小学生でもわかる!「太陽光発電(たいようこうはつでん)」

小学生でもわかる「太陽光発電」

はじめに

天気のいい日に外に出ると、太陽の光があたたかくてポカポカ気持ちいいですよね。

実は、あのまぶしく輝く太陽の光には、ものすごく大きなエネルギーが隠されています。そして人間の科学の力で、その光のパワーを「テレビやゲーム、エアコンを動かす電気」に変えてしまう技術があるのです。

それが、今回紹介する「太陽光発電」です!

近所の家の屋根や、学校の校舎の上、広い空き地に、青黒くてピカピカした四角い板がたくさん並んでいるのを見たことはありませんか?あれこそが、太陽の光をつかまえて電気を作る「ソーラーパネル(太陽光パネル)」なのです。

はると
はると

近所の屋根に四角い板がたくさん並んでるの、見たことあるぜ!太陽の光を浴びるだけでゲームを動かす電気ができちゃうなんて、魔法みたいですごいな!

ひまり
ひまり

ふふ、魔法じゃなくて科学の力なのよ、はると。太陽の光は地球上のどこにでも降り注ぐから、未来を支えるとても大切なエネルギーとして世界中で使われているの。

でも、どうして光に当たるだけで電気が生まれるのでしょうか?その不思議な仕組みと、すごいところ・ちょっぴり苦手なところを一緒に見ていきましょう!

太陽光発電ってどんな仕組み?

私たちが毎日使っている電気は、ふだんどのように作られているか知っていますか?

日本の電気の多くは、石炭や石油、天然ガスといった「燃料」を燃やし、その熱で大きなプロペラ(タービン)をグルグル回して作っています。これを「火力発電」と呼びます。

しかし、火力発電には困った問題が2つあります。 1つは、物を燃やすときに地球温暖化の原因になる「二酸化炭素(CO2)」が出てしまうこと。 もう1つは、石炭や石油を使い続けると、いつか地面の中から掘り尽くして無くなってしまうことです。

そこで大活躍するのが「太陽光発電」です!

太陽光発電は、燃料をいっさい燃やしません。太陽から届く光を、パネルを使って直接「電気」へと変えてしまいます。

物を燃やさないので、煙も出なければ二酸化炭素もゼロです。さらに、太陽はあと何十億年も輝き続けると言われているため、エネルギーが途中で無くなってしまう心配もありません。

はると
はると

火で燃やさないから煙も出ないし、空気も汚れなくて地球に超やさしいじゃん!お日さまはずっとピカピカ照らしてくれるから、いくら電気を使っても無くならないのも最高だな!

ひまり
ひまり

そうなの。太陽光のように、自然の力を利用して何度使っても無くならないエネルギーのことを「再生可能エネルギー」と呼ぶのよ。

太陽の光が地球に届き、そこからエネルギーが生まれていくイメージ。

どうやって光から電気を作るの?

太陽の光を浴びるだけで電気が生まれるなんて、いったいパネルの中で何が起きているのでしょうか?

その秘密は、ソーラーパネルの中にぎっしり敷き詰められている「半導体(シリコン)」という特別な素材にあります。

電気の正体は、目に見えないほど小さな粒である「電子」の流れです。半導体の中では、ふだん電子たちが仲良く手をつないでじっと眠っています。

そこに太陽の光が当たると、光のエネルギーに背中を押されて、電子たちが目を覚まして元気いっぱいに動き出します!

光から電気が生まれる流れを、3つのステップで見てみましょう。

STEP 1 お日さまの光がパネルに届く
空から届いた太陽の光が、屋根や地面に置かれた太陽光パネルの表面にピカッと降り注ぎます。
STEP 2 半導体の中で電子が目を覚ます
パネルの中の「シリコン半導体」に光の粒がぶつかると、じっとしていた電子たちがエネルギーをもらって飛び出します。
STEP 3 電子が一方向に流れて電気になる
飛び出した電子たちがパネルの回路を通って一方向へダッシュします。この電子の行列こそが「電気の流れ」なのです!

こうして作られた電気は、おうちの中にある変換器(パワーコンディショナ)を通って、テレビや冷蔵庫ですぐに使える電気に変身して届けられます。

はると
はると

光の粒がぶつかると、眠っていた電気の粒が飛び起きて走り出すのか!パネルの中は、電子たちの大運動会みたいになってるんだな!

ひまり
ひまり

わかりやすいたとえね、はると。パネルの表面にあるシリコンという物質が、光のエネルギーをきれいに受け止めて電気に変換してくれるのよ。

太陽光パネルの表面で光が電気(電子)に変わる様子を表現した親しみやすい説明図。

太陽光発電のすごいメリットとは?

