并降低对天然气“峰值”电厂的需求，后者在需求最大的时候发电。

更重要的是，一排排的垂直面板占用的土地非常少，为中间的作物和农业设备留下了空间——这种技术被称为agrivoltaics或agrisolar．

国家可再生能源实验室的研究人员乔丹·麦克尼克说:“我们不一定会减少土地足迹，但真的会减少土地足迹的影响。激励这是美国能源部的一个项目，致力于将农业和其他土地效益融入太阳能农场。

尽管农业发电仍相当有限，但近年来已大幅增长。根据德国的数据，截至去年，全球总发电能力超过140亿瓦夫琅和费太阳能系统研究所．据该研究所称，世界上最大的两用系统在中国，戈壁沙漠边缘的一个大型浆果农场的太阳能电池板可以产生700兆瓦的电力。

农业使用太阳能已经有一段时间了日本在那里，从花卉到水稻，各种作物都在高架面板下种植。欧洲的太阳能装置正在扩大，例如欧洲南部的太阳能葡萄园法国能产生2兆瓦的电力，还有霞多丽和其他葡萄。美国在这方面落后了，但相关项目已经开始开花结果，其中包括一个容纳蜜蜂的13兆瓦电站俄勒冈州以及一座2.9兆瓦的农场康涅狄格这将增加蔬菜产量，同时为该州的学院和大学提供电力。麦克尼克说，研究人员正在试验哪种植物在太阳能电池板下生长得最好，甚至试图在现有的公用事业规模的农场中种植番茄和土豆。

分析人士指出，虽然多样化的收获复合了太阳能土地的效益，但农业发电很难扩大规模，可能永远不会成为一个利基用途。农业和能源的结合成本很高，需要特殊的技术，如凸起的面板，为植物或动物腾出空间。迄今为止，大多数两用行动规模都相当小。

彭博社的蔡斯说:“你能种植的作物数量有限，大部分工作都集中在不需要充足光照的蔬菜或浆果上。”

而且农民们并没有强烈要求在他们的家务劳动中增加能源生产。麦克尼克说:“我们看到这方面的不平衡更多是由太阳能方面而不是农业方面驱动的。”尽管如此，他说:“这个领域真的刚刚兴起……我认为在未来几年里我们会看到很多创新的演示。”

所谓的高密度太阳能还面临分析师的可扩展性问题。将太阳能板平放在地上会引起人们对土壤吹到太阳能板上以及强风或冰雹造成破坏的担忧。此外，这些紧凑的模块下面的土地不能用于任何其他用途。

Erthos公司的Flanigan反驳说，该系统是用来抵御冰雹和飓风的。面板是用机器人清洗的。浓缩的轮廓增加了太阳能农场选址的选择。Flanigan说:“假设你有敏感的栖息地或文化敏感的区域。“你可以更自由地避开那些特定的领域。”

太阳能是最便宜的能源

尽管面临挑战，但有利的经济状况继续推动着能源转型。蔡斯说:“目前在很多国家，太阳能是生产大量电力的最便宜的方式。”

生物多样性中心的高级科学家和公共土地主任Ileene Anderson说，找到既能产生千兆瓦绿色电力，又能保护土地满足其他重要需求的方法是至关重要的。安德森对加州的情况表示“谨慎乐观”沙漠可再生能源节约计划提供了良好的第一步。这项合作计划将在莫哈韦沙漠和科罗拉多/索诺兰沙漠的公共土地上划出近40万英亩用于公用事业规模的清洁能源开发，同时为野生动物、文化和娱乐活动保留数百万英亩的土地。

安德森说:“这个计划下了很多功夫。他说，“我们经常坐在谈判桌前，倾听各方的意见，并试图解决来自各方的问题。”结果是:“我们有一个计划，每个人都知道规则是什么，就在我们说话的时候，它正在执行。”

去年12月，为了避开敏感的自然资源，阿里卡(Arica)和胜利隘口(Victory Pass)太阳能农场调整了布局，将为13.2万户家庭提供电力，它们成为该计划下最先获得批准的两个项目。本月早些时候，在对栖息地进行缓解后，这片500兆瓦，2700英亩的土地奥伯龙太阳能项目成为第三个。

谢丽尔·卡茨是一名自由科学作家，居住在加州北部。她的内容包括气候变化、地球科学、自然资源和能源。