ペットボトルで風力発電機をつくろう！身近な材料で「電気」のひみつを探る自由研究

風が吹くと風車が回る。その風車の力で電気が作られる……。ニュースやテレビで「風力発電」という言葉を聞いたことはありますか？大きな風車がダイナミックに回っているのを見ると、「どうやってあれで電気ができるんだろう？」って不思議に思いますよね。

この自由研究では、なんと身近なペットボトルを使って、自分だけの小さな風力発電機を作ってみます！ ペットボトルやストロー、割り箸といった簡単な材料で、風の力で実際にLEDライトが光る仕組みを体験できます。

「ものづくり」を通して、風のエネルギーが電気に変わる「発電のひみつ」を探ってみましょう。意外な発見や、ちょっとした工夫で発電量がアップする面白さにきっと夢中になりますよ！

STEP1：風力発電機ってどういう仕組み？原理を理解しよう！

ものづくりを始める前に、まずは風力発電の基本的な仕組みを理解しておきましょう。難しい言葉は使いません。

風力発電機には、大きく分けて次の3つの大切な部分があります。

羽根（ブレード）：風を受けて回る部分。飛行機のプロペラや扇風機の羽根をイメージするとわかりやすいですね。
軸（シャフト）：羽根の回転を伝える棒の部分。
発電機（ジェネレーター）：軸の回転する力を電気に変える機械。自転車のライトを点ける「ダイナモ」もこれと同じ仕組みです。

簡単に言うと、「風が羽根を回し、その回転が軸を通して発電機に伝わり、発電機がその回転を電気に変える」という流れで電気が作られます。

今回の自由研究では、特にこの「羽根」の部分をペットボトルで工夫してみましょう。どんな羽根の形や向きが、風を効率よく捉えてたくさん回るのか、実験しながら探求できますよ！

STEP2：材料を準備しよう！

さあ、実際に風力発電機を作るための材料を集めましょう。ほとんど100円ショップや家庭にあるもので大丈夫です。

【用意するもの】

ペットボトル（500ml～2L程度の丸いもの）：2本
- できれば胴体が筒状で、凹凸が少ないものが加工しやすいです。
ストロー（太めがおすすめ）：1～2本
- タピオカ用などの太いストローだと、安定しやすいです。
割り箸：2～3膳
LEDライト（赤、黄、緑など何色でも）：1個
- 電子部品店や100円ショップの電子工作コーナーで手に入ります。
小型モーター（直流モーター、マブチモーターなど）：1個
- おもちゃのモーターや、電子工作用のものが使えます。「手で回すとLEDが光る」タイプのモーターを選ぶのがポイント！ もし手に入りにくい場合は、小型のプロペラ付きモーター（プロペラを外して使う）でも試せます。
コード付きクリップ（リード線）：2本（または銅線など）
- モーターとLEDをつなぐためのもの。
カッターナイフまたはハサミ（※刃物を使うときは大人と一緒に！）
セロハンテープ、ビニールテープ
接着剤（木工用ボンドやグルーガンが便利）
キリまたはドライバー（穴あけ用）
定規、油性ペン

STEP3：風力発電機を作ってみよう！

ここからが本番！手順に沿って、オリジナルの風力発電機を組み立てていきましょう。

ペットボトルで羽根（ブレード）を作ろう！
- 1本のペットボトルの胴体を、縦に6〜8等分に切り込みを入れます。均等になるように定規で線を引くとやりやすいです。
- 切り込みを入れた部分を外側に広げて、風を受ける羽根の形を作ります。扇風機の羽根のように少しカーブさせると、より風を捉えやすくなります。
- もう1本のペットボトルは、台座として使います。底から10cmくらいのところで水平にカットし、中にモーターを固定できるようにします。
軸とモーターをセットしよう！
- 割り箸を数本束ねて（またはストローを何本か重ねて）、頑丈な軸を作ります。この軸の片側に、先ほど作った羽根の中心をテープや接着剤でしっかりと固定します。
- 羽根のついた軸のもう片方の端を、モーターの軸（回転する部分）にしっかりと差し込み、固定します。ここが緩いと力が伝わりません。
台座と発電機（モーター）を固定しよう！
- 残りのペットボトルで作った台座の底の中央に、キリなどで軸が通るくらいの穴を開けます。
- 台座の内部にモーターを固定します。安定させるために、割り箸や厚紙で補強したり、接着剤でしっかり固定したりしましょう。モーターの軸が台座の穴から上に向かってまっすぐ出るようにします。
LEDライトを接続しよう！
- 小型モーターには2本の端子（足）が出ているはずです。
- コード付きクリップを使って、モーターの端子とLEDライトの2本の足をそれぞれつなぎます。LEDライトにはプラスとマイナスがあるので、もし光らなければ逆につなぎ直してみてください。
  - ポイント: LEDは小さい電流でも光りやすいので、発電機として使うモーターのテストに最適です。

STEP4：風を当てて発電量をチェック！実験と考察

さあ、いよいよ作った風力発電機を回してみましょう！

風を当ててみよう！
- ドライヤーの風を当ててみる。
- 扇風機の風を当ててみる。
- 外に出て、自然の風に当ててみる。
観察してみよう！
- LEDライトは光りますか？
- 羽根は勢いよく回っていますか？
- 風の強さや当て方を変えると、光り方はどう変わりますか？
改良してみよう！
- 羽根の数を変えてみる：4枚、6枚、8枚と数を変えるとどうなる？
- 羽根の角度を変えてみる：もっと風を効率よく捉える角度は？
- 羽根の形を変えてみる：もっと流線型にするとどうなる？
- モーターを変えてみる：抵抗の少ないモーターや、発電しやすいモーターに変えると？
- 軸の摩擦を減らす工夫：ストローの間に小さいビーズを入れてみるなど。