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連載 水耕栽培 エアーポンプを直接太陽電池につなぐと

太陽電池の特性
通常の電池の場合は、出力をショートすると、電池の内部抵抗で制限される範囲で多大な電流が流れ電池の発熱、発火などの事故の原因となります。しかし太陽電池の場合は、出力をショートしても、太陽電池のPN接合面で光を受けて正孔と電子に分離し外部に取り出された電流が元に戻り正孔が電子で埋められるだけで支障はありません。

また、電池面に光が当たらないと太陽電池と名前には電池がついていますが、出力が得られません。本来は太陽光を受けて発電する太陽光発電器です。
 その出力特性も、普通の電池や、発電機と異なり次のようになります。

suikou120010.jpg

出力をショート(短絡)したときに最大の電流が流れ、出力を開放したときに最大電圧を示します。電気が行う仕事の量はW=電流×電圧で示されます。
出力開放時は電流がゼロ、出力短絡時は電圧がゼロで共に仕事量は0Wとなります。上記の太陽電池の出力特性曲線状で電流×電圧の値が最大になる動作点が最大出力動作点となります。太陽電池から効率よく電力を取り出すためには、この最大出力動作点に出力を取り出すように制御する必要があります。
また、太陽光の強さによって取り出せる電流、電圧の値も大きく変動するため、多くの場合安定に出力を駆動するためにはバッテリなどと組み合わせて使用します。

9Wの太陽電池をそのままエアーポンプに接続しても起動しなかった
乾電池駆動のエアーポンプを9Wの太陽電池の出力をそのまま接続しても、一瞬動くのですが止まってしまいます。このエアーポンプは、ダイヤフラムをクランクで駆動しています。十分な太陽光を当てた状態で、太陽電池の出力をモータに接続するとクランクは一瞬動きますが、クランクの上死点で止まってしまいます。指で回してやると以後、力強く大きな音をたてて動き出します。
太陽電池の出力に1000μFくらいのコンデンサを入れておくと、エアーポンプを接続したときコンデンサにチャージされた電力の助力もありエアーポンプは手で回さなくても回転を始めます。ファンなどでは問題ないのですが、エアーポンプを使うときは、少し工夫が必要です。

イチゴの水耕栽培
 トマトの季節が過ぎましたので、イチゴの水耕栽培を試してみました。トマトと同じエアーポンプで水気耕栽培を始めました。4株の内2株の根が傷み枯れてしまいました。1株は枯れてはいませんが元気がありません。1株は新しい芽が青々としていますので、引き続き様子をみます。

 


suikou120020.jpg水耕栽培には、いつも根が培養液に浸かっている水気耕栽培のほかに、循環ポンプで必要なときに培養液を循環させ、それ以外は根が空気にさらされる仕組みもあり、電子工作でこれから少し工夫していきます。

神崎康宏

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蘇剣飛(ソ ケン ヒ)
2007-11-16
深せん市阿蘇科技有限公司
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