世界中で太陽光発電がどんどん増やされているのは、たくさんの素晴らしいメリットがあるからです。

特に注目されている3つのポイントを見てみましょう。

💡 太陽光発電が誇る3つのすごいメリット
・ 地球温暖化を防ぐクリーンな電気: 発電するときに二酸化炭素(CO2)や有害なガスをまったく出しません。
・ 停電や地震などの災害時にも電気が使える: 電線が切れて街中が真っ暗になっても、太陽が出ていれば自分の家でスマホの充電や明かりが使えます。
・ 音が静かで屋根や壁に設置できる: 大きな機械やプロペラを回さないため、住宅街の屋根の上に置いてもまったく音がしません。

家の屋根にパネルを載せておけば、自分たちの家で使う電気を自分たちでまかなう「エネルギーの自給自足」ができるようになります。

余った電気は電力会社に買い取ってもらうこともできるため、おうちの電気代を節約できるのもうれしい特徴です。

はると
はると

地震や台風で停電になっても、屋根のパネルでお日さまから電気が作れたらすごく安心だな!音も静かだから、夜ぐっすり眠れるのもいいぜ!

ひまり
ひまり

そうね。自分のおうちで電気を作って使えるから、地球環境を助けるだけでなく、いざという時の強い味方にもなってくれるのよ。

クリーンなエネルギーで動く地球にやさしい未来の街。

太陽光発電の苦手なことって何?

とても優秀に見える太陽光発電ですが、実はちょっぴり「苦手なこと(課題)」もあります。

太陽光発電の得意なところと苦手なところを比べてみましょう。

太陽光発電が得意な昼間
・晴れた昼間はたっぷり大活躍!
・二酸化炭素を出さずに電気を作れる!
・余った電気をバッテリーにためられる!
太陽光発電が苦手な夜や雨の日
・夜やお日さまが出ない雨の日は発電ゼロ…
・電気を安定して作るのが難しい!
・広い土地や高価な蓄電池が必要になる!

太陽光発電の一番の弱点は、「お天気や時間帯に左右される」ことです。 太陽が出ていない夜や、分厚い雲に覆われた雨の日は、電気をほとんど作ることができません。

また、たくさんの電気を作ろうとすると広い土地が必要になり、山林の木を切り倒してパネルを敷き詰めたことで、かえって自然を壊してしまうという問題も起きています。

こうした弱点を乗り越えるために、昼間に作った電気をためておく大きなバッテリー(蓄電池)を使ったり、ビルの窓や壁に貼れる超薄型のペロブスカイト太陽電池といった新しい技術の研究が進められています。

はると
はると

夜は発電できないのか!俺、夜に宿題やゲームをすることが多いから、昼間の電気をバッテリーにしっかりためておく工夫が必要なんだな!

ひまり
ひまり

その通りよ、はると。太陽の光だけでなく、風力や水力などいろいろな発電方法と組み合わせたり、バッテリーを上手に使うことがこれからの大切なテーマなの。

雨が降る空の下で、電気が作れない太陽光パネルと、電気をためるバッテリー。

まとめ

太陽光発電は、お日さまのあたたかい光を科学の力で電気に変える、地球の未来を守るための素晴らしい技術です。

📝 太陽光発電のまとめノート
・ 太陽光発電は、太陽の光を直接「電気」に変えるクリーンな仕組み!
・ パネルの中の「半導体」に光が当たると、電子が目覚めて電気が流れる!
・ 煙や二酸化炭素(CO2)を出さないけれど、夜や雨の日は発電できない弱点もある!
・ 昼間に作った電気をバッテリー(蓄電池)にためて使う工夫が進んでいる!
🖍️ ✏️

最近では、軽くて曲げられる最新のパネルや、電気を長持ちさせる蓄電池がどんどん開発されています。

私たちが大人になるころには、もっと身近な乗り物や服、建物の壁など、あらゆる場所で太陽の光が電気を作っているかもしれません。

太陽の光という身近なエネルギーに関心を持ちながら、使っていない部屋の電気をこまめに消すなど、自分たちにできる省エネにもチャレンジしてみましょう!

はると
はると

お日さまのパワーで街中の電気が動く未来、すっげーワクワクするぜ!まずは使ってない部屋の電気を消して、地球にやさしい男を目指すぞ!

ひまり
ひまり

ふふ、はるとにしては良い心がけね。みんなで自然のエネルギーを上手に使って、美しい地球を未来へつないでいきましょう!

一軒家の屋根に設置された太陽光パネルに、暖かい太陽の光が降り注んでいる様子。
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