Cách tính hiệu suất quang hợp phụ thuộc vào cách xác định năng lượng ánh sáng. Nếu chỉ tính năng lượng của phần ánh sáng được hấp thụ thì hiệu suất được gọi là hiệu suất danh nghĩa. Nếu tính năng lượng của toàn bộ dải ánh sáng từ Mặt Trời rọi vào thực vật và tảo, khi đó hiệu suất được gọi là hiệu suất chuyển đổi năng lượng Mặt Trời.
Trong phản ứng quang hợp, ứng với mỗi phân tử CO2 đầu vào, cần khoảng tám đến mười, hoặc nhiều hơn[1], photon để cung cấp đủ năng lượng cho phản ứng xảy ra. Năng lượng tự do Gibbs để chuyển đổi một mol CO2 thành glucose là 114 kcal, trong khi 8 mol photon ở bước sóng 600 nm chứa 381 kcal. Từ đây có thể tính ra hiệu suất danh nghĩa là 30%.[2] Tuy nhiên, quá trình quang hợp có thể xảy ra với ánh sáng có bước sóng tới 720 nm miễn là có ánh sáng ở bước sóng dưới 680 nm để giữ cho Quang hệ II hoạt động trong cơ chế của chất diệp lục. Sử dụng bước sóng dài hơn có nghĩa là cần ít năng lượng ánh sáng hơn cho cùng một số lượng photon và do đó cho cùng một lượng quang hợp. Điều này dẫn đến bước sóng dài hơn cho hiệu suất quang hợp danh nghĩa cao hơn.
Đối với ánh sáng Mặt trời thực tế, chỉ có 45% năng lượng ánh sáng nằm trong dải bước sóng hoạt động quang hợp, hiệu suất chuyển đổi năng lượng Mặt Trời tối đa theo lý thuyết là khoảng 11%. Tuy nhiên, trên thực tế, thực vật không hấp thụ toàn bộ ánh sáng Mặt Trời tới, do phản xạ và truyền qua, do nhu cầu hô hấp sáng và yêu cầu về mức bức xạ mặt trời tối ưu (nhiều ánh sáng quá hoặc ít ánh sáng quá cũng làm hiệu suất giảm). Khi tính phần năng lượng từ Mặt Trời được tích tụ lại ở sinh khối, hiệu suất chuyển đổi năng lượng Mặt Trời chỉ đạt từ 3% tới 6%.[1] Hiệu suất này cao hơn ở các loài tảo, và có thể đạt đến 7%.[3]
Nếu quá trình quang hợp không hiệu quả, năng lượng ánh sáng dư thừa phải được tiêu tán để tránh làm hỏng bộ máy quang hợp. Năng lượng có thể bị tiêu tán dưới dạng nhiệt, ví dụ bằng quá trình dập tắt không quang hóa, hoặc phát ra dưới dạng huỳnh quang diệp lục.
