第 4 章 ③ヒニールホースをそれ ぞれ近いほうのタンクの あなに入れます。タンク の下部のホースは上を向 くようにとりつけましょ う。水がもれないように タンクとホースのすきま は、シリコン充てん材でふ さいでおきます つかってみましよう 3cm くらい タンクにいつばいまで水を注いでふたをします。シ ステムをかたむけてヒニールホースにも水を通し、 いつばいまで水が入るようにしましよう。黒い紙を はったふたをフラスチックのケースにとりつけます タンクに入れたヒニ ホースを固定できたら、、 ねつ ケースの中の熱がにげな いように、フラスチック ケースとホースのすきま もシリコン充てん材でふ さいでおきましよう 上部のあなからの水もれがないかも調べましよう てい 太陽に向かってかげがまうしろにのびるよう に、システムを太陽の正面に置きましよう べ 度 たいようねっし 0 うねつ ニ太陽熱集熱システムは、タンクの水を温められ たでしようか ? 温められた水はビニールホースを のぼって上部に集まったで しようか ? タンクに温度 t を入れて、タンクの上部と 下部の水の温度をはかった り、ホースのようすを調べた りしましよう。また、ちがう 色の紙をふたにはっても水 は温まるのでしようか ? 35

りよう 太陽エネルギー利用の広がり 太陽エネルギーの利用範囲は、ふた にかえる太陽電池と、赤外光の熱を集 つの技術が発展したことによって大き める太陽熱集熱器が、太陽エネルキー く広がりました。太陽の紫外光を電気 利用を一般的なものにしたのです。 太陽光を電気にかえる太陽電池 りようはんい せきがいこう たいようねっしゅうねつき ぎじゅっ はってん いつばんてき たけっしようがた たんけっしようがた 太陽電池には、単結品型シリコン、多結晶型シリ がた コン、アモルファス型シリコンの 3 種類があります それぞれ、材料やっくりかた、太陽光をどれだけ電 気にかえられるかの割合である「変換率」がちがいま す。たくさん電気をつくる場合は、数多くの太陽電 池がまとめてついている太陽電池モジュールを、日 当たりのよい場所に何枚もならべて発電します 電気への つくり 変換率 やすさ しゆるい つかい道 おもに発電用の太陽電池。 △ 宇宙での太陽光発電にも つかわれる。 p. 24 ) 〇 おもに発電用の太陽電池。 でんきせいひん おもに電気製品を動かす太 ◎ 陽電池。部屋の照明の光で ( 約 13 % ) も発電できる。 ( 。 p. 22 ) しがいこう ②太陽の紫外光が当たると、マイナスの電 気のもとは N 型に、プラスの電気のもとは P 型にそれぞれ移動して、マイナス極とプ ラス極ができます 0 ざいりよう 〇。 〇 わりあい へんかんりつ 単結晶型 ( 約 20 % ) 多結晶型 ( 約 15 % ) なんまい 0 しようめい アモルファス型 はん ①太陽電池はふたつの半 どうたい※ 導体がくつついてできて います。マイナスの電気 エヌがたはんどう のもとを集める N 型半導 体と、プラスの電気のも ど - がたはんどうたい とを集める P 型半導体で す。 ※電子部品に広くつかわ ぶっしつ れている物質。ふだんは電 気を通しにくく、光を当て たり熱をくわえたりすると 電気を通しやすくなります。 0 ③ N 型にたまったマイナス極の どうせん 電子が導線を通って、プラス極 へ移動しようとすることで電気 が流れます し で N 型 P 型 十 十 十 0 △太陽電池のしくみ図 単結品型シリコン太陽電池。この太陽電池 はつでんりよう 1 枚で出力 IW 太陽光の当たりかたで発電量 ワット時 は変わってくるが、 1 時間で最大 1Wh の電力 がつくられる。家庭用の発電には、この太陽 電池が 3000 枚以上っかわれる。 ( p. 20 ) 力、 14

