- 研究のきっかけ
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ぼくは最近エコに興味がある。中でも排気ガスをださないエコな電気に興味がある。
今年は小学校最後の年、ただ発電に挑戦するだけではなく、エコに着目していくつかの発電方法を比較研究したいと思った。
- 実験と結果
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発電方法はレモン電池、水力、風力、火力、燃料電池、太陽光の6種類とした。
レモン電池では、エコな発電の比較の前に、酸の種類、金属の組合せによる電圧の違いを比べる予選と、
ＬＥＤをつけるために必要なレモン電池の直列接続数の実験もすることにした。
レモン電池の予選の結果は銅×トタンの組み合わせの電圧が一番高く、３個の直列でＬＥＤが点灯した。
- ６種類の発電の実験装置は以下の通りである。
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- 各発電方法で、発電量(電圧×電流)に着目してエコの順位付けをした結果は以下の通りであった
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| 発電方法 |
水力 |
風力 |
火力 |
燃料電池 |
太陽光 |
ﾚﾓﾝ電池 |
| 電圧（Ｖ） |
1.9 |
0.0 |
0.7 |
1.7 |
1.7 |
1.7 |
| 電流（ｍＡ） |
2.5 |
0.0 |
0.0 |
0.7 |
0.4 |
0.1 |
| 電気の量（Ｖ×ｍＡ） |
4.75 |
0.0 |
0.0 |
1.19 |
0.68 |
0.17 |
| 電気の量の順位 |
１位 |
６位 |
５位 |
２位 |
３位 |
４位 |
- 各発電方法の考察
- レモン電池
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銅×銅の組み合わせでわずかだが電圧が出た。同じ金属で電圧は出ないはず。
これは、酸に浸っている+極と−極の面積が違っていたからではないか。
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レモン電池を直列につないで電圧を上げようとして図のように一つの容器の中に全ての電極をいれたが、電圧は変わらなかった。
これは、図の点線のような回路が出来てしまい、両端の電極のみで発電していたからだ。
- 水力発電
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水力発電で注目すべき点は他の発電では見られなかったＬＥＤの点滅だ。
大きな水滴がホースから出ており、固まりごとに水車に当たっていたので、発電機の回転が一定にならなかったからだ。
- 風力発電
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自然の風では発電機は回らなかった。あきらめたくない一心で管を使って息を吹き、風の力を集めて初めて発電した。
風力発電の難しさは３年生の時に経験したが、今回改めて思い知った。
- 燃料電池
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40分間も蓄電したのに、ＬＥＤが短時間しかつかなかったのは予想外だった。
水素と酸素が素早く結合してあっという間に化学反応が終わり、燃料切れになったからだと思う。
- 火力発電
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火力発電は、ぼくが考えるエコから一番かけ離れた発電方法だ。
火力を使うと二酸化炭素(排気ガス)をまき散らすし、発電した電気の量も少なかった。
蒸気が勢い良く出ているにも関わらず、蒸気を集めて羽に当てることができず苦労した。
火力発電にはボイラーという専用の装置が必要だと痛感した。
- 太陽電池
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半分は満足したが半分は不満な結果だった。
満足した点は、排気ガスが出ない事、光さえあれば永久に発電できることだ。
不満な点は、少しでも曇ると電流がゼロになり、ＬＥＤが消えてしまうことだ。
少しの太陽光でも発電できるように、太陽電池の改良が必要だと思う。
- まとめと結論
- 一番エコな発電方法を調べるのが本研究のテーマなので電気の量以外の項目でも評価 してみた。
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| 評価項目 |
水力 |
風力 |
火力 |
燃料電池 |
太陽光 |
ﾚﾓﾝ電池 |
| 電気の量(位) |
１ |
６ |
５ |
２ |
３ |
４ |
| 排気ガスゼロ |
○ |
○ |
× |
○ |
○ |
○ |
| 自然の力 |
○ |
○ |
× |
× |
○ |
× |
| 安定した発電 |
△ |
× |
× |
△ |
△ |
○ |
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ぼくの結論では、水力発電が一番エコな発電方法となった。
この結論については、家族内で色々と話し合った。家族三人、三者三様、色々な意見が出たし、
評価項目についても安定した発電を続ける時間の長さを追加したいという意見もあった。
このように、エコな発電方法を研究する時には、この表以外にも様々な観点があると知った。
今のぼくは電気が好きなので、今後も電気について考えていきたい。
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