この問題を解くためには、キリヒホッフの法則の 1 つ
「回路中の、任意のひとまわりの閉じた経路について 起電力の和=電圧降下の和」
を利用します。また、電池には内部抵抗を r があるので、ここでの電圧降下を考えなくてはなりません。B から始まり、右回り(下の電池を通り)で A を通過して(上の電池を通り)B に戻る経路を考えます。電池の起電力を E 、回路に流れる電流を I 、内部抵抗を rとします。
起電力の和 = - E + E + E = E
最初の起電力は電流の流れる方向に電位が下がっているので、-の符号がついています。
電圧降下の和 = Ir + Ir + Ir = 3 Ir
電圧降下は、電流の向きに関係なく符号は同じなので、足し算になります。
これから、E = 3 Ir となり E/3 = Ir が得られます。
AB 間の電圧は、AB 間の起電力と電圧降下の和となるので、A から B を見ると、
2E -2 Ir = 2E -2E/3 =4E/3 = 2V
と求めることができます。
よって解答は ③の 2V です。
注意
このように、異なった電圧の電池を並列つなぎにすると、電池の中を本来流れる向きと
反対の電流が流れます。反対の電流が流れると気体が発生して破裂することがあるので危
険です。この問題は、あくまでもキリヒホッフの法則を理解するためのものですので、電
池のこのような配線は行わないようにして下さい。
同じ電池でも、使用状況や個別の状況で電圧が異なることがあるので、小学校の教科書
には載っていますが、たとえ同じ電池でも、並列つなぎで使用することは避けましょう。
*1) 2016年11月29日〜12月1日に幕張で開催された「第57回電池討論会」における発表「NASCN電解液添加によるAl空気一次電池負極の放電特性改善」より。
*2) Md. Arafat Rahman et.al,"High Energy Density Metal-Air Batteries: A Review" Journal of The Electrochemical Society, 160(10) A1759-A1771(2013) に掲載された数値に基づき、本誌が作成
*1) 米Alcoaはアルミニウム製造業として120年以上の歴史があり、世界第3位の規模の企業。アルミニウム精錬法を開発したCharles Martin Hallが設立した。自動車産業とのかかわりも大きい。同社が開発したアルミニウム溶接技術(Alcoa 951)は自動車会社がアルミニウム材料の大量採用に向かった1つの要因だと主張する。
同社のCEOであるRoger Van Boxtel氏はビデオメッセージの中で「風車が1時間発電すると、電車はユトレヒトから(直線距離で約160km離れた)フローニンゲンまで走行できる。オランダは何世紀も風力を利用しており、風車の力を自ら示したい」と発言。自ら風車にくくりつけられて一回転するパフォーマンスを見せた(図1、図2)。
*3) EnecoはNSに1.2TWh、その他の鉄道事業者に0.2TWhに風力発電由来の電力を供給するとしていた。その他の鉄道事業者とは、VIVENS(Verenigd Inkoop en Verbruik van Energie op het Nederlandse Spoorwegnet、オランダ鉄道ネットワークにおけるエネルギー調達と消費連合)に加盟する4つの旅客輸送会社と11の貨物輸送会社、2つの鉄道保守関連会社。NSもVIVENSに加盟している。
ここにベルギーが加わる。同国の風力発電は急速に成長しているからだ。ベルギーAssociation pour la Promotin des Energies Renouvelables(APERe)によれば、2015年には全世帯の消費電力のうち、34%に相当する電力を風力発電でまかなったほどだ(総消費電力の7.4%)。既に182基の洋上風力発電機が運転を開始しており、年間2475テラワット時(TWh)の電力を生み出した。
*1) 政府系の地域送電会社Tantransco(Tamil Nadu Transmission)の40万ボルト送電ラインと接続した。
*2) 複数段階の計画により、完成後に規模を拡大した太陽光発電所を含めた場合、最も出力が大きいのは中国青海省海南チベット族自治州貴南県に位置する龍羊峡ダム太陽光発電所(Longyangxia Dam Solar Park)だ。第一期の出力320MWと2015年末に完成した第二期の出力530MWを合計すると850MWとなる。黄河。にかかる水力発電ダムから得た電力と、太陽光発電から得た電力を組み合わせて出力の安定性を高めるという特徴がある。
このような州政府の計画に複数の企業が追従している。例えばAdani Green Energyを擁するAdani Groupだ。Adani Groupは2015年6月、今回の太陽光発電所についてタミルナードゥ州と契約を締結、同時に今後の計画を発表している。2022年までに10GWの太陽光発電所を完成させることが目標だ。
計画発表時には、インド国内で最も太陽光発電に積極的なインド北西部のラジャスターン州内での事業計画も明らかにした。同州と折半出資で合弁企業Adani Renewable Energy Park Rajasthanを形成、合計5GWの太陽光発電所を立ち上げる。