えっ、電気を作るしくみは同じなの？
えっ、電気を作るしくみは同じなの？
電気は私たちの日々の生活を支える大切なエネルギーです。家庭、学校、会社、商店、工場などで使われている電気はどうやって作られているのでしょうか？ 2014(平成26)年10月末現在、青森県内には大小合わせて72の発電施設(水力24、風力29、太陽光16、火力2、原子力1)があります。それぞれの発電のしくみをさぐってみましょう。(※発電施設の数字は青森県調べによる)
火力発電も、原子力発電も、水力発電も、風力発電も、
基本的には自転車のライトをつけるしくみと同じです。
発電機のしくみは「コイル」と「磁石」が基本となっています。導線を糸巻きのように巻いたコイルの近くで磁石を回すと電気が発生します。磁石の周りには磁力が働いていて、磁力はN極からS極に向かっています。この磁力を横切るようにコイルを動かすと、コイルの導線に電気が流れます。発電所にある発電機は、それぞれの材料を使ってタービンを回し、発電機を動かしているのです。自転車の発電機(ダイナモ)は自転車の車輪の回転で磁石を回して電気を作り、ライトを点けます。
やってみよう！考えよう！資源エネルギー」より引用
火力発電のしくみ
火力発電は石油や石炭、天然ガスなどの化石燃料を燃やしてお湯を沸かし、その蒸気の力でタービンを回転させて発電します。つまり、やかんでお湯を沸かすときに発生する湯気の力で羽根車を回すようなものです。
～先生のためのエネルギー読本～(小学校版)」より引用
八戸火力発電所は東北電力初の火力発電所として1958(昭和33)年に運転を開始しました。2011(平成23)年3月に発生した東日本大震災で、太平洋側の火力発電所は甚大な被害を受けました。現在、主に運転されている5号機は震災後の供給力確保のために、2012(平成24)年7月、シンプルサイクル方式(燃料：軽油、出力27.4万キロワット)のガスタービン発電で運転開始。その後、環境負荷を低減するために、2014(平成26)年8月からガスタービンと蒸気タービンを組み合わせたコンバインドサイクル方式(燃料：軽油)で発電を始めました。この発電方法だと同じ量の燃料で通常の火力発電より多くの電力を作ることができ、出力は39.4万キロワットに増加。発電電力量あたりの二酸化炭素の排出量も少なくなりました。
さらなる環境負荷の低減と経済性の向上を図るため、今年7月に燃料を軽油から天然ガス(LNG)へ燃料を転換。これにより出力は39.4万キロワットから41.6万キロワットに上昇し、二酸化炭素の排出量もより削減されることになりました。 (※八戸火力発電所では石炭燃料を現在使用していません。)
火力発電の長所と短所
原子力発電のしくみ
原子力発電も火力発電と同じように水を熱して蒸気を作り、その蒸気の力でタービンを回転させて発電します。原子力発電ではウランを燃料に使い、核分裂というしくみを利用しています。ウランが核分裂するとき、とても大きなエネルギーが発生します。たとえば1グラムのウランが核分裂すると、ドラム缶10本分以上の石油を燃やしたときと同じくらいのエネルギーが発生します。そのエネルギーを利用して火を燃やさずに蒸気を作ることができます。
東通原子力発電所は2005(平成17)年12月に運転を開始した青森県初の原子力発電所です(現在は停止中)。
～先生のためのエネルギー読本～(小学校版)」より引用
原子力発電の長所と短所
水力発電のしくみ
水力発電は水が高いところから低いところに落ちる力を利用して水車を回転させ、水車に直結した発電機で電気を作ります。そのため、水量が多いほど、落差が大きいほど発電量が多くなります。浅瀬石川発電所のように大規模なダムを建設できる場所はほとんど開発されており、新しい水力発電所は作られにくくなっています。最近は河川の小さな落差を利用した中小水力発電が注目されています。
～先生のためのエネルギー読本～(小学校版)」より引用
