自然エネルギーの正しい使い方

究極のローテク、太陽熱温水器の効果絶大

　太陽熱温水器を考案してみました。実験はしていませんが。下左図は太陽熱温水器の設計図です。下右図は設置のための配管図です。ガラスで光を通し、黒塗り容器で吸熱して、発泡スチロールで断熱する。「溜まり水はぬるくなるの法則」を、究極のローテクを使って、効率アップを図っています。

　特許取れるかどうかビミョーですが、基本的にこんなものでかなりの省エネが出来るはずです。照明をこまめに消すより、省エネＴＶに買い換えるより、効果絶大でしょう。
　では、実際に計算してみましょう。

☆　水の温度を 1 ℃上げるのに必要なエネルギーを使って、同量の水を何ｍ持ち上げられるでしょうか？
　　(1)　43cm　　　(2)　4.3ｍ　　　(3)　43ｍ　　　(4)　430ｍ

《解答》
水の量を 1 ℓ として計算してみましょう。
Ｅ＝ｍｃｔ　より、（Ｅ : エネルギー（cal）、ｍ : 質量（ｇ）、ｃ : 比熱（水では 1）、ｔ : 温度変化（℃））
必要なエネルギーは、Ｅ＝1000×1×1＝1000cal （カロリー）。
1cal＝4.2Ｊ （ジュール） だから、これは 4200Ｊとなります。
次に、Ｅ＝ｍｇｈ　を使うと、　4200＝1×9.8×ｈ　より　ｈ＝430
（Ｅ : エネルギー（Ｊ）、ｍ : 質量（ｋｇ）、ｇ : 重力加速度（9.8）、ｈ : 移動距離（ｍ））
以上から、答えは (4) の 430ｍ になります。

《解説》
　熱の持つエネルギーの「量」が非常に大きいことが、実感していただけるでしょうか。電気を使う場合、水を 1 ℃暖めるのと、水を 430ｍ持ち上げるのとが、消費電力が同じだということです。

☆　10℃の水の温度を 40℃に暖めるのに必要なエネルギー量を a とし、同量の水を地面から屋根の高さまで4.3ｍ持ち上げるのに必要なエネルギー量を b とします。a : b を求めなさい。

《解答》
はじめの問題で、２つのエネルギー量は 1 : 1 。
それと比べると、a が 30 倍、b が 100 分の 1 になっているから、都合 a : b＝3000 : 1 になります。

《解説》
　4.3ｍという高さは、２階建ての家の屋根の高さとほぼ同じです。
　だから、太陽熱温水器はものすごく環境にやさしいんです。電気で水を暖めるのに比べて、3000 分の 1 の消費電力で済むのですから。

☆　電気を使えば冷たい水を暖めることができますが、逆にお湯を使って電気を起こすことができるでしょうか。
　　　　　(1)　できる　　　　(2)　できない

《解答》
生活で使う数十℃のお湯では、それはムリです。
発電するためには数百℃の水蒸気にまで加熱する必要があります。
その場合、加熱と冷却（熱エネルギーを放出する）を繰り返すために、熱効率は大きく下がります。

《解説》
　エネルギーには量だけでなく、「質」という観点もあります。いわば電気は高級なエネルギーで、熱は低級なエネルギーということです。（詳しくは こちら を参照）

《まとめ》
　上で見たように、太陽熱温水器の効果は絶大です。その理由は、太陽の熱を「熱のまま」利用していることにあります。けれどもそれを使って「発電」しようとすると、その有用性は失われることになるでしょう。

柴刈りの極意

　「むかしむかし、おじいさんは、山へ柴刈りに・・・」
　柴は「木の小枝」で、柴刈りは要するに「薪拾い」です。（ 「芝刈り」ではありませんよ。）
　柴（薪）のエネルギーのもとは、太陽です。ですから、柴は「再生可能なエネルギー」といえます。今風に言うと「バイオ・マス」ですね。ところで、おじいさんは、何のために柴を刈ったのでしょうか。
　おじいさんは、それで電気を起こそうとか、車を走らせようと考えていたわけではないでしょうね。柴で発電したり、物を動かしたりすることは、理論上は可能です。けれども、現実的ではありません。柴はエネルギー密度が小さいので、エネルギーの「量」を確保するには、大量の柴が必要になります。また、柴はエネルギーの「質が低い」ので、「質の高い」エネルギーに変換すると「量」がさらに減ります。２重のマイナス効果で、大量の柴から、ほんのちょっとの電気や運動量しか得られないことになります。
　おじいさんが柴を刈った目的は、きっと煮炊き、あるいは暖をとるためでしょう。つまり、熱源です。
　ところで、現代人にとっての熱源は、石油・ガスなどの化石燃料（電気も、元をたどれば化石燃料）です。エネルギーの「質」の観点から見ると、これは非常にもったいない使い方だと言わざるをえません。せっかくの「質の高い」エネルギーを、質をガクンと落として使うわけですから。
　特に、電気を熱源として使うのは、贅沢の極みです。発電中に大量の熱を放出して、ようやく手にしたピュアな電気を、再び熱に変えようというのですから。
　ちょっと考えてみてください。

　　　◇　バイオ・マスで化石燃料の代替品を作り、
　　　　　バイオ・マス燃料を熱源として使う。
　　　◇　バイオ・マス燃料を熱源以外の用途に使い、
　　　　　化石燃料を熱源として使う。
　　　◇　植物を直接燃やして、その熱を利用する。
　　　　　（化石燃料は他の用途に使う。）

　そのうち、エネルギー効率が最も良いのはどれですか？　植物を消費する量が最も少ないのはどれですか？　大気中の CO2 を最も減らすのはどれですか？　最も環境にやさしいのはどれですか？
　次の中で、植物資源を最も多く消費する人は誰ですか？

　　　◇　柴刈りのおじいさん
　　　◇　化石燃料を使う現代人
　　　◇　バイオ・マス技術を使う未来人

ミャンマーの小型水力発電

　ミャンマーの小型水力発電と植物燃料について、こちら（↓）をご覧ください。

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〜 エネルギーのそもそも論 〜　
▷ 技術が越えられない２つの物理法則
▷ 現代文明は「石油文明」である　　
▷ 自然エネルギーの正しい使い方