うちゅう 宇宙ではたらく太陽エネルギー 太陽エネルギーを利用する場所は、と しています。将来、宇宙空間に太陽光発 んどん広がっています。とくに宇宙では、 電所をつくろうという計画がたされてい たいぶ前から人工衛星に太陽電池をつか ますが、克服しなけれはならない課題も うなと、積極的に太陽エネルキーを利用 たくさんあります。 宇宙ステーションをささえる太陽光発電 しようらい たいようこうはつ でんしょ くふく じんこうえいせい せつきよくてき 宇宙でつかう太陽電池のひみつ くさいうちゅう 国際宇宙ステーションは、宇宙 たいざーを せっ に長いあいだ滞在できるように設 おおかた 光発電による電気を利 , す。数人の人間が生活でき きよそん呶涬 くでしよ たいようでんち たんけっしようがた 宇宙での太陽光発電には、単結品型シリコン太陽電池 へんかんりつ など、費用がかかっても電気への変換率が少しでも高 いものをつかっています。また、太陽電池モジュールは、 つねに太陽の方向を向くように設置されています。 ひょう せ一三 羂 50 年ほど 人工衛星に利用 10 年ほど 前から うちゅうほうえんきよう 宇宙望遠鏡に利用 太陽電池 モシュー丿レ のアメリカの人工衛星「バンガード」からで、 1976 こくさんはつじんこうえいせい 年の国産初の人工衛星「うめ」 ( イラスト ) にも太 げんざいかつやくちゅう 陽電池はつかわれました。現在活躍中のほとん どの人工衛星が太陽エネルギーで動いています。 望遠鏡 さつえい ハップル宇宙望遠鏡は、宇宙から星を撮影す る人工衛星です。直径 2.4m の望遠鏡を持ち、 太陽エネルギーで動いています ちょっけい 24

たいようねっしゅうねつき 太陽光 太陽熱集熱器 0 p. 6 ~ 9 、 p. 11 ~ 27 ) ( 。 p. 16 ~ 17 、 p. 26 ) うせきがいこう 紫外光、可視光、赤外光と、性質のことなる 3 種類の電 太陽熱集熱システムにつかわれる太陽熱を集める板で じは 磁波で構成されているため、太陽光は光だけでなく、太 す。コレクタともいわれ、アルミニウムやステンレスの金 ようねつ った 陽熱とよばれる熱もふくんでいます。太陽光はどこまで 属を材料にしてつくられています。集熱器の中に熱を伝 はんしゃ えきたい もまっすぐにすすみ、さえぎるものにぶつかると反射す える液体や水を流して温めたり、集熱器の下を通る空気 る性格を持っため、鏡に反射させれば、太陽光を一点 を温めたりすることができます給湯のために、水を直 たいようねつおんすいき に集めることがかんたんにできます 接流して温めるものは太陽熱温水器ともよばれます 太陽光発電 太陽熱集熱システム ( 。 p. 6 ~ 7 、 p. 14 ~ 15 、 p. 20 ~ 27 ) ( 。 p. 16 ~ 17 、 p. 26 ) 太陽の光を太陽電池に当てて発電することをいいます。 太陽熱を集めて、給湯や暖房に利用するしくみのことで 環境への影響がとても少ない発電方法ですが、太陽が す。日当たりのよい屋根に太陽熱集熱器を置いて熱を かげつたりしずんだりすると、発電量がへったり発電で 集め、水や空気を温めます。給湯には、おもに 2 種類の きなくなったりします。また、 1 枚の太陽電池から発電で 方法があり、集熱器と水を入れるタンクがいっしょにつ きる電力は少なく、大規模な発電の場合、太陽電池をた いた自然循環型のシステムと、ふたつがわかれた強制 せっち し 0 んかんがた くさんつけた太陽電池モジュールを何枚も設置しなくて 循環型のシステムがあります はなりません 地球温暖化 たいようこうはつでんしゅうたく 太陽光発電住宅 ( p. 4 ) 地上の温度が上昇する現象のことです。工業の発展や ( p. 20 ~ 21 ) 屋根に太陽電池モジュールを設置して発電をおこなう 人口の増加など、以前にくらべて地球の大気中にふくま おんしつこうか 住宅のことです発電した電気は各家庭でつかわれ、あ れる二酸化炭素など、温室効果ガスの量がふえたことが まった電気は電力会社に売ることができます。現在、太 原因とされています。大気中の一酸化炭素は地球を温 陽光発電住宅を建てるためには、数百万円もの費用が める効果を持っているため、多すぎる二酸化炭素は、地 ひつよういしよう 余分にかかってしまいます安くて高性能な太陽電池の 球を必要以上に温めてしまうのです。温暖化がすすむ と、南極などの氷がとけ、海面が上昇して砂浜の半分 開発や、設置費用への補助金をふやすなどの制度のみ 以上がなくなるほか、異常気象の発生や作物が育ちにく なおしがもとめられています せかいてき くなることによる世界的な食料不足も始まります 太陽也 畜電 ( 。 