Nhiên liệu sinh học, hiệu suất chuyển từ năng lượng Mặt Trời sang năng lượng nhiên liệu khoảng 3%[* 1][10][11] (46 đến 93 nghìn L/ha dầu mỗi năm[* 2][10])
Gấp đôi sau 1,5 đến 2 giờ với Chlorella ohadii[12][13]
Từng được đề xuất cho cô lập carbon, 32,5 triệu km2 diện tích nước mặn hút 53 tỷ tấn CO2 mỗi năm, đủ để làm giảm nồng độ khí nhà kính về mức tiền công nghiệp[* 4][15]
Mở rộng gấp đôi diện tích sau 16-20 ngày, và gấp đôi chiều dài sau 20-30 ngày[17], dài đến 60m với tốc độ 50 cm mỗi ngày[18] ở tảo bẹ khổng lồ
Thực vật C4, chiếm khoảng 3% tổng số các loài thực vật nhưng chiếm 23% tổng sản lượng trồng trọt chính toàn cầu[19]
Cây lương thực. Nhiên liệu sinh học, hiệu suất chuyển từ năng lượng Mặt Trời sang năng lượng nhiên liệu khoảng 0,38% với mía đường[21](4,3 nghìn L/ha cồn mỗi năm với ngô[* 5][22])
63,5 - 65,9 tấn/ha sinh khối ngô mỗi năm, 7,86 - 8,29 tấn/ha hạt ngô khô mỗi năm, với giống ngô lai đơn ĐH17-5[23]
Dầu ăn, nhiên liệu sinh học, hiệu suất chuyển từ năng lượng Mặt Trời sang năng lượng nhiên liệu khoảng 0,1% đến 0,5%[* 7][10] (2,3 đến 7,5 nghìn L/ha dầu mỗi năm[* 8] .[10])
Thức ăn chăn nuôi, lượng protein trên diện tích trồng gấp 20 lần đậu tương[22]. Từng được đề xuất cho cô lập carbon[22], nhiên liệu sinh học (6,4 nghìn L/ha cồn mỗi năm)[22]
^Theo Parsons 2008[10], tảo ở Hawaii có thể sinh ra 5,000-10,000 gallon dầu mỗi mẫu Anh một năm, tức công suất thu nạp thành năng lượng dầu là 26 kW/mẫu Anh hay 7 W/m2. Theo dữ liệu của NREL[11], thông lượng ánh nắng trung bình ở Hawaii là 230 W/m2, suy ra hiệu suất chuyển từ năng lượng Mặt Trời sang năng lượng nhiên liệu khoảng 3%.
^Theo Parsons 2008[10], mỗi năm tảo có thể sinh ra 5,000-10,000 gallon dầu mỗi mẫu Anh, tức 46 đến 93 nghìn L dầu mỗi ha. Quy đổi về đơn vị L/ha để dễ so sánh với các nội dung khác trong cùng bảng này.
^Theo Tsubaki và đồng nghiệp 2020[14], Ulva meridionalis tăng trưởng 4 lần mỗi ngày, suy ra để tăng gấp đôi cần nửa ngày, tức 12 giờ.
^Theo N'Yeurt và đồng nghiệp 2012[15], trồng rong biển phủ 9% diện tích đại dương sẽ hút 53 tỷ tấn CO2 mỗi năm. Tổng diện tích đại dương là 361 triệu km2[16], nên 9% diện tích đại dương là 32,5 triệu km2.
^Theo López-Pozo và đồng nghiệp 2023[22], bèo tấm cho 6420 L cồn mỗi ha mỗi năm, nhiều hơn 50% so với ngô, suy ra ngô cho 4,3 nghìn L/ha mỗi năm.
^Lundgren 2020[32] ghi C2 physiology underlies most C3–C4 intermediate species, tức cơ chế C2 có ở nhiều loài chuyển tiếp giữa C3 và C4; và hiệu suất quang hợp của C3 và C4 lần lượt tối đa là 3,5% và 4.3%, theo nội dung ở các dòng khác trong bảng.
^Theo Parsons 2008[10], tảo có thể sinh ra 5,000-10,000 gallon dầu mỗi mẫu Anh một năm, trong khi đó dầu mè tạo được 250-350 gallon/mẫu Anh một năm và cọ sinh ra 600-800 gallon/mẫu Anh một năm. Điều này dẫn tới trường hợp kém nhất, dầu mè chỉ hiệu quả bằng 250/10000 (0,025 lần) so với tảo; và trong trường hợp tốt nhất, cọ hiệu quả bằng 800/5000 (0,16 lần) so với tảo. Theo nội dung trong bảng, ở mục ứng với vi tảo, tảo cho hiệu suất chuyển từ năng lượng Mặt Trời sang năng lượng nhiên liệu khoảng 3%. Suy ra, dầu mè và cọ cho hiệu suất chuyển từ năng lượng Mặt Trời sang năng lượng nhiên liệu khoảng 0,025⨉3% đến 0,16⨉3%, tức 0,075% đến 0,48%, làm tròn thành 0,1% đến 0,5%.
