IntroductionAlgae as a feedstock is

Introduction
Algae as a feedstock is emerging at the forefront of biofuel
research due to increasing awareness of global energy issues in
conjunction with the production limitations of agriculturebased
oilseed crops [8, 30]. Many species of algae exhibitpromise in this capacity because of their characteristics of high
lipid content and rapid growth, which result in areal productivity
significantly higher than oilseed crops. Additionally,
because algae are grown in water rather than soil, algal
production can be sited on land not suitable for agricultural use.
The potential of algae as a biofuels feedstock was
investigated extensively by the Aquatic Species Program of
the National Renewable Energy Laboratory (NREL),
focusing specifically on open-pond production designs
[31]. That program concluded that large-scale algal production
could be an economically competitive source of
renewable energy. Recent years have seen the emergence of
new enclosed photobioreactor designs, which are expected
to improve yields over the open-pond design by protecting
productive strains from contamination and using higher
surface-area-to-volume ratios to optimize light utilization.
In light of the recent research, a calculation of the
theoretical limits of algal production will provide a useful
benchmark for understanding the yields that can be
realistically expected from this new biofuel technology.
While numerous studies have addressed maximum
theoretical efficiency of photosynthesis [6, 9, 23, 26],
they have not been applied specifically to algal biofuel
production or extrapolated to calculate maximum instantaneous
efficiency and maximum annual production yield.
Calculations by Raven [26] and Goldman [13] are the
closest in methodology to this work, but they focus
primarily on daily rather than annual yields and include
assumptions of unknown efficiencies akin to the best-case
approach in this work but do not address a purely
theoretical case. Likewise, many projections have been
made of expected production yields, but are frequently
based on small-scale experiments or include estimations of
future advances [8, 30, 31].
The limits presented in this paper apply to any largescale
algal production system that relies only on solar
energy input to drive growth and oil production. Systems
that use artificial lighting or other additional energy
inputs, such as sugars for heterotrophic growth, are not
considered. The calculation for theoretical maximum yield
is based on physical laws, an established value for
quantum yield, solar irradiance assuming perfectly clear
weather and atmospheric conditions, and assumes 100%
for unknown efficiencies. Thus, the theoretical maximum
yield is a true upper limit: a value that cannot be
surpassed without breaking fundamental physical laws.
Due to the numerous assumptions of perfect efficiency
employed in the theoretical calculation, it is an unattainable
goal. A best case is also calculated, in order to
provide designers with a realistic goal, which employs
solar irradiance data for several sites and reasonable but
optimistically high values for some efficiencies that were
assumed to be 100% in the theoretical case. The best casetherefore represents what may be possible with optimization
of both biological and production systems. Uncertainties
in several terms were used to provide error bars
on both yield results. These values provide a benchmark
against which to gauge predicted and achieved yields both
to the designers of algae production systems and those
seeking to implement the technology.