p. 6 ~ 7 、 p. 9 、 p. 14 ~ 15 、 p. 18 、 p. 20 、 p. 22 ~ 26 ) 太陽光を電気にかえる装置です材料やっくりかたのち ( 。 p. 6 、 p. 15 、 P22 、 P25 ) がいで、単結品型シリコン、多結品型シリコン、アモルファ 電気をためてタいて必要なときにつかえるようにする がた ス型と、おもに 3 種類の太陽電池があります。太陽電池 技術です。蓄電池 ( バッテリー ) は、携帯電話やパソコ ぎし 0 つ は今から 50 年前に開発され、技術の発展によって年ねん ンなど、身近でつかわれているものですが、まだまだ 電力を少ししかためられないので、ひんばんに充電し 電気への変換率を上げてきました。さらに、太陽電池の寿 命も 20 年以上と、以前よりずっと長持ちするようになり なければなりません。今後、蓄電技術が発達すれば、 時間や気象条件によっては発電できなくなる太陽光発 ました 電を、大きくささえてくれるでしよう。 でん しゆるい せいしつ きん うせい ざいりよう せいかく きゅうとう かがみ 0 0 りよう だんほ・う かんきよう はつでんほうほう はつでんりよう えいきよう しぜんしゅんかんがた きようせい だいきぽ 0 0 ちきゅうおんだんか げんしよう しようしよう かくかてい げんざい げんいん うか ひょう た うせいのう よぶん ほじよきん すなはま なんきよく せいど いじようきしよう 0 しよくりようぶそく 0 ちくでん ざいりよう そうち たんけっしようがた たけっしようがた ち ち けいたいでんわ はってん しゅうでん へんかんりつ いぜん きしようじようけん 46

第 4 章 たいようねっしゅうねつ ※ 1 ニ太陽熱集熱システムづくり ミ かならずおとなの人といっしょに ※ 1 つくりましよう 右の写真のような、太陽熱を集 めて利用するミニ太陽熱集熱シス 物ド . 第ゾを : 、。イ 4 - テムをつくりましよう。鏡で光を しうわっき 反射させて、黒い集熱器に熱を集 めます。集熱器にはプラスチック のケース、タンクにはビールの空 き缶と、身近な材料をつかった自 然循環型の集熱システムです。集 めた熱で水がどのように温められ ていくのか、この集熱システムを つかって調べてみましよう。 。に第勢まゞ物匐 , ( p. 16 ) 0 りよう あ し ぜんしんかんがた 用意するもの 予算 2500 円 くらい ざいりよう※ 2 < 材料 > ・ あなをあけられるもの ) / ドライバー / の りようめん こぎり / 両面テープ / シリコン充てん材 1 ~ 2 召のビールの空き缶 ( ふたっきのも / 温度計 の ) / プラスチックのケース ( たて 30cmX よこ 20cmX 厚さ 3cm 。ふたっきのもの ) / めやす ※ 2 材料の大きさはおおよその目安で ールホース ( 太さ 1 ~ 1.5cm 、長さ とうめい す。プラスチックのケースに合わせて用意 1.5m 透明なもの ) / 板 2 枚 ( 30CmX20 しましよう。日曜大工店で売っています。 cmXIcm 、 cmX20cmX1cm を 1 枚ずつ ) / 工ルがたかなぐ L 型金具 2 個 ( 板をはり合わせるのにつか ※ 3 ※ 3 自分で切るのはむずかしいので、お う ) / アクリル鏡・ ( 5cm 以上 X20cm ) / 角 店で切ってもらいましよう。ここでは、板に 材 ( lcm 角、長さ 20cm 。板のよこの長さに 合う大きさのうすい鏡をつかっています。 合わせる ) / 色紙 ( 黒い紙をふくむ ) 鏡の面積を広くすると台がたおれること < 道具 > もあるので、板の長さを変えたり重りをの せたり安定するように工夫しましよう。 千枚通しやきりなど ( 缶やプラスチックに ケースの上の 鏡の面積が広いほど、 たくさんの光を 反射できるわ めんせき 温かい水って、 本当に上に のぼっていくの かしら・・・ ? 伊 0 0 か せんまいどう くふう ①ビールの空き缶の上部 と下部にきりであなをあ けます。あなは、ビニ ルホースを通せるくらい にドライバーで広げてお きます。 タンクづくり 集熱器とホースをつなぎ やすくするため、あなは りようたん 缶の両端にあけましよう ビニールホースを通し てみて、できるだけす きまがあかないよう に、ホースがっぷれな かくにん いように大きさを確認 します。 0 33

