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。上左図は太陽熱温水器の設計図です。上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。

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☆　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。

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☆　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。

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☆　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）

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《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。