水力発電の長所と短所
風力発電のしくみ
風力発電は風の力で大きな風車を回し、発電機を回転させて電気を作ります。風力発電は大きな風車と発電機の入ったナセル、それらを支えるタワー、発電した電気を外部に送る変圧器によって構成されています。大型の風力発電機の中には風車の翼の直径が100メートルを超え、タワーの高さと合わせると180メートル以上になる巨大なものもあります。
～先生のためのエネルギー読本～(小学校版)」より引用
県内にはむつ小川原ウインドファームをはじめ、巨大な風車群の風力発電所が点在しています。1992年、竜飛に日本初のウインドファーム(現在は廃止され、ほとんどの風車は撤去)、2008年5月、世界初の大容量蓄電池を併設したスマートグリット型の風力発電所・六ケ所村二又風力発電所が運転を開始した青森県は風力発電の先進地として、日本一の風力発電総設備容量(※)を誇っています (※設置基数は北海道が一位。数字は2014(平成26)年３月末現在、NEDO調べによる)。
| 県名 | 総設備容量(kW) | 設置基数(基) |
| 北海道 | 316,361 | 289 |
| 青森県 | 333,763 | 214 |
| 鹿児島県 | 217,815 | 138 |
| 秋田県 | 152,329 | 120 |
| 静岡県 | 144,110 | 85 |
| 福島県 | 146,185 | 82 |
| 長崎県 | 108,360 | 77 |
| 石川県 | 120,620 | 73 |
風力発電の長所と短所
太陽光発電のしくみ
太陽光発電は太陽電池によって光のエネルギーを変換して電気を作ります。太陽電池は、発電のために性質が違うn型シリコンとp型シリコンの2つのシリコン半導体を重ねて使用しています。太陽電池に光が当たるとプラスとマイナスの電気を持った粒子が生まれます。プラスの電気はp型シリコンに、マイナスの電気はn型シリコンに集まり、その結果、電極に電球などをつなぐと電気が流れます。これが太陽光発電です。発電効率を高めるため、太陽電池の表面には太陽光の反射を防ぐ反射防止膜がコートされています。
ささえているあおもり県の電気」より引用
雪の多い青森県は太陽光発電は向かないと思われがちですが、太平洋側はほかの東北各県に比べて日射に恵まれ、太陽光発電にふさわしい地域とされています。八戸太陽光発電所はそうした自然環境を踏まえて2011(平成23)年12月に運転を開始しました。
太陽光発電の長所と短所
それぞれの発電をバランスよく
発電方法の特徴を生かして、水力、火力、原子力、太陽光や風力などさまざまな電源をバランスよく組み合わせるのが、エネルギー・ミックスです。化石燃料に乏しい日本は、経済性・安全性・環境問題などを考え、石油・石炭・天然ガスなどの火力、水力、原子力を中心に、さまざまな発電方法を効率よく組み合わせてきました。
2015年6月、政府は2030年度の望ましいエネルギー・ミックス案を打ち出しました。原子力20～22%、石炭火力26%、天然ガス火力27%、石油火力3%、水力、風力、太陽光などの再生可能エネルギー22～24%という割合です。地球環境にやさしく、安全で経済的に電気を安定供給するためにはどうしたらよいかを考える一方、私たちが日々の節電につとめることもエネルギー・ミックスの大切な要素と言えるでしょう。
■電源別発電電力量の実績
《参考資料》
《参考資料》
●「あおい森のエネルギー物語～先生のためのエネルギー読本～(小学校版)」
(北海道・東北地区エネルギー教育推進会議 発行)
●「環境学習ブック やってみよう！考えよう！資源エネルギー」中学校編 平成16年度版(東京電力発行)
●「みんなで考えよう 地球温暖化とエネルギーの未来2 電力と地球」(水谷広監修・小峰書店発行)
●「みんなのくらしをささえているあおもり県の電気」平成27年度版教師用
(青森県エネルギー総合対策局原子力立地対策課 編集・発行)
●ほか