【失敗】太陽熱発電

今回は実験の失敗談でも書いてみようかなと思います。
プロジェクトとしては「太陽熱発電でダイオードを光らせよう」でした。
太陽光を集めて水を沸騰させ、その蒸気の力でこの間買ったWind Flickerをまわしてダイオードを光らせようという考えでした。
そのために用意したものがこちら

お手製のミラー用部品。半径約89センチの円筒の一部です。
そこにアルミ箔を張ってみました。
部品としてはこんな感じ。


ブラックコーヒーの空き缶です。
黒い入れ物ということで採用しました。（特に銘柄にはこだわりませんでしたけど）
一応、キャップに穴を開けたものも用意して、圧力を高める必要があった場合に備えていました。
で、実験開始。
しかし、うまく光を集められませんでした。
一応、予想はしていたのですが、
・アルミ箔が完全に平らになっていない（しわがよっている）
　→光が乱反射してしまい、パワーが出ない。
・円筒面が、おそらく波打っている。その上、半径が長い。
　→光の集まりが悪いため、パワーが出ない。
事前に計算したところによると、
お手製のミラーは、投影した面積が37 x 7.5 cmで　
約280平方センチメートル　= 　0.028平方メートル
おおざっぱに太陽光が1kW（キロワット）/平方メートルだとすると、
1W（ワット） = 1 J（ジュール)/秒なので
1000 J/秒・平方メートル　1J = 0.24 cal（カロリー）なので、
約240cal/秒・平方メートル
よって、ミラーに最も効率よく太陽光を当てたとして、その熱は
240 x 0.028 = 6.7 cal/秒
1calの熱で水1mlの温度を1℃あげられるので、
今回、中に入れた水 5mlは1秒間に1.34℃温まるはずです。
最初水温が35℃でしたので、100℃になるためには65℃温度を上げねばならず、
ほぼ50秒ほどという予想でした。
しかし、これはミラーがもっとも効率よく働いた場合であり、また容器が受けた熱がすべて水に伝わったとした場合です。
実際には
・光がうまく集まらず、ロスが出た。
・容器に光を当てるためには太陽光に対してある程度ミラーを傾けなければならず、
　光を受ける面積が減った。
　太陽光に対して、45°の傾きだったとすると約70 %程度に減ります。
・容器が受けた熱の大部分が水に伝わらずに周囲の空気に逃げた。
ということが起こったと考えられます。
その結果、水温は40℃程度で頭打ちとなりました。
今回の試みは失敗でした。
が、上の３つの原因をなくせば、1分程度でお湯が沸くはずなのです。
実際に、”ソーラークッカー”といって、太陽光で調理する器具があるくらいですから。
実はすでに使えそうな装置を見つけているんですよ。
次こそ、お湯をがんがん沸かしたいなと思っています。