Photosyntheseeffizienz
Wirkungsgrad der Photosynthese als Verhältnis fixierter Energie zur eingestrahlten Lichtenergie: η = Ebio / Elicht · 100.
Photosyntheseeffizienz berechnen
Wirkungsgrad der Photosynthese als Verhältnis fixierter Energie zur eingestrahlten Lichtenergie: η = Ebio / Elicht · 100.
- eta — Effizienz
- Ebio — Fixierte Energie
- Elicht — Lichtenergie
Worum geht es?
Die Photosyntheseeffizienz η gibt an, welcher Anteil der eingestrahlten Lichtenergie in der gebildeten Biomasse chemisch gebunden wird. Sie ist ein direkter Wirkungsgrad — typische Werte liegen für C3-Pflanzen unter 1 % im Freiland, im Labor bei optimalen Bedingungen für Mikroalgen bis ca. 5 – 8 %.
η verknüpft die Bilanz aus thermodynamisch verfügbarer Lichtenergie (PAR) mit der in Glucose und Folgeprodukten gespeicherten Energie.
Die Formel
η = Ebio / Elicht · 100
Umstellungen:
Ebio = η / 100 · Elicht
Elicht = Ebio · 100 / ηDie Variablen
| Symbol | Bedeutung | Einheit | Erklärung |
|---|---|---|---|
| η | Effizienz | % | Photosynthetischer Wirkungsgrad. |
| Ebio | Fixierte Energie | kJ | In Biomasse gespeicherte Energie. |
| Elicht | Lichtenergie | kJ | Eingestrahlte (absorbierte) Energie. |
Minimal-Beispiel
Eine Pflanze bindet 5 kJ Energie aus 500 kJ eingestrahltem Licht.
η = 5 kJ / 500 kJ · 100
= 1 %Praxis-Beispiele
Beispiel 1 — Weizenfeld
Ein Weizenbestand erhält über die Vegetationsperiode 3,2 · 10⁶ kJ/m² PAR und speichert 4,8 · 10⁴ kJ/m² in Biomasse.
η = 4,8·10⁴ / 3,2·10⁶ · 100
= 1,5 %Beispiel 2 — Mikroalgen-Photobioreaktor
Ein Reaktor wandelt 200 kJ Lichtenergie in 12 kJ Biomasse-Energie um.
η = 12 / 200 · 100
= 6 %Beispiel 3 — Lichtbedarf aus Zielwirkungsgrad
Eine C4-Pflanze soll bei η = 3 % insgesamt 90 kJ in Biomasse binden. Welche Lichtenergie ist nötig?
Elicht = Ebio · 100 / η
= 90 · 100 / 3
= 3 000 kJ