“美國電力行業如果要依靠風電、光伏等可再生能源實現脫碳，必定會占用大量土地面積。”這是外界攻擊風電和光伏時常用的論調之一。事實上，這些可再生能源項目需要用到的土地極少。美國國家可再生能源實驗室(NREL)近期公布的一項研究結果顯示，在美國本土48個州的區域內，只需要不到1%的土地用于風電、光伏項目，就可以實現脫碳目標。
風電、光伏的關鍵作用
目前，各國都在加快能源轉型，并公布了實現凈零排放目標的時間節點。作為全球碳排放的主要貢獻者，美國拜登政府承諾，到2030年將該國的排放量在2005年的水平上削減50%~52%。多數研究表明，要實現上述目標，美國需要前所未有地增加風電和太陽能光伏發電裝機，以使電力部門脫碳，并滿足建筑、工業和交通部門對零碳電力日益增長的需求。
美國國家可再生能源實驗室的研究發現，為了實現拜登政府的目標，即到2030年產生80%的零碳電力、到2035年產生100%的零碳電力，需要將風電和光伏在美國電力結構中的占比從2022年的14%左右提升至2035年的60%~75%。該實驗室預計，加上現有地熱和水力發電裝機容量的適度增加，以及現有設施的升級，到2035年，可再生能源在美國總發電量中的占比可達70%~85%。剩余的大部分發電量將來自現有的核電站，少量來自天然氣廠、沼氣等。這意味著，如果要滿足對零碳電力日益增長的需求，美國的總發電能力需要在2020年至2035年間翻三倍，包括20億千瓦的風電和太陽能發電裝機。
也就是說，到2030年，美國風電年度新增裝機容量要達到7000萬千瓦~1.45億千瓦;光伏年度新增裝機容量要達到4300萬~9000萬千瓦，比該國目前的年部署速度提高了四倍多。考慮到新項目選址、核準流程與加大設備制造效率都具有挑戰性，美國想要按時實現電力脫碳目標似乎是不可能完成的任務。
然而，美國國家可再生能源實驗室和其他機構的研究表明，這在技術上和經濟上都是可行的。例如，根據勞倫斯伯克利國家實驗室(Lawrence Berkeley National Lab)的數據，大約9.3億千瓦的風電、光伏裝機及4.2億千瓦的儲能項目正在等待并網批準。
與此同時，美國能源信息署(EIA)預計，2023年美國的電池儲能容量將增加一倍以上。美國《通脹削減法案》(Inflation Reduction Act)已明確提出，將為這些技術提供數千億美元的新激勵措施。美國國家可再生能源實驗室在其2022年標準情景研究中指出，這些聯邦激勵措施將加速風電和光伏的部署，并有望到2030年使美國電力部門的二氧化碳排放量比2005年的水平降低80%以上。
風光直接占地面積極少
現有的多項研究均表明，可再生能源發電設施不需要占用過多的土地。根據美國國家可再生能源實驗室的研究，到2035年，風電和光伏基礎設施直接占用的土地面積將不到美國本土面積的1%。之所以需要很少的土地，一個關鍵原因是風電場只有2%的總面積被風電基礎設施占用，剩下的98%可用于農業、放牧或其他用途。
海上風電場的占用面積同樣相對較少，且能夠使用比陸地項目大得多的風電機組。與此同時，屋頂太陽能光伏的部署不需要開辟任何新土地資源。
不可否認的是，要將這些清潔能源從美國中西部和地處平原、風能資源豐富的各州輸送到東部的主要負荷中心，需鋪設大量額外的輸電線路。
研究顯示，到2035年，美國的總輸電能力必須增加1.3~2.9倍。假設2026年開始建設新線路，這將需要每年新增1400~10100英里(約2253~16254km)的高容量輸電線(high-capacity line)。
到2035年，美國為實現風電、光伏和遠程輸電線路的清潔能源目標，所需的土地總量約為19700平方英里(約5.1萬平方千米)。
這相當于目前該國鐵路占用的土地面積，即18500平方英里;不到開采中的石油和天然氣租賃面積(40500平方英里)的一半，不到目前乙醇生產所需面積(59500平方英里)的三分之一。美國國家可再生能源實驗室提出的一種情景方案預計，美國大約需要部署25萬臺風電機組，這遠遠少于美國150萬口石油和天然氣井。
該研究還評估了美國實際可用于開發風光發電項目的土地面積。對于風電項目，美國國家可再生能源實驗室在其模型中已將受保護的土地(如州和國家公園、保護區和水域)、城市地區、山區或復雜地形排除在外。該實驗室還考慮了州和縣的相關條例，并排除了與其他現有基礎設施(如建筑物、道路、鐵路和雷達)沖突的土地。對于公用事業規模的光伏項目，該實驗室在研究中排除了美國農業部指定的“主要”或“重要”農田，并在大多數情況下，將潛在的光伏部署位置限制在距現有輸電網12.4英里以內的地點。
綜合上述考慮因素，該實驗室在其計算的大多數情景下，美國48個州中約有29%的土地可用于風電項目開發，39%的土地可用于光伏項目開發。需要指出的是，該項研究沒有考慮美國土地利用模式的變化，包括氣候變化對土地可用性的影響。即便如此，該實驗室針對可再生能源土地占用率的研究，其結果也足以鼓舞人心。
環境和公共健康效益
也許更重要的是，用風能和太陽能取代化石燃料，將大大減少開采、鉆探、運輸、生產和使用化石燃料所需的土地數量。用于后者的土地，以及用于處理煤灰和其他廢物的土地，往往會給當地社區造成嚴重的長期環境和公共衛生問題。
相比之下，風電和光伏發電項目使用的土地，其影響往往是短期和可修復的。
前文提到，風電場所需土地的98%可用于農業、放牧或其他生產用途。太陽能和農業共存，或“農業光伏”系統，可以通過改善能源和糧食生產，使農業更具可持續性。
與化石燃料不同，風電和光伏發電不使用水，也不產生任何會污染空氣、土地或水道的排放或廢物。土地經過修復后可以很容易地恢復并重新使用。此外，相關領域的專業人士正在探索回收和再利用電池板和電池的新方法，取代送往垃圾填埋場。
