イントロ
エネルギー資源と発電
電気はつくられるのではなく、姿を変える
発電はエネルギーを無から生む操作ではありません。水の位置、燃料や原子核、太陽光、風などがもつエネルギーを、発電機や太陽電池によって電気エネルギーへ変換する過程です。
1 / 12 ブロック8%
上下にスクロールするかキーボードの上下キーを使うと、次の学習カードへ進めます。
定義
発電のエネルギー変換
- 教科書では
- 資源がもつエネルギーを、利用しやすい電気エネルギーへ変えることです。
- 言いかえると
- 水力・火力・原子力・風力では、最終的にタービンなどの回転を発電機へ伝える経路が代表的です。太陽光発電では、光のエネルギーを太陽電池で直接電気へ変換します。どの経路にも装置や周囲へ移るエネルギーがあります。
公式
変換効率
効率
η=E出E入
入力エネルギーのうち目的の出力エネルギーになった割合です。百分率ではη×100%とします。
- η変換効率。0以上1以下の比
- E入入力エネルギー
- E出目的の出力エネルギー
使うときのコツ
入力と出力を同じエネルギー単位にそろえます。出力以外のエネルギーが消滅したわけではありません。
解くコツ
入口のエネルギー、途中の変換装置、目的の出力、周囲へ移るエネルギーの順に追います。
比較
| 方式 | 主な変換経路 | 比較するときの観点 |
|---|---|---|
| 水力・風力 | 水や風の運動→回転→電気 | 地形・天候・調整可能性 |
| 火力・原子力 | 化学・原子核エネルギー→熱→回転→電気 | 燃料・排出物・廃棄物・安全確保 |
| 太陽光 | 光→電気 | 日射・設置場所・出力変動 |
方式水力・風力
- 主な変換経路
- 水や風の運動→回転→電気
- 比較するときの観点
- 地形・天候・調整可能性
方式火力・原子力
- 主な変換経路
- 化学・原子核エネルギー→熱→回転→電気
- 比較するときの観点
- 燃料・排出物・廃棄物・安全確保
方式太陽光
- 主な変換経路
- 光→電気
- 比較するときの観点
- 日射・設置場所・出力変動
方式を一つの数値だけで順位付けせず、供給の安定性、環境への影響、立地、資源、調整のしやすさなどを同じ軸で比べます。
手順
発電方式を比べる手順
- 1
入口となる資源とエネルギーの形を特定する
- 2
熱、運動、回転など途中の変換を矢印でつなぐ
- 3
目的の電気と、周囲へ移るエネルギーを分ける
- 4
供給・環境・立地・資源など複数の観点を同じ順で比べる
例
- 場面
- ある装置へ500 Jのエネルギーを入力し、目的の電気エネルギーとして200 Jを得た。変換効率を求める。
- 順に考えると
- η=E出/E入=200/500=0.40です。百分率では0.40×100%=40%です。残りの300 Jは消えたのではなく、装置や周囲の内部エネルギー、音など別の形へ移っています。
- ここが結論
- 変換効率は0.40、すなわち40%です。
注意
効率だけで最適な方式は決まらない
確認
効率の確認
Q1
入力800 Jから目的の電気エネルギー240 Jを得たとき、効率は何%ですか。
確認
比較の確認
Q1
発電方式の比較として最も適切なのはどれですか。
まとめ
まとめ
- 1
発電は資源のエネルギーを電気へ変換する
- 2
効率は目的出力/入力で求める
- 3
目的外のエネルギーも別の形へ移っている
- 4
方式は複数の評価軸と条件で比較する
次へ