でんりよくしようひりよう 電力消費量 電気自動車 ( 。 p. 2 ~ 3 、 p. 20 、 p. 26 ) ( 。 p. 7 、 p. 15 、 p. 25 、 P27 ) 電力消費量はある時間内につかった電力の合計ですお 電気を動力に走る自動車です蓄電によってためている もに、 IW の電力を 1 時間つかった 1Wh ( ワット時 ) という単 電気をつかって走るもの、燃料電池をつかってつくりだし 位であらわすことができます電気製品は電気を流さな た電気で走るもの、車体の屋根に太陽電池をつけて発電 いと動かず、電気製品をつかった分だけ電力が必要にな させて走るもの、などがあります。まだまだ電気自動車の ります家庭でも社会でも、使用する電気製品の数が年 数は少ないですが、動力源にガソリンと電気を利用した ねんふえているのにあわせて、電力消費量もいちじるし ハイプリッドカーは、すでに広まりつつあります くふえています でんきにしゅうそう 電気ニ重層キャパシタ 燃料也 ( 。 p. 15 、 P25 ) 蓄電池ともちがう新しい蓄電技術です蓄電池は化学反 ( 紅 6 、 p. 15 、 p. 25 ) 水素などを燃料にして、電気をつくりだす装置です水素 応を利用して電気をためていますが、電気二重層キャパ でんし と空気中の酸素を反応させて、電気をつくります。太陽光 シタは、電気を電子のままたくわえられるため、蓄電池より もずっとすばやく、電気をためたり、送ったりすることがで 発電によって発電した電気をつかって、燃料になる水素 を水からとりだす、という研究もされており、蓄電とともに、 きます最近、今までとはくらべものにならないほど、たく 太陽光発電をささえていく技術になるでしよう。現在、化学 さんの電気をためられる「ナノゲート・キャパシタ」という高 性能の製品が開発され、注目を集めています 反応しやすいため危険な物質にもなってしまう水素を、 いかにつかいやすく、安全にためておくかが課題になってい 電気変換率 ます ( 。 p. 14 ~ 15 、 p. 24 ~ 25 ) 発電所 太陽電池の性能をあらわす言葉としてよくつかわれ、変 かんこうりつ 換効率ともいいます。太陽電池に当たった太陽光を、ど ( 。 p. 3 ~ 7 、 p. 11 、 p. 15 、 P24 ~ 25 ) エネルギーをつかって電気をつくりだす施設です。電気 れだけの割合で電気に変換できるのかを示すものです は発電所でつくられ、送電線を通って家庭や会社に送ら 変換率が高くなれば、それだけ太陽電池モジュールを置 れています。火力、原子力、水力など、現在のおもな発電 く面積も小さくなり、太陽光発電がおこないやすくなるの 方法は、二酸化炭素をだしたり、事故がおこると大きな被 です。このまま開発がすすんでいけば、将来、単結晶型 害がでてしまったり、もともとの自然環境を変えたりこわし シリコン太陽電池の変換率は 30 % くらいまで上がるだろ てしまうといった問題点をかかえています うと考えられています ひかりしよくばい 光触媒 電皮 ( p 19 ) ( 。 p 、 p. 11 、 p. 25 ) 触媒は、それ自身は変化しないで、ほかの物質の化学反 電気と磁気の振動によって、空間を伝わるエネルギーの 応の速度を速くしたりおそくしたりできる物質です光 波のことです。波の頂点から頂点までの長さによって、さ まざまな電磁波があります。太陽光も電磁波のひとつで が当たるときにだけ、この触媒作用をおこす物質のこと を光触媒といいます光触媒のひとつである酸化チタン す。紫外光よりも短い電磁波には、レントゲンをとるときに ゆうがいぶっしつぶんかい は、光が当たるときに、有害物質を分解するちからを持 つかわれる X 線があります。赤外光より長い電磁波に かっせいさんそ は、電波があります。電波もまた、波長のちがいでテレビ つ活性酸素という物質を水と酸素からっくりだすことがで につかわれたり、ラジオにつかわれたりします きます ねんりようでんち どうりよくげん かがくはん すいそ そうち さんそ さいきん きけんぶっしつ せいひん せ一三 わりあい そうでんせん めんせき しようらい しぜんかんきよう しんどう ちょうてん さんか 47