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。
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学習モード
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定義
- とは、が総量を保ちながら別の形へ移り変わることです。
- 同じ考え方で
- 発電では自然の資源がもつエネルギーを、装置を通して利用しやすいへ変えます。
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 | ・は→回転→電気 | 地形・天候・調整可能性 |
| 火力・原子力 | ・は→回転→電気 | 燃料・排出物・廃棄物・安全確保 |
| 太陽光 | は光→電気 | 日射・設置場所・出力変動 |
方式水力・風力
- 主な変換経路
- ・は→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
- ・は→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
- は光→電気
- 比較するときの観点
- 日射・設置場所・出力変動
を回す方式と、光から直接変換する方式を区別し、複数の条件で比較します。
手順
発電方式を比べる手順
- 1
と入口のエネルギーの形を特定する
- 2
や熱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
ではが熱へ移ることを確認する
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
資源のエネルギーを電気へ変換します
- 2
は目的出力を入力で割った割合です
- 3
目的外のエネルギーも別の形へ移っています
- 4
方式は複数の評価軸と条件で比較します
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