能量的流动、存储和控制

植物燃料的功率密度
    光合作用只能将接收到的不超过0。5%的太阳辐射转化为新生植物量。传统速生树种（杨树、桉树、松树）每年最佳薪材生产率不超过10t/ha（吨每公顷），更干旱地区薪材生产率在5一10t/ha之间（Smil，2015b）。干木材能量密度平均为18GJ/t（吉焦每吨，1GJ=10J），10t/ha的采伐量可转化为约0。6W/m2（瓦每平方米）的功率密度：（10t/ha×18GJ）/3。15×10（一年的秒数）=5，708W；5，708W/10，000m2（ha）=0。6W/m2。18世纪一座大城市至少需要20一30W/m的建筑用于取暖、烹饪和手工制造，因此其薪材必须来自至少30一50倍于其面积的地区。
    城市需要大量的木炭，在所有传统文明的室内供暖方面，木炭是在前工业时代广受青睐的唯一的无烟燃料，但木炭的使用会进一步造成巨大的能量损失。即便到了18世纪中叶，木材到木炭的标准转化率仍然高达5：1，这意味着在能量方面（干木材为18GJt，木炭一基本是纯碳一为29GJ/t），这种转化效率只有约30%（29÷18÷5=0。32），用于木炭生产的木材收成的功率密度只有约0。2W/m。因此，位于北温带气候区并严重依赖木炭的前工业化大城市（中国的西安或北京就是很好的例子）将需要面积至少为其100倍的林区以确保这种燃料的持续供应。