^Theo Parsons 2008[10], cọ sinh ra 600-800 gallon dầu mỗi mẫu Anh một năm, còn dầu mè tạo được 250-350 gallon/mẫu Anh một năm. Như vậy lượng dầu một năm từ 250-800 gallon/mẫu Anh tùy cây, tức 2,3 đến 7,5 nghìn L dầu mỗi ha mỗi năm. Quy đổi về đơn vị L/ha để dễ so sánh với các nội dung khác trong cùng bảng này.
^Theo Hamdan & Houri 2022[52], 1 hecta hút 21,266 tấn CO2 mỗi năm, suy ra để hút 53 tấn mỗi năm cần 25 triệu km2. Con số 53 tấn/năm được chọn vì nó được N'Yeurt và đồng nghiệp 2012[15] đánh giá là đủ để làm giảm nồng độ khí nhà kính về mức tiền công nghiệp.
^Nguyễn Thanh Dương 2021[51] báo cáo sản lượng bèo tươi 120-180 tấn/ha cho mỗi vụ 4 tháng; suy ra nếu tận dụng tối đa 3 vụ / năm thì được 360-540 tấn tươi/ha mỗi năm.
^Hasan & Chakrabarti 2009[55] ghi nhận báo cáo từ Ấn Độ về sản lượng Azolla pinnata 37,8 tấn/ha bèo tươi, ứng với 2,78 tấn/ha bèo khô, tuy nhiên không ghi rõ sản lượng theo vụ hay theo năm. Báo cáo này cho thấy tỷ lệ bèo khô/bèo tươi là 2,78/37,8 = 0,0735. Còn Nguyễn Thanh Dương 2021[51] báo cáo sản lượng bèo tươi 120-180 tấn/ha cho mỗi vụ 4 tháng; suy ra nếu tận dụng tối đa 3 vụ / năm thì được 360-540 tấn tươi/ha mỗi năm. Nhân theo tỷ lệ 0,0735 nêu trên thu được 26-40 tấn khô/ha mỗi năm.
^ abcdefghRob Parsons (11 tháng 9 năm 2008). “Slime for change”. MauiTime. Bản gốc lưu trữ ngày 16 tháng 3 năm 2024. Truy cập ngày 16 tháng 3 năm 2024.
^Webb, Paul. “1.1 Overview of the Oceans”. Roger Williams University Open Publishing – Driving learning and savings, simultaneously. Truy cập ngày 10 tháng 5 năm 2023.
^Schiel, David R. (tháng 5 năm 2015). The biology and ecology of giant kelp forests. Foster, Michael S. Oakland, California. ISBN978-0-520-96109-8. OCLC906925033.
^Núria Marbà, Carlos M. Duarte, Ana Alexandra, Susana Cabaço (tháng 9 năm 2004). “Chapter 3: How do seagrasses grow and spread?”. Trong Borum J, Duarte CM, Krause-Jensen D, Greve TM (biên tập). European seagrasses: an introduction to monitoring and management(PDF). www.seagrasses.org. The M&M project. tr. 11–18.Quản lý CS1: sử dụng tham số tác giả (liên kết) Quản lý CS1: nhiều tên: danh sách biên tập viên (liên kết)
^A. L. Pereira (30 tháng 5 năm 2018). “The Unique Symbiotic System between a Fern and a Cyanobacterium, Azolla-Anabaena azollae: Their Potential as Biofertilizer, Feed, and Remediation”. Trong Everlon Cid Rigobelo (biên tập). Symbiosis. InTech. doi:10.5772/intechopen.70466.
^Iwao Watanabe, Nilda S.Berja (1983). “The growth of four species of Azolla as affected by temperature”. Aquatic Botany. 15 (2): 175–185. doi:10.1016/0304-3770(83)90027-X.