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

แนะนำสาหร่ายเป็นวัตถุดิบจะเกิดขึ้นที่ส่วนสำคัญของเชื้อเพลิงชีวภาพงานวิจัยเนื่องจากการเพิ่มความตระหนักของปัญหาพลังงานโลกในร่วมกับข้อจำกัดในการผลิตของ agriculturebasedพืช oilseed [8, 30] พันธุ์ exhibitpromise สาหร่ายในกำลังการผลิตมีลักษณะของพวกเขาสูงมากระดับไขมันในเลือดอย่างรวดเร็ว และเนื้อหาเติบโต ซึ่งส่งผลให้ผลผลิต arealอย่างมีนัยสำคัญสูงกว่าพืช oilseed นอกจากนี้เนื่องจากสาหร่ายจะเติบโตในน้ำมากกว่าดิน algalผลิตสามารถได้รับอภิมหาบนที่ดินที่ไม่เหมาะสำหรับใช้ทางการเกษตรศักยภาพของสาหร่ายเป็นวัตถุดิบเชื้อเพลิงชีวภาพมีตรวจสอบ โดยโปรแกรมชนิดน้ำของอย่างกว้างขวางห้องปฏิบัติการทดแทนพลังงานชาติ (NREL),เน้นออกแบบบ่อเปิดโดยเฉพาะ[31] โปรแกรมสรุปผลิต algal ที่ขนาดใหญ่อาจเป็นแหล่งการแข่งขันทางเศรษฐกิจของพลังงานทดแทน ปีที่ผ่านมาได้เห็นการเกิดขึ้นของphotobioreactor ควบแบบใหม่ ซึ่งคาดว่าการปรับปรุงอัตราผลตอบแทนมากกว่าการออกแบบบ่อเปิด โดยปกป้องสายพันธุ์ที่มีประสิทธิภาพจากการปนเปื้อนและการใช้สูงขึ้นอัตราส่วนพื้นผิวพื้นที่ให้เสียงเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการใช้ประโยชน์แสงเมื่อการวิจัยล่าสุด การคำนวณการทฤษฎีจำกัดผลิต algal จะให้เป็นประโยชน์อัตราผลตอบแทนที่สามารถทำความเข้าใจอย่างแท้จริงจริงคาดว่าจากนี้เทคโนโลยีเชื้อเพลิงชีวภาพในขณะศึกษาจำนวนมากมีอยู่มากที่สุดทฤษฎีประสิทธิภาพการสังเคราะห์ด้วยแสง [6, 9, 23, 26],พวกเขาไม่ได้ถูกใช้โดยเฉพาะกับเชื้อเพลิงชีวภาพ algalผลิต หรือ extrapolated ในการคำนวณสูงสุดกำลังประสิทธิภาพและผลผลิตการผลิตรายปีสูงสุดคำนวณ โดยนก [26] และโกลด์แมน [13]ใกล้เคียงในระหว่างการทำงานนี้ แต่พวกเขาเน้นเป็นหลักในทุกวันมากกว่าปีก่อให้เกิด และรวมสมมติฐานประสิทธิภาพไม่รู้จักเหมือนกับ best-caseวิธีการในการทำงานนี้ แต่เป็นเพียงอย่างเดียวกรณีทฤษฎี ในทำนองเดียวกัน ประมาณมากมีทำผลผลิตการผลิตที่คาดไว้ แต่มักจะตามการทดลองที่ระบุ หรือรวมถึงการประเมินของก้าวในอนาคต [8, 30, 31]การจำกัดการนำเสนอในเอกสารนี้กับ largescale ใด ๆระบบผลิต algal ที่อาศัยเพียงแสงพลังงานที่ป้อนเข้าไดรฟ์ผลิตน้ำมันและการเจริญเติบโต ระบบที่ใช้แสงประดิษฐ์หรือพลังงานอื่น ๆ เพิ่มเติมอินพุต เช่นน้ำตาลสำหรับเติบโต heterotrophic ไม่ถือว่า การคำนวณผลตอบแทนสูงสุดที่ทฤษฎีตามกฎหมายจริง ค่าที่กำหนดสำหรับผลตอบแทนของควอนตัม แสง irradiance สมมติอย่างชัดเจนสภาพอากาศและสภาพอากาศ และ 100%สำหรับประสิทธิภาพไม่รู้จัก ดังนั้น สูงสุดที่ทฤษฎีขีดจำกัดบนแท้จริงคือผลตอบแทน: ค่าที่ไม่สามารถแล้วโดยไม่ทำลายกฎหมายพื้นฐานทางกายภาพจากสมมติฐานจำนวนมากมีประสิทธิภาพสมบูรณ์แบบจ้างในการคำนวณทางทฤษฎี เป็นที่นั้นเป้าหมาย กรณีที่ดีที่สุดยังคำนวณ ตามลำดับไปนักออกแบบมีเป้าหมายจริง ที่มีข้อมูลแสง irradiance หลายไซต์และสมเหตุสมผลแต่ประสิทธิภาพบางอย่างที่มีค่าสูงลงในแง่ดีสมมติให้เป็น 100% ในกรณีทฤษฎี Casetherefore สุดหมายถึงอะไรอาจเป็นไปได้ ด้วยประสิทธิภาพสูงสุดระบบทางชีวภาพและการผลิต ความไม่แน่นอนในหลาย ๆ เงื่อนไขใช้ให้แถบข้อผิดพลาดทั้งสองอย่างผลผลิตผลลัพธ์ ค่าเหล่านี้ให้เป็นมาตรฐานต่อที่วัดทำนาย และได้ผลผลิตทั้งนักออกแบบระบบการผลิตสาหร่ายและผู้กำลังจะใช้เทคโนโลยี

