《電力》〈新エネルギー発電〉[H20:問5]各新エネルギー発電の得失や利用状況に関する論説問題

【問題】

【難易度】★★☆☆☆(やや易しい)

電気エネルギーの発生に関する記述として,誤っているのは次のうちどれか。

(1) 風力発電装置は風車発電機,支持物などで構成され,自然エネルギー利用の一形態として注目されているが,発電電力が風速の変動に左右されるという特徴を持つ。

(2) わが国は火山国でエネルギー源となる地熱が豊富であるが,地熱発電の商用発電所は稼働していない。

(3) 太陽電池の半導体材料として,主に単結晶シリコン,多結晶シリコン,アモルファスシリコンが用いられており,製造コスト低減や変換効率を高めるための研究が継続的に行われている。

(4) 燃料電池は振動や騒音が少ない,大気汚染の心配が少ない,熱の有効利用によりエネルギ一利用率を高められるなどの特長を持ち,分散形電源の一つとして注目されている。

(5) 日本はエネルギー資源の多くを海外に依存するので,石油,天然ガス,石炭,原子力,水力など多様なエネルギー源を発電に利用することがエネルギー安定供給の観点からも重要である。

【ワンポイント解説】

新エネルギー発電の特徴や利用状況に関する問題です。
新エネルギー発電自体は平成20年に比べるとだいぶ普及が進んでいるため,現在のエネルギー供給の状況と出題時の状況は少し異なることには注意して下さい。

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


出典:電験戦士教本「原子力・その他発電」 P.152
URL:https://denkenia-archives.stores.jp/

【解答】

解答:(2)
(1)正しい
ワンポイント解説「2.風力発電の特徴」の通り,風力発電は,発電機,支持物等で構成され,自然エネルギーの一形態として実用化されていますが,発電電力が風速に左右されるという特徴があります。

(2)誤り
問題文の通り,日本は火山国でエネルギー源となる地熱が豊富であり,東北と九州を中心に地熱発電の商用発電所も運転しています。

(3)正しい
問題文の通り,太陽電池の半導体材料として,主に単結晶シリコン,多結晶シリコン,アモルファスシリコンが用いられており,製造コスト低減や変換効率を高めるための研究が継続的に行われ,出題時の平成20年に比べると現在(令和6年)は大きく製造コストは低減しました。

(4)正しい
ワンポイント解説「4.燃料電池発電の特徴」の通り,燃料電池は振動や騒音が少ない,大気汚染の心配が少ない,熱の有効利用によりエネルギ一利用率を高められるなどの特長があり,分散形電源の一つとして注目されています。

(5)正しい
問題文の通り,日本はエネルギー資源の多くを海外に依存するので,石油,天然ガス,石炭,原子力,水力,近年では自然エネルギーも含め,多様なエネルギー源を発電に利用することがエネルギー安定供給の観点からも重要となります。