gogoToRoTAN

電力とエネルギーについて、結構知らないことがありますね。 やっぱり電力供給割合で多いのは火力発電ですが、自然エネルギーも結構頑張ってるようです。

電気

• 非常に汎用性が高い
• 電線さえつなげば簡単に送れる
• 電流は、電圧の高いところから低いところへ流れる
• 回路(電線)が太いほど流れやすい
• 電流の実体は、金属の自由電子の移動
• 電子の移動する向きと電流は逆向き
• 電流の実体が分かるより先に「電流の向きは＋の粒子が移動する向き」と定義してしまったから
• 熱損失の実体は、振動する金属原子が抵抗になって、自由電子の運動エネルギーが損失
• ぶつかられた金属原子はさらに振動し、それが熱になる
• 熱によるロスが出るから、電力を電流の形態で貯蔵はできない
• 電線は、長いとロス大、細いとロス大 → 短くて太い方がよい

交流

• 交流は電流の向きが変わる
• 磁石(コイル)の回転運動による電磁誘導を利用して発電しているから
• スローで蛍光灯を見ると点滅しているのは電流値ゼロの点があるから
• 周波数は、発電時タービンの回転数 → 西は60[回転/sec]、東は50[回転/sec]
• 変圧(電圧を自在に変える)が容易
• 変圧が必要なのは、家庭で使用する場合など、高電圧だと感電などの危険性があるから
• 最初から低電圧で送ると、送電時、熱による損失が大きい
• 送電による熱損失は、電流の2乗に比例して大きくなる → 小電流で送る方が効率がよい
• 電力[W] ＝ 電圧 × 電流
• 同じ電力を送電する際、大電圧で小電流が、熱損失を極力なくできる

直流

• 交流に比べ、送電のロスが少ない
• 変圧さえ考えなければ、直流の方が送電効率は良い
• 海底ケーブルでは交流が不利になり直流にする利点が大きいため、技術的に電圧が上げられるようになった頃から直流高電圧が採用されている

電力

• 電力は需要と供給(発電)のバランスが大事
• 不足すると社会が機能しない
• 余ると交流の周波数が狂ってしまう
• 周波数が狂うと、工場等での製造に不具合がおき、ずれが大きいと発電所が故障、停電などおきる
• 周波数の許容範囲は、0.2～0.3[Hz]
• 周波数は、主に出力の調整しやすい火力発電の発電量で調節
• 原子力は出力が調整しにくいため、常に一定量で発電

電力供給割合

• 火力：72％
• 自然エネルギー：10%
• 水力：8％
• 原子力：6％

自然エネルギー

• 太陽光のエネルギーは莫大
• 地球全体が1時間で受け取るエネルギーは、1年間で全世界で使用されるエネルギーの総量
• 必要に応じて発電量を自在にコントロールできるものではない
• 自然エネルギーを大量に導入すると、発電量が時々刻々と変化し、需給のバランスがとりづらい
• バランスが崩れると、周波数が不安定になり、大規模停電、発電機故障に発展
• 対策案として、蓄電池の導入 → 余った自然エネルギーを化学エネルギーのとして貯蔵
• スマートグリッド、デジタルグリッドの導入 → 電力系統を細分化、互いに融通できる仕組み