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

บทนำสาหร่ายเป็นวัตถุดิบที่เกิดขึ้นในระดับแนวหน้าของเชื้อเพลิงชีวภาพการวิจัยเนื่องจากการเพิ่มความตระหนักของปัญหาพลังงานระดับโลกในการร่วมกับข้อจำกัด การผลิต agriculturebased oilseed ข้าว [8 30] หลายสายพันธุ์ของสาหร่าย exhibitpromise ในความสามารถนี้เพราะลักษณะของพวกเขาสูงไขมันและการเจริญเติบโตอย่างรวดเร็วซึ่งส่งผลให้การผลิตขนหัวลุกอย่างมีนัยสำคัญสูงกว่าพืชน้ำมัน นอกจากนี้เนื่องจากสาหร่ายมีการเจริญเติบโตในน้ำมากกว่าดินสาหร่ายผลิตสามารถตั้งอยู่บนที่ดินที่ไม่ได้เหมาะสำหรับใช้ในการเกษตร. ที่มีศักยภาพของสาหร่ายเป็นวัตถุดิบเชื้อเพลิงชีวภาพที่ได้รับการตรวจสอบอย่างกว้างขวางโดยโครงการขยายพันธุ์สัตว์น้ำของพลังงานทดแทนแห่งชาติทดลอง(NREL) , โฟกัสเฉพาะในการออกแบบการผลิตเปิดบ่อ[31] โปรแกรมที่ได้ข้อสรุปว่าการผลิตสาหร่ายขนาดใหญ่อาจจะเป็นแหล่งที่มาในการแข่งขันทางเศรษฐกิจของพลังงานทดแทน ปีที่ผ่านมาได้เห็นการเกิดขึ้นของล้อมรอบใหม่ออกแบบ photobioreactor ซึ่งคาดว่าในการปรับปรุงอัตราผลตอบแทนมากกว่าการออกแบบเปิดบ่อโดยการปกป้องสายพันธุ์ที่ผลิตจากการปนเปื้อนและการใช้ที่สูงขึ้นอัตราส่วนพื้นผิวพื้นที่ต่อปริมาณที่จะเพิ่มประสิทธิภาพการใช้ประโยชน์แสง. ในแง่ของ งานวิจัยล่าสุดการคำนวณเป็นข้อจำกัด ทางทฤษฎีของการผลิตสาหร่ายที่จะให้ประโยชน์มาตรฐานสำหรับการทำความเข้าใจอัตราผลตอบแทนที่สามารถคาดแนบเนียนจากเทคโนโลยีเชื้อเพลิงชีวภาพใหม่นี้. ขณะที่การศึกษาจำนวนมากได้รับการแก้ไขสูงสุดประสิทธิภาพทางทฤษฎีของการสังเคราะห์แสง [6, 9, 23, 26 ] พวกเขาไม่ได้ถูกนำมาใช้โดยเฉพาะเพื่อสาหร่ายเชื้อเพลิงชีวภาพผลิตหรือประเมินในการคำนวณทันทีสูงสุดประสิทธิภาพและผลตอบแทนการผลิตประจำปีสูงสุด. คำนวณโดยกา [26] และโกลด์แมน [13] เป็นที่ใกล้เคียงที่สุดในวิธีการทำงานนี้แต่พวกเขามุ่งเน้นหลักในการในชีวิตประจำวันมากกว่าอัตราผลตอบแทนประจำปีและรวมถึงสมมติฐานของประสิทธิภาพที่ไม่รู้จักที่คล้ายกับกรณีที่ดีที่สุดวิธีการในงานนี้แต่ไม่ได้อยู่อย่างหมดจดกรณีทฤษฎี ในทำนองเดียวกันการคาดการณ์จำนวนมากได้รับการทำจากผลผลิตที่คาดไว้แต่มักจะอยู่บนพื้นฐานของการทดลองขนาดเล็กหรือรวมประมาณการของความก้าวหน้าในอนาคต[8, 30, 31]. จำกัด นำเสนอในบทความนี้นำไปใช้กับใด ๆ largescale ระบบการผลิตสาหร่ายที่อาศัย เพียง แต่ในพลังงานแสงอาทิตย์พลังงานในการผลักดันการเจริญเติบโตและการผลิตน้ำมัน ระบบที่ใช้แสงเทียมหรือพลังงานอื่น ๆ เพิ่มเติมปัจจัยการผลิตเช่นน้ำตาลสำหรับการเจริญเติบโตheterotrophic จะไม่ได้รับการพิจารณา การคำนวณหาผลตอบแทนสูงสุดทางทฤษฎีจะขึ้นอยู่กับกฎหมายทางกายภาพ, ค่าที่จัดตั้งขึ้นเพื่อผลตอบแทนที่ควอนตัมรังสีแสงอาทิตย์สมมติชัดเจนสมบูรณ์สภาพอากาศและสภาพบรรยากาศและถือว่า100% สำหรับประสิทธิภาพที่ไม่รู้จัก ดังนั้นทฤษฎีสูงสุดผลผลิตเป็นขีด จำกัด บนจริง: ค่าที่ไม่สามารถเป็น. แซงโดยไม่ทำลายกฎหมายทางกายภาพพื้นฐานเนื่องจากสมมติฐานต่าง ๆ นานาของประสิทธิภาพที่สมบูรณ์แบบที่ใช้ในการคำนวณทางทฤษฎีมันเป็นไม่สามารถบรรลุเป้าหมาย กรณีที่ดีที่สุดคือการคำนวณเพื่อที่จะให้นักออกแบบที่มีเป้าหมายที่เหมือนจริงซึ่งมีพนักงานข้อมูลรังสีแสงอาทิตย์สำหรับหลายเว็บไซต์และเหมาะสมแต่ค่าสูงในแง่ดีสำหรับประสิทธิภาพบางอย่างที่สันนิษฐานว่าจะเป็น100% ในกรณีที่ทางทฤษฎี casetherefore ที่ดีที่สุดแสดงให้เห็นถึงสิ่งที่อาจเป็นไปได้ด้วยการเพิ่มประสิทธิภาพของทั้งสองทางชีวภาพและระบบการผลิต ความไม่แน่นอนในแง่หลายคนถูกใช้เพื่อให้แถบข้อผิดพลาดเกี่ยวกับผลผลผลิตทั้ง ค่าเหล่านี้ให้มาตรฐานกับที่จะวัดอัตราผลตอบแทนที่คาดการณ์ไว้และประสบความสำเร็จทั้งในการออกแบบระบบการผลิตสาหร่ายและผู้ที่กำลังมองหาที่จะใช้เทคโนโลยี

