《電力》〈新エネルギー発電〉[R4下:問5]各新エネルギー発電の得失に関する論説問題

Contents

1 【問題】
2 【ワンポイント解説】
3 【解答】

【問題】

【難易度】★★☆☆☆（やや易しい）

各種発電に関する記述として，誤っているものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。

(1)　太陽光発電は，太陽電池によって直流の電力を発生させる。需要地点で発電が可能，発生電力の変動が大きい，などの特徴がある。

(2)　地熱発電は，地下から取り出した蒸気又は熱水の気化で発生させた蒸気によってタービンを回転させる発電方式である。発電に適した地熱資源を見つけるために，適地調査に多額の費用と長い期間がかかる。

(3)　バイオマス発電は，植物などの有機物から得られる燃料を利用した発電方式である。さとうきびから得られるエタノールや，家畜の糞から得られるメタンガスなどが燃料として用いられている。

(4)　風力発電は，風のエネルギーによって風車で発電機を駆動し発電を行う。プロペラ型風車は羽根の角度により回転速度の制御が可能である。設定値を超える強風時には羽根の面を風向きに平行になるように制御し，ブレーキ装置によって風車を停止させる。

(5)　燃料電池発電は，水素と酸素との化学反応を利用して直流の電力を発生させる。発電に伴って発生する熱を給湯などに利用できるが，発電時の振動や騒音が大きい。

【ワンポイント解説】

各新エネルギー発電の特徴に関する問題です。
新エネルギー発電は太陽光，風力を中心として近年電源構成に対する割合が上昇してきており，今後も上昇していく予定ですが，それぞれメリットとデメリットがあるため，課題点も多いというのが現状となります。

1.太陽光発電の特徴
太陽光のエネルギーが\( \ \mathrm {pn} \ \)接合した半導体の空乏層に照射することにより直流の電力を得ることができ，以下のような特徴があります。
・太陽光を使用するため，エネルギーが無尽蔵
・発電に伴う排ガスや廃棄物がないため，環境負荷が低い
・半導体の特性を利用しているため，長寿命である
・回転体を有しないため，騒音が少ない
・比較的軽量である
・可動部が少ないため，保守が容易
・出力が天候や気象に左右される
・変換効率が悪く，エネルギー密度が低い
・出力が直流であるため，系統連系の際にはパワーコンディショナが必要

出典：電験戦士教本「原子力・その他発電」　P.67
ＵＲＬ：https://denkenia-archives.stores.jp/

2.風力発電の特徴
風の運動エネルギーを風車で回転エネルギーにし，発電機で発電します。以下のような特徴があります。
・自然の風を発電に用いるため，エネルギーが無尽蔵
・発電に伴う排ガスや廃棄物がないため，環境負荷が低い
・新エネルギー発電の中では比較的変換効率が高い
・構造が簡単で比較的安価
・維持管理は比較的容易である
・出力が風速に左右される
・エネルギー密度が低い
・安定的に風が吹く場所が必要で，立地に制約がある
・低周波騒音対策や景観への配慮が必要

出典：電験戦士教本「原子力・その他発電」　P.97
ＵＲＬ：https://denkenia-archives.stores.jp/

3.地熱発電の特徴
地熱貯留層から蒸気もしくは熱水を取り出し，そのエネルギーを利用してタービンを回す発電方式で，以下のような特徴があります。
・安定的に蒸気を取り出すことができるので，太陽光や風力と比較して安定的に運転が可能
・化石燃料を使用する汽力発電と比較して大気汚染がほとんどない
・蒸気が低温・低圧であるため，熱効率が低い
・天然蒸気であるため，腐食対策が必要
・建設に伴う適地調査に多額の費用がかかる

出典：電験戦士教本「原子力・その他発電」　P.116
ＵＲＬ：https://denkenia-archives.stores.jp/

4.燃料電池発電の特徴
水素と酸素の化学反応を利用して直流の電力を得る発電方式で，以下のような特徴があります。
・エネルギー変換効率が良く，排熱利用により熱効率も大幅に上昇する
・発電時の騒音や振動が少ない
・燃料の水素の調達に課題がある
・出力が直流であるため，系統連系の際には交流に変換が必要
・スケールメリットがほとんどなく，コスト面で不利

出典：電験戦士教本「原子力・その他発電」　P.144
ＵＲＬ：https://denkenia-archives.stores.jp/

5.バイオマス発電の特徴
化石燃料の代わりに木材や家畜の糞尿によるメタンガス等を利用した発電方式で，以下のような特徴があります。
・発電時に発生する二酸化炭素を光合成で吸収するので二酸化炭素の排出が実質ゼロ（カーボンニュートラル）
・廃棄物を有効活用することで，循環型社会を形成できる
・固体，液体，気体と多種多様な燃料があり，加工や転換も可能
・燃料の確保に課題がある
・燃料の発熱量が低く，質も均一でない
・燃料の収集や運搬にコストがかかる
・燃料が製紙業や肥料等，他業種と競合する
・燃料によっては臭気の問題がある