ผลลัพธ์ (ไทย) 3:

บทนำ
สาหร่ายเป็นวัตถุดิบที่เกิดขึ้นในแถวหน้าของงานวิจัยเชื้อเพลิงชีวภาพ
เนื่องจากการเพิ่มความตระหนักของปัญหาพลังงานโลกใน
ร่วมกับการผลิตจำกัด agriculturebased
oilseed พืช [ 8 : 30 ] หลายสายพันธุ์ของสาหร่าย exhibitpromise ความสามารถนี้เพราะพวกเขาคุณลักษณะของไขมันสูง
และเติบโตอย่างรวดเร็ว ซึ่งผลในการเพิ่มผลผลิต
สูงกว่าพืช oilseed . นอกจากนี้
เพราะสาหร่าย เติบโตในน้ำมากกว่าดิน การผลิตสาหร่าย
สามารถจากไม่ที่ดินเหมาะสำหรับการเกษตร .
ศักยภาพของสาหร่ายเป็นวัตถุดิบเชื้อเพลิงชีวภาพคือ
ศึกษาอย่างกว้างขวางโดยโปรแกรมสัตว์น้ำชนิดของห้องปฏิบัติการพลังงานทดแทนแห่งชาติ

( nrel ) โดยเน้นเรื่องการผลิตการออกแบบบ่อเปิด
[ 31 ]โปรแกรมที่พบว่าสาหร่าย
การผลิตขนาดใหญ่สามารถเป็นแหล่งแข่งขันทางเศรษฐกิจของ
พลังงานทดแทน ปีล่าสุดได้เห็นการเกิดขึ้นของ
ใหม่อยู่ photobioreactor การออกแบบ ซึ่งคาดว่า
เพื่อปรับปรุงผลตอบแทนมากกว่าการออกแบบบ่อเปิดโดยการปกป้องจากมลภาวะและการใช้
สายพันธุ์ที่มีพื้นที่ผิวสูงกว่า
อัตราส่วนปริมาณเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการใช้แสง .
ในแง่ของการคํานวณ
ทฤษฎีจํากัดผลิตสาหร่ายจะช่วยให้มาตรฐานประโยชน์
เพื่อความเข้าใจที่สามารถคาดผลผลิต
สั่งจากเทคโนโลยีเชื้อเพลิงชีวภาพใหม่นี้ ในขณะที่การศึกษามากมาย

มี addressed สูงสุดทฤษฎีประสิทธิภาพการสังเคราะห์แสง [ 6 , 9 , 23 , 26 ] ,
พวกเขามี ไม่ได้มีการใช้โดยเฉพาะสาหร่ายเชื้อเพลิงชีวภาพ
การผลิตหรือคาดคำนวณประสิทธิภาพสูงสุดและให้ผลทันที

การผลิตประจำปี คำนวณโดย Raven [ 26 ] และโกลด์แมน [ 13 ]
ใกล้ในวิธีการทำงานนี้ แต่พวกเขาเน้น
หลักทุกวัน มากกว่าผลผลิตประจำปี และรวมถึง
สมมติฐานประสิทธิภาพของที่คล้ายกับกรณี
วิธีการที่ดีที่สุดในงาน นี้แต่ไม่ที่อยู่หมดจด
ทางคดี